CN112522986A - 一种吸附型无机结合纤维纸及其制备方法 - Google Patents

一种吸附型无机结合纤维纸及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种吸附型无机结合纤维纸及其制备方法，纤维纸包括以下原料：40～75份无机纤维、10～40份吸附剂、5～17份无机结合剂、2～5份增韧剂和1～5份助滤剂；增韧剂由金属氧化物和无机酸反应制得。本发明通过金属氧化物和无机酸反应产生盐类物质，该金属盐的形态是一种呈鳞片状结构均匀包裹在纤维表面的连续相，由于连续相鳞片状结构的存在使得所述无机纤维的韧性大幅提高，同时金属阳离子在水中形成高度聚合的多羟基化合物，在吸附剂的作用下能够吸附无机结合剂的胶体颗粒，降低了由单纯无机结合剂烘干后带来的刚性强度，使纤维纸具有相当的韧性；同时引入吸附剂，从而使纤维纸具有较好柔韧性和吸附功能。还具有较好抗拉强度。

Description

一种吸附型无机结合纤维纸及其制备方法
技术领域
本发明属于纤维纸技术领域，尤其涉及一种吸附型无机结合纤维纸及其制备方法。
背景技术
挥发性有机化合物(VOCs)是一类化合物的总称，通常是指在常温常压下，具有高蒸气压、易挥发的有机化学物质，主要包括脂肪族和芳香族的各种烷烃、烯烃、含氧烃和卤代烃等，如苯、甲苯、二氯甲烷、甲醛和乙酸乙酯等。
产生VOCs的工业行业众多，包括石油炼制、有机化工、医药、食品、日用品、轮胎制造等行业，以及包装印刷、机械制造、电子产品制造、交通设备制造、人造板与家具制造等以VOCs产品为原料的制造行业。VOCs物质对人体具有较大的伤害，能够引发疾病甚至癌症。目前采用的VOCs处理方式通常是使用吸附材料处理，主要的吸附材料有活性炭和沸石粉等材料。
目前的活性炭、沸石粉吸附载体大多采用堇青石的蜂窝陶瓷，而堇青石材料的价格比较昂贵、质量较大、容易破损、韧性较差、吸热大等缺点。同时在安装方面，容易出现贴合不紧密现象，一旦有缝隙将会影响其吸附效果，降低了净化作用。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种吸附型无机结合纤维纸及其制备方法，该纤维纸具有较好的韧性和吸附性能。
本发明提供了一种吸附型无机结合纤维纸，以重量份数计，包括以下原料：
40～75份无机纤维、10～40份吸附剂、5～17份无机结合剂、2～5份增韧剂和1～5份助滤剂；
所述增韧剂由金属氧化物和无机酸反应制得。
优选地，所述金属氧化物选自氧化钙、氧化镁和氧化锌中的一种或多种；
所述无机酸选自盐酸、硫酸和磷酸中的一种或多种。
优选地，所述盐酸的质量浓度为36～37％；
所述硫酸的质量浓度74～75％；
所述磷酸的质量浓度84～85％；
所述氧化钙的密度为3.32～3.35g/cm3；
所述氧化锌的密度为5.5～5.6g/cm3；
所述氧化镁的密度为3.55～3.58g/cm3。
优选地，所述金属氧化物和无机酸的质量比为1～6:5～6。
优选地，所述无机纤维选自硅酸铝纤维和/或可溶纤维；
所述吸附剂选自沸石粉和/或活性炭；
所述无机结合剂选自硅溶胶和/或水玻璃；
所述助滤剂选自聚丙烯酰胺溶液。
优选地，所述无机纤维的直径为3～5μm；
所述硅酸铝纤维中铝含量≥40％；可溶纤维中铝含量<1％；
所述沸石粉和活性炭的粒度均为800～1000目；
所述硅溶胶的浓度为28～32wt％，所述水玻璃的浓度为28～32wt％；
所述聚丙烯酰胺溶液的浓度为0.5～1wt％，分子量为800万～1200万。
优选地，所述吸附型无机结合纤维纸的制备原料包括：
75份铝含量40％的硅酸铝纤维、10份800目的沸石粉、12份硅溶胶、2份增韧剂和1份1wt％的分子量800万的聚丙烯酰胺溶液；
或包括40份铝含量0.8％的可溶纤维、40份900目的活性炭、5份水玻璃、5份增韧剂和5份0.8wt％的分子量900万的聚丙烯酰胺溶液；
或包括60份铝含量52％的硅酸铝纤维、17份1000目的沸石粉、17份水玻璃、4份增韧剂和2份0.5wt％的分子量1200万的聚丙烯酰胺溶液。
优选地，所述吸附型无机结合纤维纸的厚度为0.5～3mm。
本发明提供了一种上述技术方案所述吸附型无机结合纤维纸的制备方法，包括以下步骤：
将金属氧化物和无机酸反应，得到增韧剂；
将无机纤维、吸附剂、无机结合剂和增韧剂加入水中搅拌，得到浆料；
将所述浆料和助滤剂混合，搅拌至出现上清液，脱水后，切割后辊压，得到湿纸坯；
将所述湿纸坯烘干，得到吸附型无机结合纤维纸。
优选地，所述无机纤维、吸附剂、无机结合剂和增韧剂加入水中搅拌的速率为400～600rpm，时间为20～25min；
所述烘干的温度为100～130℃，烘干的时间为0.5～1h。
本发明提供了一种吸附型无机结合纤维纸，以重量份数计，包括以下原料：40～75份无机纤维、10～40份吸附剂、5～17份无机结合剂、2～5份增韧剂和1～5份助滤剂；所述增韧剂由金属氧化物和无机酸反应制得。本发明通过金属氧化物和无机酸反应产生盐类物质，该金属盐的形态是一种呈鳞片状结构均匀包裹在所述纤维表面的连续相，由于连续相鳞片状结构的存在使得所述无机纤维的韧性大幅提高，同时金属阳离子在水中形成高度聚合的多羟基化合物，在吸附剂的作用下能够吸附无机结合剂的胶体颗粒，降低了由单纯无机结合剂烘干后带来的刚性强度，最终使纤维纸具有相当的韧性；同时引入吸附剂，从而使无机结合纤维纸具有较好的柔韧性和吸附功能。还具有较好的抗拉强度。
具体实施方式
本发明提供了一种吸附型无机结合纤维纸，以重量份数计，包括以下原料：
40～75份无机纤维、10～40份吸附剂、5～17份无机结合剂、2～5份增韧剂和1～5份助滤剂；
所述增韧剂由金属氧化物和无机酸反应制得。
本发明通过金属氧化物和无机酸反应产生盐类物质，该金属盐的形态是一种呈鳞片状结构均匀包裹在所述纤维表面的连续相，由于连续相鳞片状结构的存在使得所述无机纤维的韧性大幅提高，同时金属阳离子在水中形成高度聚合的多羟基化合物，在吸附剂的作用下能够吸附无机结合剂的胶体颗粒，降低了由单纯无机结合剂烘干后带来的刚性强度，最终使纤维纸具有相当的韧性；同时引入吸附剂，从而使无机结合纤维纸具有较好的柔韧性和吸附功能。还具有较好的抗拉强度。
本发明提供的吸附型无机结合纤维纸的制备原料包括40～75份无机纤维；具体实施例中，无机纤维的用量为75份、40份或60份。所述无机纤维优选选自硅酸铝纤维和/或可溶纤维；所述无机纤维的直径为3～5μm；所述硅酸铝纤维中铝含量≥40％；可溶纤维中铝含量<1％。具体实施例中，所述无机纤维选自铝含量40％的硅酸铝纤维、铝含量0.8％的可溶纤维或铝含量52％的硅酸铝纤维。
本发明提供的吸附型无机结合纤维纸的制备原料包括10～40份吸附剂；具体实施例中，所述吸附剂的用量为10份、17份或40份。所述吸附剂优选选自沸石粉和/或活性炭；所述沸石粉和活性炭的粒度均为800～1000目。具体实施例中，所述吸附剂选自800目的沸石粉、900目的活性炭或1000目的沸石粉。
本发明提供的吸附型无机结合纤维纸的制备原料包括5～17份无机结合剂；具体实施例中，所述无机结合剂的用量为12份、5份或17份。所述无机结合剂优选选自硅溶胶和/或水玻璃；所述硅溶胶的浓度为28～32wt％，所述水玻璃的浓度为28～32wt％。
本发明提供的吸附型无机结合纤维纸的制备原料包括2～5份增韧剂；所述增韧剂由金属氧化物和无机酸反应制得；具体实施例中，所述增韧剂的用量为4份、5份或2份。所述金属氧化物优选自氧化钙、氧化镁和氧化锌中的一种或多种，更优选为氧化钙、氧化锌和氧化镁的混合物；所述氧化钙、氧化锌和氧化镁的混合物中氧化钙、氧化锌和氧化镁的质量比优选为1～2:1～2:1～2。所述无机酸选自盐酸、硫酸和磷酸中的一种或多种。所述盐酸的质量浓度为36～37％；所述硫酸的质量浓度74～75％；所述磷酸的质量浓度84～85％。所述氧化钙的密度为3.32～3.35g/cm3；所述氧化锌的密度为5.5～5.6g/cm3；所述氧化镁的密度为3.55～3.58g/cm3。
在本发明中，所述金属氧化物和无机酸的质量比优选为1～6:5～6。在具体实施例中，所述金属氧化物为质量比为1：1：1的氧化钙、氧化锌和氧化镁的混合物；所述金属氧化物和无机酸的质量比为9：11。
本发明提供的吸附型无机结合纤维纸的制备原料包括1～5份助滤剂；具体实施例中，所述助滤剂的用量为1份、2份或5份。所述助滤剂选自聚丙烯酰胺溶液；所述聚丙烯酰胺溶液的浓度为0.5～1wt％，分子量为800万～1200万。具体实施例中，所述助滤剂选自1wt％的分子量800万的聚丙烯酰胺溶液、0.8wt％的分子量900万的聚丙烯酰胺溶液或0.5wt％的分子量1200万的聚丙烯酰胺溶液。
在本发明中，所述吸附型无机结合纤维纸的厚度为0.5～3mm。具体实施例中，所述吸附型无机结合纤维纸的厚度为2mm、0.5mm或3mm。
本发明提供了一种上述技术方案所述吸附型无机结合纤维纸的制备方法，包括以下步骤：
将金属氧化物和无机酸反应，得到增韧剂；
将无机纤维、吸附剂、无机结合剂和增韧剂加入水中搅拌，得到浆料；
将所述浆料和助滤剂混合，搅拌至出现上清液，脱水后，切割后辊压，得到湿纸坯；
将所述湿纸坯烘干，得到吸附型无机结合纤维纸。
在本发明中，所述无机纤维、吸附剂、无机结合剂和增韧剂加入水中搅拌的速率为400～600rpm，时间为20～25min；
所述烘干的温度为100～130℃，烘干的时间为0.5～1h。具体实施例中，所述烘干的温度为100℃、120℃或130℃；烘干的时间为0.5h、0.8h或1h。
本发明采用以下方法测试所述吸附型无机结合纤维纸的柔韧性：
在直径65mm的圆管上进行卷绕1次，查看开裂情况；
不开裂说明柔韧性佳，开裂说明柔韧性差。
本发明采用如下方法测试无机结合纤维纸的吸附性能：
将50g乙醇倒入锥形瓶内，将试样制成100×100mm大小，测试重量m0，置于锥形瓶瓶口上，静置5min后，测试试样重量m1，乙醇吸附率：
ω＝(m1-m0)/m0×100％。
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种吸附型无机结合纤维纸及其制备方法进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
(1)将15重量份氧化钙、15重量份氧化锌和15重量份氧化镁加入水中，开启搅拌机，待物料搅拌均匀后，向搅拌机中加入55重量份磷酸，经充分反应后制得无机隔热材料的增韧剂；
(2)将75重量份铝含量40％的硅酸铝纤维、10重量份800目的沸石粉、12重量份硅溶胶、2重量份步骤(1)制备的增韧剂加入水中，开启搅拌机，搅拌速度为400rpm，搅拌时间25min；
(3)向步骤(2)制备的浆料中加入1重量份浓度为1％的分子量800万的聚丙烯酰胺溶液，继续搅拌3min至出现上清液为止；
(4)通过真空吸滤脱水后，利用高压水针切割成合适的尺寸后对湿纸坯进行辊压整平；
(5)对湿纸坯进行热风烘干制得厚度3mm的吸附型无机纤维纸，烘干温度130℃，烘干时间0.5h。
实施例2
(1)将15重量份氧化钙、15重量份氧化锌和15重量份氧化镁加入水中，开启搅拌机，待物料搅拌均匀后，向搅拌机中加入55重量份硫酸，经充分反应后制得无机隔热材料的增韧剂；
(2)将40重量份铝含量0.8％的可溶纤维、40重量份900目的活性炭、5重量份水玻璃、5重量份步骤(1)制备的增韧剂加入水中，开启搅拌机，搅拌速度为500rpm，搅拌时间23min；
(3)向步骤(2)制备的浆料中加入5重量份浓度为0.8％的分子量900万的聚丙烯酰胺溶液，继续搅拌4min至出现上清液为止；
(4)通过真空吸滤脱水后，利用高压水针切割成合适的尺寸后对湿纸坯进行辊压整平；
(5)对湿纸坯进行热风烘干制得厚度0.5mm的吸附型无机纤维纸，烘干温度100℃，烘干时间0.8h。
实施例3
(1)将15重量份氧化钙、15重量份氧化锌和15重量份氧化镁加入水中，开启搅拌机，待物料搅拌均匀后，向搅拌机中加入55重量份盐酸，经充分反应后制得无机隔热材料的增韧剂；
(2)将60重量份铝含量52％的硅酸铝纤维、17重量份1000目的沸石粉、17重量份水玻璃、4重量份步骤(1)制备的增韧剂加入水中，开启搅拌机，搅拌速度为600rpm，搅拌时间20min；
(3)向步骤(2)制备的浆料中加入2重量份浓度为0.5％的分子量1200万的聚丙烯酰胺溶液，继续搅拌5min至出现上清液为止；
(4)通过真空吸滤脱水后，利用高压水针切割成合适的尺寸后对湿纸坯进行辊压整平；
(5)对湿纸坯进行热风烘干制得厚度2mm的吸附型无机纤维纸，烘干温度120℃，烘干时间1h。
对比例1
(1)将15重量份氧化钙、15重量份氧化锌和15重量份氧化镁加入水中，开启搅拌机，待物料搅拌均匀后，向搅拌机中加入55重量份盐酸，经充分反应后制得无机隔热材料的增韧剂；
(2)将77重量份铝含量52％的硅酸铝纤维、17重量份水玻璃、4重量份步骤(1)制备的增韧剂加入水中，开启搅拌机，搅拌速度为600rpm，搅拌时间20min；
(3)向步骤(2)制备的浆料中加入2重量份浓度为0.5％的分子量1200万的聚丙烯酰胺溶液，继续搅拌5min至出现上清液为止；
(4)通过真空吸滤脱水后，利用高压水针切割成合适的尺寸后对湿纸坯进行辊压整平；
(5)对湿纸坯进行热风烘干制得厚度2mm的无机纤维纸，烘干温度120℃，烘干时间1h。
本发明将实施例1～3制备得到的吸附型无机纤维纸依次编号为A、B、C，对比例制得的无机纤维纸样品编号为D。分别测试样品的体积密度、抗拉强度、柔韧性和吸附性能，得到如下表1所示数据：
表1实施例1～3和对比例制备的无机纤维纸的性能测试结果
Figure BDA0002805080630000071
Figure BDA0002805080630000081
表1中数据显示，通过本发明制备的吸附型无机结合纤维纸(A、B、C)抗拉强度高、柔韧性佳、吸附性能优异。对比例制备的样品在相同检测条件下，吸附性能差。数据结果表明，通过引入吸附剂，可以大大改善无机结合纤维纸的吸附性能。
由以上实施例可知，本发明提供了一种吸附型无机结合纤维纸，以重量份数计，包括以下原料：40～75份无机纤维、10～40份吸附剂、5～17份无机结合剂、2～5份增韧剂和1～5份助滤剂；所述增韧剂由金属氧化物和无机酸反应制得。本发明通过金属氧化物和无机酸反应产生盐类物质，该金属盐的形态是一种呈鳞片状结构均匀包裹在所述纤维表面的连续相，由于连续相鳞片状结构的存在使得所述无机纤维的韧性大幅提高，同时金属阳离子在水中形成高度聚合的多羟基化合物，在吸附剂的作用下能够吸附无机结合剂的胶体颗粒，降低了由单纯无机结合剂烘干后带来的刚性强度，最终使纤维纸具有相当的韧性；同时引入吸附剂，从而使无机结合纤维纸具有较好的柔韧性和吸附功能。还具有较好的抗拉强度。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种吸附型无机结合纤维纸，以重量份数计，包括以下原料：
40～75份无机纤维、10～40份吸附剂、5～17份无机结合剂、2～5份增韧剂和1～5份助滤剂；
所述增韧剂由金属氧化物和无机酸反应制得。
2.根据权利要求1所述的吸附型无机结合纤维纸，其特征在于，所述金属氧化物选自氧化钙、氧化镁和氧化锌中的一种或多种；
所述无机酸选自盐酸、硫酸和磷酸中的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的吸附型无机结合纤维纸，其特征在于，所述盐酸的质量浓度为36～37％；
所述硫酸的质量浓度74～75％；
所述磷酸的质量浓度84～85％；
所述氧化钙的密度为3.32～3.35g/cm3；
所述氧化锌的密度为5.5～5.6g/cm3；
所述氧化镁的密度为3.55～3.58g/cm3。
4.根据权利要求1所述的吸附型无机结合纤维纸，其特征在于，所述金属氧化物和无机酸的质量比为1～6:5～6。
5.根据权利要求1所述的吸附型无机结合纤维纸，其特征在于，所述无机纤维选自硅酸铝纤维和/或可溶纤维；
所述吸附剂选自沸石粉和/或活性炭；
所述无机结合剂选自硅溶胶和/或水玻璃；
所述助滤剂选自聚丙烯酰胺溶液。
6.根据权利要求5所述的吸附型无机结合纤维纸，其特征在于，所述无机纤维的直径为3～5μm；
所述硅酸铝纤维中铝含量≥40％；可溶纤维中铝含量<1％；
所述沸石粉和活性炭的粒度均为800～1000目；
所述硅溶胶的浓度为28～32wt％，所述水玻璃的浓度为28～32wt％；
所述聚丙烯酰胺溶液的浓度为0.5～1wt％，分子量为800万～1200万。
7.根据权利要求1所述的吸附型无机结合纤维纸，其特征在于，所述吸附型无机结合纤维纸的制备原料包括：
75份铝含量40％的硅酸铝纤维、10份800目的沸石粉、12份硅溶胶、2份增韧剂和1份1wt％的分子量800万的聚丙烯酰胺溶液；
或包括40份铝含量0.8％的可溶纤维、40份900目的活性炭、5份水玻璃、5份增韧剂和5份0.8wt％的分子量900万的聚丙烯酰胺溶液；
或包括60份铝含量52％的硅酸铝纤维、17份1000目的沸石粉、17份水玻璃、4份增韧剂和2份0.5wt％的分子量1200万的聚丙烯酰胺溶液。
8.根据权利要求1所述的吸附型无机结合纤维纸，其特征在于，所述吸附型无机结合纤维纸的厚度为0.5～3mm。
9.一种权利要求1～8任一项所述吸附型无机结合纤维纸的制备方法，包括以下步骤：
将金属氧化物和无机酸反应，得到增韧剂；
将无机纤维、吸附剂、无机结合剂和增韧剂加入水中搅拌，得到浆料；
将所述浆料和助滤剂混合，搅拌至出现上清液，脱水后，切割后辊压，得到湿纸坯；
将所述湿纸坯烘干，得到吸附型无机结合纤维纸。
10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述无机纤维、吸附剂、无机结合剂和增韧剂加入水中搅拌的速率为400～600rpm，时间为20～25min；
所述烘干的温度为100～130℃，烘干的时间为0.5～1h。
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