CN113019015B - 一种饼形木纤维陶瓷发动机空气滤芯 - Google Patents

一种饼形木纤维陶瓷发动机空气滤芯 Download PDF

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Abstract

本发明涉及汽车发动机进气净化技术领域，具体为一种饼形木纤维陶瓷发动机空气滤芯，其以木纤维、酚醛树脂、纳米二氧化硅、乙醇、甲苯、氮气、氩气为原材料，经木纤维浸取、成型、热解和陶瓷化4个步骤制得，其中木纤维厚度为100‑300μm，长度为2‑3cm，宽度为1‑2mm。本发明以木材天然且层次分明的微孔结构为生物模板制备生物质木纤维陶瓷发动机空气滤芯，在保证发动机空气滤芯良好渗透性和过滤效率的前提下，还可以实现滤芯的再生和可持续利用。

Description

一种饼形木纤维陶瓷发动机空气滤芯
技术领域
本发明涉及汽车发动机进气净化技术领域，具体为一种饼形木纤维陶瓷发动机空气滤芯。
背景技术
汽车发动机空气滤芯安装于发动机进气系统最前端，用于净化进入发动机中的空气，以去除空气中悬浮颗粒物和其它损害发动机的杂质成分，从而避免因颗粒物吸入气缸造成的活塞和气缸磨损，甚至拉缸，保证发动机可靠运行。
目前，广泛使用的发动机空气滤芯主要是由滤纸、无纺布和海绵状的聚氨酯类材料制作而成，当滤芯轻度污损时，可以使用压缩空气吹净，但是污损严重时，就必须更换滤芯，以保证进入发动机空气的清洁度。因此，现在所使用的发动机空气滤芯是不可再生的，这不利于原材料的可持续利用。为此，基于木材天然多孔的微观结构，以木材天然多孔结构为生物模板，我们提出了一种饼形木纤维陶瓷发动机空气滤芯。
发明内容
(一)解决的技术问题
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种饼形木纤维陶瓷发动机空气滤芯，可以在保证空气滤芯良好渗透性和高过滤效率前提下，实现发动机空气滤芯再生和可持续利用。
(二)技术方案
为实现上述目的本发明提供了如下技术方案：一种饼形木纤维陶瓷发动机空气滤芯，具体制备步骤如下：
步骤一、浸取：配置甲苯和乙醇的混合溶液，其中甲苯和乙醇的质量比为1.5-2，称取一定质量的木纤维置于混合溶液中浸取12h，之后把木纤维置于干燥炉中，在105℃条件下干燥12h后取出；
步骤二、成型：按照木纤维质量的20-30％称取酚醛树脂胶，用体积浓度为95％的酒精作为溶剂，温水浴加热，配制成均匀混合溶液，其中酒精与酚醛树脂胶的质量比为1.5-2.5，将混合溶液倒入雾化装置中，均匀喷洒在浸取后的木纤维上，将喷洒混合溶液后的木纤维置于横截面为圆形的饼形模具中，压制成饼形木纤维过滤体，之后把模具放入干燥炉中，干燥20-30min，炉温设置为70℃，待常温后取出模具并取下饼形木纤维过滤体；
步骤三、热解：把成型后的饼形木纤维过滤体置于温控电热炉中，炉中持续通入高纯氮气，以0.5℃/min的升温速率，把炉温从室温升高到500℃，再以1℃/min的升温速率，把炉温从500℃升高到900℃，并保持1h，之后冷却至室温；
步骤四、陶瓷化：将纳米二氧化硅与水混合制成质量分数为50％的溶胶，其中二氧化硅粒径为50-105nm，把热解后的饼形木纤维过滤体置于干燥器中并保持真空状态，用二氧化硅溶胶渗透30min，之后置于大气压下30min，最后在103℃条件下干燥12h，以蒸发溶剂，把渗透后的饼形木纤维过滤体，置于温控电热炉中，以10℃/min的升温速率，把炉温升高至1575℃，并保持4h，整个加热过程通入高纯氩气保护，重复步骤四，直至饼形木纤维过滤体全部陶瓷化，最终制成饼形木纤维陶瓷发动机空气滤芯。
优选的，所述制备步骤一，木纤维厚度为100-300μm，长度为2-3cm，宽度为1-2mm。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：以木材天然且层次分明的微孔结构为生物模板制备生物质木纤维陶瓷发动机空气滤芯，保证了滤芯的良好渗透性和过滤效率，在保证发动机空气滤芯良好渗透性和过滤效率的前提下，还可以实现滤芯的再生和可持续利用。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明所用原材料：木纤维，酚醛树脂，纳米二氧化硅，乙醇，甲苯，氮气，氩气。
实施例1
步骤一、浸取：配置甲苯和乙醇的混合溶液，其中甲苯和乙醇的质量比为2，称取一定质量的木纤维置于混合溶液中浸取12h，之后把木纤维置于干燥炉中，在105℃条件下干燥12h后取出；
步骤二、成型：按照木纤维质量的25％称取酚醛树脂胶，用体积浓度为95％的酒精作为溶剂，温水浴加热，配制成均匀混合溶液，其中酒精与酚醛树脂胶的质量比为2，将混合溶液倒入雾化装置中，均匀喷洒在浸取后的木纤维上，将喷洒混合溶液后的木纤维置于横截面为圆形的饼形模具中，压制成厚度为20mm，直径为200mm的饼形木纤维过滤体，之后把模具放入干燥炉中，干燥30min，炉温设置为70℃，待常温后取出模具并取下饼形木纤维过滤体；
步骤三、热解：把成型后的饼形木纤维过滤体置于温控电热炉中，炉中持续通入高纯氮气，以0.5℃/min的升温速率，把炉温从室温升高到500℃，再以1℃/min的升温速率，把炉温从500℃升高到900℃，并保持1h，之后冷却至室温；
步骤四、陶瓷化：将纳米二氧化硅与水混合制成质量分数为50％的溶胶，其中二氧化硅粒径为50-105nm，把热解后的饼形木纤维过滤体置于干燥器中并保持真空状态，用二氧化硅溶胶渗透30min，之后置于大气压下30min，最后在103℃条件下干燥12h，以蒸发溶剂，把渗透后的饼形木纤维过滤体，置于温控电热炉中，以10℃/min的升温速率，把炉温升高至1575℃，并保持4h，整个加热过程通入高纯氩气保护，重复步骤四，直至饼形木纤维过滤体全部陶瓷化，最终制成饼形木纤维陶瓷发动机空气滤芯。
所述制备步骤一，木纤维厚度为100-300μm，长度为2-3cm，宽度为1-2mm。
当木纤维陶瓷发动机空气滤芯被严重堵塞需要再生时，将滤芯置于电热炉中，通入空气加热，直至将附着在滤芯上的颗粒物全部燃烧掉，之后用压缩空气吹净滤芯。
实施例2
步骤一、浸取：配置甲苯和乙醇的混合溶液，其中甲苯和乙醇的质量比为2，称取一定质量的木纤维置于混合溶液中浸取12h，之后把木纤维置于干燥炉中，在105℃条件下干燥12h后取出；
步骤二、成型：按照木纤维质量的25％称取酚醛树脂胶，用体积浓度为95％的酒精作为溶剂，温水浴加热，配制成均匀混合溶液，其中酒精与酚醛树脂胶的质量比为2，将混合溶液倒入雾化装置中，均匀喷洒在浸取后的木纤维上，将喷洒混合溶液后的木纤维置于横截面为圆形的饼形模具中，压制成厚度为20mm，直径为270mm的饼形木纤维过滤体，之后把模具放入干燥炉中，干燥30min，炉温设置为70℃，待常温后取出模具并取下饼形木纤维过滤体；
步骤三、热解：把成型后的饼形木纤维过滤体置于温控电热炉中，炉中持续通入高纯氮气，以0.5℃/min的升温速率，把炉温从室温升高到500℃，再以1℃/min的升温速率，把炉温从500℃升高到900℃，并保持1h，之后冷却至室温；
步骤四、陶瓷化：将纳米二氧化硅与水混合制成质量分数为50％的溶胶，其中二氧化硅粒径为50-105nm，把热解后的饼形木纤维过滤体置于干燥器中并保持真空状态，用二氧化硅溶胶渗透30min，之后置于大气压下30min，最后在103℃条件下干燥12h，以蒸发溶剂，把渗透后的饼形木纤维过滤体，置于温控电热炉中，以10℃/min的升温速率，把炉温升高至1575℃，并保持4h，整个加热过程通入高纯氩气保护，重复步骤四，直至饼形木纤维过滤体全部陶瓷化，最终制成饼形木纤维陶瓷发动机空气滤芯。
所述制备步骤一，木纤维厚度为100-300μm，长度为2-3cm，宽度为1-2mm。
当木纤维陶瓷发动机空气滤芯被严重堵塞需要再生时，将滤芯置于电热炉中，通入空气加热，直至将附着在滤芯上的颗粒物全部燃烧掉，之后用压缩空气吹净滤芯。
实施例3
步骤一、浸取：配置甲苯和乙醇的混合溶液，其中甲苯和乙醇的质量比为2，称取一定质量的木纤维置于混合溶液中浸取12h，之后把木纤维置于干燥炉中，在105℃条件下干燥12h后取出；
步骤二、成型：按照木纤维质量的25％称取酚醛树脂胶，用体积浓度为95％的酒精作为溶剂，温水浴加热，配制成均匀混合溶液，其中酒精与酚醛树脂胶的质量比为2，将混合溶液倒入雾化装置中，均匀喷洒在浸取后的木纤维上，将喷洒混合溶液后的木纤维置于横截面为圆形的饼形模具中，压制成厚度为25mm，直径为300mm的饼形木纤维过滤体，之后把模具放入干燥炉中，干燥30min，炉温设置为70℃，待常温后取出模具并取下饼形木纤维过滤体；
步骤三、热解：把成型后的饼形木纤维过滤体置于温控电热炉中，炉中持续通入高纯氮气，以0.5℃/min的升温速率，把炉温从室温升高到500℃，再以1℃/min的升温速率，把炉温从500℃升高到900℃，并保持1h，之后冷却至室温；
步骤四、陶瓷化：将纳米二氧化硅与水混合制成质量分数为50％的溶胶，其中二氧化硅粒径为50-105nm，把热解后的饼形木纤维过滤体置于干燥器中并保持真空状态，用二氧化硅溶胶渗透30min，之后置于大气压下30min，最后在103℃条件下干燥12h，以蒸发溶剂，把渗透后的饼形木纤维过滤体，置于温控电热炉中，以10℃/min的升温速率，把炉温升高至1575℃，并保持4h，整个加热过程通入高纯氩气保护，重复步骤四，直至饼形木纤维过滤体全部陶瓷化，最终制成饼形木纤维陶瓷发动机空气滤芯。
所述制备步骤一，木纤维厚度为100-300μm，长度为2-3cm，宽度为1-2mm。
当木纤维陶瓷发动机空气滤芯被严重堵塞需要再生时，将滤芯置于电热炉中，通入空气加热，直至将附着在滤芯上的颗粒物全部燃烧掉，之后用压缩空气吹净滤芯。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施效果和专利的实用性。

Claims (2)

1.一种饼形木纤维陶瓷发动机空气滤芯，其特征在于，所述饼形木纤维陶瓷发动机空气滤芯的具体制备步骤如下：
步骤一、浸取：配置甲苯和乙醇的混合溶液，其中甲苯和乙醇的质量比为1.5-2，称取一定质量的木纤维置于混合溶液中浸取12h，之后把木纤维置于干燥炉中，在105℃条件下干燥12h后取出；
步骤二、成型：按照木纤维质量的20-30％称取酚醛树脂胶，用体积浓度为95％的酒精作为溶剂，温水浴加热，配制成均匀混合溶液，其中酒精与酚醛树脂胶的质量比为1.5-2.5，将混合溶液倒入雾化装置中，均匀喷洒在浸取后的木纤维上，将喷洒混合溶液后的木纤维置于横截面为圆形的饼形模具中，压制成饼形木纤维过滤体，之后把模具放入干燥炉中，干燥20-30min，炉温设置为70℃，待常温后取出模具并取下饼形木纤维过滤体；
步骤三、热解：把成型后的饼形木纤维过滤体置于温控电热炉中，炉中持续通入高纯氮气，以0.5℃/min的升温速率，把炉温从室温升高到500℃，再以1℃/min的升温速率，把炉温从500℃升高到900℃，并保持1h，之后冷却至室温；
步骤四、陶瓷化：将纳米二氧化硅与水混合制成质量分数为50％的溶胶，其中二氧化硅粒径为50-105nm，把热解后的饼形木纤维过滤体置于干燥器中并保持真空状态，用二氧化硅溶胶渗透30min，之后置于大气压下30min，最后在103℃条件下干燥12h，以蒸发溶剂，把渗透后的饼形木纤维过滤体，置于温控电热炉中，以10℃/min的升温速率，把炉温升高至1575℃，并保持4h，整个加热过程通入高纯氩气保护，重复步骤四，直至饼形木纤维过滤体全部陶瓷化，最终制成饼形木纤维陶瓷发动机空气滤芯。
2.根据权利要求1所述的一种饼形木纤维陶瓷发动机空气滤芯，其特征在于，所述制备步骤一，木纤维厚度为100-300μm，长度为2-3cm，宽度为1-2mm。
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