CN116688649A - 一种过滤材料及其制备方法和应用 - Google Patents

一种过滤材料及其制备方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN116688649A
CN116688649A CN202310741567.3A CN202310741567A CN116688649A CN 116688649 A CN116688649 A CN 116688649A CN 202310741567 A CN202310741567 A CN 202310741567A CN 116688649 A CN116688649 A CN 116688649A
Authority
CN
China
Prior art keywords
paper layer
glass wool
filter paper
reinforcing
oil
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202310741567.3A
Other languages
English (en)
Inventor
何宏
乔永振
郭建勋
郭晓蓓
包永威
何春红
王伟
陈晓燕
项朝卫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Csgc Suqian New Materials Co ltd
Nanjing Fiberglass Research and Design Institute Co Ltd
Original Assignee
Csgc Suqian New Materials Co ltd
Nanjing Fiberglass Research and Design Institute Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Csgc Suqian New Materials Co ltd, Nanjing Fiberglass Research and Design Institute Co Ltd filed Critical Csgc Suqian New Materials Co ltd
Priority to CN202310741567.3A priority Critical patent/CN116688649A/zh
Publication of CN116688649A publication Critical patent/CN116688649A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D39/00—Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/14—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/0001—Making filtering elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/0027—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours with additional separating or treating functions
    • B01D46/0036—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours with additional separating or treating functions by adsorption or absorption
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
    • F01M13/00—Crankcase ventilating or breathing
    • F01M13/04—Crankcase ventilating or breathing having means for purifying air before leaving crankcase, e.g. removing oil
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2275/00—Filter media structures for filters specially adapted for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D2275/10—Multiple layers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2275/00—Filter media structures for filters specially adapted for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D2275/30—Porosity of filtering material
    • B01D2275/307—Porosity increasing in flow direction
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01M—LUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
    • F01M13/00—Crankcase ventilating or breathing
    • F01M13/04—Crankcase ventilating or breathing having means for purifying air before leaving crankcase, e.g. removing oil
    • F01M2013/0438—Crankcase ventilating or breathing having means for purifying air before leaving crankcase, e.g. removing oil with a filter
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters
    • Y02A50/2351—Atmospheric particulate matter [PM], e.g. carbon smoke microparticles, smog, aerosol particles, dust

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Filtering Materials (AREA)

Abstract

本发明提供了一种过滤材料及其制备方法和应用，涉及过滤材料技术领域，该过滤材料包括第一滤纸层和第二滤纸层；第一滤纸层的平均孔径小于第二滤纸层的平均孔径；第一滤纸层包含第一纤维组分和增强剂；纤维组分包含微纤维玻璃棉、无碱短切丝和木棉纤维丝光化浆；第二滤纸层包含第二纤维组分和增强改性剂；第二纤维组分包括微纤维玻璃棉、无碱短切丝和化学纤维；增强改性剂包含增强剂和防水防油剂。本发明的过滤材料吸油量大，油气分离效率高。

Description

一种过滤材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于过滤材料技术领域，特别涉及一种过滤材料及其制备方法和应用。
背景技术
燃油发动机工作时，气缸燃烧室的高压可燃混合气和已燃气体，会通过活塞组与气缸之间的间隙漏入曲轴箱内，油气混合物的积聚会使曲轴箱压力增大，使得更多机油进入燃烧室，进一步造成机油的消耗量、尾气排放量增加，严重影响发动机的使用寿命和导致尾气超标排放。
目前一般通过在曲轴箱通风系统中增加油气分离器将油气混合物中的油滴和气体进行分离。然而现有油气分离器采用的过滤材料的大多存在吸油量小、油气分离效率低的问题。
因此，亟需提供一种吸油量大、油气分离效率高的过滤材料。
发明内容
针对现有技术中过滤材料存在吸油量小、油气分离效率低的问题，本发明提供了一种过滤材料及其制备方法和应用，本发明提供的过滤材料吸油量大，油气分离效率高，可满足发动机对油气分离的要求。
第一方面，本发明提供了一种过滤材料，所述过滤材料包括第一滤纸层和第二滤纸层；所述第一滤纸层的平均孔径小于所述第二滤纸层的平均孔径；
所述第一滤纸层包含第一纤维组分和增强剂；所述第一纤维组分包含微纤维玻璃棉、无碱短切丝和木棉纤维丝光化浆；
所述第二滤纸层包含第二纤维组分和增强改性剂；所述第二纤维组分包含微纤维玻璃棉、无碱短切丝和化学纤维；所述增强改性剂包含增强剂和防水防油剂。
优选地，所述第一滤纸层包含以质量分数计的第一纤维组分90～96％和增强剂4～10％；所述第一纤维组分中包含以质量分数计的微纤维玻璃棉55～70％、无碱短切丝10～20％和木棉纤维丝光化浆20～25％。
优选地，所述第二滤纸层包含以质量分数计的第二纤维组分90～96％和增强改性剂4～10％；所述第二纤维组分中包含以质量分数计的微纤维玻璃棉60～75％、无碱短切丝10～20％和化学纤维15～20％；所述增强改性剂中增强剂和防水防油剂的质量比为40:(1～5)。
优选地，所述第一滤纸层和第二滤纸层的质量比为(1～2):1；
所述第一滤纸层的平均孔径为4～6μm，所述第二滤纸层的平均孔径为8～12μm。
优选地，所述微纤维玻璃棉的叩解度为14～49°SR，所述微纤维玻璃棉的直径为0.5～5μm；
所述无碱短切丝的直径为6～8μm；
所述木棉纤维丝光化浆叩解度为15～25°SR；
所述化学纤维为双组分纤维，优选为CO-PET/PET纤维。
第二方面，本发明提供了一种第一方面所述的过滤材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
S1.将微纤维玻璃棉、无碱短切丝和木棉纤维丝光化浆分散在酸性溶液中，得到第一浆料，并将所述第一浆料进行第一冲浆上网、第一真空脱水成型，得到第一湿纸幅，然后采用增强剂对第一湿纸幅进行第一增强改性处理，得到第一增强改性湿纸幅；
S2.将微纤维玻璃棉、无碱短切丝和化学纤维分散在酸性溶液中，得到第二浆料，并将所述第二浆料进行第二冲浆上网、第二真空脱水成型，得到第二湿纸幅，然后采用增强改性剂对第二湿纸幅进行第二增强改性处理，得到第二增强改性湿纸幅；所述增强改性剂包含增强剂和防水防油剂；
S3.将第一增强改性湿纸幅和第二增强改性湿纸幅相贴合后，进行第三真空脱水成型，得到复合湿纸幅；
S4.将所述复合湿纸幅进行烘干固化处理，得到所述过滤材料。
优选地，所述酸性溶液的pH为2～3.5；
所述微纤维玻璃棉、无碱短切丝和木棉纤维丝光化浆的质量之和占所述第一浆料总质量的0.5～1.5％；
所述微纤维玻璃棉、无碱短切丝和化学纤维的质量之和占所述第二浆料总质量的0.5～1.5％。
优选地，所述第一浆料的上网浓度为0.05～0.15％；
所述第二浆料的上网浓度为0.1～0.2％；和/或
所述第一真空脱水成型的真空度大于所述第二真空脱水成型的真空度；优选的是，所述第一真空脱水成型的真空度为0.025～0.03MPa；所述第二真空脱水成型的真空度为0.02～0.025MPa。
优选地，所述第三真空脱水成型的真空度大于所述第一真空脱水成型的真空度；优选的是，所述第三真空脱水成型的真空度为0.04～0.048MPa；和/或
所述烘干固化处理包括第一阶段烘干固化处理、第二阶段烘干固化处理和第三阶段烘干固化处理；所述第一阶段烘干固化处理的温度为40～60℃，所述第二阶段烘干固化处理的温度为130～140℃，第三阶段烘干固化处理的温度为150～160℃。
第三方面，本发明提供了第一方面所述的过滤材料在发动机油气分离中的应用。
本发明与现有技术相比至少具有如下有益效果：
本发明通过在第一滤纸层中引入具有中空结构、纤维表面光滑和油液吸附性强的木棉纤维丝光化浆(经丝光化处理后的木棉纤维)提高过滤材料的吸油量；在第二滤纸层中引入防水防油剂，提高过滤材料的防水防油性能，有效防止油滴的二次夹带；第一滤纸层的平均孔径小于第二滤纸层的平均孔径，当油气混合物通过第一滤纸层的孔进入到过滤材料内部后会聚集变大，如此可以更好地将油滴吸附在过滤材料中，同时孔径增加的梯度结构可以增加过滤材料的透气性，减小过滤阻力，有利于气体透过过滤材料。本发明的过滤材料吸油量大，油气分离效率高，可满足发动机对油气分离的要求。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，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的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。
第一方面，本发明提供了一种过滤材料，所述过滤材料包括第一滤纸层和第二滤纸层；所述第一滤纸层的平均孔径小于所述第二滤纸层的平均孔径；
所述第一滤纸层包含第一纤维组分和增强剂；所述第一纤维组分包含微纤维玻璃棉、无碱短切丝和木棉纤维丝光化浆；
所述第二滤纸层包含第二纤维组分和增强改性剂；所述第二纤维组分包含微纤维玻璃棉、无碱短切丝和化学纤维；所述增强改性剂包含增强剂和防水防油剂。
需要说明的是，本发明过滤材料在使用过程中第一滤纸层一面为入流面，第二滤纸层一面为出流面。本发明木棉纤维丝光化浆可以直接购买或自制得到；其中，自制木棉纤维丝光化浆由木棉纤维经丝光化处理的得到；具体为于50℃下，将木棉纤维置于1mol/L的NaOH溶液中浸泡60min后，经洗涤、脱水得到。
本发明通过在第一滤纸层中引入具有中空结构、纤维表面光滑和油液吸附性强的木棉纤维丝光化浆(经丝光化处理后的木棉纤维)提高过滤材料的吸油量；在第二滤纸层中引入防水防油剂，提高过滤材料的防水防油性能，有效防止油滴的二次夹带；第一滤纸层的平均孔径小于第二滤纸层的平均孔径，当油气混合物通过第一滤纸层的孔进入到过滤材料内部后会聚集变大，如此可以更好地将油滴吸附在过滤材料中，同时孔径增加的梯度结构可以增加过滤材料的透气性，减小过滤阻力，有利于气体透过过滤材料。本发明的过滤材料吸油量大，油气分离效率高，可满足发动机对油气分离的要求。
此外，木棉纤维丝光化浆的表面光滑、透气性好，不会影响过滤材料的过滤性能。
根据一些优选的实施方式，所述第一滤纸层包含以质量分数计的第一纤维组分90～96％(例如，可以为90％、91％、92％、93％、94％、95％或96％)和增强剂4～10％(例如，可以为90％、91％、92％、93％、94％、95％或96％)；所述第一纤维组分中包含以质量分数计的微纤维玻璃棉55～70％(例如，可以为55％、56％、58％、60％、62％、65％、66％、68％或70％)、无碱短切丝10～20％(例如，可以为10％、12％、14％、16％、18％或20％)、木棉纤维丝光化浆20～25％(例如，可以为20％、21％、22％、23％、24％或25％)。发明人发现，木棉纤维丝光化浆在上述范围内有利于油液的吸附，若木棉纤维丝光化浆的用量过大会降低过滤材料的透气度，增加过滤材料的过滤阻力，不利于气体的透过。
根据一些优选的实施方式，所述第二滤纸层包含以质量分数计的第二纤维组分90～96％(例如，可以为90％、91％、92％、93％、94％、95％或96％)和增强改性剂4～10％(例如，可以为4％、5％、6％、7％、8％、9％或10％)；所述第二纤维组分中包含以质量分数计的微纤维玻璃棉60～75％(例如，可以为60％、62％、64％、65％、66％、68％、70％、72％、74％或75％)、无碱短切丝10～20％(例如，可以为10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％或20％)、化学纤维15～20％(例如，可以为15％、16％、17％、18％、19％或20％)；所述增强改性剂中增强剂和防水防油剂的质量比为40:(1～5)(例如，可以为40:1、40:2、40:3、40:4或40:5)。
在本发明一些优选的实施方式中，增强剂为酚醛树脂、丙烯酸树脂和聚醋酸乙烯树脂中的一种或几种；防水防油剂为含氟防水防油剂。需要说明的是，本发明增强剂和防水防油剂不仅限于上述种类。
在本发明的一些优选地实施例中，微纤维玻璃棉包含低叩解度和高叩解度的微纤维玻璃棉；优选为微纤维玻璃棉包含叩解度为14°SR的475#微纤维玻璃棉和49°SR的475#微纤维玻璃棉；提高低叩解度微纤维玻璃棉的含量有利于得到平均孔径较大的滤纸层；因此，本发明优选第一滤纸层中低叩解度微纤维玻璃棉的含量小于第二滤纸层中低叩解度微纤维玻璃棉的含量。
根据一些优选的实施方式，所述第一滤纸层和第二滤纸层的质量比为(1～2):1(例如，可以为1:1、1.2:1、1.4:1、1.5:1、1.6:1、1.7:1、1.8:1、1.9:1或2:1)；
所述第一滤纸层的平均孔径为4～6μm(例如，可以为4μm、4.2μm、4.4μm、4.6μm、4.8μm、5μm、5.2μm、5.4μm、5.6μm、5.8μm或6μm)，所述第二滤纸层的平均孔径为8～12μm(例如，可以为8μm、8.5μm、9μm、9.5μm、10μm、10.5μm、11μm、11.5μm或12μm)。
根据一些优选的实施方式，所述微纤维玻璃棉的叩解度为14～49°SR(例如，可以为14°SR、16°SR、17°SR、18°SR、19°SR、20°SR、22°SR、24°SR、34°SR或49°SR)，所述微纤维玻璃棉的直径为0.5～5μm(例如，可以为0.5μm、1μm、1.5μm、2μm、2.5μm、3μm、3.5μm、4μm、4.5μm或5μm)；
所述无碱短切丝的直径为6～8μm(例如，可以为6μm、6.2μm、6.4μm、6.5μm、6.6μm、7μm、7.2μm、7.4μm、7.5μm、7.6μm、7.8μm或8μm)；
所述木棉纤维丝光化浆叩解度为15～25°SR(例如，可以为14°SR、16°SR、17°SR、19°SR、20°SR、22°SR、24°SR或25°SR)；
所述化学纤维为双组分纤维，优选为CO-PET/PET纤维。需要说明的是，CO-PET/PET纤维的皮层结构为CO-PET，熔点为100～110℃，芯层结构为PET，熔点为250～280℃；该纤维的皮层熔点低于增强剂和增强改性剂的固化温度，在烘干固化处理过程中皮层会发生熔化，可以起到粘结剂的作用将微纤维玻璃棉和无碱短切丝更好地粘结在一起提升过滤材料的强度；同时芯层熔点较高，也可以起到增强过滤材料强度的作用。本发明化学纤维不仅限于上述双组份纤维，还可以为其他化学纤维，例如聚酯纤维、芳纶纤维、聚四氟乙烯纤维、聚乙烯醇纤维。
第二方面，本发明提供了一种第一方面所述的过滤材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
S1.将微纤维玻璃棉、无碱短切丝和木棉纤维丝光化浆分散在酸性溶液中，得到第一浆料，并将所述第一浆料进行第一冲浆上网、第一真空脱水成型，得到第一湿纸幅，然后采用增强剂对第一湿纸幅进行第一增强改性处理，得到第一增强改性湿纸幅；
S2.将微纤维玻璃棉、无碱短切丝和化学纤维分散在酸性溶液中，得到第二浆料，并将所述第二浆料进行第二冲浆上网、第二真空脱水成型，得到第二湿纸幅，然后采用增强改性剂对第二湿纸幅进行第二增强改性处理，得到第二增强改性湿纸幅；所述增强改性剂包含增强剂和防水防油剂；
S3.将第一增强改性湿纸幅和第二增强改性湿纸幅相贴合后，进行第三真空脱水成型，得到复合湿纸幅；
S4.将所述复合湿纸幅进行烘干固化处理，得到所述过滤材料。
需要说明的是，本发明第一浆料和第二浆料在进行冲浆上网之前还包括除渣步骤；具体为：将第一浆料浆料和第二浆料分别经过稀释后控制除渣浓度为0.4～0.6％，然后输送至除渣器进行除渣；其中，第一浆料除渣浓度指的是微纤维玻璃棉、无碱短切丝和木棉纤维丝光化浆占稀释后浆料的质量分数；第二浆料除渣浓度指的是微纤维玻璃棉、无碱短切丝和化学纤维占稀释后浆料的质量分数；本发明增强剂以增强剂溶液形式加入，优选的是，增强剂溶液中增强剂与水的质量比为4:96；防水防油剂以防水防油剂溶液形式加入，优选的是，防水防油剂溶液中防水防油剂与水的质量比为3:97；复合湿纸幅的含水率为65～70％。
本发明通过将微纤维玻璃棉、无碱短切丝和木棉纤维丝光化浆分散在酸性溶液中，得到第一浆料，并将第一浆料进行第一冲浆上网、第一真空脱水成型，得到第一湿纸幅，然后采用增强剂对第一湿纸幅进行第一增强改性处理，得到第一增强改性湿纸幅；将微纤维玻璃棉、无碱短切丝和化学纤维分散在酸性溶液中，得到第二浆料，并将第二浆料进行第二冲浆上网、第二真空脱水成型，得到第二湿纸幅，然后采用增强剂和防水防油剂对第二湿纸幅进行第二增强改性处理，得到第二增强改性湿纸幅；将第一增强改性湿纸幅和第二增强改性湿纸幅相贴合后，进行第三真空脱水成型，得到复合湿纸幅；最后将复合湿纸幅进行烘干固化处理，得到包括第一滤纸层和第二滤纸层的过滤材料。
本发明通过分别制备第一增强改性湿纸幅和第二增强改性湿纸幅，然后将两者贴合经第三真空脱水成型即可将两者紧密交织，得到复合湿纸幅，无需额外加入粘结剂，经烘干固化处理即可得到过滤材料。
本发明通过调控设计过滤材料的微观结构，制备出具有孔径梯度增大(第一滤纸层的平均孔径小于第二滤纸层的平均孔径)的过滤材料；在第一滤纸层中引入纤维表面光滑和油液吸附性强的木棉纤维丝光化浆，增强过滤材料对油液的吸附能力；对第一滤纸层(入流面)进行增强改性，对第二滤纸层(出流面)进行增强和防水防油改性，第二滤纸层(出流面)的防水防油性可以有效防止油滴的二次夹带。
本发明过滤材料的透气度好(大于75L/(m2·s))，吸油量大(大于2.8g/g)油气分离效率高(大于99.5％)。
根据一些优选的实施方式，所述酸性溶液的pH为2～3.5(例如，可以为2、2.2、2.4、2.5、2.6、2.8、3、3.2或3.5)；
所述微纤维玻璃棉、无碱短切丝和木棉纤维丝光化浆的质量之和占所述第一浆料总质量的0.5～1.5％(例如，可以为0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％、1％、1.1％、1.2％、1.3％、1.4％或1.5％)；
所述微纤维玻璃棉、无碱短切丝和化学纤维的质量之和占所述第二浆料总质量的0.5～1.5％(例如，可以为0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％、1％、1.1％、1.2％、1.3％、1.4％或1.5％)。
根据一些优选的实施方式，所述第一浆料的上网浓度为0.05～0.15％(例如，可以为0.05％、0.06％、0.07％、0.08％、0.09％、0.1％、0.11％、0.12％、0.13％、0.14％或0.15％)；
所述第二浆料的上网浓度为0.1～0.2％(例如，可以为0.1％、0.11％、0.12％、0.13％、0.14％、0.15％、0.16％、0.17％、0.18％、0.19％或0.2％)；和/或
所述第一真空脱水成型的真空度大于所述第二真空脱水成型的真空度；优选的是，所述第一真空脱水成型的真空度为0.025～0.03MPa(例如，可以为0.025MPa、0.026MPa、0.027MPa、0.028MPa、0.029MPa或0.03MPa)；所述第二真空脱水成型的真空度为0.02～0.025MPa(例如，可以为0.02MPa、0.021MPa、0.022MPa、0.023MPa、0.024MPa或0.025MPa)。
本发明第一真空脱水成型的真空度大于第二真空脱水成型的真空度可以确保第一滤纸层的平均孔径小于第二滤纸层的平均孔径。
根据一些优选的实施方式，所述第三真空脱水成型的真空度大于所述第一真空脱水成型的真空度；优选的是，所述第三真空脱水成型的真空度为0.04～0.048MPa(例如，可以为0.04MPa、0.042MPa、0.044MPa、0.046MPa或0.048MPa)；本发明第三真空脱水成型的真空度大于第一真空脱水成型的真空度，可以确保在真空脱水成型过程中第一增强改性湿纸幅和第二增强改性湿纸幅紧密交织。
所述烘干固化处理包括第一阶段烘干固化处理、第二阶段烘干固化处理和第三阶段烘干固化处理；所述第一阶段烘干固化处理的温度为40～60℃(例如，可以为40℃、42℃、44℃、45℃、46℃、48℃、50℃、52℃、54℃、56℃、58℃或60℃)，所述第二阶段烘干固化处理的温度为130～140℃(例如，可以为130℃、132℃、134℃、136℃、138℃或140℃)，第三阶段烘干固化处理的温度为150～160℃(例如，可以为150℃、151℃、152℃、153℃、154℃、155℃、156℃、157℃、158℃、159℃或160℃)。为了保证过滤材料的综合性能，烘干固化处理采用三段式接触式烘干固化方式，优选的是，第一阶段烘干固化处理为将在40～60℃的低温烘缸进行，第二阶段烘干固化处理在130～140℃的烘缸进行，第三阶段烘干固化处理在150～160℃的烘缸进行，每个阶段烘干固化处理的时间为40～60s；其中，第一阶段采用较低的温度可以有效防止温度过高导致增强后的复合湿纸幅发生变形；其中第二阶段和第三阶段是确保复合湿纸幅充分干燥以及增强剂和增强改性剂充分固化，起到增强过滤材料性能的作用。
第三方面，本发明提供了第一方面所述的过滤材料在发动机油气分离中的应用。
本发明提供的过滤材料包括孔径呈阶梯增加的第一滤纸层和第二滤纸层；使用时第一滤纸层为入流面，通过在第一滤纸层中引入具有中空结构、纤维表面光滑和油液吸附性强的木棉纤维丝光化浆(经丝光化处理后的木棉纤维)提高过滤材料的吸油量；第二滤纸层中包含防水防油剂，提高过滤材料的防水防油性能，有效防止油滴的二次夹带；当油气混合物通过第一滤纸层的孔进入到过滤材料内部后会聚集变大，第一滤纸层的平均孔径小于第二滤纸层的平均孔径，可以更好地将油滴吸附在过滤材料中，同时孔径增加的梯度结构可以增加过滤材料的透气性，减小过滤阻力，有利于气体透过过滤材料。如此，可以更好地实现油气分离，提高过滤材料的油气分离效率。本发明的过滤材料吸油量大，油气分离效率高，可满足发动机对油气分离的要求。
为了更加清楚地说明本发明的技术方案及优点，下面结合实施例对本发明作进一步说明。
需要说明的是，本发明中的材料和试剂均可以是在市面上直接购买得到或自行制备得到，对具体型号不做限制。针叶木丝光化浆可以直接购买也可以自制，自制针叶木丝光化浆由针叶木经丝光化处理的得到；具体为于50℃下，将针叶木纤维置于1mol/L的NaOH溶液中浸泡60min后，经洗涤、脱水得到。实施例和对比例中的份数指的是质量份数。
实施例1
S1.称取第一纤维组分：56份叩解度为14°SR的475#微纤维玻璃棉、15份叩解度为49°SR的475#微纤维玻璃棉、14份直径为7μm的无碱短切丝和15份叩解度为25°SR的木棉纤维丝光化浆，先将无碱短切丝和木棉纤维丝光化浆投入碎浆机中，并控制碎浆白水的pH为3，搅拌分散时间600s，投入475#微纤维玻璃棉，碎浆时间为300s，控制低浓打浆，得到浓度为1.2％的第一浆料，将第一浆料进行冲浆上网，上网浓度为0.15％，于0.028MPa下真空脱水成型，得到第一湿纸幅，然后采用增强剂(丙烯酸树脂乳液)通过溢流施胶方式对第一湿纸幅进行第一增强改性处理，其中增强剂以增强剂溶液(增强剂与水的质量比为4:96)形式加入，得到第一增强改性湿纸幅；
S2.称取第二纤维组分：60份叩解度为14°SR的475#微纤维玻璃棉、12份叩解度为49°SR的475#微纤维玻璃棉、13份直径为7μm的无碱短切丝和15份化学纤维(CO-PET/PET纤维)；先将无碱短切丝和化学纤维投入碎浆机，并控制碎浆白水的pH为3，搅拌分散时间420s，投入475#微纤维玻璃棉，碎浆时间为300s，控制低浓打浆，得到浓度为1.2％浓度的第二浆料；将第二浆料进行冲浆上网，上网浓度为0.2％，于0.023MPa下真空脱水成型，得到第二湿纸幅，然后采用增强剂(丙烯酸树脂乳液)和防水防油剂(C6防水防油剂)通过溢流施胶方式对第一湿纸幅进行第一增强改性处理，其中增强剂以增强剂溶液(增强剂与水的质量比为4:96)的形式加入，防水防油剂以防水防油剂溶液(防水防油剂与水的质量比为3:97)的形式加入，增强剂溶液和防水防油剂溶液的质量比为10:1得到第二增强改性湿纸幅；
S3.将第一增强改性湿纸幅和第二增强改性湿纸幅相贴合，并于0.045MPa下进行第三真空脱水成型，得到含水量为65～70％复合湿纸幅；
S4.将复合湿纸幅依次进行第一阶段烘干固化处理(温度为40℃的低温烘缸，时间为1min)、第二阶段烘干固化处理(温度为140℃的烘缸，时间为1min)和第三阶段烘干固化处理(温度为160℃的烘缸，时间为1min)得到包括第一滤纸层(平均孔径为4～6μm)和第二滤纸层(平均孔径为8～12μm)的过滤材料。
实施例2
实施例2与实施例1基本相同，区别仅在于：在步骤S1中，第一纤维组分：53份叩解度为14°SR的475#微纤维玻璃棉和14份叩解度为49°SR的475#微纤维玻璃棉与13份直径为7μm的无碱短切丝和20份叩解度为25°SR的木棉纤维丝光化浆。
实施例3
实施例3与实施例1基本相同，区别仅在于：在步骤S1中，第一纤维组分：50份叩解度为14°SR的475#微纤维玻璃棉和13份叩解度为49°SR的475#微纤维玻璃棉、12份直径为7μm的无碱短切丝和25份叩解度为25°SR的木棉纤维丝光化浆。
实施例4
实施例4与实施例1基本相同，区别仅在于：在步骤S1中，第一纤维组分：53份叩解度为14°SR的475#微纤维玻璃棉和14份叩解度为49°SR的475#微纤维玻璃棉与13份直径为7μm的无碱短切丝和20份叩解度为25°SR的木棉纤维丝光化浆；
在步骤S2中，防水防油剂溶液中防水防油剂与水的质量比为5:97。
对比例1
对比例1与实施例1基本相同，区别仅在于：在步骤S1中，第一纤维组分：66份叩解度为14°SR的475#微纤维玻璃棉、18份叩解度为49°SR的475#微纤维玻璃棉和16份直径为7μm的无碱短切丝。
对比例2
对比例2与实施例1基本相同，区别仅在于：在步骤S1中，第一纤维组分：66份叩解度为14°SR的475#微纤维玻璃棉、18份叩解度为49°SR的475#微纤维玻璃棉和16份直径为7μm的无碱短切丝；
在步骤S2中，第二纤维组分：66份叩解度为14°SR的475#微纤维玻璃棉、18份叩解度为49°SR的475#微纤维玻璃棉和16份直径为7μm的无碱短切丝。
对比例3
对比例3与实施例2基本相同，区别仅在于：在步骤S2中，未加入防水防油剂溶液。
对比例4
对比例4与实施例2基本相同，区别仅在于：在步骤S2中，第二纤维组分：53份叩解度为14°SR的475#微纤维玻璃棉、14份叩解度为49°SR的475#微纤维玻璃棉、13份直径为7μm的无碱短切丝和20份叩解度为25°SR的木棉纤维丝光化浆。
对比例5
对比例5与实施例2基本相同，区别仅在于：在步骤S1中，第一纤维组分：60份叩解度为14°SR的475#微纤维玻璃棉、12份叩解度为49°SR的475#微纤维玻璃棉、13份直径为7μm的无碱短切丝和15份化学纤维；
在步骤S2中，第二纤维组分：53份叩解度为14°SR的475#微纤维玻璃棉、14份叩解度为49°SR的475#微纤维玻璃棉、13份直径为7μm的无碱短切丝和20份叩解度为25°SR的木棉纤维丝光化浆。
对比例6
对比例6与实施例2基本相同，区别仅在于：在步骤S1中，第一纤维组分：53份叩解度为14°SR的475#微纤维玻璃棉和14份叩解度为49°SR的475#微纤维玻璃棉与13份直径为7μm的无碱短切丝和20份木棉纤维(未经丝光化处理)。
对比例7
对比例7与实施例2基本相同，区别仅在于：第一纤维组分：53份叩解度为14°SR的475#微纤维玻璃棉和14份叩解度为49°SR的475#微纤维玻璃棉与13份直径为7μm的无碱短切丝和20份叩解度为25°SR的针叶木丝光化浆。
对比例8
对比例8与实施例2基本相同，区别仅在于：第一纤维组分：46份叩解度为14°SR的475#微纤维玻璃棉和12.5份叩解度为49°SR的475#微纤维玻璃棉与11.5份直径为7μm的无碱短切丝和30份叩解度为25°SR的木棉纤维丝光化浆。
表1.实施例和对比例制得的过滤材料的性能数据
需要说明的是，表1中，透气度的测试标准参照GB/T5453；油水分离效率的测试标准参照ISO12500-1:2007；吸液量(g/g)＝油液质量(g)/滤纸质量(g)。
由表1可知，本发明实施例1-4制得到过滤材料的本发明的过滤材料透气度好(大于75L/(m2·s))，吸油量大(大于2.8g/g)油气分离效率高(大于99.5％)，可有效避免了气体中油滴的二次夹带现象。由对比例1可知，第一滤纸层中未加入木棉纤维丝光化浆，制得的过滤材料的吸液量明显降低。由对比例2可知，第一滤纸层(入流面)和第二滤纸层(出流面)均未加入木棉纤维丝光化浆且无梯度微观结构(两层成分相同)时吸液量与对比例1有梯度微观结构时相比，过滤材料的透气度和吸液量均明显降低。对比例3未加入无防水防油剂，与实施例2相比过滤材料的吸液量增大，但油气分离效率明显降低，存在油滴的二次夹带现象，会对发动机运行环境造成污染。对比例4中第一滤纸层和第二滤纸层均加入木棉纤维丝光化浆且无梯度微观结构(两层成分相同)，与实施例2和实施例4相比，对比例4制得的过滤材料吸液量虽然增大，但油气分离效率明显降低。对比例5与实施例2的区别仅在于第一滤纸层和第二滤纸层的纤维组分互换，制得的过滤材料吸液量、透气度和油气分离效率较实施例2均明显降低。与实施例2相比，对比例6采用未经丝光化处理的木棉纤维制得到过滤材料的透气度明显降低，吸液量和油气分离效率也有所下降。与实施例2相比，对比例7采用针叶木丝光化浆因不具有中空结构，制得到过滤材料的透气度和吸液量明显降低，油气分离效率也有所下降。与实施例2相比，对比例8中第一纤维组分中木棉纤维丝光化浆的质量分数过大，过滤材料的透气度明显降低，不利于气体的透过。
最后应说明的是以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种过滤材料，其特征在于，所述过滤材料包括第一滤纸层和第二滤纸层；所述第一滤纸层的平均孔径小于所述第二滤纸层的平均孔径；
所述第一滤纸层包含第一纤维组分和增强剂；所述第一纤维组分包含微纤维玻璃棉、无碱短切丝和木棉纤维丝光化浆；
所述第二滤纸层包含第二纤维组分和增强改性剂；所述第二纤维组分包含微纤维玻璃棉、无碱短切丝和化学纤维；所述增强改性剂包含增强剂和防水防油剂。
2.根据权利要求1所述的过滤材料，其特征在于，所述第一滤纸层包含以质量分数计的第一纤维组分90～96％和增强剂4～10％；所述第一纤维组分中包含以质量分数计的微纤维玻璃棉55～70％、无碱短切丝10～20％和木棉纤维丝光化浆20～25％。
3.根据权利要求1所述的过滤材料，其特征在于，所述第二滤纸层包含以质量分数计的第二纤维组分90～96％和增强改性剂4～10％；所述第二纤维组分中包含以质量分数计的微纤维玻璃棉60～75％、无碱短切丝10～20％和化学纤维15～20％；所述增强改性剂中增强剂和防水防油剂的质量比为40:(1～5)。
4.根据权利要求1所述的过滤材料，其特征在于，所述第一滤纸层和第二滤纸层的质量比为(1～2):1；
所述第一滤纸层的平均孔径为4～6μm，所述第二滤纸层的平均孔径为8～12μm。
5.根据权利要求1所述的过滤材料，其特征在于，所述微纤维玻璃棉的叩解度为14～49°SR，所述微纤维玻璃棉的直径为0.5～5μm；
所述无碱短切丝的直径为6～8μm；
所述木棉纤维丝光化浆叩解度为15～25°SR；
所述化学纤维为双组分纤维，优选为CO-PET/PET纤维。
6.一种权利要求1-5任一项所述的过滤材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
S1.将微纤维玻璃棉、无碱短切丝和木棉纤维丝光化浆分散在酸性溶液中，得到第一浆料，并将所述第一浆料进行第一冲浆上网、第一真空脱水成型，得到第一湿纸幅，然后采用增强剂对第一湿纸幅进行第一增强改性处理，得到第一增强改性湿纸幅；
S2.将微纤维玻璃棉、无碱短切丝和化学纤维分散在酸性溶液中，得到第二浆料，并将所述第二浆料进行第二冲浆上网、第二真空脱水成型，得到第二湿纸幅，然后采用增强改性剂对第二湿纸幅进行第二增强改性处理，得到第二增强改性湿纸幅；所述增强改性剂包含增强剂和防水防油剂；
S3.将第一增强改性湿纸幅和第二增强改性湿纸幅相贴合后，进行第三真空脱水成型，得到复合湿纸幅；
S4.将所述复合湿纸幅进行烘干固化处理，得到所述过滤材料。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述酸性溶液的pH为2～3.5；
所述微纤维玻璃棉、无碱短切丝和木棉纤维丝光化浆的质量之和占所述第一浆料总质量的0.5～1.5％；
所述微纤维玻璃棉、无碱短切丝和化学纤维的质量之和占所述第二浆料总质量的0.5～1.5％。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述第一浆料的上网浓度为0.05～0.15％；
所述第二浆料的上网浓度为0.1～0.2％；和/或
所述第一真空脱水成型的真空度大于所述第二真空脱水成型的真空度；优选的是，所述第一真空脱水成型的真空度为0.025～0.03MPa；所述第二真空脱水成型的真空度为0.02～0.025MPa。
9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述第三真空脱水成型的真空度大于所述第一真空脱水成型的真空度；优选的是，所述第三真空脱水成型的真空度为0.04～0.048MPa；和/或
所述烘干固化处理包括第一阶段烘干固化处理、第二阶段烘干固化处理和第三阶段烘干固化处理；所述第一阶段烘干固化处理的温度为40～60℃，所述第二阶段烘干固化处理的温度为130～140℃，第三阶段烘干固化处理的温度为150～160℃。
10.一种权利要求1-5任一项所述的过滤材料在发动机油气分离中的应用。
CN202310741567.3A 2023-06-21 2023-06-21 一种过滤材料及其制备方法和应用 Pending CN116688649A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310741567.3A CN116688649A (zh) 2023-06-21 2023-06-21 一种过滤材料及其制备方法和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310741567.3A CN116688649A (zh) 2023-06-21 2023-06-21 一种过滤材料及其制备方法和应用

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN116688649A true CN116688649A (zh) 2023-09-05

Family

ID=87843062

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310741567.3A Pending CN116688649A (zh) 2023-06-21 2023-06-21 一种过滤材料及其制备方法和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116688649A (zh)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111235944B (zh) 一种芳纶纳米纤维涂布芳纶纸及其制备方法
CN111304955B (zh) 一种芳纶纳米纤维原位增强纸基材料性能的方法
CN101507889A (zh) 多功能高温复合过滤材料及其制备方法
CN111495036B (zh) 一种玻璃纤维复合滤材、制备方法及其应用
CN110541328A (zh) 一种耐水洗阻燃汽车空气过滤纸及其制备方法
CN113089377B (zh) 高效低阻全合成纤维空气过滤材料的制备方法
CN101810971A (zh) 一种pbo复合超高温过滤材料的制备方法
CN112252085B (zh) 耐高温的阻燃汽车空气滤纸及其制备方法和应用
CN202185222U (zh) 玄武岩纤维复合滤料
CN105714597A (zh) 机油滤纸及其制备方法
CN107604532A (zh) 滤袋的面层材料、滤袋、烟气处理系统及处理方法
CN106283833A (zh) 一种超高分子量聚乙烯纤维纸的制备方法
CN105568769A (zh) 柴油滤纸及其制备方法
CN102899968A (zh) 一种阻燃型汽车空气滤纸及其制备方法
CN116688649A (zh) 一种过滤材料及其制备方法和应用
CN112726283B (zh) 一种耐高温蜂窝芯材用聚对苯撑苯并二噁唑纤维纸基材料及其制备方法
CN111235959B (zh) 一种多层油水分离材料及其制备方法和应用
CN202185223U (zh) Pps复合过滤材料
CN104213471B (zh) 一种利用煤矸石与粉煤灰无机纤维制造的汽车滤清过滤纸及其制备方法
CN101406779B (zh) 含有聚苯硫醚纤维的过滤材料及用途
CN102877369B (zh) 一种竹炭负载壳聚糖汽车工业滤纸及其制备方法
CN114687249A (zh) 一种热固性内燃机滤纸及其制备方法
CN202909551U (zh) 一种聚四氟乙烯、聚酰亚胺和芳砜纶纤维复合过滤毡
CN109653019B (zh) 一种全合成纤维f8级空气过滤材料的制备工艺
CN107059418A (zh) 防静电耐油污耐腐蚀的环保过滤材料及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination