CN1456384A - 发动机的纤维复合过滤材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及过滤材料，具体地是发动机的纤维复合过滤材料及其制备方法，包括(1)在水中加入分散助剂，溶液熟化后，加入植物纤维、无机纤维、合成纤维等原料分散后得到浆料；(2)浆料上网成型；(3)脱水干燥；(4)采用表面涂布或浸渍的方式添加增强剂，增强剂为酚醛树脂、环氧树脂、聚丙烯酸、聚醋酸乙烯酯其中一种或其改性后的树脂；(5)浸渍树脂后的材料干燥固化得成品，分切包装；本发明可以实现对不同过滤要求的过滤的优化，使过滤精度、过滤效率、过滤阻力、使用寿命及物理强度等多方面性能同时得到改善。

Description

发动机的纤维复合过滤材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及过滤材料，更具体地是专用于发动机的纤维复合过滤材料及其制备方法。

背景技术

发动机的过滤材料主要包括空气过滤，机油过滤，燃油过滤材料(简称“三滤”材料)。

现有的发动机过滤材料采用植物纤维。全植物纤维过滤材料主要依靠筛分原理对杂质进行过滤，即根据孔径的大小决定过滤精度。这种材料的缺点是只能实现材料的表层过滤，即杂质主要被材料表层拦截，而更小的杂质则基本上穿过过滤材料。在使用过程中，过滤材料表层孔隙很快就被杂质完全堵塞，材料深层的孔隙不能被充分利用。因此该类材料的过滤阻力较大、过滤效率较低、使用寿命较短。使得过滤精度、过滤效率、过滤阻力及使用寿命不能兼顾。保证高的过滤精度和过滤效率将导致过滤阻力大大增加，使用寿命显著缩短。这是目前国内汽车、火车、轮船发动机中高档过滤材料完全依靠进口的重要原因。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的问题，提供一种发动机的纤维复合过滤材料的制备方法，采用植物纤维、有机合成纤维、无机纤维等多种纤维为原料，制成复合过滤材料，使材料具有高的孔隙率，并可利用不同纤维对杂质的表面吸附特性，在过滤过程充分利用纤维对杂质不同的吸附能力，而不仅仅是依靠筛分机理。同样重要的是，它还可以根据过滤杂质的大小和特性等需要，对材料孔径分布和多种纤维的配比进行有效地控制，从而实现对不同过滤要求的过滤的优化，因而使过滤精度、过滤效率、过滤阻力、使用寿命及物理强度等多方面性能同时得到改善。

本发明的目的还在于提供所述方法制备的发动机的纤维复合过滤材料。

本发明的发动机的纤维复合过滤材料的制备方法包括如下步骤：

(1)在水中加入分散助剂，溶液熟化10-600分钟后，加入植物纤维、无机纤维、合成纤维等原料分散后得到浆料；

(2)浆料上网成型，浆料中植物纤维浓度为0.03-0.5％重量，无机纤维浓度为0.005-0.1％重量，合成纤维浓度为0.005-0.1％重量；

(3)脱水干燥；

(4)采用表面涂布或浸渍的方式添加用量占总量10-30％重量的增强剂，增强剂为酚醛树脂、环氧树脂、聚丙烯酸、聚醋酸乙烯酯其中一种或其改性后的树脂。

(5)浸渍树脂后的材料干燥固化得成品，分切包装；

第(1)步所用原料的用量是：植物纤维0-90％重量、无机纤维0-80％重量、合成纤维0-70％重量；所述分散剂主要成分包括表面活性剂、高分子化合物、酸、无机盐其中的一种或多种，例如0.01％CMC、0.5％NP-9为涤纶纤维的分散助剂；0.1％HCL、和0.3％OP-6作为无机纤维的分散剂；用0.01％PEO作为植物纤维的分散助剂。

所述植物纤维可以采用丝光化处理后的植物纤维，丝光化处理条件如下：用碱量15-25％，表面活性剂用量1-3％，温度60-90℃，时间10-60分钟。

还可以将丝光化处理后的植物纤维进行羟乙基化以恢复在丝光化过程中现为降低的强度，处理条件如下：环氧乙烷用量2-20％，表面活性剂1-2％，温度20-90℃。

所述原料无机纤维也可以进行改性处理，改性处理条件如下：采用2-10％偶联剂，温度300℃，时间2-5分钟；或表面活性剂0.1-3％，常温，时间1-2小时；或多聚磷酸盐2-5％；如偶联剂和表面活性剂总类不同处理工艺条件和上述条件可能有很大差异。或其它表面改性方法。

所述合成纤维长度最好在4-12mm之间，也可以根据材料结构、性能及成型过程对合成纤维的要求对纤维采用酸氧化、碱腐蚀、等离子体、接枝改性等表面改性方法的一种或多种进行纤维表面改性。

为达到发动机“三滤”材料的深层过滤，以提高材料的过滤精度、过滤效率和使用寿命，减少过滤阻力，本发明采用植物纤维、无机纤维、合成纤维两种以上纤维通过特有的技术制造复合过滤材料。

对纤维原料进行必要的改性，如植物纤维进行丝光化处理，接枝改性；无机纤维用偶联剂、表面活性剂、酸、无机盐等一种或多种方法结合进行表面处理；合成纤维采用酸氧化、碱腐蚀、等离子体处理、接枝改性等一种或多种方法结合进行表面处理。

本发明采用多种纤维过滤材料比全植物纤维过滤材料表现出更高的空隙率及过滤精度。

本发明解决了如下技术难题：

(1)技术可对多种纤维进行改性以提高和改善纤维的分散流送特性、界面特性、结构控制和树脂增强等特性。

(2)本技术可根据多种纤维材料的尺寸、物理性质以及表面物化特性去设计和控制材料的结构以及孔径分布，解决了实现高空隙率的同时保证材料高过滤精度的关键技术。

(3)本技术解决了实现材料深层过滤的关键技术，从而使多种纤维对杂质的表面吸附特性得到充分发挥，从而有效地降低过滤阻力，提高过滤精度。

本发明的优点和效果如下：

1、本发明制造的过滤材料空隙率高、孔径分布优良，可实现深层过滤，因此材料过滤精度和过滤效率高，过滤阻力小，使用寿命长。

2、本发明制造的过滤材料，其原材料成本和制造成本与全植物纤维过滤材料的差别不大，但其使用寿命可增长至2-4倍，过滤效率显著提高，过滤阻力明显降低，材料的性能价格比大大高于传统材料。

3、本发明采用可实现汽车工业关键材料之一——“三滤”材料国产化，并可满足军事用途如坦克战车等更高过滤要求。

附图说明

图1是现有德国某公司生产的采用全植物纤维制备的发动机机油过滤材料的扫描电镜照片；

图2是本发明采用无机纤维、有机合成纤维、植物纤维三种纤维原料制造的发动机机油过滤材料的扫描电镜照片。

具体实施方式

制备汽车发动机机油过滤材料：

(1)纤维原料的配比如下：植物纤维50％、无机纤维30％、合成纤维20％。

(2)植物纤维分散在0.01％PEO溶液中，玻璃纤维分散在0.1％HCL、和0.3％OP-6溶液中，涤纶纤维分散在0.01％CMC、0.5％NP-9溶液中。

(3)浆料上网成型。浆料中植物纤维浓度为0.1％重量，无机纤维浓度为0.05％重量，合成纤维浓度为0.05％重量；

(3)脱水干燥；

(4)采用表面涂布或浸渍的方式添加用量占总量15％重量的增强剂，增强剂为改性聚丙烯酸树脂。

(5)浸渍树脂后的材料干燥固化得成品，分切包装；

如图1所示，由于植物纤维的几何尺寸形状，物理化学特性及表面化学特性等都有一定的局限性，所以采用全植物纤维制造的过滤材料结构空隙率低，只能实现表层过滤，使用寿命短，过滤效率低，过滤阻力大。

如图2所示，而采用多种纤维制造复合过滤材料，材料具有很高的空隙率，杂质能进入材料内部，能实现深层过滤。可利用多种纤维对杂质的吸附特性，不全依靠筛分作用过滤杂质。这样材料过滤阻力小，过滤精度高，使用寿命长。该材料过滤精度为5μ，过滤效率90％，过滤阻力下降20％，使用寿命在同样条件下比国产传统材料提高两倍。

Claims (8)

1、一种发动机的纤维复合过滤材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)在水中加入分散助剂，溶液熟化10-600分钟后，加入植物纤维、无机纤维、合成纤维等原料分散后得到浆料；

(2)浆料上网成型，浆料中植物纤维浓度为0.03-0.5％重量，无机纤维浓度为0.005-0.1％重量，合成纤维浓度为0.005-0.1％重量；

(3)脱水干燥；

(4)采用表面涂布或浸渍的方式添加用量占总量10-30％重量的增强剂，增强剂为酚醛树脂、环氧树脂、聚丙烯酸、聚醋酸乙烯酯其中一种或其改性后的树脂；

(5)浸渍树脂后的材料干燥固化得成品，分切包装；第(1)步所用原料的用量是：植物纤维0-90％重量、无机纤维0-80％重量、合成纤维0-70％重量；所述分散剂主要成分包括表面活性剂、高分子化合物、酸、无机盐其中的一种或多种。

2、根据权利要求1所述的汽车发动机的纤维复合过滤材料的制备方法，其特征在于以0-0.1％一种或几种水溶性高分子化合物、0-3％一种或几种表面活性剂作为合成纤维的分散助剂，0-1％无机酸或有机酸、0-3％表面活性剂、0-3％无机盐作为无机纤维的分散剂；用0-0.1％水溶性高分子化合物作为植物纤维的分散助剂。

3、根据权利要求1或2所述的汽车发动机的纤维复合过滤材料的制备方法，其特征在于所述植物纤维采用丝光化处理后的植物纤维，丝光化处理条件如下：用碱量15-25％，表面活性剂用量1-3％，温度60-90℃，时间10-60分钟。

4、根据权利要求3所述的汽车发动机的纤维复合过滤材料的制备方法，其特征在于将丝光化处理后的植物纤维进行羟乙基化以恢复丝光化过程中浆料强度的破坏，处理条件如下：环氧乙烷用量2-20％，表面活性剂1-2％，温度20-90℃。

5、根据权利要求1或2所述的汽车发动机的纤维复合过滤材料的制备方法，其特征在于对无机纤维进行改性处理，改性可采用偶联剂处理或表面活性剂或多磷酸盐方法。

6、根据权利要求1或2所述的汽车发动机的纤维复合过滤材料的制备方法，其特征在于所述合成纤维长度在4-12mm之间。

7、根据权利要求1或2所述的汽车发动机的纤维复合过滤材料的制备方法，其特征在于对采用酸氧化、碱腐蚀、等离子体、接枝改性其中一种或多种方法对纤维进行表面改性。

8、权利要求1所述的方法制备的汽车发动机的纤维复合过滤材料。

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