CN1623627A

CN1623627A - 梯度分布的过滤材料及其制备方法

Info

Publication number: CN1623627A
Application number: CN 200410051918
Authority: CN
Inventors: 胡健; 梁云; 周雪松
Original assignee: South China University of Technology SCUT
Current assignee: South China University of Technology SCUT
Priority date: 2004-10-25
Filing date: 2004-10-25
Publication date: 2005-06-08

Abstract

本发明涉及梯度分布的过滤材料的制备方法，包括：植物纤维进行打浆处理；合成纤维和无机纤维分别在已加入分散剂的水溶液中分散；得到的任两类纤维浆料进行混合后；对含植物纤维的混合浆料加入浆料湿部增强剂；上网成形；脱水干燥；进行树脂增强；二次干燥；得到的过滤材料上部孔径较大，下部孔径较小，材料内部剖面方向上存在着孔径由上而下的梯度连续变化，因而在过滤过程中能有选择地收集被过滤流体中的颗粒。有利于提高纳污空间，减小过滤阻力，延长使用寿命，同时能保证材料拥有足够的过滤精度和过滤效率。

Description

梯度分布的过滤材料及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种过滤材料，特别是机动车发动机三滤采用的梯度分布的过滤材料。

本发明还涉及所述过滤材料的制备方法。

背景技术

现有的发动机用纤维过滤材料主要是采用单一植物纤维为原料进行制备的。有少量采用多种纤维为原料制备的过滤材料，但对不同种类纤维在材料内部的分布并没有针对性的控制，因而不能充分发挥混杂纤维的优势。

现有的复合过滤材料主要是将不同种类的过滤材料进行层叠而成的，需要对已成形的不同过滤材料进行二次加工，不仅成本较高，而且层与层之间存在明显的界面，不利于过滤的顺利进行。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的缺点，提供一种梯度分布的过滤材料。该材料上部孔径较大，下部孔径较小，材料内部剖面方向上存在着孔径由上而下的梯度连续变化，因而在过滤过程中能有选择地收集被过滤流体中的颗粒。该材料有利于提高纳污空间，减小过滤阻力，延长使用寿命，同时能保证材料拥有足够的过滤精度和过滤效率。

本发明的目的还在于提供所述过滤材料的制备方法，实现梯度分布的过滤材料的一次成形，使过滤材料内部不同种类纤维原料的分布能平滑过渡，没有明显的分界面。

本发明的梯度分布的过滤材料的制备方法，包括如下步骤：

(1)植物纤维进行打浆处理后稀释到浓度0.1-0.5％；合成纤维和无机纤维分别在已加入分散剂的水溶液中分散，浓度0.1-0.5％；

(2)将(1)得到的任两类纤维浆料进行混合后，调剂混合浆料的浓度到0.02％-0.08％；对含植物纤维的混合浆料加入浆料湿部增强剂；

(3)上网成形，定量100g/m²-180g/m²；

(4)脱水干燥；

(5)进行树脂增强；

(6)二次干燥；

(7)卷取并根据需要进行分切、包装。

上述各组分的质量份数组成为：

植物纤维 10-90

合成纤维 10-90

无机纤维 10-90

纤维分散剂 0.01-1

浆料湿部增强剂 0.1-5

树脂增强剂 10-30

所述的植物纤维是木浆、麻浆、丝光化木浆、丝光化麻浆中的一种或一种以上；

所述的合成纤维是丙纶、涤纶、腈纶、复合纤维中的一种或一种以上，纤维长度介于3-15mm之间，纤维平均直径介于5-50μm之间；

所述的无机纤维是玻璃纤维、陶瓷纤维、金属纤维中的一种或一种以上，纤维长度介于3-15mm之间，纤维平均直径介于5-50μm之间；

所述的纤维分散剂是聚丙烯酰胺、聚氧化乙烯、羧甲基纤维素、NP-6，NP-9和NP-10中的一种或一种以上；

所述的浆料湿部增强剂是聚酰胺聚胺环氧氯丙烷树脂(PPE)，阳离子聚丙烯酰胺，阳离子淀粉的单组分增强体系中的一种，或PPE树脂分别与乳液、CMC和改性阴离子聚丙烯酰胺共用的双组分体系中的一种，或改性阳离子聚丙烯酰胺与改性阴离子聚丙酰胺共用的双组分体系；

所述的树脂增强剂是酚醛树脂、环氧树脂、聚丙烯酸、聚醋酸乙烯酯中的一种或其改性树脂的一种，还可以是酚醛与醋酸乙烯复合树脂，酚醛与丙烯酸复合，改性醋酸乙烯和酚醛复合树脂，丙烯酸改性醋酸乙烯与酚醛复合树脂中的一种。

为了取得更好的产品外观效果，还可以在(2)步之后加入0.5-3份质量的染料，所述的染料为直接染料黄色、红色、黑色、墨绿色或蓝色中的一种或一种以上。

将得到的混合浆料上网成形，利用不同纤维在成形过程中沉降速度的差异，使不同纤维在材料的剖面方向呈梯度分布。

所述的树脂增强的方式是双面涂布增强或浸渍增强。

所述的二次干燥的方式是热风干燥、红外干燥的任一种或两种。

本发明与现有技术相比的优点在于：

1、材料内部存在结构与功能的梯度分布，能在保证足够过滤精度和过滤效率的前提下显著提高过滤材料的使用寿命。可通过孔径分布的优化设计，合理调节过滤效率与过滤阻力这一对矛盾的参数，达到理想的过滤分离效果。

2、本发明制备梯度分布过滤材料的方法是利用不同纤维在成形过程中沉降速度的差异实现的一次成形，与不同过滤材料的二次层叠加工相比性能更优，成本更低。

附图说明

图1是单一纤维过滤材料结构示意图；

图2是现有技术制造的均匀混杂纤维过滤材料结构示意图；

图3是现有技术制造的多层复合纤维过滤材料结构示意图；

图4是本发明梯度分布的过滤材料结构示意图。

具体实施方式

如图1所示是单一纤维过滤材料的结构示意图。对这种材料，为了提高过滤效率就要缩小孔径，因而会增大过滤阻力，缩短使用寿命；为了减小过滤阻力，延长使用寿命就要增大孔径，因而会降低过滤效率。这种材料难以合理调节过滤效率、过滤精度、过滤阻力和使用寿命这几个参数。

如图2所示是现有技术制造的均匀混杂纤维过滤材料的结构示意图。这种材料以混杂纤维为原料，但对不同纤维原料在材料内部的分布没有控制。对过滤效率、过滤精度、过滤阻力和使用寿命的调节方法与图1所示的单一纤维过滤材料相同，不能达到合理平衡。

如图3所示是现在技术制造的多层复合纤维过滤材料的结构示意图。这种材料是将已成形的不同过滤材料进行二次复合加工制备的，它在一定程度上结合了不同过滤材料的优点，但生产工艺复杂、成本较高，而且在材料的层与层之间存在着明显的界面，不利于分离过程的顺利进行。

如图4所示是本发明的梯度分布过滤材料的结构示意图。在这种材料的内部，不同纤维原料在剖面方向上呈梯度分布。粗纤维分布在材料的上部形成较大的孔隙，在材料内部继续往下，则分布有更多较细的纤维，使得材料的孔隙变小。不同大小的颗粒在经过不同大小的孔隙时能被有选择地逐步收集。梯度分布过滤材料表层的孔隙较大，有利于减小过滤阻力，并形成较大的蓄污空间。下部由细纤维形成的更紧密的结构可保证材料有足够的过滤精度。梯度分布的过滤材料，能通过孔径在剖面方向分布的优化设计，合理调节过滤效率、过滤精度、过滤阻力和使用寿命这些矛盾的参数，达到理想的过滤分离效果。

实施例1：一种梯度分布纤维过滤材料，含有针叶木浆、丙纶纤维、分散剂NP-6、阳离子聚丙烯酰胺、红色染料、嫩黄染料、改性醋酸乙烯酯乳液，其质量份数组成为：针叶木浆90份、丙纶纤维10份、0.01份分散剂NP-6、阳离子聚丙烯酰胺5份、红色染料0.6份、嫩黄染料1份、改性醋酸乙烯酯乳液20份。

1.将针叶木浆进行打浆，打浆度15°SR，然后稀释为浓度0.1％重量；

2.将丙纶纤维分散于含0.01份的NP-6溶液中，纤维浓度为0.5％重量，丙纶纤维长3mm，宽10μm；

3.将针叶木浆料和丙纶纤维浆料混合，调节浓度到0.02％；

4.加入阳离子聚丙烯酰胺5份

5.加入红色染料0.6份，和嫩黄染料1份；

6.浆料上网成型，定量100g/m²；

7.脱水干燥；

8.采用双面涂布方式进行树脂增强，改性醋酸乙烯酯乳液用量为20份；

9.采用热风方式进行二次干燥；

10.分切包装。

实施例2：一种梯度分布纤维过滤材料，含有丝光化木浆、麻浆、玻璃纤维、分散剂NP-10、聚氧化乙烯、PPE、阴离子聚丙烯酰胺、墨绿染料、嫩黄染料、改性苯丙乳液，其质量份数组成为：丝光化木浆15份、麻浆15份、玻璃纤维70份、0.8份分散剂NP-10、聚氧化乙烯0.1份、PPE 1份、阴离子聚丙烯酰胺0.1份；墨绿染料1份、嫩黄染料2份、改性苯丙乳液30份。

1.将丝光化木浆、麻浆分别进行打浆，打浆度16°SR，然后稀释为浓度0.5％；

2.将玻璃纤维分散于含0.8份NP-10和0.02份的聚氧化乙烯混合水溶液中，纤维浓度为0.1％，玻璃纤维长15mm，宽5μm；

3.将丝光化木浆、麻浆与玻璃纤维浆料混合，调节浓度到0.08％；

4.加入PPE溶液1份、阴离子聚丙烯酰胺0.1份；

5.加入墨绿染料1份，和嫩黄染料2份；

6.浆料上网成型，定量140g/m²；

7.脱水干燥；

8.采用浸渍方式进行树脂增强，改性苯丙乳液用量为30份；

9.采用红外进行二次干燥；

10.分切包装。

实施例3：一种梯度分布纤维过滤材料，含有复合纤维、涤纶、陶瓷纤维、分散剂NP-9、分散剂NP-6、羧甲基纤维素、蓝色染料、改性醋酸乙烯和酚醛复合树脂，其质量份数组成为：复合纤维30份、涤纶20份、陶瓷纤维50份、0.1份分散剂NP-9、0.5份分散剂NP-6、羧甲基纤维素0.2份、蓝色染料0.5份、改性醋酸乙烯和酚醛复合树脂10份。

1.复合纤维分散于含0.1份NP-9溶液中，纤维浓度为0.2％重量，复合纤维长10mm，宽20μm；

2.涤纶纤维分散于含0.5份NP-6溶液中，纤维浓度为0.3％重量，涤纶纤维长15mm，宽15μm；

3.陶瓷纤维分散于含0.2分的羧甲基纤维素水溶液中，纤维浓度为0.2％，陶瓷纤维长5mm，宽10μm；

4.将复合纤维、涤纶纤维和陶瓷纤维浆料混合，调节浓度到0.05％；

5.加入蓝色染料0.5份；

6.浆料上网成型，定量180g/m²；

7.脱水干燥；

8.采用双面涂布的方式进行树脂增强，改性醋酸乙烯和酚醛复合树脂10份。

9.采用先红外后热风的方式进行二次干燥；

10.分切包装。

Claims

1、一种梯度分布的过滤材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

(2)将(1)得到的任两类纤维浆料进行混合后，调节混合浆料的浓度到0.02％-0.08％；对含植物纤维的混合浆料加入浆料湿部增强剂；

(3)上网成形，定量100g/m²-180g/m²；

(4)脱水干燥；

(5)进行树脂增强；

(6)二次干燥；

(7)卷取并根据需要进行分切、包装；

上述各组分的质量份数组成为：

植物纤维 10-90

合成纤维 10-90

无机纤维 10-90

纤维分散剂 0.01-1

浆料湿部增强剂 0.1-5

树脂增强剂 10-30。

2、根据权利要求1所述的梯度分布的过滤材料的制备方法，其特征在于植物纤维是木浆、麻浆、丝光化木浆、丝光化麻浆中的一种或一种以上。

3、根据权利要求1或2所述的梯度分布的过滤材料的制备方法，其特征在于所述的合成纤维是丙纶、涤纶、腈纶、复合纤维中的一种或一种以上，纤维长度介于3-15mm之间，纤维平均直径介于5-50μm之间。

4、根据权利要求3所述的梯度分布的过滤材料的制备方法，其特征在于所述的无机纤维是玻璃纤维、陶瓷纤维、金属纤维中的一种或一种以上，纤维长度介于3-15mm之间，纤维平均直径介于5-50μm之间。

5、根据权利要求4所述的梯度分布的过滤材料的制备方法，其特征在于所述的纤维分散剂是聚丙烯酰胺、聚氧化乙烯、羧甲基纤维素、NP-6，NP-9和NP-10中的一种或一种以上。

6、根据权利要求5所述的梯度分布的过滤材料的制备方法，其特征在于所述的浆料湿部增强剂是聚酰胺聚胺环氧氯丙烷树脂(PPE)，阳离子聚丙烯酰胺，阳离子淀粉的单组分增强体系中的一种，或PPE树脂分别与乳液、MC和改性阴离子聚丙烯酰胺共用的双组分体系中的一种，或改性阳离子聚丙烯酰胺与改性阴离子聚丙酰胺共用的双组分体系。

7、根据权利要求6所述的梯度分布的过滤材料的制备方法，其特征在于所述的树脂增强剂是酚醛树脂、环氧树脂、聚丙烯酸、聚醋酸乙烯酯中的一种或其改性树脂的一种，或是酚醛与醋酸乙烯复合树脂，酚醛与丙烯酸复合，改性醋酸乙烯和酚醛复合树脂，丙烯酸改性醋酸乙烯与酚醛复合树脂中的一种。

8、根据权利要求7所述的梯度分布的过滤材料的制备方法，其特征在于在(2)步之后加入0.5-3份质量的染料，所述的染料为直接染料黄色、红色、黑色、墨绿色或蓝色中的一种或一种以上。

9、权利要求1所述方法制备的梯度分布的过滤材料。