本發明涉及濾紙
技術領域：
，具體涉及一種高性能空氣濾紙及其制備方法和應用。
背景技術：
：空氣濾紙運用十分廣泛，隨著社會經濟的快速發展，醫藥、生物科學、集成電路、無菌手術室等潔凈室的要求越來越高，傳統的空氣過濾紙為了提高過濾效率，只能通過增加空氣過濾紙的定量，定量的增加往往又會增加空氣濾紙的阻力，阻力的增加就會降低空氣濾紙的使用壽命，同時，由于增加空氣濾紙的定量，就需要增加制造空氣濾紙的原材料，提高生產成本，而且現有的空氣濾紙由于采用普通木漿纖維，制成的空氣濾紙普遍存在著緊度高、過濾效率低、容灰量低、壽命短，耐水洗、耐溫性、耐磨性、耐酸堿性、粉塵及油污剝離性都比較差，而且其過濾效率一般都低于90％，且紙制的空氣濾紙還普遍存在著固化性差、耐水性不夠，當空氣濕度改變時，紙張容易產生變形，進而影響過濾的效果。技術實現要素：針對現有技術的不足，本發明提供一種高性能空氣濾紙，其具有容塵量高，具有耐水、耐溫、耐磨和耐酸堿性能，同時使用壽命長能反復使用，不易變形；本發明還提供了該空氣濾紙的制備方法。為實現發明目的，本發明采用以下技術方案：空氣濾紙，包括原紙和對原紙進行浸漬的浸漬劑，所述的原紙用到的纖維按重量份數計包括高密度棉短絨漿20-40份，聚丙烯纖維5-12份，無堿玻璃纖維短切絲20-40份、陶瓷纖維3-8份和碳纖維10-20份，原紙制備中用到兩性聚丙烯酰胺0.1-4份，改性淀粉輕質碳酸鈣0.2-0.8份，具有250萬～300萬分子量的聚氧化乙烯0.5-5份，消泡劑0-0.2份。作為優選，所述高密度棉短絨漿的制備是加入yy-02滲透劑進行先打漿后經堿蒸煮獲得的。所述空氣過濾紙定量低于70g/m2，吸附量大于1.30ml/g。所述的無堿玻璃纖維短切絲采用如下方法制得：首先將無堿玻璃球加熱到1600～1800℃熔融，然后噴吹熔融無堿玻璃球得到玻璃纖維，最后分切所得玻璃纖維即得長短一致的短切絲，長度為6μm-20μm。作為優選，所述的兩性聚丙烯酰胺的制備方法采用殼聚糖與丙烯酰胺(am)、馬來酸(ma)、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨(dmc)接枝共聚，制備出殼聚糖接枝兩性聚丙烯酰胺，兩性聚丙烯酰胺對各種漿料均具有很好的增強和助留助濾以及輔助施膠效果。作為優選，所述的兩性聚丙烯酰胺的制備方法是在70℃乙酸溶解殼聚糖，加入am、ma、dmc得混合溶液，殼聚糖、am、ma、dmc的摩爾比為1∶9∶5∶1，80℃往混合溶液中加入三元引發劑(過硫酸鈉、亞硫酸氫鈉、硝酸鈰銨)，反應4h。作為優選，所述的改性淀粉輕質碳酸鈣的制備方法是將淀粉用量28％(相對于輕質碳酸鈣)和輕質碳酸鈣填料在燒杯內混合，加入水，混合成固含量為28％的溶液，用玻璃棒攪拌5min，然后把混合物放進烤爐，溫度設90℃，蒸煮45～60min攪拌，形成膠狀物質。作為優選，所述的浸漬劑包括：改性的酚醛樹脂；改性納米二氧化鈦聚四氟乙烯乳液；硬脂酸改性液。本發明關于空氣濾紙的制備方法，采取如下的技術手段：空氣濾紙的制備方法，包括以下步驟：步驟一、按配料量將高密度棉短絨漿，聚丙烯纖維，無堿玻璃纖維短切絲、陶瓷纖維和碳纖維于高頻疏解機進行疏解打漿，再在配漿池稀釋制成濃度1.8-3.5％，ph值6-8的漿料；步驟二、往漿料中加入配料量的兩性聚丙烯酰胺，改性淀粉輕質碳酸鈣，具有250萬～300萬分子量的聚氧化乙烯和消泡劑，進行攪拌混合得到濃度1.5-2.2％的漿料；步驟三、將步驟二得到的漿料按常規條件上網抄造及壓榨得到原紙；步驟四、將原紙用乙醇超聲清洗，(30～60)℃下干燥，備用，通過乙醇超聲，將微粒等除去；步驟五、將步驟四處理的原紙浸泡于改性的酚醛樹脂中，浸漬量控制在20％-25％范圍，取出后(30～60)℃下干燥(10～30)min；步驟六、將硬脂酸溶解于正己烷中得硬脂酸改性液，然后將步驟五處理后的原濾紙浸泡于硬脂酸改性液中，(40～60)℃下保持(2～4)h，取出(50～80)℃干燥，干燥時間為(1～3)h,每100ml正己烷溶解1g～2g硬脂酸；步驟七、將經步驟六處理的原紙浸泡于改性納米二氧化鈦聚四氟乙烯乳液中，浸漬量控制在5％-10％范圍，取出后(30～60)℃下干燥(10～30)min；步驟八、對步驟七處理的原紙進行滾壓，燒結得到空氣濾紙，燒結依次經過四個溫區，第一溫區為70-80℃，第二溫區為100-110℃，第三溫區為130-140℃，第四溫區為160-180℃，每個溫區燒結時間各1分鐘。作為優選，所述的改性的酚醛樹脂的制備方法是首先在40-45℃溫度下熔化苯酚并加入堿液(用量為苯酚甲醛總質量的10％)，然后加入全部甲醛量的80％，反應1小時，繼續加熱到80度，待反應放熱后，加熱使體系溫度達到微沸，撤去熱源自然降溫到90度以下，加入改性劑間苯二酚、羥丙基淀粉醚、丙烯酸-2-乙基己酯和剩余的20％的甲醛，再次加熱到90度，降溫至40度以下出料。所述的甲醛：苯酚摩爾比確定為1.6：1，改性劑間苯二酚、羥丙基淀粉醚、丙烯酸-2-乙基己酯與苯酚的摩爾比為0.03：0.03：0.03：1。通過該改性酚醛樹脂浸漬原紙后固化，紙的物理性能都得到明顯的改善，包括耐破度、抗張強度、伸長率和挺度。作為優選，所述的改性納米二氧化鈦聚四氟乙烯乳液是以四氟乙烯單體為主要原料，加入改性劑納米二氧化鈦制備得到。改性納米二氧化鈦聚四氟乙烯乳液侵入濾紙纖維表面，通過滾壓、燒結使得乳液牢固的包絡在濾紙纖維上，其能保留原濾紙的過濾功能，而且過濾精度和透氣性與原濾紙相比變化不大，但其耐水性、耐溫性、耐酸堿和抗腐蝕性、耐磨性以及強度和抗變形能力有了很大提高，可反吹清灰，可清洗反復使用，增加了憎水親油功能，可用于油水分離。本發明的空氣濾紙采用高密度棉短絨漿，聚丙烯纖維，無堿玻璃纖維短切絲，碳纖維、陶瓷纖維和碳纖維制得原紙，其中采用棉短絨是一種資源豐富的、可再生的、極待開發的、特殊的非木材原料。棉漿與木漿、草漿相比有其獨特之處，它含纖維素較純，纖維細長而有彈性，堅韌耐折，柔軟，吸收性能好，具有高度的不透明性，并且可以經久保存，而且聚丙烯纖維具有質輕，強度高、彈性好、耐磨、耐腐蝕的特性，也是一種合成纖維，無堿玻璃纖維短切絲具有增強纖維強度的功效，陶瓷纖維狀輕質耐火材料，具有重量輕、耐高溫、熱穩定性好、導熱率低，碳纖維“外柔內剛”，質量比金屬鋁輕，但強度卻高于鋼鐵，并且具有耐腐蝕、高模量的特性，在國防軍工和民用方面都是重要材料，它不僅具有碳材料的固有本征特性，又兼備紡織纖維的柔軟可加工性，是新一代增強纖維，將五種纖維作為纖維原料可以發揮協同效果，制得的原紙具有耐水洗、耐溫性、耐磨性、耐酸堿性，熱穩定性好，質輕的特性。在原紙的制備過程中加入兩性聚丙烯酰胺，可對各種漿料均具有很好的增強和助留助濾以及輔助施膠效果。改性淀粉輕質碳酸鈣加入由于輕質碳酸鈣pcc填料的白度較高，使得原紙的白度也較高，同時該填料提高了原紙的物理性能，不僅可以改善紙張的性能，還可以節約纖維物料。聚氧化乙烯具有絮凝、增稠、緩釋、潤滑、分散、助留、保水等性能，聚氧化乙烯還可以縮短打漿時間，可以使用打漿度較低的紙漿，抄造出勻度良好的紙張，同時紙頁柔軟性和強度都較好。250萬～300萬分子量的聚氧化乙烯，其伸展性高分子結構阻止了長纖維表面的相互接觸，提高提高漿料懸浮體的黏度，因此限制了纖維絮凝的產生。浸漬的操作步驟中通過三次浸漬，使得得到的濾紙的耐水性、耐溫性(可在200度以下長期使用)、不粘性好、耐酸堿和抗腐蝕性、耐磨性以及強度和抗變形能力有了很大提高，可反吹清灰，可清洗反復使用，增加了憎水親油功能，可用于油水分離。具體實施方式下面通過實施例進一步描述本發明，但本發明不僅僅局限于以下實施例。實施例1空氣濾紙，包括原紙和對原紙進行浸漬的浸漬劑，所述的原紙用到的纖維按重量份數計包括高密度棉短絨漿20份，聚丙烯纖維5份，無堿玻璃纖維短切絲20份，陶瓷纖維3份和碳纖維10份，原紙制備中用到兩性聚丙烯酰胺0.1份，改性淀粉輕質碳酸鈣0.2份，具有250萬～300萬分子量的聚氧化乙烯0.5份。所述高密度棉短絨漿的制備是加入yy-02滲透劑進行先打漿后經堿蒸煮獲得的。所述的無堿玻璃纖維短切絲采用如下方法制得：首先將無堿玻璃球加熱到1600～1800℃熔融，然后噴吹熔融無堿玻璃球得到玻璃纖維，最后分切所得玻璃纖維即得長短一致的短切絲，長度為6μm。所述的兩性聚丙烯酰胺的制備方法是在70℃乙酸溶解殼聚糖，加入丙烯酰胺(am)、馬來酸(ma)、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨(dmc)得混合溶液，殼聚糖、am、ma、dmc的摩爾比為1∶9∶5∶1，80℃往混合溶液中加入三元引發劑(過硫酸鈉、亞硫酸氫鈉、硝酸鈰銨)，反應4h制得。所述的改性淀粉輕質碳酸鈣的制備方法是將淀粉用量28％(相對于輕質碳酸鈣)和輕質碳酸鈣填料在燒杯內混合，加入水，混合成固含量為28％的溶液，用玻璃棒攪拌5min，然后把混合物放進烤爐，溫度設90℃，蒸煮45～60min攪拌，形成膠狀物質。所述的浸漬劑包括：改性的酚醛樹脂；改性納米二氧化鈦聚四氟乙烯乳液；硬脂酸改性液。所述的改性的酚醛樹脂的制備方法是首先在40-45℃溫度下熔化苯酚并加入堿液(用量為苯酚甲醛總質量的10％)，然后加入全部甲醛量的80％，反應1小時，繼續加熱到80度，待反應放熱后，加熱使體系溫度達到微沸，撤去熱源自然降溫到90度以下，加入改性劑間苯二酚、羥丙基淀粉醚、丙烯酸-2-乙基己酯和剩余的20％的甲醛，再次加熱到90度，降溫至40度以下出料；所述的甲醛：苯酚摩爾比確定為1.6：1，改性劑間苯二酚、羥丙基淀粉醚、丙烯酸-2-乙基己酯與苯酚的摩爾比為0.03：0.03：0.03：1。所述的改性納米二氧化鈦聚四氟乙烯乳液是以四氟乙烯單體為主要原料，加入改性劑納米二氧化鈦制備得到。空氣濾紙的制備方法，包括以下步驟：步驟一、按上述配料量將高密度棉短絨漿，聚丙烯纖維，無堿玻璃纖維短切絲、陶瓷纖維和碳纖維于高頻疏解機進行疏解打漿，再在配漿池稀釋制成濃度1.8％，ph值6-8的漿料；步驟二、往漿料中加入上述配料量的兩性聚丙烯酰胺，改性淀粉輕質碳酸鈣和具有250萬～300萬分子量的聚氧化乙烯，進行攪拌混合得到濃度1.5％的漿料；步驟三、將步驟二得到的漿料按常規條件上網抄造及壓榨得到原紙；步驟四、將原紙用乙醇超聲清洗，(30～60)℃下干燥，備用，通過乙醇超聲，將微粒等除去；步驟五、將步驟四處理的原紙浸泡于改性的酚醛樹脂中，浸漬量控制在22％范圍，取出后(30～60)℃下干燥(10～30)min；步驟六、將硬脂酸溶解于正己烷中得硬脂酸改性液，然后將步驟五處理后的原濾紙浸泡于硬脂酸改性液中，(40～60)℃下保持(2～4)h，取出(50～80)℃干燥，干燥時間為(1～3)h，每100ml正己烷溶解1g硬脂酸；步驟七、將經步驟六處理的原紙浸泡于改性納米二氧化鈦聚四氟乙烯乳液中，浸漬量控制在5％范圍，取出后(30～60)℃下干燥(10～30)min；步驟八、對步驟七處理的原紙進行滾壓，燒結得到空氣濾紙，燒結依次經過四個溫區，第一溫區為70-80℃，第二溫區為100-110℃，第三溫區為130-140℃，第四溫區為160-180℃，每個溫區燒結時間各1分鐘。實施例2空氣濾紙，包括原紙和對原紙進行浸漬的浸漬劑，所述的原紙用到的纖維按重量份數計包括高密度棉短絨漿40份，聚丙烯纖維12份，無堿玻璃纖維短切絲40份，陶瓷纖維8份和碳纖維20份，原紙制備中用到兩性聚丙烯酰胺4份，改性淀粉輕質碳酸鈣0.8份，具有250萬～300萬分子量的聚氧化乙烯5份，消泡劑0.2份。所述高密度棉短絨漿的制備是加入yy-02滲透劑進行先打漿后經堿蒸煮獲得的。所述的無堿玻璃纖維短切絲采用如下方法制得：首先將無堿玻璃球加熱到1600～1800℃熔融，然后噴吹熔融無堿玻璃球得到玻璃纖維，最后分切所得玻璃纖維即得長短一致的短切絲，長度為20μm。所述的兩性聚丙烯酰胺的制備方法是在70℃乙酸溶解殼聚糖，加入丙烯酰胺(am)、馬來酸(ma)、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨(dmc)得混合溶液，殼聚糖、am、ma、dmc的摩爾比為1∶9∶5∶1，80℃往混合溶液中加入三元引發劑(過硫酸鈉、亞硫酸氫鈉、硝酸鈰銨)，反應4h制得。所述的改性淀粉輕質碳酸鈣的制備方法是將淀粉用量28％(相對于輕質碳酸鈣)和輕質碳酸鈣填料在燒杯內混合，加入水，混合成固含量為28％的溶液，用玻璃棒攪拌5min，然后把混合物放進烤爐，溫度設90℃，蒸煮45～60min攪拌，形成膠狀物質。所述的浸漬劑包括：改性的酚醛樹脂；改性納米二氧化鈦聚四氟乙烯乳液；硬脂酸改性液。所述的改性的酚醛樹脂的制備方法是首先在40-45℃溫度下熔化苯酚并加入堿液(用量為苯酚甲醛總質量的10％)，然后加入全部甲醛量的80％，反應1小時，繼續加熱到80度，待反應放熱后，加熱使體系溫度達到微沸，撤去熱源自然降溫到90度以下，加入改性劑間苯二酚、羥丙基淀粉醚、丙烯酸-2-乙基己酯和剩余的20％的甲醛，再次加熱到90度，降溫至40度以下出料；所述的甲醛：苯酚摩爾比確定為1.6：1，改性劑間苯二酚、羥丙基淀粉醚、丙烯酸-2-乙基己酯與苯酚的摩爾比為0.03：0.03：0.03：1。所述的改性納米二氧化鈦聚四氟乙烯乳液是以四氟乙烯單體為主要原料，加入改性劑納米二氧化鈦制備得到。空氣濾紙的制備方法，包括以下步驟：步驟一、按配料量將高密度棉短絨漿，聚丙烯纖維，無堿玻璃纖維短切絲、陶瓷纖維和碳纖維于高頻疏解機進行疏解打漿，再在配漿池稀釋制成濃度3.5％，ph值6-8的漿料；步驟二、往漿料中加入配料量的兩性聚丙烯酰胺，改性淀粉輕質碳酸鈣，具有250萬～300萬分子量的聚氧化乙烯和消泡劑，進行攪拌混合得到濃度2.2％的漿料；步驟三、將步驟二得到的漿料按常規條件上網抄造及壓榨得到原紙；步驟四、將原紙用乙醇超聲清洗，(30～60)℃下干燥，備用，通過乙醇超聲，將微粒等除去；步驟五、將步驟四處理的原紙浸泡于改性的酚醛樹脂中，浸漬量控制在25％范圍，取出后(30～60)℃下干燥(10～30)min；步驟六、將硬脂酸溶解于正己烷中得硬脂酸改性液，然后將步驟五處理后的原濾紙浸泡于硬脂酸改性液中，(40～60)℃下保持(2～4)h，取出(50～80)℃干燥，干燥時間為(1～3)h，每100ml正己烷溶解2g硬脂酸；步驟七、將經步驟六處理的原紙浸泡于改性納米二氧化鈦聚四氟乙烯乳液中，浸漬量控制在8％范圍，取出后(30～60)℃下干燥(10～30)min；步驟八、對步驟七處理的原紙進行滾壓，燒結得到空氣濾紙，燒結依次經過四個溫區，第一溫區為70-80℃，第二溫區為100-110℃，第三溫區為130-140℃，第四溫區為160-180℃，每個溫區燒結時間各1分鐘。實施例3空氣濾紙，包括原紙和對原紙進行浸漬的浸漬劑，所述的原紙用到的纖維按重量份數計包括高密度棉短絨漿30份，聚丙烯纖維10份，無堿玻璃纖維短切絲35份，陶瓷纖維6份和碳纖維15份原紙制備中用到兩性聚丙烯酰胺2.5份，改性淀粉輕質碳酸鈣0.4份，具有250萬～300萬分子量的聚氧化乙烯2.5份，消泡劑0.1份。所述高密度棉短絨漿的制備是加入yy-02滲透劑進行先打漿后經堿蒸煮獲得的。所述的無堿玻璃纖維短切絲采用如下方法制得：首先將無堿玻璃球加熱到1600～1800℃熔融，然后噴吹熔融無堿玻璃球得到玻璃纖維，最后分切所得玻璃纖維即得長短一致的短切絲，長度為16μm。所述的兩性聚丙烯酰胺的制備方法是在70℃乙酸溶解殼聚糖，加入丙烯酰胺(am)、馬來酸(ma)、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨(dmc)得混合溶液，殼聚糖、am、ma、dmc的摩爾比為1∶9∶5∶1，80℃往混合溶液中加入三元引發劑(過硫酸鈉、亞硫酸氫鈉、硝酸鈰銨)，反應4h制得。所述的改性淀粉輕質碳酸鈣的制備方法是將淀粉用量28％(相對于輕質碳酸鈣)和輕質碳酸鈣填料在燒杯內混合，加入水，混合成固含量為28％的溶液，用玻璃棒攪拌5min，然后把混合物放進烤爐，溫度設90℃，蒸煮45～60min攪拌，形成膠狀物質。所述的浸漬劑包括：改性的酚醛樹脂；改性納米二氧化鈦聚四氟乙烯乳液；硬脂酸改性液。所述的改性的酚醛樹脂的制備方法是首先在40-45℃溫度下熔化苯酚并加入堿液(用量為苯酚甲醛總質量的10％)，然后加入全部甲醛量的80％，反應1小時，繼續加熱到80度，待反應放熱后，加熱使體系溫度達到微沸，撤去熱源自然降溫到90度以下，加入改性劑間苯二酚、羥丙基淀粉醚、丙烯酸-2-乙基己酯和剩余的20％的甲醛，再次加熱到90度，降溫至40度以下出料；所述的甲醛：苯酚摩爾比確定為1.6：1，改性劑間苯二酚、羥丙基淀粉醚、丙烯酸-2-乙基己酯與苯酚的摩爾比為0.03：0.03：0.03：1。所述的改性納米二氧化鈦聚四氟乙烯乳液是以四氟乙烯單體為主要原料，加入改性劑納米二氧化鈦制備得到。空氣濾紙的制備方法，包括以下步驟：步驟一、按配料量將高密度棉短絨漿，聚丙烯纖維，無堿玻璃纖維短切絲、陶瓷纖維和碳纖維于高頻疏解機進行疏解打漿，再在配漿池稀釋制成濃度2.5％，ph值6-8的漿料；步驟二、往漿料中加入配料量的兩性聚丙烯酰胺，改性淀粉輕質碳酸鈣，具有250萬～300萬分子量的聚氧化乙烯和消泡劑，進行攪拌混合得到濃度1.9％的漿料；步驟三、將步驟二得到的漿料按常規條件上網抄造及壓榨得到原紙；步驟四、將原紙用乙醇超聲清洗，(30～60)℃下干燥，備用，通過乙醇超聲，將微粒等除去；步驟五、將步驟四處理的原紙浸泡于改性的酚醛樹脂中，浸漬量控制在20％范圍，取出后(30～60)℃下干燥(10～30)min；步驟六、將硬脂酸溶解于正己烷中得硬脂酸改性液，然后將步驟五處理后的原濾紙浸泡于硬脂酸改性液中，(40～60)℃下保持(2～4)h，取出(50～80)℃干燥，干燥時間為(1～3)h，每100ml正己烷溶解1.5g硬脂酸；步驟七、將經步驟六處理的原紙浸泡于改性納米二氧化鈦聚四氟乙烯乳液中，浸漬量控制在10％范圍，取出后(30～60)℃下干燥(10～30)min；步驟八、對步驟七處理的原紙進行滾壓，燒結得到空氣濾紙，燒結依次經過四個溫區，第一溫區為70-80℃，第二溫區為100-110℃，第三溫區為130-140℃，第四溫區為160-180℃，每個溫區燒結時間各1分鐘。上述實施例制得的空氣濾紙技術指標如下表所示：項目單位實施例1實施例2實施例3耐破度kpa368379364抗張強度kn/m6.456.466.42伸長率％5.265.194.90挺度mn.m3.333.453.34最大孔徑μm525353平均孔徑μm333232過濾效率μm16～2016～2016～20透氣度l/m2.s858387過濾效率％969695定量g/m2656664吸附量ml/g1.81.92.0最后說明的是，以上優選實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，盡管通過上述優選實施例已經對本發明進行了詳細的描述，但本領域技術人員應當理解，可以在形式上和細節上對其作出各種各樣的改變，而不偏離本發明權利要求書所限定的范圍。當前第1頁12