本发明涉及滤纸技术领域，具体涉及一种复合柴油滤纸及其制备方法和应用。
背景技术：
柴油滤纸是柴油滤清器中的关键组成部件，决定着柴油滤清器的性能。近年来，在节能减排相关国家政策的引导下，各发动机厂家推出的柴油机已能达到国ⅳ以上的排放要求。现代柴油机已进入电控时代，在各种工况下柴油机对燃油喷射的控制更加严格。为实现上述的精确控制，供油系统需要有足够高的响应速度，同时，系统中各种装置必须具备足够的可靠性，尤其是供油泵和喷油器，它直接影响到电控的质量。供油泵和喷油器精密偶件的磨损是电控失效的主要原因之一。而引起精密偶件磨损的主要原因是柴油中的污染物质，包括是3～10μm的颗粒和水。以往的柴油滤清器一般采用单层的过滤纸来加工滤芯，然而对于高压共轨供油系统而言，单层的过滤纸就很难同时满足过滤精度和使用寿命的要求了。
技术实现要素：
针对现有技术的不足，本发明提供一种复合柴油滤纸，其具有容尘量高，具有阻燃、耐水、耐温、耐磨和耐酸碱性能，同时使用寿命长能反复使用，不易变形；本发明还提供了该柴油滤纸的制备方法。
为实现发明目的，本发明采用以下技术方案：
复合柴油滤纸，包括原纸、对原纸进行浸渍的浸渍剂和碳纤维层，所述的原纸用到的纤维按重量份数计包括玉米秸秆纤维10-30份，石棉纤维10-20份，高密度棉短绒浆20-40份，聚丙烯纤维5-12份，无碱玻璃纤维短切丝20-40份和陶瓷纤维3-8份，原纸制备中用到两性聚丙烯酰胺0.1-3份，改性淀粉轻质碳酸钙0.2-0.8份，具有250万～300万分子量的聚氧化乙烯0.5-5份，消泡剂0-0.2份，粒径为190nm-210nm的镁铝类水滑石0.01-0.1份。
作为优选，所述高密度棉短绒浆的制备是加入yy-02渗透剂进行先打浆后经碱蒸煮获得的。
作为优选，所述的玉米秸秆纤维的制备方法是先对玉米秸秆进行清洗、切段，用蒸煮法提取秸皮纤维，经过漂白使纸张白度符合要求，再通过打浆使纤维细化。
作为优选，所述的碳纤维层的厚度为0.02-0.1mm。
所述的无碱玻璃纤维短切丝采用如下方法制得：首先将无碱玻璃球加热到1600～1800℃熔融，然后喷吹熔融无碱玻璃球得到玻璃纤维，最后分切所得玻璃纤维即得长短一致的短切丝，长度为6μm-20μm。
作为优选，所述的两性聚丙烯酰胺的制备方法采用壳聚糖与丙烯酰胺(am)、马来酸(ma)、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(dmc)接枝共聚，制备出壳聚糖接枝两性聚丙烯酰胺，两性聚丙烯酰胺对各种浆料均具有很好的增强和助留助滤以及辅助施胶效果。
作为优选，所述的两性聚丙烯酰胺的制备方法是在70℃乙酸溶解壳聚糖，加入am、ma、dmc得混合溶液，壳聚糖、am、ma、dmc的摩尔比为1∶9∶5∶1，80℃往混合溶液中加入三元引发剂(过硫酸钠、亚硫酸氢钠、硝酸铈铵)，反应4h。
作为优选，所述的改性淀粉轻质碳酸钙的制备方法是将淀粉用量28％(相对于轻质碳酸钙)和轻质碳酸钙填料在烧杯内混合，加入水，混合成固含量为28％的溶液，用玻璃棒搅拌5min，然后把混合物放进烤炉，温度设90℃，蒸煮45～60min搅拌，形成胶状物质。
作为优选，所述的浸渍剂包括：改性的酚醛树脂；改性纳米二氧化钛聚四氟乙烯乳液；硬脂酸改性液。
本发明关于柴油滤纸的制备方法，采取如下的技术手段：
柴油滤纸的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、按配料量将玉米秸秆纤维，石棉纤维，高密度棉短绒浆浆，聚丙烯纤维，无碱玻璃纤维短切丝和陶瓷纤维于高频疏解机进行疏解打浆，再在配浆池稀释制成浓度2.5-5.7％，ph值6-8的浆料；
步骤二、往浆料中加入配料量的两性聚丙烯酰胺，改性淀粉轻质碳酸钙，具有250万～300万分子量的聚氧化乙烯和消泡剂，进行搅拌混合得到浓度1.8-3.6％的浆料；
步骤三、将步骤二得到的浆料按常规条件上网抄造及压榨得到原纸；
步骤四、将原纸用乙醇超声清洗，(30～60)℃下干燥，备用，通过乙醇超声，将微粒等除去；
步骤五、将步骤四处理的原纸浸泡于改性的酚醛树脂中，浸渍量控制在20％-25％范围，取出后(30～60)℃下干燥(10～30)min；
步骤六、将硬脂酸溶解于正己烷中得硬脂酸改性液，然后将步骤五处理后的原滤纸浸泡于硬脂酸改性液中，(40～60)℃下保持(2～4)h，取出(50～80)℃干燥，干燥时间为(1～3)h,每100ml正己烷溶解1g～2g硬脂酸；
步骤七、将经步骤五处理的原纸浸泡于改性纳米二氧化钛聚四氟乙烯乳液中，浸渍量控制在5％-10％范围，取出后(30～60)℃下干燥(10～30)min；
步骤八、对步骤七处理的原纸进行滚压，烧结得到柴油滤纸，烧结依次经过四个温区，第一温区为70-80℃，第二温区为100-110℃，第三温区为130-140℃，第四温区为160-180℃，每个温区烧结时间各1分钟；
步骤九、将相同面积的碳纤维层覆盖在经步骤八处理的原纸上，再将碳纤维层与原纸经热压形成热压复合滤纸。
作为优选，所述的改性的酚醛树脂的制备方法是首先在40-45℃温度下熔化苯酚并加入碱液(用量为苯酚甲醛总质量的10％)，然后加入全部甲醛量的80％，反应1小时，继续加热到80度，待反应放热后，加热使体系温度达到微沸，撤去热源自然降温到90度以下，加入改性剂间苯二酚、羟丙基淀粉醚、丙烯酸-2-乙基己酯和剩余的20％的甲醛，再次加热到90度，降温至40度以下出料。所述的甲醛：苯酚摩尔比确定为1.6：1，改性剂间苯二酚、羟丙基淀粉醚、丙烯酸-2-乙基己酯与苯酚的摩尔比为0.03：0.03：0.03：1。
通过该改性酚醛树脂浸渍原纸后固化，纸的物理性能都得到明显的改善，包括耐破度、抗张强度、伸长率和挺度。
作为优选，所述的改性纳米二氧化钛聚四氟乙烯乳液是以四氟乙烯单体为主要原料，加入改性剂纳米二氧化钛制备得到。
改性纳米二氧化钛聚四氟乙烯乳液侵入滤纸纤维表面，通过滚压、烧结使得乳液牢固的包络在滤纸纤维上，其能保留原滤纸的过滤功能，而且过滤精度和透气性与原滤纸相比变化不大，但其耐水性、耐温性、耐酸碱和抗腐蚀性、耐磨性以及强度和抗变形能力有了很大提高，可反吹清灰，可清洗反复使用，增加了憎水亲油功能，可用于油水分离。
本发明的柴油滤纸采用石棉纤维，高密度棉短绒浆，聚丙烯纤维，无碱玻璃纤维短切丝和陶瓷纤维制得原纸，其中采用玉米秸秆纤维可以解决现有我国木材资源较为贫乏，需要依赖于进口玉，米秸秆纤维，玉米秸秆纤维替代木浆纤维具有节约资源、降低成本的特点；石棉纤维具有阻燃效果，棉短绒是一种资源丰富的、可再生的、极待开发的、特殊的非木材原料。棉浆与木浆、草浆相比有其独特之处，它含纤维素较纯，纤维细长而有弹性，坚韧耐折，柔软，吸收性能好，具有高度的不透明性，并且可以经久保存；而且聚丙烯纤维具有质轻，强度高、弹性好、耐磨、耐腐蚀的特性，也是一种合成纤维，无碱玻璃纤维短切丝具有增强纤维强度的功效，陶瓷纤维状轻质耐火材料，具有重量轻、耐高温、热稳定性好、导热率低；将四种纤维作为纤维原料可以发挥协同效果，制得的原纸具有阻燃，耐水洗、耐温性、耐磨性、耐酸碱性，热稳定性好，质轻的特性。
在原纸的制备过程中加入两性聚丙烯酰胺，可对各种浆料均具有很好的增强和助留助滤以及辅助施胶效果。改性淀粉轻质碳酸钙加入由于轻质碳酸钙pcc填料的白度较高，使得原纸的白度也较高，同时该填料提高了原纸的物理性能，不仅可以改善纸张的性能，还可以节约纤维物料。聚氧化乙烯具有絮凝、增稠、缓释、润滑、分散、助留、保水等性能，聚氧化乙烯还可以缩短打浆时间，可以使用打浆度较低的纸浆，抄造出匀度良好的纸张，同时纸页柔软性和强度都较好。250万～300万分子量的聚氧化乙烯，其伸展性高分子结构阻止了长纤维表面的相互接触，提高提高浆料悬浮体的黏度，因此限制了纤维絮凝的产生，镁铝类水滑石也具有抗阻燃效果。
浸渍的操作步骤中通过三次浸渍，使得得到的滤纸的耐水性、耐温性(可在200度以下长期使用)、不粘性好、耐酸碱和抗腐蚀性、耐磨性以及强度和抗变形能力有了很大提高，可反吹清灰，可清洗反复使用，增加了憎水亲油功能，可用于油水分离。
碳纤维是一种高效吸附分离功能材料，具有比粉状或粒状活性炭更为优良的吸附能力，对有害气体组分的吸附能力为传统产品的1-10倍，在滤纸上复合碳纤维层使得滤纸具备清除有害气体和细菌的功能。
具体实施方式
下面通过实施例进一步描述本发明，但本发明不仅仅局限于以下实施例。
实施例1
复合柴油滤纸，包括原纸、对原纸进行浸渍的浸渍剂，所述的原纸用到的纤维按重量份数计包括玉米秸秆纤维10份，石棉纤维10份，高密度棉短绒浆20份，聚丙烯纤维5份，无碱玻璃纤维短切丝20份，陶瓷纤维3份和碳纤维10份，原纸制备中用到两性聚丙烯酰胺0.1份，改性淀粉轻质碳酸钙0.2份，具有250万～300万分子量的聚氧化乙烯0.5份，粒径为190nm-210nm的镁铝类水滑石0.01份。
所述高密度棉短绒浆的制备是加入yy-02渗透剂进行先打浆后经碱蒸煮获得的。
碳纤维层的厚度为0.02mm。
所述的无碱玻璃纤维短切丝采用如下方法制得：首先将无碱玻璃球加热到1600～1800℃熔融，然后喷吹熔融无碱玻璃球得到玻璃纤维，最后分切所得玻璃纤维即得长短一致的短切丝，长度为6μm。
所述的两性聚丙烯酰胺的制备方法是在70℃乙酸溶解壳聚糖，加入丙烯酰胺(am)、马来酸(ma)、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(dmc)得混合溶液，壳聚糖、am、ma、dmc的摩尔比为1∶9∶5∶1，80℃往混合溶液中加入三元引发剂(过硫酸钠、亚硫酸氢钠、硝酸铈铵)，反应4h制得。
所述的改性淀粉轻质碳酸钙的制备方法是将淀粉用量28％(相对于轻质碳酸钙)和轻质碳酸钙填料在烧杯内混合，加入水，混合成固含量为28％的溶液，用玻璃棒搅拌5min，然后把混合物放进烤炉，温度设90℃，蒸煮45～60min搅拌，形成胶状物质。
所述的浸渍剂包括：改性的酚醛树脂；改性纳米二氧化钛聚四氟乙烯乳液；硬脂酸改性液。
所述的改性的酚醛树脂的制备方法是首先在40-45℃温度下熔化苯酚并加入碱液(用量为苯酚甲醛总质量的10％)，然后加入全部甲醛量的80％，反应1小时，继续加热到80度，待反应放热后，加热使体系温度达到微沸，撤去热源自然降温到90度以下，加入改性剂间苯二酚、羟丙基淀粉醚、丙烯酸-2-乙基己酯和剩余的20％的甲醛，再次加热到90度，降温至40度以下出料；所述的甲醛：苯酚摩尔比确定为1.6：1，改性剂间苯二酚、羟丙基淀粉醚、丙烯酸-2-乙基己酯与苯酚的摩尔比为0.03：0.03：0.03：1。
所述的改性纳米二氧化钛聚四氟乙烯乳液是以四氟乙烯单体为主要原料，加入改性剂纳米二氧化钛制备得到。
柴油滤纸的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、按上述配料量将玉米秸秆纤维，石棉纤维，高密度棉短绒浆浆，聚丙烯纤维，无碱玻璃纤维短切丝和陶瓷纤维于高频疏解机进行疏解打浆，再在配浆池稀释制成浓度2.5％，ph值6-8的浆料；
步骤二、往浆料中加入上述配料量的两性聚丙烯酰胺，改性淀粉轻质碳酸钙，具有250万～300万分子量的聚氧化乙烯和粒径为190nm-210nm的镁铝类水滑石，进行搅拌混合得到浓度1.8％的浆料；
步骤三、将步骤二得到的浆料按常规条件上网抄造及压榨得到原纸；
步骤四、将原纸用乙醇超声清洗，(30～60)℃下干燥，备用，通过乙醇超声，将微粒等除去；
步骤五、将步骤四处理的原纸浸泡于改性的酚醛树脂中，浸渍量控制在22％范围，取出后(30～60)℃下干燥(10～30)min；
步骤六、将硬脂酸溶解于正己烷中得硬脂酸改性液，然后将步骤五处理后的原滤纸浸泡于硬脂酸改性液中，(40～60)℃下保持(2～4)h，取出(50～80)℃干燥，干燥时间为(1～3)h,每100ml正己烷溶解1g硬脂酸；
步骤七、将经步骤六处理的原纸浸泡于改性纳米二氧化钛聚四氟乙烯乳液中，浸渍量控制在5％范围，取出后(30～60)℃下干燥(10～30)min；
步骤八、对步骤七处理的原纸进行滚压，烧结得到柴油滤纸，烧结依次经过四个温区，第一温区为70-80℃，第二温区为100-110℃，第三温区为130-140℃，第四温区为160-180℃，每个温区烧结时间各1分钟；
步骤九、将相同面积的碳纤维层覆盖在经步骤八处理的原纸上，再将碳纤维层与原纸经热压形成热压复合滤纸。
实施例2
复合柴油滤纸，包括原纸、对原纸进行浸渍的浸渍剂和碳纤维层，所述的原纸用到的纤维按重量份数计包括玉米秸秆纤维30份，石棉纤维20份，高密度棉短绒浆40份，聚丙烯纤维12份，无碱玻璃纤维短切丝40份，陶瓷纤维8份和碳纤维20份，原纸制备中用到两性聚丙烯酰胺3份，改性淀粉轻质碳酸钙0.8份，具有250万～300万分子量的聚氧化乙烯5份，消泡剂0.2份，粒径为190nm-210nm的镁铝类水滑石0.1份。
所述高密度棉短绒浆的制备是加入yy-02渗透剂进行先打浆后经碱蒸煮获得的。
碳纤维层的厚度为0.1mm。
所述的无碱玻璃纤维短切丝采用如下方法制得：首先将无碱玻璃球加热到1600～1800℃熔融，然后喷吹熔融无碱玻璃球得到玻璃纤维，最后分切所得玻璃纤维即得长短一致的短切丝，长度为20μm。
所述的两性聚丙烯酰胺的制备方法是在70℃乙酸溶解壳聚糖，加入丙烯酰胺(am)、马来酸(ma)、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(dmc)得混合溶液，壳聚糖、am、ma、dmc的摩尔比为1∶9∶5∶1，80℃往混合溶液中加入三元引发剂(过硫酸钠、亚硫酸氢钠、硝酸铈铵)，反应4h制得。
所述的改性淀粉轻质碳酸钙的制备方法是将淀粉用量28％(相对于轻质碳酸钙)和轻质碳酸钙填料在烧杯内混合，加入水，混合成固含量为28％的溶液，用玻璃棒搅拌5min，然后把混合物放进烤炉，温度设90℃，蒸煮45～60min搅拌，形成胶状物质。
所述的浸渍剂包括：改性的酚醛树脂；改性纳米二氧化钛聚四氟乙烯乳液；硬脂酸改性液。
所述的改性的酚醛树脂的制备方法是首先在40-45℃温度下熔化苯酚并加入碱液(用量为苯酚甲醛总质量的10％)，然后加入全部甲醛量的80％，反应1小时，继续加热到80度，待反应放热后，加热使体系温度达到微沸，撤去热源自然降温到90度以下，加入改性剂间苯二酚、羟丙基淀粉醚、丙烯酸-2-乙基己酯和剩余的20％的甲醛，再次加热到90度，降温至40度以下出料；所述的甲醛：苯酚摩尔比确定为1.6：1，改性剂间苯二酚、羟丙基淀粉醚、丙烯酸-2-乙基己酯与苯酚的摩尔比为0.03：0.03：0.03：1。
所述的改性纳米二氧化钛聚四氟乙烯乳液是以四氟乙烯单体为主要原料，加入改性剂纳米二氧化钛制备得到。
柴油滤纸的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、按配料量将玉米秸秆纤维，石棉纤维，高密度棉短绒浆浆，聚丙烯纤维，无碱玻璃纤维短切丝和陶瓷纤维于高频疏解机进行疏解打浆，再在配浆池稀释制成浓度5.7％，ph值6-8的浆料；
步骤二、往浆料中加入配料量的两性聚丙烯酰胺，改性淀粉轻质碳酸钙，具有250万～300万分子量的聚氧化乙烯，消泡剂和粒径为190nm-210nm的镁铝类水滑石，进行搅拌混合得到浓度3.6％的浆料；
步骤三、将步骤二得到的浆料按常规条件上网抄造及压榨得到原纸；
步骤四、将原纸用乙醇超声清洗，(30～60)℃下干燥，备用，通过乙醇超声，将微粒等除去；
步骤五、将步骤四处理的原纸浸泡于改性的酚醛树脂中，浸渍量控制在25％范围，取出后(30～60)℃下干燥(10～30)min；
步骤六、将硬脂酸溶解于正己烷中得硬脂酸改性液，然后将步骤五处理后的原滤纸浸泡于硬脂酸改性液中，(40～60)℃下保持(2～4)h，取出(50～80)℃干燥，干燥时间为(1～3)h,每100ml正己烷溶解1g～2g硬脂酸；
步骤七、将经步骤六处理的原纸浸泡于改性纳米二氧化钛聚四氟乙烯乳液中，浸渍量控制在8％范围，取出后(30～60)℃下干燥(10～30)min；
步骤八、对步骤七处理的原纸进行滚压，烧结得到柴油滤纸，烧结依次经过四个温区，第一温区为70-80℃，第二温区为100-110℃，第三温区为130-140℃，第四温区为160-180℃，每个温区烧结时间各1分钟；
步骤九、将相同面积的碳纤维层覆盖在经步骤八处理的原纸上，再将碳纤维层与原纸经热压形成热压复合滤纸。
实施例3
复合柴油滤纸，包括原纸、对原纸进行浸渍的浸渍剂和碳纤维层，所述的原纸用到的纤维按重量份数计包括玉米秸秆纤维18份，石棉纤维15份，高密度棉短绒浆30份，聚丙烯纤维10份，无碱玻璃纤维短切丝35份，陶瓷纤维6份和碳纤维15份原纸制备中用到两性聚丙烯酰胺2.1份，改性淀粉轻质碳酸钙0.4份，具有250万～300万分子量的聚氧化乙烯2.5份，消泡剂0.1份，粒径为190nm-210nm的镁铝类水滑石0.05份。
所述高密度棉短绒浆的制备是加入yy-02渗透剂进行先打浆后经碱蒸煮获得的。
碳纤维层的厚度为0.06mm。
所述的无碱玻璃纤维短切丝采用如下方法制得：首先将无碱玻璃球加热到1600～1800℃熔融，然后喷吹熔融无碱玻璃球得到玻璃纤维，最后分切所得玻璃纤维即得长短一致的短切丝，长度为16μm。
所述的两性聚丙烯酰胺的制备方法是在70℃乙酸溶解壳聚糖，加入丙烯酰胺(am)、马来酸(ma)、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(dmc)得混合溶液，壳聚糖、am、ma、dmc的摩尔比为1∶9∶5∶1，80℃往混合溶液中加入三元引发剂(过硫酸钠、亚硫酸氢钠、硝酸铈铵)，反应4h制得。
所述的改性淀粉轻质碳酸钙的制备方法是将淀粉用量28％(相对于轻质碳酸钙)和轻质碳酸钙填料在烧杯内混合，加入水，混合成固含量为28％的溶液，用玻璃棒搅拌5min，然后把混合物放进烤炉，温度设90℃，蒸煮45～60min搅拌，形成胶状物质。
所述的浸渍剂包括：改性的酚醛树脂；改性纳米二氧化钛聚四氟乙烯乳液；硬脂酸改性液。
所述的改性的酚醛树脂的制备方法是首先在40-45℃温度下熔化苯酚并加入碱液(用量为苯酚甲醛总质量的10％)，然后加入全部甲醛量的80％，反应1小时，继续加热到80度，待反应放热后，加热使体系温度达到微沸，撤去热源自然降温到90度以下，加入改性剂间苯二酚、羟丙基淀粉醚、丙烯酸-2-乙基己酯和剩余的20％的甲醛，再次加热到90度，降温至40度以下出料；所述的甲醛：苯酚摩尔比确定为1.6：1，改性剂间苯二酚、羟丙基淀粉醚、丙烯酸-2-乙基己酯与苯酚的摩尔比为0.03：0.03：0.03：1。
所述的改性纳米二氧化钛聚四氟乙烯乳液是以四氟乙烯单体为主要原料，加入改性剂纳米二氧化钛制备得到。
柴油滤纸的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、按配料量将玉米秸秆纤维，石棉纤维，高密度棉短绒浆浆，聚丙烯纤维，无碱玻璃纤维短切丝和陶瓷纤维于高频疏解机进行疏解打浆，再在配浆池稀释制成浓度4.2％，ph值6-8的浆料；
步骤二、往浆料中加入配料量的两性聚丙烯酰胺，改性淀粉轻质碳酸钙，具有250万～300万分子量的聚氧化乙烯，消泡剂和粒径为190nm-210nm的镁铝类水滑石，进行搅拌混合得到浓度2.8％的浆料；
步骤三、将步骤二得到的浆料按常规条件上网抄造及压榨得到原纸；
步骤四、将原纸用乙醇超声清洗，(30～60)℃下干燥，备用，通过乙醇超声，将微粒等除去；
步骤五、将步骤四处理的原纸浸泡于改性的酚醛树脂中，浸渍量控制在20％范围，取出后(30～60)℃下干燥(10～30)min；
步骤六、将硬脂酸溶解于正己烷中得硬脂酸改性液，然后将步骤五处理后的原滤纸浸泡于硬脂酸改性液中，(40～60)℃下保持(2～4)h，取出(50～80)℃干燥，干燥时间为(1～3)h,每100ml正己烷溶解1g～2g硬脂酸；
步骤七、将经步骤六处理的原纸浸泡于改性纳米二氧化钛聚四氟乙烯乳液中，浸渍量控制在10％范围，取出后(30～60)℃下干燥(10～30)min；
步骤八、对步骤七处理的原纸进行滚压，烧结得到柴油滤纸，烧结依次经过四个温区，第一温区为70-80℃，第二温区为100-110℃，第三温区为130-140℃，第四温区为160-180℃，每个温区烧结时间各1分钟；
步骤九、将相同面积的碳纤维层覆盖在经步骤八处理的原纸上，再将碳纤维层与原纸经热压形成热压复合滤纸。
上述实施例制得的柴油滤纸技术指标如下表所示：
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。