本发明涉及碳纳米复合材料，特别是涉及碳纳米管复合滤纸及其制备方法。
背景技术：
：碳纳米管是一维纳米材料，最早于1991年由日本科学家饭岛澄男确认其结构，它是由呈六边形排列的碳原子构成一层到数十层的同轴圆管，其直径通常小于<60nm，长径比通常能达到1000。碳纳米管是目前人工合成最细的纤维，其作为空气过滤，纤维直径尺度小于空气分子平均自由程65.3nm。碳纳米管具备导电、导热、高力学强度、抗菌，表面惰性疏水特点，它是潜在的过滤材料。将其加入滤纸中，有望实现滤纸高效低阻。目前，采用与滤材匹配性较高的湿法造纸成型工艺，存在碳纳米管堆积的问题，使得过滤性能打折扣。另有现有技术采用化学气相沉积的方式在玻纤滤纸的玻纤纤维上沉积了多壁碳纳米管，可以明显提高纳米级和亚微米级颗粒的过滤效率，同时不增加过滤阻力，并且还增加了抗菌性能；或，以纤维过滤介质作为基底，采用化学气相沉积法在所述基底上制备碳纳米管，即形成碳纳米管复合玻纤滤纸，其解决了碳纳米管膜作为空气过滤材料时强度太低的问题，同时也解决了碳纳米管膜堆积密度太高，阻力过大，容尘量低的问题，实现了高强度、高容尘量、高效率、低阻力的空气过滤材料制备；或，采用化学气相沉积碳纳米管制备梯度分布的空气过滤材料。然而采用化学气相沉积的方式在原有滤材上沉积碳纳米管的方式的存在成本过高、生产效率低的缺陷。技术实现要素：基于此，有必要提供一种生产效率高、成本低，且过滤性能优异的碳纳米管复合滤纸的制备方法。一种碳纳米管复合滤纸的制备方法，包括如下步骤：(1)基层制备：将基层纤维置于溶液中疏解分散，制成基层纤维分散液；所述基层纤维分散液经脱水成型，即得所述基层；(2)碳纳米管微絮团分散液制备：将碳纳米管分散至溶液中，即得所述碳纳米管微絮团分散液；(3)成型：将所述碳纳米管微絮团分散液输送至所述基层之上，脱水成型，所得湿滤纸干燥后，即得所述碳纳米管复合滤纸。在其中一个实施例中，步骤(2)所述碳纳米管微絮团分散液制备的方法包括如下步骤：于水中加入所述碳纳米管以及其它纤维，经疏解器疏解后，再进行超声处理，得到所述碳纳米管微絮团分散液；其中，所述其它纤维为微纤维玻璃棉、打浆度>60°sr天丝纤维、打浆度>60°sr的纸浆纤维中的一种或者多种混合。该方法采用高度打浆的纤维吸附碳纳米管，因为高度打浆的纤维其本身的分散性较强，从而带动碳纳米管进行良好的快速分散。并在后续干燥过程中。由于碳纳米管吸附在高度打浆的纤维上，同时由于未采用分散剂，碳纳米管表面本身疏水的，因此可以在一定程度上克服干燥过程中，由于浆体脱水产生的毛细管力，从而引发碳纳米管团聚的现象，进而可以提高过滤层的产品质量。在其中一个实施例中，步骤(2)所述碳纳米管微絮团分散液制备的方法包括如下步骤：于水中加入所述碳纳米管以及分散剂，经超声处理，制备出碳纳米管分散液；然后再加入高分子絮凝剂使得所述碳纳米管分散液发生絮凝，得到所述碳纳米管微絮团分散液；步骤(3)所述干燥之前，对所述湿滤纸进行疏水化处理。该种处理方法通过对碳纳米管进行亲水处理后使其进行良好分散，并在干燥前，通过疏水化处理，使碳纳米管在干燥过程中保持自身三维网络结构。如不预先疏水化处理，碳纳米管会在干燥过程中，由于毛细管力作用团聚，从而降低最终产品中碳纳米管的分散效果，导致产品质量下降。在其中一个实施例中，步骤(2)所述碳纳米管微絮团分散液制备的方法包括如下步骤：于水中加入所述将碳纳米管以及分散剂，经超声处理，制备出碳纳米管分散液；然后加入其它纤维，搅拌均匀后，再加入高分子絮凝剂使得所述碳纳米管分散液发生絮凝，得到所述碳纳米管微絮团分散液；所述其它纤维为天丝纤维、微纤维玻璃棉、芳纶浆粕、纸浆纤维中的一种或者多种混合；步骤(3)所述干燥之前，对所述湿滤纸进行疏水化处理。在其中一个实施例中，步骤(2)所述碳纳米管微絮团分散液制备的方法包括如下步骤：将其它纤维加入水中，经过疏解器疏解后，再加入碳纳米管、分散剂以及高分子絮凝剂，所得混合液经超声处理，得到所述碳纳米管微絮团分散液；所述其它纤维为天丝纤维、微纤维玻璃棉、芳纶浆粕、纸浆纤维中的一种或者多种混合；步骤(3)所述干燥之前，对所述湿滤纸进行疏水化处理。在其中一个实施例中，所述疏水化处理的方法为：将所述湿滤纸经过浓硝酸浸渍后，抽滤干，然后在滤纸上喷洒akd乳液，即可。在其中一个实施例中，步骤(3)所述干燥的方法为红外加热干燥。通常纸张干燥采用多采用加热辊干燥的方式，而热风干燥和红外干燥由于能效不高仅偶尔会作为辅助。加热辊干燥采用湿纸紧贴加热辊方式干燥，由于需要紧贴，因此在干燥过程有个压榨的过程，导致纸张疏松度减小，过滤阻力增大。本发明采用红外加热干燥，由于本发明采用的碳纳米管对红外有强烈的吸收作用，因此能够有效提高热效，而且红外是非接触式加热纸张疏松度好，适合减小滤纸的阻力。在其中一个实施例中，步骤(1)所述的基层纤维为玻璃纤维、微纤维玻璃棉、纸浆纤维、es纤维、聚酯纤维中的一种或者多种混合组成。本发明还提供所述的碳纳米管复合滤纸的制备方法制备得到的碳纳米管复合滤纸。在其中一个实施例中，所述的碳纳米管复合滤纸，包括依次层叠的基层和碳纳米管过滤层。与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明的碳纳米管复合滤纸的制备方法，采用全湿法工艺，生产效率高、成本低。进一步在采用特定方法进行碳纳米管微絮团分散液的制备后，在干燥前进行碳纳米管表面疏水化处理有效克服，干燥过程中由于毛细管力造成的碳纳米管空隙坍缩。具体实施方式以下结合具体实施例对本发明的碳纳米管复合滤纸及其制备方法作进一步详细的说明。本发明实施例中所述碳纳米管的直径<100nm；长径比为100～5000。实施例1本实施例一种碳纳米管复合滤纸的制备方法，包括如下步骤：(1)将玻璃纤维、22°sr针叶木浆和聚酯纤维按照质量比1:5:1，加入水力碎浆机中，按照2‰浓度疏解，制成基层分散液；(2)将碳纳米管粉体、分散剂sds按照3:2的比例加入去离子水中，搅拌，经过超声处理，制得碳纳米管分散液；将65°sr天丝纤维、54°sr微纤维玻璃棉按照5:1:1(天丝纤维：微纤维玻璃棉：碳纳米管)的质量比，经过水力碎浆机疏解后，加入碳纳米管分散液中，搅拌均匀；然后，向碳纳米管分散液中加入阳离子聚丙烯酰胺，搅拌，获得碳纳米管微絮团分散液；(3)将基层分散液和碳纳米管微絮团分散液依次输送到双层斜网成型器上，基层分散液先进行脱水成型后，碳纳米管微絮团分散液输送到基层上进行脱水成型，碳纳米管层与基层定量比例为10:1；(4)将成型的湿纸幅经过浓硝酸浸渍，抽滤干，然后在滤纸上喷洒akd乳液，以进行碳纳米管表面疏水化处理；(5)将处理过的滤纸经过红外干燥，即获得碳纳米管复合滤纸。采用pao气溶胶(中心粒径为0.3μm)测试过滤效率、阻力，容尘量，测试数据如下：实施例2本实施例一种碳纳米管复合滤纸的制备方法，包括如下步骤：(1)将玻璃纤维、22°sr针叶木浆和聚酯纤维按照质量比1:5:1，加入水力碎浆机中，按照2‰浓度疏解，制成基层分散液；(2)将碳纳米管粉体、将65°sr天丝纤维、76°sr大麻纸浆，按照1:2:10的质量比加入去水中，采用水力碎浆机进行疏解处理，再经过超声处理，获得碳纳米管微絮团分散液；(3)将基层分散液和碳纳米管微絮团分散液依次输送到双层斜网成型器上，基层分散液先进行脱水成型后，碳纳米管微絮团分散液输送到基层上进行脱水成型，碳纳米管层与基层定量比例为10:1；(4)将滤纸经过红外干燥，即获得碳纳米管复合滤纸。采用pao气溶胶(中心粒径为0.3μm)测试其过滤效率、阻力，容尘量，测试数据如下：碳纳米复合滤纸阻力(5.33cm/s风速)88pa过滤效率(5.33cm/s风速)95％实施例3本实施例一种碳纳米管复合滤纸的制备方法，包括如下步骤：(1)将玻璃纤维、22°sr针叶木浆和聚酯纤维按照质量比1:5:1，加入水力碎浆机中，按照2‰浓度疏解，制成基层分散液；(2)将65°sr天丝纤维、54°sr微纤维玻璃棉按照5:1的质量比，加入水中，经过水力碎浆机进行疏解；然后将碳纳米管粉体、分散剂sds和阳离子聚丙烯酰胺按照3:2：0.1的比例加入其中，搅拌，经过超声处理，获得碳纳米管微絮团分散液；(3)将基层分散液和碳纳米管微絮团分散液依次输送到双层斜网成型器上，基层分散液先进行脱水成型后，碳纳米管微絮团分散液输送到基层上进行脱水成型，碳纳米管层与基层定量比例为10:1；(4)将成型的湿纸幅经过浓硝酸浸渍，抽滤干，然后在滤纸上喷洒akd乳液，以进行碳纳米管表面疏水化处理；(5)将处理过的滤纸经过红外干燥，即获得碳纳米管复合滤纸。采用pao气溶胶(中心粒径为0.3μm)测试其过滤效率、阻力，容尘量，测试数据如下：实施例4本实施例一种碳纳米管复合滤纸的制备方法，包括如下步骤：(1)将玻璃纤维、22°sr针叶木浆和聚酯纤维按照质量比1:5:1，加入水力碎浆机中，按照2‰浓度疏解，制成基层分散液；(2)将碳纳米管粉体、分散剂sds按照3:2的比例加入去离子水中，搅拌，经过超声处理，制得碳纳米管分散液；然后，向碳纳米管分散液中加入阳离子聚丙烯酰胺，搅拌，获得碳纳米管微絮团分散液；(3)将基层分散液和碳纳米管微絮团分散液依次输送到双层斜网成型器上，基层分散液先进行脱水成型后，碳纳米管微絮团分散液输送到基层上进行脱水成型，碳纳米管层与基层定量比例为30:1；(4)将成型的湿纸幅经过浓硝酸浸渍，再经过清洗，抽滤干，以进行碳纳米管表面疏水化处理；(5)将处理过的滤纸经过红外干燥，即获得碳纳米管复合滤纸。采用pao气溶胶(中心粒径为0.3μm)测试其过滤效率、阻力，容尘量，测试数据如下：以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。当前第1页12