本发明涉及滤纸
技术领域：
，具体涉及一种高性能空气滤纸及其制备方法和应用。
背景技术：
：空气滤纸运用十分广泛，随着社会经济的快速发展，医药、生物科学、集成电路、无菌手术室等洁净室的要求越来越高，传统的空气过滤纸为了提高过滤效率，只能通过增加空气过滤纸的定量，定量的增加往往又会增加空气滤纸的阻力，阻力的增加就会降低空气滤纸的使用寿命，同时，由于增加空气滤纸的定量，就需要增加制造空气滤纸的原材料，提高生产成本，而且现有的空气滤纸由于采用普通木浆纤维，制成的空气滤纸普遍存在着紧度高、过滤效率低、容灰量低、寿命短，耐水洗、耐温性、耐磨性、耐酸碱性、粉尘及油污剥离性都比较差，而且其过滤效率一般都低于90％，且纸制的空气滤纸还普遍存在着固化性差、耐水性不够，当空气湿度改变时，纸张容易产生变形，进而影响过滤的效果。技术实现要素：针对现有技术的不足，本发明提供一种高性能空气滤纸，其具有容尘量高，具有耐水、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；本发明还提供了该空气滤纸的制备方法。为实现发明目的，本发明采用以下技术方案：空气滤纸，包括原纸和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、陶瓷纤维3-8份和碳纤维10-20份，原纸制备中用到两性聚丙烯酰胺0.1-4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。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。所述空气过滤纸定量低于70g/m2，吸附量大于1.30ml/g。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。本发明关于空气滤纸的制备方法，采取如下的技术手段：空气滤纸的制备方法，包括以下步骤：步骤一、按配料量将高密度棉短绒浆，聚丙烯纤维，无碱玻璃纤维短切丝、陶瓷纤维和碳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1.8-3.5％，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1.5-2.2％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％-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，烧结得到空气滤纸，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。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。本发明的空气滤纸采用高密度棉短绒浆，聚丙烯纤维，无碱玻璃纤维短切丝，碳纤维、陶瓷纤维和碳纤维制得原纸，其中采用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，碳纤维“外柔内刚”，质量比金属铝轻，但强度却高于钢铁，并且具有耐腐蚀、高模量的特性，在国防军工和民用方面都是重要材料，它不仅具有碳材料的固有本征特性，又兼备纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维，将五种纤维作为纤维原料可以发挥协同效果，制得的原纸具有耐水洗、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。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。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空气滤纸，包括原纸和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。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。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。空气滤纸的制备方法，包括以下步骤：步骤一、按上述配料量将高密度棉短绒浆，聚丙烯纤维，无碱玻璃纤维短切丝、陶瓷纤维和碳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1.8％，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和具有250万～300万分子量的聚氧化乙烯，进行搅拌混合得到浓度1.5％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，烧结得到空气滤纸，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。实施例2空气滤纸，包括原纸和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4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。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。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。空气滤纸的制备方法，包括以下步骤：步骤一、按配料量将高密度棉短绒浆，聚丙烯纤维，无碱玻璃纤维短切丝、陶瓷纤维和碳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3.5％，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2.2％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，烧结得到空气滤纸，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。实施例3空气滤纸，包括原纸和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2.5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。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。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。空气滤纸的制备方法，包括以下步骤：步骤一、按配料量将高密度棉短绒浆，聚丙烯纤维，无碱玻璃纤维短切丝、陶瓷纤维和碳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1.9％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1.5g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，烧结得到空气滤纸，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。上述实施例制得的空气滤纸技术指标如下表所示：项目单位实施例1实施例2实施例3耐破度kpa368379364抗张强度kn/m6.456.466.42伸长率％5.265.194.90挺度mn.m3.333.453.34最大孔径μm525353平均孔径μm333232过滤效率μm16～2016～2016～20透气度l/m2.s858387过滤效率％969695定量g/m2656664吸附量ml/g1.81.92.0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。当前第1页12