本发明公开了一种汽车滤纸用苯丙乳液的制备方法，属于纸张处理助剂
技术领域：
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背景技术：
汽车工业滤纸是生产滤芯器的原材料之一，又称“汽车三滤纸”即“空气滤、燃油滤、机油滤”，是清洁现代高速内燃机的粗过滤材料，对发动机的经济技术指标、环保指标、安全指标，提高发动机的使用寿命有重要关系。家用轿车，载货汽车及工程机械，因工作环境的不同，对滤材的厚度、抗张力、原始进气阻力、过滤精度有着不同的要求。通过对燃油中杂质进行分析，燃油中5～20um的杂质粒子(其中铁和硅元素占50%)对精密配件会造成磨损。燃油喷射器在压力作用下将燃料直接喷入气缸或进气管，要求滤纸有一定的过滤精度，以免堵塞喷嘴。事实上，滤纸除了过滤出微粒以外，还可以配合过滤器的结构滤除燃油中的一些水分。这些燃油中的水分经常会锈蚀精密配件，在寒冷地区和季节还会凝结成冰，造成内燃机不能启动。为保证内燃机安全有效地运行，与之配套的滤材必须具备以下性能:1、要求滤纸具有一定的物理强度，单位面积具有一定的承受流体压能力。2、要求流体通过滤材时，不会产生很大的阻力，滤纸有一定的孔径大小和开孔率，并有一定的容尘能力。可以保证燃油系统有较高的回流量，滤材单位面积流量符合设计要求。3、要求过滤精度为3～5um，能滤除这些直径在机械的间隙值附近杂质颗粒，以免对机械产生磨损。内燃机的燃烧控制系统，要求保证发动机的燃烧与排放；汽车的空气滤清要求达98%以上，可以提高发动机的使用寿命，防止早期磨损。另外，多孔性滤材是一种有效的进气消声器，树脂处理过的微孔滤纸是多孔型的优良消声吸声材料。在对滤纸原纸的浸渍加工处理过程中，浸渍加工用的树脂对成纸性能的影响很大。浸渍树脂分为醇溶性树脂和水溶性树脂，随着环境保护、能源紧缺等问题的加剧，汽车工业滤纸浸渍用树脂由醇溶性转向水溶性乳液方向发展。而传统的汽车滤纸用苯丙乳液还存在疏水性能和吸附性能不足的问题，因此，如何改善传统汽车滤纸用苯丙乳液还存在疏水性能和吸附性能无法进一步提高的缺点，以求探索研制出具有良好综合性能的汽车滤纸用苯丙乳液是待解决的问题。技术实现要素：本发明主要解决的技术问题是：针对传统汽车滤纸用苯丙乳液疏水性能和吸附性能无法进一步提高的缺点，提供了一种汽车滤纸用苯丙乳液的制备方法。为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种汽车滤纸用苯丙乳液的制备方法，具体制备步骤为：（1）将十六烷基三甲基溴化铵与氧化石墨烯溶液按质量比1：50～1：80混合，并加入十六烷基三甲基溴化铵质量0.25～0.30倍的硼氢化钠，搅拌反应后，得氧化石墨烯混合溶液，将氧化石墨烯混合溶液与氢氧化钠溶液按质量比10：1～10：4混合，得预处理氧化石墨烯混合液；（2）将预处理氧化石墨烯混合液与正硅酸乙酯按质量比5：1～5：2混合，超声分散后，搅拌反应，得改性氧化石墨烯混合物，将盐酸混合溶液与改性氧化石墨烯混合物按质量比1：100～5：100混合，搅拌反应后，离心分离，过滤，得改性氧化石墨烯；（3）将预处理碳纳米管与水按质量比1：500～1：600混合，超声分散，得预处理碳纳米管分散液，将改性氧化石墨烯与水按质量比1：300～1：500混合，超声分散，得改性氧化石墨烯分散液，将预处理碳纳米管分散液与改性氧化石墨烯分散液按质量比1：2～1：3混合，调节ph至8.0～8.5后，并加入预处理碳纳米管分散液质量0.08～0.10倍的多乙烯多胺和预处理碳纳米管分散液0.02～0.08倍的葡萄糖β内酯水溶液，超声分散后，静置，过滤，洗涤，干燥，得改性添加剂；（4）按重量份数计，依次称取：20～35份丙烯酸丁酯，15～22份苯乙烯，10～15份甲基丙烯酸，5～6份硅烷偶联剂kh-560，12～20份改性添加剂，3～5份乳化剂和40～80份水，将丙烯酸丁酯与改性添加剂混合，并加入苯乙烯，硅烷偶联剂kh-560，甲基丙烯酸，乳化剂和水，搅拌混合后，得乳化液；将乳化液按质量比1：3分为两份，其中量多的为a乳化液，量少的为b乳化液；（5）将b乳化液与水按质量比1：10～1：15混合，并加入b乳化液质量0.1～0.2倍的乳化剂，b乳化液质量0.1～0.3倍的碳酸氢钠和b乳化液质量0.1～0.2倍的引发剂，搅拌反应至出现蓝光，得种子乳液；（6）将a乳化液滴入种子乳液中，控制滴加时间在2～3h内，并加入种子乳液质量0.1～0.3倍的引发剂，搅拌反应后，降温，得坯料液，向坯料液中加入坯料液质量0.1～0.2倍的过氧化叔丁基和坯料液质量0.1～0.2倍的甲基合次硫酸钠，并调节ph至7～8，得汽车滤纸用苯丙乳液。步骤（1）所述氧化石墨烯溶液为将氧化石墨烯与水按质量比1：300～1：400混合，超声分散，得氧化石墨烯溶液。步骤（2）所述盐酸混合溶液为将质量分数为70～80%的乙醇溶液与质量分数为20～30%的盐酸按体积比4：1混合，得盐酸混合溶液。步骤（3）所述预处理碳纳米管为将碳纳米管与质量分数为60～65%的硝酸按质量比1：5～1：6混合，并加入碳纳米管质量6～8倍的质量分数为70～80%的硫酸，搅拌混合后，过滤，洗涤至洗涤液为中性，得预处理碳纳米管。步骤（4）所述多乙烯多胺为三乙烯四胺，二乙烯三胺或乙二胺中任意一种。所述乳化剂为十二烷基硫酸钠，十二烷基苯磺酸钠或乳化剂op-10中任意一种。所述引发剂为过硫酸钾或过硫酸铵中任意一种。本发明的有益效果是：本发明在制备汽车滤纸用苯丙乳液时加入改性添加剂，首先，改性添加剂中含有多孔二氧化硅，在加入产品中后，二氧化硅经硅烷偶联剂kh-560的修饰，产生疏水性能，从而使产品使用后，滤纸的疏水性提高，并且由于二氧化硅的多孔特性，从而使滤纸在使用产品后的吸附性提高；其次，改性添加剂中介孔二氧化硅和氧化石墨烯可形成三明治夹层结构，在加入产品中后，可在苯丙乳液的作用下固定于纸张表面，并且由于氧化石墨烯的片层结构，且在处理后有机化，从而使滤纸在使用产品后的疏水性能提高，再者，改性添加剂中，碳纳米管的加入可与氧化石墨烯，多乙烯多胺形成三维网络结构，从而提高滤纸在使用产品后表面的孔隙率，进而使产品的吸附性能提高；并且，由于加入的碳纳米管和氧化石墨烯在产品中带有负电荷，从而可提高滤纸在使用产品后表面的电荷量，进而提高滤纸在使用产品后的吸附性。具体实施方式将十六烷基三甲基溴化铵与氧化石墨烯溶液按质量比1：50～1：80混合于烧杯中，并向烧杯中加入十六烷基三甲基溴化铵质量0.25～0.30倍的硼氢化钠，于温度为60～65℃，转速为200～350r/min的条件下，搅拌反应30～40min后，得氧化石墨烯混合溶液，将氧化石墨烯混合溶液与质量分数为5～12%的氢氧化钠溶液按质量比10：1～10：4混合，于温度为40～50℃，转速为300～400r/min的条件下，搅拌反应10～12h后，得预处理氧化石墨烯混合液；将预处理氧化石墨烯混合液与正硅酸乙酯按质量比5：1～5：2混合，于频率为45～55khz的条件下超声分散20～40min后，并于温度为40～60℃，转速为250～300r/min的条件下，搅拌反应5～6h后，得改性氧化石墨烯混合物，将盐酸混合溶液与改性氧化石墨烯混合物按质量比1：100～5：100混合，于温度为100℃，转速为200～300r/min的条件下，搅拌反应20～24h后，于4500r/min的条件下离心分离，过滤，得改性氧化石墨烯；将预处理碳纳米管与水按质量比1：500～1：600混合，于频率为45～55khz的条件下超声分散50～60min后，得预处理碳纳米管分散液，将改性氧化石墨烯与水按质量比1：300～1：500混合，于频率为45～55khz的条件下超声分散40～50min后，得改性氧化石墨烯分散液，将预处理碳纳米管分散液与改性氧化石墨烯分散液按质量比1：2～1：3混合于烧瓶中，并用质量分数为5～8%的氢氧化钠溶液调节烧瓶内物料的ph至8.0～8.5后，并向烧瓶中加入预处理碳纳米管分散液质量0.08～0.10倍的多乙烯多胺和预处理碳纳米管分散液0.02～0.08倍的质量分数为10～18%的葡萄糖β内酯水溶液，于频率为45～60khz的条件下超声分散1～2h后，静置，过滤，得改性添加剂坯料，将改性添加剂坯料用水洗涤5～8次后，于温度为70～80℃的条件下干燥1～2h后，得改性添加剂；按重量份数计，依次称取：20～35份丙烯酸丁酯，15～22份苯乙烯，10～15份甲基丙烯酸，5～6份硅烷偶联剂kh-560，12～20份改性添加剂，3～5份乳化剂和40～80份水，将丙烯酸丁酯与改性添加剂混合于搅拌机中，并向搅拌机中加入苯乙烯，硅烷偶联剂kh-560，甲基丙烯酸，乳化剂和水，于温度为55～65℃，转速为500～800r/min的条件下，搅拌混合30～50min后，得乳化液；将乳化液按质量比1：3分为两份，其中量多的为a乳化液，量少的为b乳化液；将b乳化液与水按质量比1：10～1：15混合于三口烧瓶中，并向三口烧瓶中加入b乳化液质量0.1～0.2倍的乳化剂，b乳化液质量0.1～0.3倍的碳酸氢钠和b乳化液质量0.1～0.2倍的引发剂，于温度为80～85℃，转速为300～400r/min的条件下，搅拌反应至三口烧瓶内物料出现蓝光，得种子乳液；将种子乳液加入四口烧瓶中，并向四口烧瓶中滴入a乳化液，控制滴加时间在2～3h内，再向四口烧瓶中加入种子乳液质量0.1～0.3倍的引发剂，于温度为80～85℃，转速为300～400r/min的条件下，搅拌反应2～4h后，将四口烧瓶内物料温度降温至40～50℃，得坯料液，向坯料液中加入坯料液质量0.1～0.2倍的过氧化叔丁基和坯料液质量0.1～0.2倍的甲基合次硫酸钠，并用质量分数8～12%的氨水调节坯料液的ph至7～8后，得汽车滤纸用苯丙乳液。所述氧化石墨烯溶液为将氧化石墨烯与水按质量比1：300～1：400混合，超声分散，得氧化石墨烯溶液。所述盐酸混合溶液为将质量分数为70～80%的乙醇溶液与质量分数为20～30%的盐酸按体积比4：1混合，得盐酸混合溶液。所述预处理碳纳米管为将碳纳米管与质量分数为60～65%的硝酸按质量比1：5～1：6混合，并加入碳纳米管质量6～8倍的质量分数为70～80%的硫酸，搅拌混合后，过滤，洗涤至洗涤液为中性，得预处理碳纳米管。所述多乙烯多胺为三乙烯四胺，二乙烯三胺或乙二胺中任意一种。所述乳化剂为十二烷基硫酸钠，十二烷基苯磺酸钠或乳化剂op-10中任意一种。所述引发剂为过硫酸钾或过硫酸铵中任意一种。实例1将十六烷基三甲基溴化铵与氧化石墨烯溶液按质量比1：80混合于烧杯中，并向烧杯中加入十六烷基三甲基溴化铵质量0.30倍的硼氢化钠，于温度为65℃，转速为350r/min的条件下，搅拌反应后，得氧化石墨烯混合溶液，将氧化石墨烯混合溶液与质量分数为12%的氢氧化钠溶液按质量比10：4混合，于温度为50℃，转速为400r/min的条件下，搅拌反应12h后，得预处理氧化石墨烯混合液；将预处理氧化石墨烯混合液与正硅酸乙酯按质量比5：2混合，于频率为55khz的条件下超声分散40min后，并于温度为60℃，转速为300r/min的条件下，搅拌反应6h后，得改性氧化石墨烯混合物，将盐酸混合溶液与改性氧化石墨烯混合物按质量比5：100混合，于温度为100℃，转速为300r/min的条件下，搅拌反应24h后，于4500r/min的条件下离心分离，过滤，得改性氧化石墨烯；将预处理碳纳米管与水按质量比1：600混合，于频率为55khz的条件下超声分散60min后，得预处理碳纳米管分散液，将改性氧化石墨烯与水按质量比1：500混合，于频率为55khz的条件下超声分散50min后，得改性氧化石墨烯分散液，将预处理碳纳米管分散液与改性氧化石墨烯分散液按质量比1：3混合于烧瓶中，并用质量分数为8%的氢氧化钠溶液调节烧瓶内物料的ph至8.5后，并向烧瓶中加入预处理碳纳米管分散液质量0.10倍的多乙烯多胺和预处理碳纳米管分散液0.08倍的质量分数为18%的葡萄糖β内酯水溶液，于频率为60khz的条件下超声分散2h后，静置，过滤，得改性添加剂坯料，将改性添加剂坯料用水洗涤8次后，于温度为80℃的条件下干燥2h后，得改性添加剂；按重量份数计，依次称取：35份丙烯酸丁酯，22份苯乙烯，15份甲基丙烯酸，6份硅烷偶联剂kh-560，20份改性添加剂，5份乳化剂和80份水，将丙烯酸丁酯与改性添加剂混合于搅拌机中，并向搅拌机中加入苯乙烯，硅烷偶联剂kh-560，甲基丙烯酸，乳化剂和水，于温度为65℃，转速为800r/min的条件下，搅拌混合50min后，得乳化液；将乳化液按质量比1：3分为两份，其中量多的为a乳化液，量少的为b乳化液；将b乳化液与水按质量比1：15混合于三口烧瓶中，并向三口烧瓶中加入b乳化液质量0.2倍的乳化剂，b乳化液质量0.3倍的碳酸氢钠和b乳化液质量0.2倍的引发剂，于温度为85℃，转速为400r/min的条件下，搅拌反应至三口烧瓶内物料出现蓝光，得种子乳液；将种子乳液加入四口烧瓶中，并向四口烧瓶中滴入a乳化液，控制滴加时间在3h内，再向四口烧瓶中加入种子乳液质量0.3倍的引发剂，于温度为85℃，转速为400r/min的条件下，搅拌反应4h后，将四口烧瓶内物料温度降温至50℃，得坯料液，向坯料液中加入坯料液质量0.2倍的过氧化叔丁基和坯料液质量0.2倍的甲基合次硫酸钠，并用质量分数12%的氨水调节坯料液的ph至8后，得汽车滤纸用苯丙乳液。所述氧化石墨烯溶液为将氧化石墨烯与水按质量比1：400混合，超声分散，得氧化石墨烯溶液。所述盐酸混合溶液为将质量分数为80%的乙醇溶液与质量分数为30%的盐酸按体积比4：1混合，得盐酸混合溶液。所述预处理碳纳米管为将碳纳米管与质量分数为65%的硝酸按质量比1：6混合，并加入碳纳米管质量8倍的质量分数为80%的硫酸，搅拌混合后，过滤，洗涤至洗涤液为中性，得预处理碳纳米管。所述多乙烯多胺为三乙烯四胺。所述乳化剂为十二烷基硫酸钠。所述引发剂为过硫酸钾。实例2将十六烷基三甲基溴化铵与氧化石墨烯溶液按质量比1：80混合于烧杯中，并向烧杯中加入十六烷基三甲基溴化铵质量0.30倍的硼氢化钠，于温度为65℃，转速为350r/min的条件下，搅拌反应40min后，得氧化石墨烯混合溶液，将氧化石墨烯混合溶液与质量分数为12%的氢氧化钠溶液按质量比10：4混合，于温度为50℃，转速为400r/min的条件下，搅拌反应12h后，得预处理氧化石墨烯混合液；将预处理碳纳米管与水按质量比1：600混合，于频率为55khz的条件下超声分散60min后，得预处理碳纳米管分散液，将预处理氧化石墨烯混合液与水按质量比1：500混合，于频率为55khz的条件下超声分散50min后，得改性氧化石墨烯分散液，将预处理碳纳米管分散液与改性氧化石墨烯分散液按质量比1：3混合于烧瓶中，并用质量分数为8%的氢氧化钠溶液调节烧瓶内物料的ph至8.5后，并向烧瓶中加入预处理碳纳米管分散液质量0.10倍的多乙烯多胺和预处理碳纳米管分散液0.08倍的质量分数为18%的葡萄糖β内酯水溶液，于频率为60khz的条件下超声分散2h后，静置，过滤，得改性添加剂坯料，将改性添加剂坯料用水洗涤8次后，于温度为80℃的条件下干燥2h后，得改性添加剂；按重量份数计，依次称取：35份丙烯酸丁酯，22份苯乙烯，15份甲基丙烯酸，6份硅烷偶联剂kh-560，20份改性添加剂，5份乳化剂和80份水，将丙烯酸丁酯与改性添加剂混合于搅拌机中，并向搅拌机中加入苯乙烯，硅烷偶联剂kh-560，甲基丙烯酸，乳化剂和水，于温度为65℃，转速为800r/min的条件下，搅拌混合50min后，得乳化液；将乳化液按质量比1：3分为两份，其中量多的为a乳化液，量少的为b乳化液；将b乳化液与水按质量比1：15混合于三口烧瓶中，并向三口烧瓶中加入b乳化液质量0.2倍的乳化剂，b乳化液质量0.3倍的碳酸氢钠和b乳化液质量0.2倍的引发剂，于温度为85℃，转速为400r/min的条件下，搅拌反应至三口烧瓶内物料出现蓝光，得种子乳液；将种子乳液加入四口烧瓶中，并向四口烧瓶中滴入a乳化液，控制滴加时间在3h内，再向四口烧瓶中加入种子乳液质量0.3倍的引发剂，于温度为85℃，转速为400r/min的条件下，搅拌反应4h后，将四口烧瓶内物料温度降温至50℃，得坯料液，向坯料液中加入坯料液质量0.2倍的过氧化叔丁基和坯料液质量0.2倍的甲基合次硫酸钠，并用质量分数12%的氨水调节坯料液的ph至8后，得汽车滤纸用苯丙乳液。所述氧化石墨烯溶液为将氧化石墨烯与水按质量比1：400混合，超声分散，得氧化石墨烯溶液。所述预处理碳纳米管为将碳纳米管与质量分数为65%的硝酸按质量比1：6混合，并加入碳纳米管质量8倍的质量分数为80%的硫酸，搅拌混合后，过滤，洗涤至洗涤液为中性，得预处理碳纳米管。所述多乙烯多胺为三乙烯四胺。所述乳化剂为十二烷基硫酸钠。所述引发剂为过硫酸钾。实例3将十六烷基三甲基溴化铵与氧化石墨烯溶液按质量比1：80混合于烧杯中，并向烧杯中加入十六烷基三甲基溴化铵质量0.30倍的硼氢化钠，于温度为65℃，转速为350r/min的条件下，搅拌反应40min后，得氧化石墨烯混合溶液，将氧化石墨烯混合溶液与质量分数为12%的氢氧化钠溶液按质量比10：4混合，于温度为50℃，转速为400r/min的条件下，搅拌反应12h后，得预处理氧化石墨烯混合液；将预处理氧化石墨烯混合液与正硅酸乙酯按质量比5：2混合，于频率为55khz的条件下超声分散40min后，并于温度为60℃，转速为300r/min的条件下，搅拌反应6h后，得改性氧化石墨烯混合物，将盐酸混合溶液与改性氧化石墨烯混合物按质量比5：100混合，于温度为100℃，转速为300r/min的条件下，搅拌反应24h后，于4500r/min的条件下离心分离，过滤，得改性氧化石墨烯；按重量份数计，依次称取：35份丙烯酸丁酯，22份苯乙烯，15份甲基丙烯酸，6份硅烷偶联剂kh-560，5份乳化剂和80份水，将丙烯酸丁酯混合于搅拌机中，并向搅拌机中加入苯乙烯，硅烷偶联剂kh-560，甲基丙烯酸，乳化剂和水，于温度为65℃，转速为800r/min的条件下，搅拌混合50min后，得乳化液；将乳化液按质量比1：3分为两份，其中量多的为a乳化液，量少的为b乳化液；将b乳化液与水按质量比1：15混合于三口烧瓶中，并向三口烧瓶中加入b乳化液质量0.2倍的乳化剂，b乳化液质量0.3倍的碳酸氢钠和b乳化液质量0.2倍的引发剂，于温度为85℃，转速为400r/min的条件下，搅拌反应至三口烧瓶内物料出现蓝光，得种子乳液；将种子乳液加入四口烧瓶中，并向四口烧瓶中滴入a乳化液，控制滴加时间在3h内，再向四口烧瓶中加入种子乳液质量0.3倍的引发剂，于温度为85℃，转速为400r/min的条件下，搅拌反应4h后，将四口烧瓶内物料温度降温至50℃，得坯料液，向坯料液中加入坯料液质量0.2倍的过氧化叔丁基和坯料液质量0.2倍的甲基合次硫酸钠，并用质量分数12%的氨水调节坯料液的ph至8后，得汽车滤纸用苯丙乳液。所述氧化石墨烯溶液为将氧化石墨烯与水按质量比1：400混合，超声分散，得氧化石墨烯溶液。所述盐酸混合溶液为将质量分数为80%的乙醇溶液与质量分数为30%的盐酸按体积比4：1混合，得盐酸混合溶液。所述多乙烯多胺为三乙烯四胺。所述乳化剂为十二烷基硫酸钠。所述引发剂为过硫酸钾。对比例：上海某化工生产有限公司生产的汽车滤纸用苯丙乳液。将实例1至实例3所得的汽车滤纸用苯丙乳液及对比例产品进行性能检测，具体检测方法如下：取试件，在载玻片上贴上双面胶，在双面胶上贴上试件，压平。用接触角分析仪器测量水滴在试样表面的接触角，测量时所用的水滴的体积为5μl，数据均是在5个不同位置下测量的平均值。过滤效率：采用pyrx过滤器，灰尘04微米，真空泵，最小0.7bar真空度采用质量法测定。试验步骤如下:将纸样(5cm×5cm)夹入装置中。调试真空度至将100ml水在5秒内吸干。将上述试样需进行编号，并测量其绝干重量(m1)对每一种滤材每一标号灰尘平行测试品组数据，取平均值；将10mg灰尘加入烧杯中，加入100ml水，混合均匀，将混合液倒入漏斗中，并用50ml水冲洗烧杯及漏斗，确保没有灰尘残留。水吸干后，真空泵需继续开启2分钟，让空气穿过滤材则取出湿纸样，在150℃烘10mim以上，称重(m2)。过滤效率=（m1-m2)÷加入灰尘质量具体检测结果如表1所示：表1汽车滤纸用苯丙乳液性能检测结果检测项目实例1实例2实例3实例4对比例接触角/°147123120760过滤效率/%99.598.297.997.296.1由表1检测结果可知，本发明技术方案制备的汽车滤纸用苯丙乳液具有优异的疏水性能和吸附性能的特点，在纸张处理助剂技术行业的发展中具有广阔的前景。当前第1页12