本发明属于净化过滤材料技术领域，涉及一种阻燃过滤棉及其生产工艺。
背景技术：
随着工业的发展，空气污染越来越严重，关于空气净化的需求也越来越大。家庭的空气需要净化，车辆内部需要空气净化，公共场所需要空气净化，还有生产车间需要空气净化，空气净化器最关键的结构就是过滤棉，过滤棉的质量决定这空气净化器的净化效果。过滤棉就有了它不可或缺的地位，因为很多工业生产必须要在相对洁净的空间进行，如表面处理、油漆涂装、喷涂、精密电子、光学电子、生物制药、食品生产、空气冷却等，这些环境需要流动的空气，但不能有粉尘，所以就需要用过滤棉将粉尘过滤掉，只让洁净的空气在相对封闭的空间里循环起来，从而达到生产运行的需要。
过滤棉的相对耐湿度和防火要求是两个重要的性能指标，但是目前市场上的过滤棉阻燃效果和耐湿度比较差，另一方面，现有技术为使过滤棉达到阻燃效果，在材料中加入含卤素的阻燃剂，存在不可降解性，废弃后具有一定的污染，而且这种阻燃剂不耐高温，不耐洗涤和日晒，遇火燃烧时易熔融滴落而出现烫伤人的现象，并且该种过滤棉在离开火源后易自燃，给防火带来一定困难，生产成本也比较高。
技术实现要素：
本发明提出一种阻燃过滤棉及其生产工艺，解决了现有技术中过滤棉阻燃效果差的问题。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种阻燃过滤棉，由以下重量份的组分组成：
20d阻燃纤维40～60份，6.67d阻燃纤维24～36份，3.33d阻燃纤维8～12份，4d阻燃纤维8～12份，醋丙乳液60～80份，聚碳酸酯1～2份，磷酸酯3～5份，笼形倍半硅氧烷0.5～1份，聚二甲基硅氧烷0.5～1.5份，聚乙烯亚胺0.05～0.1份，peg-60氢化蓖麻油0.01～0.05份，甲基异噻唑啉酮0.01～0.05份，甘草酸二钾0.01～0.05份。
作为进一步的技术方案，由以下重量份的组分组成：
20d阻燃纤维50份，6.67d阻燃纤维30份，3.33d阻燃纤维10份，4d阻燃纤维10份，醋丙乳液72份，聚碳酸酯1.5份，磷酸酯3.5份，笼形倍半硅氧烷0.7份，聚二甲基硅氧烷1份，聚乙烯亚胺0.07份，peg-60氢化蓖麻油0.09份，甲基异噻唑啉酮0.03份，甘草酸二钾0.03份。
作为进一步的技术方案，所述阻燃纤维为聚对苯二甲酰对苯二胺纤维和聚间苯二甲酰间苯二胺纤维的混合纤维。
一种阻燃过滤棉的生产工艺，包括以下步骤：
s1、按照上述的一种阻燃过滤棉的配方，称取各个组分备用；
s2、在1000r/min的搅拌速度下依次将聚乙烯亚胺、甘草酸二钾、聚碳酸酯、聚二甲基硅氧烷加入醋丙乳液中，混合均匀，得到混合乳液；
s3、向步骤s2得到的混合乳液中加入peg-60氢化蓖麻油，混合均匀后再加入磷酸酯、笼形倍半硅氧烷、甲基异噻唑啉酮，超声分散均匀，得到阻燃增强胶，备用；
s4、将20d阻燃纤维、6.67d阻燃纤维、3.33d阻燃纤维和4d阻燃纤维在开磨机中混合均匀，得到混合阻燃纤维；
s5、将步骤s4得到的混合阻燃纤维开松铺网后针刺梳理，得到棉层；
s6、将步骤s3得到的阻燃增强胶喷到步骤s5得到的棉层的上下表面；得到喷胶后的棉层；
s7、将步骤s6得到的喷胶后的棉层送至烤箱中加热烘干后冷却定型，得到阻燃过滤棉。
作为进一步的技术方案，步骤s3中超声分散时间为40min。
作为进一步的技术方案，步骤s7中加热烘干温度为150～180℃，烘干时间为30min。
本发明使用原理及有益效果为：
1、本发明的生产工艺得到的阻燃过滤棉的耐湿性好，耐湿性达到100％，耐温度高，最高可达300℃，透气性好，过滤效率高，平均过滤效率最高达96.3％，容尘量大，阻力小，在达到终阻力250pa的同时初阻力更小，初阻力最小为17pa，因此阻燃过滤棉的使用寿命更长，阻燃过滤棉的阻燃等级在f1，满足轨道行业烟火毒标准，阻燃过滤棉表面吸附能力强，能有效祛除空气中的异味、二氧化碳及其他挥发性有机污染物，无异味，抗真菌，安全可靠性高，适用性广，适合推广使用。
2、本发明中，采用不同细度的4种阻燃纤维混合，经开松铺网后针刺梳理、喷胶、加热烘干、冷却定形，制备的阻燃过滤棉具有高透气性、低阻力、高容尘量等特性。不同细度的阻燃纤维，与配方中的磷酸酯、笼形倍半硅氧烷、聚二甲基硅氧烷相互配合，显著提高了阻燃过滤棉的阻燃性能。其中，笼形倍半硅氧烷、聚二甲基硅氧烷与磷酸酯复配，使阻燃过滤棉在燃烧时能够迅速形成一层焦炭层保护膜从而阻止氧化过程的进行，硅氧烷的加入，进一步使生成的炭层结构致密且更加稳定，从而显著提高了阻燃过滤棉的阻燃性能，使制备的阻燃过滤棉低毒、低烟、不熔融滴落，对环境不造成任何危害，安全性高。
3、本发明中，先将聚乙烯亚胺、甘草酸二钾、聚碳酸酯、聚二甲基硅氧烷加入醋丙乳液中，混合均匀，得到混合乳液。聚乙烯亚胺和甘草酸二钾相互配合，水溶性好，增大了聚碳酸酯、聚二甲基硅氧烷与醋丙乳液的界面相容性，再加入peg-60氢化蓖麻油，混合均匀后加入磷酸酯、笼形倍半硅氧烷、甲基异噻唑啉酮，超声分散均匀，使得到的阻燃增强胶各组分混合的更均匀，起到协同增效作用，然后将阻燃增强胶喷到混合阻燃纤维表面，阻燃增强胶与混合阻燃纤维基体的相容性好，能够将空气中的小颗粒粉粘在纤维表面，从而增强了阻燃过滤棉的过滤效果，甘草酸二钾与甲基异噻唑啉酮配伍，能够有效抑制多种细菌、真菌、霉菌的生长，增强了阻燃过滤棉的抑菌性能，因此，制备的阻燃过滤棉耐湿性好，过滤效率高，容尘量大，阻力小，表面吸附能力强，无异味，抗真菌，实用性强。
4、本发明中，聚乙烯亚胺的加入，一方面与甘草酸二钾、peg-60氢化蓖麻油相互作用，提高了聚碳酸酯、聚二甲基硅氧烷、磷酸酯、笼形倍半硅氧烷、甲基异噻唑啉酮等在醋丙乳液中的溶解性，使各组分在醋丙乳液中分散的更均匀，辅助提高了阻燃过滤棉的耐温性、阻燃性；另一方面，聚乙烯亚胺带正电，能够通过静电作用使粉尘改变运动轨迹并撞上阻燃过滤棉，使粉尘在阻燃过滤棉上粘的更牢，从而辅助增强了阻燃过滤棉的过滤效果。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种阻燃过滤棉，由以下重量份的组分组成：
20d阻燃纤维40份，6.67d阻燃纤维24份，3.33d阻燃纤维8份，4d阻燃纤维8份，醋丙乳液60份，聚碳酸酯1份，磷酸酯3份，笼形倍半硅氧烷0.5份，聚二甲基硅氧烷0.5份，聚乙烯亚胺0.05份，peg-60氢化蓖麻油0.05份，甲基异噻唑啉酮0.01份，甘草酸二钾0.01份，其中，阻燃纤维为聚对苯二甲酰对苯二胺纤维和聚间苯二甲酰间苯二胺纤维的混合纤维。
其生产工艺，包括以下步骤：
s1、按照上述的配方，称取各个组分备用；
s2、在1000r/min的搅拌速度下依次将聚乙烯亚胺、聚碳酸酯、聚二甲基硅氧烷加入醋丙乳液中，混合均匀，得到混合乳液；
s3、向步骤s2得到的混合乳液中加入peg-60氢化蓖麻油，混合均匀后再加入磷酸酯、笼形倍半硅氧烷、甲基异噻唑啉酮，超声40min至分散均匀，得到阻燃增强胶，备用；
s4、将20d阻燃纤维、6.67d阻燃纤维、3.33d阻燃纤维和4d阻燃纤维在开磨机中混合均匀，得到混合阻燃纤维；
s5、将步骤s4得到的混合阻燃纤维开松铺网后针刺梳理，得到棉层；
s6、将步骤s3得到的阻燃增强胶喷到步骤s5得到的棉层的上下表面；得到喷胶后的棉层；
s7、将步骤s6得到的喷胶后的棉层送至烤箱中，在150～180℃加热烘干30min后冷却定型，得到阻燃过滤棉。
实施例2
一种阻燃过滤棉，由以下重量份的组分组成：
20d阻燃纤维45份，6.67d阻燃纤维28份，3.33d阻燃纤维9份，4d阻燃纤维9份，醋丙乳液67份，聚碳酸酯1.2份，磷酸酯3.5份，笼形倍半硅氧烷0.6份，聚二甲基硅氧烷0.8份，聚乙烯亚胺0.06份，peg-60氢化蓖麻油0.08份，甲基异噻唑啉酮0.02份，甘草酸二钾0.02份，其中，阻燃纤维为聚对苯二甲酰对苯二胺纤维和聚间苯二甲酰间苯二胺纤维的混合纤维。
其生产工艺同实施例1。
实施例3
一种阻燃过滤棉，由以下重量份的组分组成：
20d阻燃纤维50份，6.67d阻燃纤维30份，3.33d阻燃纤维10份，4d阻燃纤维10份，醋丙乳液72份，聚碳酸酯1.5份，磷酸酯3.5份，笼形倍半硅氧烷0.7份，聚二甲基硅氧烷1份，聚乙烯亚胺0.07份，peg-60氢化蓖麻油0.09份，甲基异噻唑啉酮0.03份，甘草酸二钾0.03份，其中，阻燃纤维为聚对苯二甲酰对苯二胺纤维和聚间苯二甲酰间苯二胺纤维的混合纤维。
其生产工艺同实施例1。
实施例4
一种阻燃过滤棉，由以下重量份的组分组成：
20d阻燃纤维55份，6.67d阻燃纤维33份，3.33d阻燃纤维11份，4d阻燃纤维11份，醋丙乳液76份，聚碳酸酯1.8份，磷酸酯4.5份，笼形倍半硅氧烷0.9份，聚二甲基硅氧烷1.2份，聚乙烯亚胺0.08份，peg-60氢化蓖麻油0.1份，甲基异噻唑啉酮0.04份，甘草酸二钾0.04份，其中，阻燃纤维为聚对苯二甲酰对苯二胺纤维和聚间苯二甲酰间苯二胺纤维的混合纤维。
其生产工艺同实施例1。
实施例5
一种阻燃过滤棉，由以下重量份的组分组成：
20d阻燃纤维60份，6.67d阻燃纤维36份，3.33d阻燃纤维12份，4d阻燃纤维12份，醋丙乳液80份，聚碳酸酯2份，磷酸酯5份，笼形倍半硅氧烷1份，聚二甲基硅氧烷1.5份，聚乙烯亚胺0.1份，peg-60氢化蓖麻油0.12份，甲基异噻唑啉酮0.05份，甘草酸二钾0.05份，其中，阻燃纤维为聚对苯二甲酰对苯二胺纤维和聚间苯二甲酰间苯二胺纤维的混合纤维。
其生产工艺同实施例1。
对比例1
一种阻燃过滤棉，由以下重量份的组分组成：
20d阻燃纤维50份，6.67d阻燃纤维30份，3.33d阻燃纤维10份，4d阻燃纤维10份，醋丙乳液72份，聚碳酸酯1.5份，磷酸酯3.5份，笼形倍半硅氧烷0.7份，聚二甲基硅氧烷1份，聚乙烯亚胺0.07份，peg-60氢化蓖麻油0.09份，甲基异噻唑啉酮0.03份，甘草酸二钾0.03份，其中，阻燃纤维为聚对苯二甲酰对苯二胺纤维和聚间苯二甲酰间苯二胺纤维的混合纤维。
生产工艺中对应的将步骤s3中笼形倍半硅氧烷、步骤s2中聚二甲基硅氧烷删除，其余步骤同实施例1。
对比例2
一种阻燃过滤棉，由以下重量份的组分组成：
20d阻燃纤维50份，6.67d阻燃纤维30份，3.33d阻燃纤维10份，4d阻燃纤维10份，醋丙乳液72份，聚碳酸酯1.5份，磷酸酯3.5份，笼形倍半硅氧烷0.7份，聚二甲基硅氧烷1份，聚乙烯亚胺0.07份，peg-60氢化蓖麻油0.09份，甲基异噻唑啉酮0.03份，甘草酸二钾0.03份，其中，阻燃纤维为聚对苯二甲酰对苯二胺纤维和聚间苯二甲酰间苯二胺纤维的混合纤维。
生产工艺中对应的将步骤s3中peg-60氢化蓖麻油、步骤s2中甘草酸二钾删除，其余步骤同实施例1。
对比例3
一种阻燃过滤棉，由以下重量份的组分组成：
20d阻燃纤维50份，6.67d阻燃纤维30份，3.33d阻燃纤维10份，4d阻燃纤维10份，醋丙乳液72份，聚碳酸酯1.5份，磷酸酯3.5份，笼形倍半硅氧烷0.7份，聚二甲基硅氧烷1份，聚乙烯亚胺0.07份，peg-60氢化蓖麻油0.09份，甲基异噻唑啉酮0.03份，甘草酸二钾0.03份，其中，阻燃纤维为聚对苯二甲酰对苯二胺纤维和聚间苯二甲酰间苯二胺纤维的混合纤维。
其生产工艺包括以下步骤：
s1、按照上述的配方，称取各个组分备用；
s2、在1000r/min的搅拌速度下依次将聚乙烯亚胺、聚碳酸酯、聚二甲基硅氧烷、peg-60氢化蓖麻油、甘草酸二钾、磷酸酯、笼形倍半硅氧烷、甲基异噻唑啉酮加入醋丙乳液中，混合均匀，得到阻燃增强胶，备用；
s3、将20d阻燃纤维、6.67d阻燃纤维、3.33d阻燃纤维和4d阻燃纤维在开磨机中混合均匀，得到混合阻燃纤维；
s4、将步骤s3得到的混合阻燃纤维开松铺网后针刺梳理，得到棉层；
s5、将步骤s2得到的阻燃增强胶喷到步骤s5得到的棉层的上下表面；得到喷胶后的棉层；
s6、将步骤s5得到的喷胶后的棉层送至烤箱中，在150～180℃加热烘干30min后冷却定型，得到阻燃过滤棉。
对比例4
一种阻燃过滤棉，由以下重量份的组分组成：
20d阻燃纤维50份，6.67d阻燃纤维30份，3.33d阻燃纤维10份，4d阻燃纤维10份，聚碳酸酯1.5份，磷酸酯3.5份，笼形倍半硅氧烷0.7份，聚二甲基硅氧烷1份，聚乙烯亚胺0.07份，peg-60氢化蓖麻油0.09份，甲基异噻唑啉酮0.03份，甘草酸二钾0.03份，其中，阻燃纤维为聚对苯二甲酰对苯二胺纤维和聚间苯二甲酰间苯二胺纤维的混合纤维。
其生产工艺包括以下步骤：
s1、按照上述的配方，称取各个组分备用；
s2、在1000r/min的搅拌速度下将聚碳酸酯、磷酸酯、笼形倍半硅氧烷、聚二甲基硅氧烷、聚乙烯亚胺、peg-60氢化蓖麻油、甲基异噻唑啉酮、甘草酸二钾混合均匀，得到混合助剂；
s3、将20d阻燃纤维、6.67d阻燃纤维、3.33d阻燃纤维和4d阻燃纤维在开磨机中混合均匀，得到混合阻燃纤维；
s4、将步骤s2得到的混合助剂与步骤s3得到的混合阻燃纤维混合均匀，得到增强阻燃纤维；
s5、将步骤s4得到的增强阻燃纤维开松铺网后针刺梳理，得到棉层；
s6、将步骤s5得到的喷胶后的棉层送至烤箱中，在150～180℃加热烘干30min后冷却定型，得到阻燃过滤棉。
实施例1～5及对比例1～4的阻燃过滤棉的配方中各组分重量份数见如表1所示：
表1实施例1～5及对比例1～4的阻燃过滤棉的配方中各组分重量份数
注：-表示无此项。
本发明中，d为旦尼尔单位的英文简称，是一种细束蚕丝、人造纤维、尼龙纺织纤维的定长制的密度单位，是指9000m长的纤维在公定回潮率时的质量克数，单位为旦尼尔单位，简称旦，英文简称为d。旦是纤维细度的衡量单位，数字越大，纱线或纤维越粗。
按照en779-2012中规定的测试方法对实施例1～5及对比例1～4制备的阻燃过滤棉进行耐温、初阻力、终阻力、容尘量、平均过滤效率、耐湿性、气味释放能力等性能测试，按照nff16-101阻燃防火测试中规定的测试的方法对实施例1～5及对比例1～4制备的阻燃过滤棉进行阻燃性测试，测试结果见表2。
表2实施例1～5及对比例1～4的阻燃过滤棉的性能测试结果
从表2中数据可以看出，与对比例1～4相比，本发明实施例1～5制备的阻燃过滤棉无异味、抗真菌，耐湿性更好，耐湿性达到100％，耐温度更高，最高可达300℃，平均过滤效率更高，最高达96.3％，容尘量更高，在达到终阻力250pa的同时初阻力更小，初阻力最小为17pa，从而使用寿命更长，阻燃等级在f1，满足轨道行业烟火毒标准。
与对比例1相比，实施例1～5制备的阻燃过滤棉耐温性、阻燃性更好，说明笼形倍半硅氧烷、聚二甲基硅氧烷的加入，与配方中的磷酸酯协同作用，有效提高了阻燃过滤棉的阻燃性能，同时，笼形倍半硅氧烷与聚碳酸酯配合，显著提高了阻燃过滤棉的耐温性。
与对比例2相比，实施例1～5制备的阻燃过滤棉的无异味、抗真菌、初阻力更小、终阻力更大、容尘量更高，同时耐温性、阻燃性更好，说明peg-60氢化蓖麻油、甘草酸二钾加入，一方面与配方中的聚乙烯亚胺配合，提高了聚碳酸酯、聚二甲基硅氧烷、磷酸酯、笼形倍半硅氧烷、甲基异噻唑啉酮等在醋丙乳液中的溶解性，使各组分在醋丙乳液中分散的更均匀，辅助提高了阻燃过滤棉的耐温性、阻燃性、容尘量和过滤效率，从而延长了阻燃过滤棉的使用寿命，另一方面，甘草酸二钾与甲基异噻唑啉酮配伍增强了阻燃过滤棉的抑菌性能。
与对比例3相比，实施例1～5制备的阻燃过滤棉的过滤效率更高、容尘量高，阻力小，同时耐温性、阻燃性更好，说明先将聚乙烯亚胺、甘草酸二钾、聚碳酸酯、聚二甲基硅氧烷加入醋丙乳液中，混合均匀，得到混合乳液，聚乙烯亚胺和甘草酸二钾相互配合，水溶性好，增大了聚碳酸酯、聚二甲基硅氧烷与醋丙乳液的界面相容性，再加入peg-60氢化蓖麻油，混合均匀后加入磷酸酯、笼形倍半硅氧烷、甲基异噻唑啉酮，超声分散，使得到的阻燃增强胶中各组分混合的更均匀，从而使各组分起到协同增效作用。
与对比例4相比，实施例1～5制备的阻燃过滤棉的过滤效率更高、容尘量高，阻力小，同时耐温性、阻燃性更好，说明醋丙乳液的加入，与配方中其它助剂混合，得到阻燃增强胶，然后将阻燃增强胶喷到混合阻燃纤维表面，阻燃增强胶与混合阻燃纤维基体的相容性好，能够将空气中的小颗粒粉粘在纤维表面，在增强阻燃过滤棉的过滤效果的同时，提高了阻燃过滤棉的阻燃性和耐温性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。