一种汽车空气滤清器总成
阅读说明：本技术 一种汽车空气滤清器总成 (Automobile air filter assembly ) 是由 陈方伟 涂志林 陈琳玉 程洪亮 于 2021-08-02 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种汽车空气滤清器总成,涉及滤清器技术领域,包括滤清器上壳、出气口、进气口以及滤清器下壳,滤清器下壳的底部一侧设置有出气口,滤清器下壳的上方设置有滤清器上壳,滤清器上壳的顶部一侧设置有进气口,滤清器下壳的顶部安装有滤芯；解决了现有的空气滤清器的滤芯力学性能偏脆,纸基材料性能不佳和发动机工作过程中,因为吸入易燃物或发生回火现象,致使滤芯发生燃烧的问题；通过将阻燃层与改性有机硅增强滤纸层复合,使得滤芯提高了柔韧性和拉伸强度,该空气滤清器的力学性能和阻燃性得到了提高。(The invention discloses an automobile air filter assembly, which relates to the technical field of filters and comprises a filter upper shell, an air outlet, an air inlet and a filter lower shell, wherein the air outlet is arranged on one side of the bottom of the filter lower shell; the problem that the filter element of the existing air filter is fragile in mechanical property and poor in paper base material property and the filter element is burnt due to the fact that inflammable matters are sucked or a tempering phenomenon occurs in the working process of an engine is solved; through compounding the flame-retardant layer and the modified organic silicon reinforced filter paper layer, the flexibility and tensile strength of the filter element are improved, and the mechanical property and flame retardance of the air filter are improved.)
技术领域
本发明涉及滤清器技术领域，具体涉及一种汽车空气滤清器总成。
背景技术
空气滤清器的作用是滤除进入发动机进气系统空气中的杂质，保护发动机的气缸，避免出现早期磨损，保证发动机正常的磨损速度，是保证发动机正常使用寿命的关键功能原件，空气滤清器由滤芯和壳体两部分组成，滤芯通过改变空气的流动方向或使空气穿过具有微孔的滤芯来达到净化空气的目的；
但是目前使用的空气滤清器的滤芯力学性能偏脆，纸基材料性能不佳，且在发动机工作过程中，会吸入易燃物或发生回火现象，随着温度的上升致使滤芯发生燃烧，对生命财产安全造成很大的威胁；
因此，如何改善现有的空气滤清器的滤芯力学性能偏脆，纸基材料性能不佳，滤芯易发生燃烧是本发明需要解决的问题。
发明内容
为了克服上述的技术问题，本发明的目的在于提供了一种汽车空气滤清器总成：
(1)通过在经过蒸馏干燥的异丙醇溶液中，加入干燥的氯铂酸，得到催化剂，在三口烧瓶中加入甲基丙烯酸缩水甘油酯、惰性溶剂甲苯和催化剂，滴加含氢硅油，得到中间体A，在三颈瓶中加入苯酚、氢氧化钠和去离子水，滴加甲醛，加入2，4-二甲酚，得到中间体B，将中间体B加入到蒸馏水中，在搅拌状态下加入中间体A，得到产物C，将去离子水加入到产物C中，将过滤纸原纸浸渍其中，干燥，得到该改性有机硅增强滤纸层，通过使用该改性有机硅增强滤纸层，解决了现有的空气滤清器的滤芯力学性能偏脆，纸基材料性能不佳的问题；
(2)通过将聚磷酸铵溶于乙醇中，滴加正硅酸乙酯以及氨水溶液，干燥，得到中间体D，加入甲苯和硼酸，干燥，水洗，得到中间体E，将去离子水加入到中间体E中，将过滤纸原纸浸渍其中，干燥，得到该阻燃层，解决了发动机工作过程中，因为吸入易燃物或发生回火现象，致使滤芯发生燃烧的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种汽车空气滤清器总成，包括滤清器上壳、出气口、进气口以及滤清器下壳，所述滤清器下壳的底部一侧设置有出气口，所述滤清器下壳的上方设置有滤清器上壳，所述滤清器上壳的顶部一侧设置有进气口，所述滤清器下壳的顶部安装有滤芯，所述滤芯由改性有机硅增强滤纸层和阻燃层复合而成；
该改性有机硅增强滤纸层由以下步骤制备得到：
S1：在经过蒸馏干燥的异丙醇溶液中，加入干燥的氯铂酸，并进行充分搅拌，使得氯铂酸完全溶于异丙醇中，得到催化剂；
S2：在安装有温度计、冷凝管、搅拌器和分水器的三口烧瓶中，加入甲基丙烯酸缩水甘油酯、惰性溶剂甲苯和催化剂，搅拌状态下升温至65-75℃，回流脱水1-2h，滴加含氢硅油，控制滴加速率为1-2滴/s，升温至85-95℃，反应1-2h后加入烯丙基聚氧化乙烯醚，并升温至135-145℃，反应3-4h，反应结束后真空除去溶剂，得到中间体A；
反应原理如下：
S3：在安装有冷凝管和搅拌器的三颈瓶中，加入苯酚、氢氧化钠、去离子水，滴加一半的甲醛溶液，控制滴加速率为1-2滴/s，控制温度60-70℃，反应2-3h，升温至80-90℃，保温30-60min，滴加剩余的一半甲醛溶液，控制滴加速率为1-2滴/s，保温1-2h，加入去离子水，加入2，4-二甲酚，80-90℃保温2-3h，得到中间体B；
S4：将中间体B加入到蒸馏水中，搅拌均匀，在搅拌状态下加入中间体A，得到产物C；
S5：将去离子水加入到产物C中调节至质量分数为3-5％，将过滤纸原纸浸渍其中3-10min后取出，置于80-85℃烘箱干燥，脱除水分后置于160-170℃烘箱内高温固化15-30min，得到改性有机硅增强滤纸层。
作为本发明进一步的方案：步骤S1中所述异丙醇溶液的质量分数为40％，所述异丙醇溶液与氯铂酸的用量比为30mL：1g。
作为本发明进一步的方案：步骤S2中所述惰性溶剂甲苯的质量为甲基丙烯酸缩水甘油酯、含氢硅油和烯丙基聚氧化乙烯醚总质量的30％，所述催化剂的质量与甲基丙烯酸缩水甘油酯、含氢硅油和烯丙基聚氧化乙烯醚的总质量比为30μg：1g，所述含氢硅油的含氢量为1％，所述含氢硅油、甲基丙烯酸缩水甘油酯与烯丙基聚氧化乙烯醚的摩尔比为1：0.6：0.6。
作为本发明进一步的方案：步骤S3中所述甲醛溶液的质量分数为37％，所述苯酚、氢氧化钠、去离子水、甲醛溶液与2，4-二甲酚的用量比为10g：1.25g：18g：19g：3.25g。
作为本发明进一步的方案：步骤S4中所述中间体B与蒸馏水的质量比为1：1，所述中间体B与中间体A的用量比为1g：1g。
作为本发明进一步的方案：所述阻燃层由以下步骤制备得到：
S61：将聚磷酸铵溶于乙醇中，升温至50-60℃，同时滴加正硅酸乙酯以及氨水溶液，控制滴加速率为1-2滴/s，并保温2-3h，干燥，得到中间体D；
S62：向中间体D中加入甲苯、硼酸，升温至85-95℃，反应1-2h，干燥脱除溶剂，再经反复水洗，得到中间体E；
S63：将去离子水加入到中间体E中调节至质量分数为3-5％，将过滤纸原纸浸渍其中24-30h后取出，将其在70-80℃的烘箱中烘干，得到该阻燃层。
作为本发明进一步的方案：步骤S61中所述氨水溶液的质量分数为25％，所述聚磷酸铵、正硅酸乙酯、氨水溶液的用量比为10g：4g：3mL：20mL。
作为本发明进一步的方案：步骤S62中所述中间体D、甲苯与硼酸的用量比为10g：20g：1g。
本发明的有益效果：
本发明的空气滤清器总成由滤清器上壳、出气口、进气口、滤清器下壳以及安装在滤清器下壳顶部的滤芯组成，滤清器下壳的底部一侧设置有出气口，滤清器下壳的上方设置有滤清器上壳，滤清器上壳的顶部一侧设置有进气口，滤清器下壳的顶部安装有滤芯，滤芯由改性有机硅增强滤纸层和阻燃层复合而成，阻燃层为外层，过滤掉易燃物，避免发生回火现象，通过将阻燃层与改性有机硅增强滤纸层复合，使得滤芯提高了柔韧性和拉伸强度，该空气滤清器的力学性能和阻燃性得到了提高；
通过在经过蒸馏干燥的异丙醇溶液中，加入干燥的氯铂酸，得到催化剂，在三口烧瓶中加入甲基丙烯酸缩水甘油酯、惰性溶剂甲苯和催化剂，滴加含氢硅油，得到中间体A，在三颈瓶中加入苯酚、氢氧化钠、去离子水，滴加甲醛，加入2，4-二甲酚，得到中间体B，将中间体B加入到蒸馏水中，在搅拌状态下加入中间体A，得到产物C，将去离子水加入到产物C中，将过滤纸原纸浸渍其中，干燥，得到该改性有机硅增强滤纸层，通过制备得到的酚醛树脂，并引入环氧基团，环氧基团开环后可以与酚醛树脂的酚羟基及羟甲基进行化学反应从而形成交联网络结构，使分子链固定，达到“被迫增容”的效果，提高与树脂的共混稳定性，提高了酚醛树脂的柔韧性和拉伸强度，通过引入烷基酚作为第三单体，可以在一定程度上提高酚醛树脂的韧性，有机硅树脂本身具有的柔性长链结构，通过物理方法混合在酚醛树脂中，可以使其韧性增加，通过化学共聚的方法对酚醛树脂进行增韧，利用环氧基团与酚醛树脂的酚羟基或羟甲基进行化学键链接，能进一步改变有机硅树脂与酚醛树脂的交联结构，可以起到分散应力的作用，从而达到增韧和提高综合性能的效果，酚醛树脂本身具有良好的耐热性，有机硅树脂也是能耐高温的聚合物，通过把改性有机硅与酚醛树脂进行化学共聚，可以进一步提升酚醛树脂的热性能，使其在实际生产工作中能够承受更为严苛的工作环境，拥有更高的使用寿命，使用水作为分散介质，可以减少有机溶剂的使用，改变目前以醇溶性酚醛为主的现状，进一步加大环保材料的开发，减少环境污染，从而达到了提升滤芯的力学性能的目的；
通过将聚磷酸铵溶于乙醇中，滴加正硅酸乙酯以及氨水溶液，干燥，得到中间体D，加入甲苯、硼酸，干燥，水洗，得到中间体E，将去离子水加入到中间体E中，将过滤纸原纸浸渍其中，干燥，得到该阻燃层，聚磷酸铵，具有较低的熔点和烧结点，当与火焰作用时，可以迅速熔化，在可燃物表面形成覆盖膜，阻断燃烧，硼酸可与纤维素纤维的羟基反应生成硼酸酯，抑制了左旋葡萄糖的形成，使纤维素直接氧化成二氧化碳，减少了一氧化碳的生成，硼原子中的空轨道能与多羟基化合物形成配位键，该键能较大能使聚磷酸铵的阻燃性得到提高，同时硼酸中的B-O键能与纳米SiO2表面的硅羟基中的Si-O键反应生成配位键，在粒子表面再次进行微胶囊化包覆，进一步提高粒子的阻燃性，通过生成炭层阻隔氧气和可燃气体、释放难燃气体等手段阻碍燃烧行为，减轻燃烧的剧烈程度，聚磷酸铵经过表面改性后，起到相容剂的作用，改善了无机粒子与有机树脂之间的相容性，改性粒子分散良好，如同镶嵌在树脂基体中，形成“海岛”结构，可大幅度提高共混树脂的力学性能，从而达到了提升滤芯阻燃性的目的。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步的说明；
图1是本发明中一种汽车空气滤清器总成的结构示意图；
图2是本发明中一种汽车空气滤清器总成的部分结构示意图；
图3是本发明中滤芯的结构示意图；
图中：1、滤清器上壳；2、出气口；3、进气口；4、滤清器下壳；5、滤芯；6、改性有机硅增强滤纸层；7、阻燃层。
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它实施例，都属于本发明保护的范围。
根据图1-3所示，一种汽车空气滤清器总成，包括滤清器上壳1、出气口2、进气口3以及滤清器下壳4，所述滤清器下壳4的底部一侧设置有出气口2，所述滤清器下壳4的上方设置有滤清器上壳1，所述滤清器上壳1的顶部一侧设置有进气口3，其特征在于，所述滤清器下壳4的顶部安装有滤芯5，所述滤芯5由改性有机硅增强滤纸层6和阻燃层7复合而成；
实施例1：
本实施例为一种汽车空气滤清器总成，将改性有机硅增强滤纸层6和阻燃层7按照滤芯5生产常规方法制得滤芯5，再将滤芯5安装在滤清器下壳4的顶部，安装滤清器上壳1，形成该汽车空气滤清器总成；
其中改性有机硅增强滤纸层6由以下步骤制备得到：
S1：在经过蒸馏干燥的异丙醇溶液中，加入干燥的氯铂酸，并进行搅拌，得到催化剂；
S2：在安装有温度计、冷凝管、搅拌器和分水器的三口烧瓶中，加入甲基丙烯酸缩水甘油酯、惰性溶剂甲苯和催化剂，搅拌状态下升温至65℃，回流脱水1h，滴加含氢硅油，控制滴加速率为1滴/s，升温至85℃，反应1h后加入烯丙基聚氧化乙烯醚，并升温至135℃，反应3h，得到中间体A；
S3：在安装有冷凝管和搅拌器的三颈瓶中，加入苯酚、氢氧化钠、去离子水，滴加一半的甲醛溶液，控制滴加速率为1滴/s，控制温度60℃，反应2h，升温至80℃，保温30min，滴加剩余的一半甲醛溶液，控制滴加速率为1滴/s，保温1h，加入去离子水，加入2，4-二甲酚，80℃保温2h，得到中间体B；
S4：将中间体B加入到蒸馏水中，在搅拌状态下加入中间体A，得到产物C；
S5：将去离子水加入到产物C中调节至质量分数为3％，将过滤纸原纸浸渍其中3min后取出，置于80℃烘箱干燥，脱除水分后置于160℃烘箱内固化15min，得到该改性有机硅增强滤纸层6；
其中阻燃层7由以下步骤制备得到：
S61：将聚磷酸铵溶于乙醇中，升温至50℃，同时滴加正硅酸乙酯以及氨水溶液，控制滴加速率为1滴/s，并保温2h，干燥，得到中间体D；
S62：向中间体D中加入甲苯、硼酸，升温至85℃，反应1h，干燥，水洗，得到中间体E；
S63：将去离子水加入到中间体E中调节至质量分数为3％，将过滤纸原纸浸渍其中24h后取出，将其在70℃的烘箱中烘干，得到该阻燃层7。
实施例2：
本实施例为一种汽车空气滤清器总成，将改性有机硅增强滤纸层6和阻燃层7按照滤芯5生产常规方法制得滤芯5，再将滤芯5安装在滤清器下壳4的顶部，安装滤清器上壳1，形成该汽车空气滤清器总成；
其中改性有机硅增强滤纸层6由以下步骤制备得到：
S1：在经过蒸馏干燥的异丙醇溶液中，加入干燥的氯铂酸，并进行搅拌，得到催化剂；
S2：在安装有温度计、冷凝管、搅拌器和分水器的三口烧瓶中，加入甲基丙烯酸缩水甘油酯、惰性溶剂甲苯和催化剂，搅拌状态下升温至65℃，回流脱水1h，滴加含氢硅油，控制滴加速率为1滴/s，升温至85℃，反应1h后加入烯丙基聚氧化乙烯醚，并升温至135℃，反应3h，得到中间体A；
S3：在安装有冷凝管和搅拌器的三颈瓶中，加入苯酚、氢氧化钠、去离子水，滴加一半的甲醛溶液，控制滴加速率为1滴/s，控制温度60℃，反应2h，升温至80℃，保温30min，滴加剩余的一半甲醛溶液，控制滴加速率为1滴/s，保温1h，加入去离子水，加入2，4-二甲酚，80℃保温2h，得到中间体B；
S4：将中间体B加入到蒸馏水中，在搅拌状态下加入中间体A，得到产物C；
S5：将去离子水加入到产物C中调节至质量分数为3％，将过滤纸原纸浸渍其中3min后取出，置于80℃烘箱干燥，脱除水分后置于160℃烘箱内固化15min，得到该改性有机硅增强滤纸层6；
其中阻燃层7由以下步骤制备得到：
S61：将聚磷酸铵溶于乙醇中，升温至60℃，同时滴加正硅酸乙酯以及氨水溶液，控制滴加速率为2滴/s，并保温3h，干燥，得到中间体D；
S62：向中间体D中加入甲苯、硼酸，升温至95℃，反应2h，干燥，水洗，得到中间体E；
S63：将去离子水加入到中间体E中调节至质量分数为5％，将过滤纸原纸浸渍其中30h后取出，将其在80℃的烘箱中烘干，得到该阻燃层7。
实施例3：
本实施例为一种汽车空气滤清器总成，将改性有机硅增强滤纸层6和阻燃层7按照滤芯5生产常规方法制得滤芯5，再将滤芯5安装在滤清器下壳4的顶部，安装滤清器上壳1，形成该汽车空气滤清器总成；
其中改性有机硅增强滤纸层6由以下步骤制备得到：
S1：在经过蒸馏干燥的异丙醇溶液中，加入干燥的氯铂酸，并进行搅拌，得到催化剂；
S2：在安装有温度计、冷凝管、搅拌器和分水器的三口烧瓶中，加入甲基丙烯酸缩水甘油酯、惰性溶剂甲苯和催化剂，搅拌状态下升温至75℃，回流脱水2h，滴加含氢硅油，控制滴加速率为2滴/s，升温至95℃，反应2h后加入烯丙基聚氧化乙烯醚，并升温至145℃，反应4h，得到中间体A；
S3：在安装有冷凝管和搅拌器的三颈瓶中，加入苯酚、氢氧化钠、去离子水，滴加一半的甲醛溶液，控制滴加速率为2滴/s，控制温度70℃，反应3h，升温至90℃，保温60min，滴加剩余的一半甲醛溶液，控制滴加速率为2滴/s，保温2h，加入去离子水，加入2，4-二甲酚，90℃保温3h，得到中间体B；
S4：将中间体B加入到蒸馏水中，在搅拌状态下加入中间体A，得到产物C；
S5：将去离子水加入到产物C中调节至质量分数为5％，将过滤纸原纸浸渍其中10min后取出，置于85℃烘箱干燥，脱除水分后置于170℃烘箱内固化30min，得到该改性有机硅增强滤纸层6；
其中阻燃层7由以下步骤制备得到：
S61：将聚磷酸铵溶于乙醇中，升温至60℃，同时滴加正硅酸乙酯以及氨水溶液，控制滴加速率为2滴/s，并保温3h，干燥，得到中间体D；
S62：向中间体D中加入甲苯、硼酸，升温至95℃，反应2h，干燥，水洗，得到中间体E；
S63：将去离子水加入到中间体E中调节至质量分数为5％，将过滤纸原纸浸渍其中30h后取出，将其在80℃的烘箱中烘干，得到该阻燃层7。
对比例1：
本实施例为一种汽车空气滤清器总成，将两层过滤纸原纸复合形成滤纸，按照滤芯5生产常规方法制得滤芯5，再将滤芯5安装在滤清器下壳4的顶部，安装滤清器上壳1，形成该汽车空气滤清器总成。
对比例2：
本实施例为一种汽车空气滤清器总成，将一层过滤纸原纸和阻燃层7复合形成滤纸，按照滤芯5生产常规方法制得滤芯5，再将滤芯5安装在滤清器下壳4的顶部，安装滤清器上壳1，形成该汽车空气滤清器总成。
对比例3：
本实施例为一种汽车空气滤清器总成，将一层过滤纸原纸和改性有机硅增强滤纸层6复合形成滤纸，按照滤芯5生产常规方法制得滤芯5，再将滤芯5安装在滤清器下壳4的顶部，安装滤清器上壳1，形成该汽车空气滤清器总成。
将实施例1-3以及对比例1-3的汽车空气滤清器的滤芯5进行检测，采用锥形量热仪在ISO5660-1的标准下进行燃烧测试，根据GBT12914测试标准和ISO2493：1973测试标准检测滤芯5的弯曲挺度、抗张强度和伸长率；
检测结果如下表所示：
由上表可知，在相同测试条件下，实验例的弯曲挺度达到了250.12-251.10mN，而对比例1、2的弯曲挺度为189.00-190.13mN，实验例的抗张强度达到了7.01-7.22kN/m，而对比例1、2的抗张强度为4.02-5.36kN/m，实验例的伸长率达到了4.56-4.67％，而对比例1、2的伸长率为2.78-2.99％，实验例的THR达到了2.3-2.4MJ/m2，而对比例1、3的THR为3.7-4.3MJ/m2，实验例的各项数据明显优于对比例，说明了阻燃层7主要为阻燃作用，改性有机硅增强滤纸层6的主要作用为增强滤芯5的力学性能，通过将改性有机硅增强滤纸层6和阻燃层7复合，使得该汽车空气滤清器的滤芯5的力学性能和阻燃性得到了提高。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
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