一种阻燃芳纶空气滤纸及其制备方法和应用
阅读说明：本技术 一种阻燃芳纶空气滤纸及其制备方法和应用 (Flame-retardant aramid fiber air filter paper and preparation method and application thereof ) 是由 惠岚峰 孙晚红 刘子琪 于 2021-01-26 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种阻燃芳纶空气滤纸,由以下重量份数的原料组成：针叶木浆25-40份、阔叶木浆10-20份、芳纶纤维10-15份、丝光浆6-10份、玻璃纤维6-10份、阻燃剂8-15份、聚丙烯腈纤维4-6份、聚芳噁二唑纤维3-5份,酚醛树脂3-6份,苯丙乳液2-4份,丙烯酸乳液2-3份,滑石粉1-2份和抄纸助剂3-5份；该空气滤纸不仅阻燃效果好,而且强度性能好,使用寿命长。(The invention discloses flame-retardant aramid fiber air filter paper which is prepared from the following raw materials in parts by weight: 25-40 parts of softwood pulp, 10-20 parts of hardwood pulp, 10-15 parts of aramid fiber, 6-10 parts of mercerized pulp, 6-10 parts of glass fiber, 8-15 parts of flame retardant, 4-6 parts of polyacrylonitrile fiber, 3-5 parts of polyaryl oxadiazole fiber, 3-6 parts of phenolic resin, 2-4 parts of styrene-acrylic emulsion, 2-3 parts of acrylic emulsion, 1-2 parts of talcum powder and 3-5 parts of papermaking auxiliary agent; the air filter paper has the advantages of good flame retardant effect, good strength performance and long service life.)
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域，更具体地说是涉及一种阻燃芳纶空气滤纸及其制备方法和应用。
背景技术
汽车用空气滤纸是汽车工业重要的过滤材料，是制造空气滤清器的主要构成材料之一，是一种非常重要的特种纸品种，随着中国汽车工业迅速发展，促进了汽车滤纸新品种的开发和应用，也使得汽车用空气滤纸的发展前景广阔。
汽车空气滤清器的作用是能够有效过滤汽车进气系统吸入空气中的杂质，从而降低汽车发动机的故障概率，延长发动机的使用寿命。在发动机的进气系统中，由于燃油发动机工作时需要释放大量的热量，以及空气滤清器中吸入的带火星的可燃物或气缸的回火等，都可能导致汽车发动机的自燃事故，因此对于空气滤清器生产使用的空气滤纸，要求具有一定的阻燃性能，以确保在上述状态下保证空气滤清器的正常使用。传统方法生产的空气滤纸阻燃效果不持久，阻燃效果差，甚至无阻燃效果，因而造成空气滤清器使用寿命短，耐候性差，给汽车正常行驶带来严重的安全隐患和能源损耗。
因此，如何提供一种阻燃效果好且持久性好的车用空气滤纸是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种阻燃芳纶空气滤纸，该空气滤纸不仅阻燃效果好，而且强度性能好，使用寿命长。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种阻燃芳纶空气滤纸，其特征在于，由以下重量份数的原料组成：针叶木浆25-40份、阔叶木浆10-20份、芳纶纤维10-15份、丝光浆6-10份、玻璃纤维6-10份、阻燃剂8-15份、聚丙烯腈纤维4-6份、聚芳噁二唑纤维3-5份，酚醛树脂3-6份，苯丙乳液2-4份，丙烯酸乳液2-3份，滑石粉1-2份和抄纸助剂3-5份。
作为本发明优选的技术方案，所述阻燃芳纶空气滤纸由以下最优重量份数的原料组成：针叶木浆28份、阔叶木浆12份、芳纶纤维13份、丝光浆8份、玻璃纤维8份、阻燃剂10份、聚丙烯腈纤维5份、聚芳噁二唑纤维3份、酚醛树脂4份、苯丙乳液3份、丙烯酸乳液2份、滑石粉1份和抄纸助剂3份。
以上技术方案达到的技术效果是：芳纶纤维是一种具有良好的耐热、防火、耐化学腐蚀和力学性能的合成阻燃纤维，其持续稳定工作温度能够达到190℃左右，分解温度大于400℃，可用于热空气、高温烟气存在的环境，成为先进阻燃及高温气体过滤材料的重要基础原料，本发明根据芳纶纤维耐热、防火、性能稳定的特性，提供了一种成本适中，透气性好，强度大，过滤精度高，耐磨性好，使用寿命长，且阻燃效果明显的芳纶阻燃空气滤纸，解决现有车用空气滤纸阻燃性能的不足，以及强度性能差，过滤精度低，使用寿命短的问题。
作为本发明优选的技术方案，所述阻燃剂为N,N’-哌嗪四苯氧氨基磷酸酯和十溴二苯乙烷纤维的混合物，且重量份配比为(3-6):(3-6)。
作为本发明优选的技术方案，所述抄纸助剂包括消泡剂、湿强剂和干强剂阳离子聚丙烯酰胺，且重量份配比为(1-2):(3-4):(6-8)。
作为本发明优选的技术方案，所述消泡剂包括：聚合环氧丙烷和环氧乙烷的混合物，且重量份配比为(2-5):(5-8)。
作为本发明优选的技术方案，所述湿强剂为聚酰胺聚环氧氯丙烷。
上述阻燃芳纶空气滤纸的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)称量：按照重量份称取原料；
2)打浆、混合：将步骤1)所得针叶木浆、丝光浆、阔叶木浆混合打浆，在打浆时依次加入消泡剂、芳纶纤维、阻燃剂、玻璃纤维、聚丙烯腈纤维、聚芳噁二唑纤维，得混合物；
3)调节pH值：以稀硫酸调节步骤2)所得混合物的pH值，然后加入滑石粉、湿强剂和干强剂，搅拌，得混合浆料；
4)成型：调节步骤3)所得混合浆料的固含量为0.5-2％，并经标准纸页成型器成型后，在0.05-0.2Mpa真空度条件下对成型后的湿纸页进行抽吸脱水，得脱水纸页；
5)浸渍：将酚醛树脂、丙烯酸乳液和苯丙乳液复配混合制成浸渍液，再将步骤4)制备得到的脱水纸页浸入浸渍液中浸渍15-30s，得浸渍纸页；
6)烘干：将步骤5)所得浸渍纸页烘干、整饰，即得阻燃芳纶空气滤纸。
作为本发明优选的技术方案，步骤2)中，所述混合打浆为打浆至20-40°SR
作为本发明优选的技术方案，步骤6)中，所述烘干为在130℃-150℃条件下烘干。
上述制备方法制备得到的阻燃芳纶空气滤纸在制备汽车滤清器中的应用。
综上所述，与现有技术相比，本发明达到的技术效果是：
(1)本发明在原料中加入了芳纶纤维，大大提高了车用空气滤纸的阻燃性能；
(2)本发明使用酚醛树脂、丙烯酸乳液与苯丙乳液复配后的混合液代替常规的苯丙乳液，可以大大减少阻燃剂的使用量，同时不会降低空气滤纸的力学性能和过滤性能；本发明将针叶木浆、丝光浆、阔叶木浆，芳纶纤维、阻燃剂、玻璃纤维、聚丙烯腈纤维、聚芳噁二唑纤维搭配使用，将有机植物纤维和无机纤维合理的搭配，发挥其各自的特点及性能，有效地降低了植物纤维的总用量，特别是大大降低了丝光浆的用量，从而降低了芳纶阻燃空气滤纸的原料成本；
(3)本发明制备的阻燃性空气滤纸透气性好，强度大，过滤精度高，耐磨性好，使用寿命长，且阻燃效果明显。
具体实施方式
下面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做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
一种阻燃芳纶空气滤纸，由以下重量份数的原料组成：针叶木浆25份、阔叶木浆10份，芳纶纤维10份、丝光浆6份、玻璃纤维6份、N,N’-哌嗪四苯氧氨基磷酸酯和十溴二苯乙烷纤维的混合物(重量份配比为3:3)8份、聚丙烯腈纤维6份、聚芳噁二唑纤维5份，酚醛树脂3份，苯丙乳液2份，丙烯酸乳液2.5份，滑石粉1份、消泡剂、聚酰胺聚环氧氯丙烷和干强剂阳离子聚丙烯酰胺的混合物4份，重量份配比为1:4:6；其中消泡为剂聚合环氧丙烷和环氧乙烷的混合物，且重量份配比为3:7。
制备过程包括以下步骤：
(1)将针叶木浆、丝光浆、阔叶木浆混合打浆至30°SR，在打浆过程中加入聚合环氧丙烷和环氧乙烷的混合物，然后再加入芳纶纤维、N,N’-哌嗪四苯氧氨基磷酸酯和十溴二苯乙烷纤维的混合物、玻璃纤维、聚丙烯腈纤维、聚芳噁二唑纤维；
(2)打浆结束后用稀硫酸调节pH后加入滑石粉、湿强剂、干强剂，充分搅拌均匀后，制备得到混合浆料；
(3)加水调节混合浆料的固含量为0.5-2％，调好的浆料经过标准纸页成型器成型后，在0.06Mpa真空度条件下对成型后的湿纸页进行抽吸脱水；
(4)将酚醛树脂、丙烯酸乳液和苯丙乳液复配混合后制成浸渍液，将步骤(3)制备得到的纸页进入浸渍液中浸渍30s；
(5)将步骤(4)的得到的浸渍纸页在150℃条件下烘干、整饰即得本发明的阻燃芳纶空气滤纸。
实施例2
一种阻燃芳纶空气滤纸，由以下重量份数的原料组成：针叶木浆28份、阔叶木浆12份，芳纶纤维13份、丝光浆8份、玻璃纤维8份、N,N’-哌嗪四苯氧氨基磷酸酯和十溴二苯乙烷纤维的混合物(重量份配比4:4)10份、聚丙烯腈纤维5份、聚芳噁二唑纤维3份，酚醛树脂4份，苯丙乳液3份，丙烯酸乳液2份，滑石粉1份、消泡剂、聚酰胺聚环氧氯丙烷和干强剂阳离子聚丙烯酰胺的混合物3份，重量份配比为2:4:7，且消泡剂为聚合环氧丙烷和环氧乙烷的混合物，且重量份配比为2:8。
制备过程包括以下步骤：
(1)将针叶木浆、丝光浆、阔叶木浆混合打浆至20°SR，在打浆过程中加入消泡剂，然后再加入芳纶纤维、N,N’-哌嗪四苯氧氨基磷酸酯和十溴二苯乙烷纤维的混合物、玻璃纤维、聚丙烯腈纤维、聚芳噁二唑纤维；
(2)打浆结束后用稀硫酸调节pH后加入滑石粉、湿强剂和干强剂，充分搅拌均匀后，制备得到混合浆料；
(3)加水调节混合浆料的固含量为0.5-2％，调好的浆料经过标准纸页成型器成型后，在0.05Mpa真空度条件下对成型后的湿纸页进行抽吸脱水；
(4)将酚醛树脂、丙烯酸乳液和苯丙乳液复配混合后制成浸渍液，将步骤(3)制备得到的纸页进入浸渍液中浸渍20s；
(5)将步骤(4)的得到的浸渍纸页在140℃条件下烘干、整饰即得本发明的芳纶阻燃空气滤纸。
实施例3
一种阻燃芳纶空气滤纸，由以下重量份数的原料组成：针叶木浆40份、阔叶木浆20份，芳纶纤维15份、丝光浆10份、玻璃纤维10份、为N,N’-哌嗪四苯氧氨基磷酸酯和十溴二苯乙烷纤维的混合物(重量份配比为4:6)15份、聚丙烯腈纤维6份、聚芳噁二唑纤维4份，酚醛树脂6份，苯丙乳液4份，丙烯酸乳液3份，滑石粉1.5份、消泡剂、聚酰胺聚环氧氯丙烷和干强剂阳离子聚丙烯酰胺的混合物5份，重量份配比为1:4:7，消泡剂为聚合环氧丙烷和环氧乙烷的混合物，且重量份配比为5:5。
制备过程包括以下步骤：
(1)将针叶木浆、丝光浆、阔叶木浆混合打浆至40°SR，在打浆过程中加入聚合环氧丙烷和环氧乙烷的混合物，然后再加入芳纶纤维、N,N’-哌嗪四苯氧氨基磷酸酯和十溴二苯乙烷纤维、玻璃纤维、聚丙烯腈纤维、聚芳噁二唑纤维；
(2)打浆结束后用稀硫酸调节pH后加入滑石粉和湿强剂和干强剂，充分搅拌均匀后，制备得到混合浆料；
(3)加水调节混合浆料的固含量为0.5-2％，调好的浆料经过标准纸页成型器成型后，在0.2Mpa真空度条件下对成型后的湿纸页进行抽吸脱水；
(4)将酚醛树脂、丙烯酸乳液和苯丙乳液复配混合后制成浸渍液，将步骤(3)制备得到的纸页进入浸渍液中浸渍15s；
(5)将步骤(4)的得到的浸渍纸页在130℃条件下烘干、整饰即得本发明的芳纶阻燃空气滤纸。
实施例4
一种阻燃芳纶空气滤纸，由以下重量份数的原料组成：针叶木浆30份、阔叶木浆12份，芳纶纤维10份、丝光浆8份、玻璃纤维8份、N,N’-哌嗪四苯氧氨基磷酸酯和十溴二苯乙烷纤维的混合物(重量份配比为6:4)10份、聚丙烯腈纤维6份、聚芳噁二唑纤维4份，酚醛树脂6份，苯丙乳液3份，丙烯酸乳液2份，滑石粉1份、消泡剂、聚酰胺聚环氧氯丙烷和干强剂阳离子聚丙烯酰胺的混合物3份，重量份配比为2:3:7；消泡剂为聚合环氧丙烷和环氧乙烷的混合物，且重量份配比为4:8。
制备过程包括以下步骤：
(1)将针叶木浆、丝光浆、阔叶木浆混合打浆至35°SR，在打浆过程中加入消泡剂，然后再加入芳纶纤维、阻燃剂N,N’-哌嗪四苯氧氨基磷酸酯和十溴二苯乙烷纤维、玻璃纤维、聚丙烯腈纤维、聚芳噁二唑纤维；
(2)打浆结束后用稀硫酸调节pH后加入滑石粉和湿强剂和干强剂，充分搅拌均匀后，制备得到混合浆料；
(3)加水调节混合浆料的固含量为0.5-2％，调好的浆料经过标准纸页成型器成型后，在0.1Mpa真空度条件下对成型后的湿纸页进行抽吸脱水；
(4)将酚醛树脂、丙烯酸乳液和苯丙乳液复配混合后制成浸渍液，将步骤(3)制备得到的纸页进入浸渍液中浸渍25s；
(5)将步骤(4)的得到的浸渍纸页在140℃条件下烘干、整饰即得本发明的芳纶阻燃空气滤纸。
实施例5
一种阻燃芳纶空气滤纸，由以下重量份数的原料组成：针叶木浆30份、阔叶木浆12份，丝光浆10份、玻璃纤维8份、N,N’-哌嗪四苯氧氨基磷酸酯和十溴二苯乙烷纤维的混合物(重量份配比为6:4)10份、聚丙烯腈纤维6份、聚芳噁二唑纤维4份，酚醛树脂6份，苯丙乳液3份，丙烯酸乳液2份，滑石粉1份、消泡剂、聚酰胺聚环氧氯丙烷和干强剂阳离子聚丙烯酰胺的混合物3份，重量份配比为2:3:7，其中，消泡剂为合环氧丙烷和环氧乙烷的混合物，且重量份配比为4：8。
制备过程包括以下步骤：
(1)将针叶木浆、丝光浆、阔叶木浆混合打浆至35°SR，在打浆过程中加入聚合环氧丙烷和环氧乙烷的混合物，然后再加入N,N’-哌嗪四苯氧氨基磷酸酯和十溴二苯乙烷纤维、玻璃纤维、聚丙烯腈纤维、聚芳噁二唑纤维；
(2)打浆结束后用稀硫酸调节pH后加入滑石粉和湿强剂和干强剂，充分搅拌均匀后，制备得到混合浆料；
(3)加水调节混合浆料的固含量为0.5-2％，调好的浆料经过标准纸页成型器成型后，在0.1Mpa真空度条件下对成型后的湿纸页进行抽吸脱水；
(4)将酚醛树脂、丙烯酸乳液和苯丙乳液复配混合后制成浸渍液，将步骤(3)制备得到的纸页进入浸渍液中浸渍25s；
(5)将步骤(4)的得到的浸渍纸页在140℃条件下烘干、整饰即得本发明的芳纶阻燃空气滤纸。
实施例5对比实施例4，主要区别就是测定实施例5没有使用芳纶纤维。
测定实施例1-5制备得到的阻燃空气滤纸的透气度、最大孔径、平均孔径、伸长率、耐破度、抗张强度、过滤精度、杂质去除率及阻燃指标，结果见表1。
表1制备的阻燃纸性能指标
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
- 上一篇：一种医用注射器针头装配设备
- 下一篇：一种瓦楞纸板制作方法