CN103845956B - 活性碳纤维空调滤芯及其制备工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种活性碳纤维空调滤芯，以粘胶纤维基活性碳制成，是先用质量百分比浓度为1-10%的无毒聚乙烯醇胶粘剂于常温下侵泡2-10分钟，接着在20-60℃温度下晾置10-20分钟；然后采用质量百分比浓度为1-10%的水性聚氨酯胶粘剂浸渍3-10分钟，再在120-180℃的温度下烘干50-100分钟固化形成的比表面积为700-1200平方米/克的复合毡或布。本发明能够保持对甲醛、苯类物质非常高的吸附性，同时不易撕裂、无掉毛现象。
Description
技术领域
本发明涉及碳纤维制作的空调滤芯。
背景技术
由粘胶纤维基材生产的活性炭纤维材料，具有活性炭纤维毡、活性炭纤维布及活性炭纤维等产品形态，具有吸附固体颗粒和有机物质的特性，常用于制作空调滤芯，以去除空气中灰尘、花粉、杂质、微生物等悬浮颗粒物，净化室内或车船机舱内的空气。
但该材料在应用中存在纤维强度不高，容易撕裂，或掉落细小活性炭纤维（俗称掉毛）的现象，过滤空气的同时也带来潜在危害，影响其在空调滤芯方面的使用。
水性聚氨酯以水为基本介质，具有不燃、气味小、不污染环境、节能、操作加工方便等优点。并具备聚氨酯类胶粘剂具有软硬度等性能可调节性好以及耐低温、柔韧性好、粘接强度大等优点。
另外，和溶剂型聚氨酯相比水性胶还有以下特点：不含NCO，也就说明没有游离异氰酸酯完全无毒；水性胶粘剂的粘度较溶剂型胶粘剂小；水性聚氨酯胶粘剂干燥较慢；水性聚氨酯胶粘剂可与多种水性树脂混合，以改进性能或降低成本；水性聚氨酯胶粘剂气味小，操作方便，残胶易清理。
2011-10《化工进展》刊登的“水性聚氨酯/聚乙烯醇复合材料的制备与性能”论文指出，将水性聚氨酯（WBPU）乳液与聚乙烯醇（PVA）溶液共混制备了WBPU/PVA复合材料。通过FTIR、透光率、AFM、拉伸测试、吸水率、TG等表征方法研究了材料的相容性以及PVA含量对复合材料的力学性能、耐水性和热性能的影响。实验结果表明，WBPU与PVA间存在分子间氢键作用；当PVA含量为80%时，两组分具有相对较高的相容性，且此时复合材料具有最大的拉伸强度61.9 MPa，相对于WBPU（24.9 MPa）和PVA（44.7 MPa）分别提高了149%和38%；随着PVA含量的增加，复合材料的断裂伸长率和耐水性呈现降低的趋势。
2007第1期《化工新型材料》刊登的“热塑性聚氨酯/聚乙烯醇共混材料制备及性能”指出，通过溶液共混的办法,制备了热塑性聚氨酯(TPU)/聚乙烯醇(PVA)共混材料。通过FI-IR、DMTA初步考查了两相的相互作用；同时对共混材料的水溶胀性能进行了表征。结果表明：TPU/PVA两相存在氢键作用，具有一定的相容性；共混材料吸水率随着PVA的加入而逐渐增大，两相配比为7:3时，共混材料力学性能最佳。
上述两篇文章给出了聚氨酯与聚乙烯醇复合可能带来的优良性能的启示，但是它们没有给出复合使用的具体工艺过程、工艺参数、具体用途。
发明内容
发明目的：本发明提供了一种吸附性能好、不掉毛的活性碳纤维空调滤芯及其制备工艺。
第一技术方案：本发明的活性碳纤维空调滤芯，以粘胶纤维基活性碳制成的比表面积为1000-1800平方米/克的毡或布，是先用质量百分比浓度为1-10%的无毒聚乙烯醇胶粘剂于常温下侵泡2-10分钟，接着在20-60℃温度下晾置10-20分钟；然后采用质量百分比浓度为1-10%的水性聚氨酯胶粘剂浸渍3-10分钟，再在120-180℃的温度下烘干50-100分钟固化形成的比表面积为700-1200平方米/克的复合毡或布。
即在活性碳纤维空调滤芯的表面先粘有聚乙烯醇胶粘剂，再在其最外表面粘有水性聚氨酯胶粘剂。聚乙烯醇胶粘剂与活性碳纤维既有较强的浸透性和粘接性能（碳原子与一个羟基OH结合比较稳定），其***还有水性聚氨酯胶粘剂层保护，聚乙烯醇的耐潮湿性能得以提高；聚乙烯醇胶粘剂与水性聚氨酯胶粘剂之间形成胶接界面的同时，还形成氢键增强界面的结合力。
而且，浸泡、侵渍过程各自只进行一次，浸泡、侵渍的浓度较低、时间较短，以使得活性碳纤维的比表面积不会下降过多。
所述的活性碳纤维空调滤芯可以有平板式和袋式这两种结构形状。
第二技术方案：上述的活性碳纤维空调滤芯的制备工艺，含有以下顺序的工艺步骤：
1）用质量百分比浓度为1-10%的无毒聚乙烯醇胶粘剂于常温下侵泡2-10分钟；
2）在20-60℃温度下晾置10-20分钟；
3）采用质量百分比浓度为1-10%的水性聚氨酯胶粘剂浸渍3-10分钟；
4）在120-180℃的温度下烘干50-100分钟固化。
所述的无毒聚乙烯醇胶粘剂优选于常温下侵泡2-5分钟，所述的水性聚氨酯胶粘剂优选浸渍3-6分钟。
所述的晾置10-20分钟优选是在30-40℃温度下进行的，所述的烘干50-100分钟优选是在150-160℃的温度下进行的。
有益效果
本发明具有以下特点：使用比表面积1000-1800平方米/克的活性炭纤维毡或布，浸泽胶粘剂并固化后，检测比表面积为700-1200平方米/克，活性炭纤维毡或布仍保持对甲醛、苯类物质非常高的吸附性。浸泡、侵渍过程各自只进行一次，以使得比表面积不会下降过多。既能够保持对甲醛、苯类物质非常高的吸附性，同时解决粘胶纤维基活性炭纤维空调滤芯掉毛问题、容易撕裂的现象，拓展了活性炭纤维材料在空调领域的应用。
具体实施方案
实施例：
本发明的一种活性碳纤维空调滤芯，采用以粘胶纤维基活性碳制成的比表面积为1300-1600平方米/克的毡位基材，先用质量百分比浓度为4%的无毒聚乙烯醇胶粘剂于常温下侵泡5分钟，接着在35℃温度下晾置15分钟；然后采用质量百分比浓度为6%的水性聚氨酯胶粘剂浸渍6分钟，再在155℃的温度下烘干60分钟固化形成的比表面积为800-1000平方米/克的复合毡。使得该活性碳纤维空调滤芯的表面先粘有聚乙烯醇胶粘剂层，再在其最外表面粘有水性聚氨酯胶粘剂层，两层之间还有氢键形成以增强界面的结合力。该活性碳纤维空调滤芯既能够保持对甲醛、苯类物质非常高的吸附性，同时解决了空调滤芯容易掉毛的问题。
Claims (4)
1.一种活性碳纤维空调滤芯，以粘胶纤维基活性碳制成的比表面积为1000-1800平方米/克的毡或布，其特征在于：是先用质量百分比浓度为1-10%的无毒聚乙烯醇胶粘剂于常温下侵泡、晾置，然后采用质量百分比浓度为1-10%的水性聚氨酯胶粘剂浸渍、烘干固化形成的比表面积为700-1200平方米/克的复合毡或布；活性碳纤维空调滤芯的表面先粘有聚乙烯醇胶粘剂层，再在其最外表面粘有水性聚氨酯胶粘剂层，两层之间还有氢键形成以增强界面的结合力。
2.一种如权利要求1所述的活性碳纤维空调滤芯的制备工艺，其特征在于：含有以下顺序的工艺步骤：
1）用质量百分比浓度为1-10%的无毒聚乙烯醇胶粘剂于常温下侵泡2-10分钟；
2）在20-60℃温度下晾置10-20分钟；
3）采用质量百分比浓度为1-10%的水性聚氨酯胶粘剂浸渍3-10分钟；
4）在120-180℃的温度下烘干50-100分钟固化。
3.如权利要求2所述的活性碳纤维空调滤芯的制备工艺，其特征在于：所述的无毒聚乙烯醇胶粘剂于常温下侵泡2-5分钟，所述的水性聚氨酯胶粘剂浸渍3-6分钟。
4.如权利要求2或3所述的活性碳纤维空调滤芯的制备工艺，其特征在于：所述的晾置10-20分钟是在30-40℃温度下进行的，所述的烘干50-100分钟是在150-160℃的温度下进行的。
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