CN105780595A - 纳米空气滤纸及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种纳米空气滤纸，包括原纸和对原纸进行浸渍的浸渍剂，所述的原纸，包括如下组分竹浆：10份~30份，龙须草浆：5份~40份，针叶木浆：30份~60份，石膏纤维：20份~40份，玻璃纤维：10份~50份，纤维状粘结剂：1份~20份，木质素：0.2份~5份，纳米纤维素晶体：1份~5份等；本发明将各种浆料通过超高压微射流纳米分散机得到纤维素纳米纤维，该纤维素纳米纤维具有比铁更硬更轻的特性，用于滤纸行业可以实现纸页轻量化。
Description
技术领域
本发明涉及滤纸技术领域，具体涉及一种纳米空气滤纸及其制备方法。
背景技术
空气滤纸作为空气过滤器滤芯的关键组成部分，其性能决定了空气过滤器的使用效果。随着医药、医疗卫生、电子等行业对厂房洁净度的要求越来越高，对空气过滤器提出了更高的要求。
然而现有的空气滤纸由于采用普通木浆纤维，制成的空气滤纸普遍存在着紧度高、过滤效率低、容灰量低、寿命短等缺点，而且其过滤效率一般都低于90％，且纸制的空气滤纸还普遍存在着固化性差、耐水性不够，当空气湿度改变时，纸张容易产生变形，进而影响过滤的效果，同时纸业较为厚重。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种耐湿度高、固化性好、寿命长、过滤效果好、纸页轻量化的纳米空气滤纸，本发明还提供了该纳米空气滤纸的制备方法。
为实现发明目的，本发明采用以下技术方案：
纳米空气滤纸，包括原纸和对原纸进行浸渍的浸渍剂，所述的原纸，按重量份数计，包括以下组分：
所述的浸渍剂，按重量份数计，包括以下组分：
石膏纤维是硫酸钙的纤维状单晶体，具有高强度，高模量、高介电强度、耐磨耗、耐高温，耐腐蚀、红外线反射性良好、易于表面处理、与高分子聚合物的亲和力强等诸多优良的理化性能。
作为优选，所述的纤维状粘结剂为包括水溶性PVA纤维、维荣纤维、低熔点聚酯中的一种或两种以上混合物。
作为优选，所述的分散剂包括阴离子聚丙烯酰胺或聚氧乙烯。
作为优选，所述的原纸中的防水剂选自三聚氰胺类树脂、防水浆或脲醛树脂的一种或多种。
作为优选，所述的消泡剂选自丁醇、辛醇、硅油或松油的一种或多种。
作为优选，所述的原纸的定量为40±5g/㎡，厚度为0.25±0.05mm。
所述的聚乙二醇改性三聚氰胺甲醛树脂是将聚乙二醇和适量水，升温搅拌，加少量乙酸，pH值控制在4.5～6.0之间，缓慢加入部分三聚氰胺，温度保持在95℃以内，反应1.0—1.5h。降低温度，加入剩余三聚氰胺，加甲醛，用NaOH调节pH值为8.0～8.5，并用三乙醇胺保持稳定的pH值环境，温度控制在75—80℃，反应60～75min，检验反应液水容忍度，若达到要求，得到透明无沉淀树脂液。
作为优选，所述的浸渍剂中的润湿剂选自磺酸盐、脂肪酸或脂肪酸酯硫酸盐、羧酸皂类、磷酸酯的一种或多种。
作为优选，所述的纳米空气滤纸的定量为60±5g/㎡，厚度为0.35±0.05mm。
本发明还涉及上述纳米空气滤纸的制备方法，采取的技术手段为：
纳米空气滤纸的制备方法，包括如下步骤：
1)按配料量将竹浆、龙须草浆、针叶木浆、石膏纤维和玻璃纤维加水进行混合在超高压微射流纳米分散机的作用下进行剥离、撕裂成直径为15～100nm之间，长度在200nm～20微米的纤维素纳米纤维浆料，所述的浆料中含纤维素纳米纤维的重量百分比为10～30％，优选为15～28；
2)将配料量的纳米纤维素晶体分散在水中得到稳定的纳米纤维素晶体胶体，其中该纳米纤维素晶体胶体的纳米纤维素晶体的质量分数为3～8％，优选为5～8％；
3)将步骤1)所得的纤维素纳米纤维浆料、步骤2)得到的纳米纤维素晶体胶体、纤维状粘结剂、木质素、分散剂、消泡剂和防水剂再于打浆机中进行打浆得到成浆，成浆的打浆浓度为3.5-4.5％,打浆度30-50°SR,湿重6-8g的成浆；
4)将步骤3)得到的成浆按常规条件上网抄造及压榨得到原纸；
5)配置浸渍剂，将配方量的聚乙二醇改性三聚氰胺甲醛树脂、聚乙二醇改性酚醛树脂、磷类抗氧化剂和润湿剂放入反应釜中于70～90℃的温度下进行充分的搅拌，搅拌时间为2～6hr，然后冷却至室温，用50～100目纱布过滤得到浸渍剂；
6)将步骤4)得到原纸浸渍在步骤5)中的浸渍剂中，采用凹版网纹面的辊式涂布方式进行浸渍，控制上胶量为20％±0.5％；
7)浸渍后纸样在150℃～160℃循环热风中固化。
本发明将各种浆料通过超高压微射流纳米分散机得到纤维素纳米纤维，该纤维素纳米纤维具有比铁更硬更轻的特性，用于滤纸行业可以实现纸页轻量化。
竹浆为中等纤维长度的纸浆，细而柔软。浆张松厚度、撕裂度高，耐破强度和抗张强度较低，有较高的机械强度；龙须草浆洁净强韧，纤维细长，有优越的交织力，成纸较细腻平滑，机械强度良好；纳米纤维素晶体(nano-crystallinecellulose，NCC)，其粒径一般在30～100nm之间，比表面积很大，可以长期稳定地分散在溶剂体系形成准交替分散体系，在水中分散形成稳定的NCC胶体，纳米纤维素质轻、力学性能优异、透光性，其生物降解性和可再生性也是其他增强材料无法相比的，NCC在制浆造纸中作为增强、助留、助滤剂有很好的发展前景。
具体实施方式
下面通过实施例进一步描述本发明，但本发明不仅仅局限于以下实施例。
实施例1
纳米空气滤纸，包括原纸和对原纸进行浸渍的浸渍剂，所述的原纸，按重量份数计，包括竹浆10份，龙须草浆5份，针叶木浆30份，石膏纤维20份，玻璃纤维10份，纤维状粘结剂1份，木质素0.2份，纳米纤维素晶体1份，分散剂0.2份，消泡剂0.1份，防水剂0.2份，所述的浸渍剂，按重量份数计，包括聚乙二醇改性三聚氰胺甲醛树脂30，聚乙二醇改性酚醛树脂30份，磷类抗氧化剂0.5份，润湿剂5份。
所述的纤维状粘结剂为水溶性PVA纤维；所述的分散剂包括阴离子聚丙烯酰胺；所述的原纸中的防水剂为三聚氰胺类树脂；所述的消泡剂为丁醇；所述的浸渍剂中的润湿剂为磺酸盐。
上述纳米空气滤纸的制备方法，包括如下步骤：
1)按配料量将竹浆、龙须草浆、针叶木浆、石膏纤维和玻璃纤维加水进行混合在超高压微射流纳米分散机的作用下进行剥离、撕裂成直径为15～100nm之间，长度在200nm～20微米的纤维素纳米纤维浆料，所述的浆料中含纤维素纳米纤维的重量百分比为18％；
2)将配料量的纳米纤维素晶体分散在水中得到稳定的纳米纤维素晶体胶体，其中该纳米纤维素晶体胶体的纳米纤维素晶体的质量分数为6％；
3)将步骤1)所得的纤维素纳米纤维浆料、步骤2)得到的纳米纤维素晶体胶体、纤维状粘结剂、木质素、分散剂、消泡剂和防水剂再于打浆机中进行打浆得到成浆，成浆的打浆浓度为3.5％，打浆度30°SR，湿重6g的成浆；
4)将步骤3)得到的成浆按常规条件上网抄造及压榨得到原纸；
5)配置浸渍剂，将配方量的聚乙二醇改性三聚氰胺甲醛树脂、聚乙二醇改性酚醛树脂、磷类抗氧化剂和润湿剂放入反应釜中于70～90℃的温度下进行充分的搅拌，搅拌时间为2～6hr，然后冷却至室温，用50～100目纱布过滤得到浸渍剂；
6)将步骤4)得到原纸浸渍在步骤5)中的浸渍剂中，采用凹版网纹面的辊式涂布方式进行浸渍，控制上胶量为20％±0.5％；
7)浸渍后纸样在150℃～160℃循环热风中固化。
实施例2
纳米空气滤纸，包括原纸和对原纸进行浸渍的浸渍剂，所述的原纸，按重量份数计，包括竹浆30份，龙须草浆40份，针叶木浆60份，石膏纤维40份，玻璃纤维50份，纤维状粘结剂10份，木质素0.5份，纳米纤维素晶体5份，分散剂0.8份，消泡剂0.3份，防水剂1.2份，所述的浸渍剂，按重量份数计，包括聚乙二醇改性三聚氰胺甲醛树脂50，聚乙二醇改性酚醛树脂40份，磷类抗氧化剂3份，润湿剂10份。
所述的纤维状粘结剂为维荣纤维；所述的分散剂包括阴离子聚丙烯酰胺或聚氧乙烯；所述的原纸中的防水剂选自防水浆；所述的消泡剂为硅油；所述的浸渍剂中的润湿剂为羧酸皂类。
上述纳米空气滤纸的制备方法，包括如下步骤：
1)按配料量将竹浆、龙须草浆、针叶木浆、石膏纤维和玻璃纤维加水进行混合在超高压微射流纳米分散机的作用下进行剥离、撕裂成直径为15～100nm之间，长度在200nm～20微米的纤维素纳米纤维浆料，所述的浆料中含纤维素纳米纤维的重量百分比为28％；
2)将配料量的纳米纤维素晶体分散在水中得到稳定的纳米纤维素晶体胶体，其中该纳米纤维素晶体胶体的纳米纤维素晶体的质量分数为8％；
3)将步骤1)所得的纤维素纳米纤维浆料、步骤2)得到的纳米纤维素晶体胶体、纤维状粘结剂、木质素、分散剂、消泡剂和防水剂再于打浆机中进行打浆得到成浆，成浆的打浆浓度为4.5％，打浆度50°SR，湿重7g的成浆；
4)将步骤3)得到的成浆按常规条件上网抄造及压榨得到原纸；
5)配置浸渍剂，将配方量的聚乙二醇改性三聚氰胺甲醛树脂、聚乙二醇改性酚醛树脂、磷类抗氧化剂和润湿剂放入反应釜中于70～90℃的温度下进行充分的搅拌，搅拌时间为2～6hr，然后冷却至室温，用50～100目纱布过滤得到浸渍剂；
6)将步骤4)得到原纸浸渍在步骤5)中的浸渍剂中，采用凹版网纹面的辊式涂布方式进行浸渍，控制上胶量为20％±0.5％；
7)浸渍后纸样在150℃～160℃循环热风中固化。
实施例3
纳米空气滤纸，包括原纸和对原纸进行浸渍的浸渍剂，所述的原纸，按重量份数计，包括竹浆20份，龙须草浆25份，针叶木浆50份，石膏纤维30份，玻璃纤维40份，纤维状粘结剂01份，木质素1.2份，纳米纤维素晶体4份，分散剂0.6份，消泡剂0.2份，防水剂1份，所述的浸渍剂，按重量份数计，包括聚乙二醇改性三聚氰胺甲醛树脂40，聚乙二醇改性酚醛树脂50份，磷类抗氧化剂2.5份，润湿剂7份。
所述的纤维状粘结剂为低熔点聚酯；所述的分散剂为聚氧乙烯；所述的原纸中的防水剂为脲醛树脂；所述的消泡剂为松油；所述的浸渍剂中的润湿剂为脂肪酸。
上述纳米空气滤纸的制备方法，包括如下步骤：
1)按配料量将竹浆、龙须草浆、针叶木浆、石膏纤维和玻璃纤维加水进行混合在超高压微射流纳米分散机的作用下进行剥离、撕裂成直径为15～100nm之间，长度在200nm～20微米的纤维素纳米纤维浆料，所述的浆料中含纤维素纳米纤维的重量百分比为20％；
2)将配料量的纳米纤维素晶体分散在水中得到稳定的纳米纤维素晶体胶体，其中该纳米纤维素晶体胶体的纳米纤维素晶体的质量分数为8％；
3)将步骤1)所得的纤维素纳米纤维浆料、步骤2)得到的纳米纤维素晶体胶体、纤维状粘结剂、木质素、分散剂、消泡剂和防水剂再于打浆机中进行打浆得到成浆，成浆的打浆浓度为4.5％，打浆度40°SR，湿重8g的成浆；
4)将步骤3)得到的成浆按常规条件上网抄造及压榨得到原纸；
5)配置浸渍剂，将配方量的聚乙二醇改性三聚氰胺甲醛树脂、聚乙二醇改性酚醛树脂、磷类抗氧化剂和润湿剂放入反应釜中于70～90℃的温度下进行充分的搅拌，搅拌时间为2～6hr，然后冷却至室温，用50～100目纱布过滤得到浸渍剂；
6)将步骤4)得到原纸浸渍在步骤5)中的浸渍剂中，采用凹版网纹面的辊式涂布方式进行浸渍，控制上胶量为20％±0.5％；
7)浸渍后纸样在150℃～160℃循环热风中固化。
上述实施例制得的纳米空气滤纸技术指标如下表所示：
| 项目 | 单位 | 技术要求 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 |
| 原纸定量 | g/m2 | 40±5 | 43 | 43 | 36 |
| 原纸厚度 | mm | 0.25±0.05 | 0.27 | 0.26 | 0.29 |
| 滤纸定量 | g/m2 | 60±5 | 62 | 63 | 58 |
| 滤纸厚度 | mm | 0.35±0.05 | 0.34 | 0.36 | 0.30 |
| 原纸耐破度 | kPa | - | 150 | 156 | 162 |
| 滤纸耐破度 | kPa | - | 370 | 381 | 386 |
| 滤纸最大孔径 | μm | - | 53 | 54 | 56 |
| 滤纸平均孔径 | μm | - | 42 | 43 | 41 |
| 滤纸过滤效率 | μm | - | 7～16 | 7～16 | 7～16 |
Claims (9)
1.纳米空气滤纸，包括原纸和对原纸进行浸渍的浸渍剂，其特征在于所述的原纸，按重量份数计，包括以下组分：
所述的浸渍剂，按重量份数计，包括以下组分：
2.根据权利要求1所述的纳米空气滤纸，其特征在于所述的纤维状粘结剂为包括水溶性PVA纤维、维荣纤维、低熔点聚酯中的一种或两种以上混合物。
3.根据权利要求1所述的纳米空气滤纸，其特征在于所述的分散剂包括阴离子聚丙烯酰胺或聚氧乙烯。
4.根据权利要求1所述的纳米空气滤纸，其特征在于，所述的原纸中的防水剂选自三聚氰胺类树脂、防水浆或脲醛树脂的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的纳米空气滤纸，其特征在于所述的消泡剂选自丁醇、辛醇、硅油或松油的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的纳米空气滤纸，其特征在于所述的原纸的定量为40±5g/㎡，厚度为0.25±0.05mm。
7.根据权利要求1所述的纳米空气滤纸，其特征在于，所述的浸渍剂中的润湿剂选自磺酸盐、脂肪酸或脂肪酸酯硫酸盐、羧酸皂类、磷酸酯的一种或多种。
8.根据权利要求1所述的纳米空气滤纸，其特征在于，所述的纳米空气滤纸的定量为60±5g/㎡，厚度为0.35±0.05mm。
9.如权利要求1至8任一所述的纳米空气滤纸的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
1)按配料量将竹浆、龙须草浆、针叶木浆、石膏纤维和玻璃纤维加水进行混合在超高压微射流纳米分散机的作用下进行剥离、撕裂成直径为15～100nm之间，长度在200nm～20微米的纤维素纳米纤维浆料，所述的浆料中含纤维素纳米纤维的重量百分比为10～30％；
2)将配料量的纳米纤维素晶体分散在水中得到稳定的纳米纤维素晶体胶体，其中该纳米纤维素晶体胶体的纳米纤维素晶体的质量分数为3～8％；
3)将步骤1)所得的纤维素纳米纤维浆料、步骤2)得到的纳米纤维素晶体胶体、纤维状粘结剂、木质素、分散剂、消泡剂和防水剂再于打浆机中进行打浆得到成浆，成浆的打浆浓度为3.5-4.5％,打浆度30-50°SR,湿重6-8G的成浆；
4)将步骤3)得到的成浆按常规条件上网抄造及压榨得到原纸；
5)配置浸渍剂，将配方量的聚乙二醇改性三聚氰胺甲醛树脂、聚乙二醇改性酚醛树脂、磷类抗氧化剂和润湿剂放入反应釜中于70～90℃的温度下进行充分的搅拌，搅拌时间为2～6hr，然后冷却至室温，用50～100目纱布过滤得到浸渍剂；
6)将步骤4)得到原纸浸渍在步骤5)中的浸渍剂中，采用凹版网纹面的辊式涂布方式进行浸渍，控制上胶量为20％±0.5％；
7)浸渍后纸样在150℃～160℃循环热风中固化。
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