CN117265914A - 一种柴油复合除水材料及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种柴油复合除水材料，所述除水材料包括基础材料和浸胶液；其中，所述基础材料包括增强纤维、PET纤维和玻璃棉，所述增强纤维、所述PET纤维和所述玻璃棉的质量比为2:4:4‑2.5:4:3.5；所述浸胶液包括丙烯酸树脂和NP树脂，所述丙烯酸树脂和所述NP树脂的质量比为1.8:3‑2:3。本发明复合除水材料除水性能长效性高，对水滴的聚结能力和捕获能力强，能满足高压共轨***油水分离需求。
Description
技术领域
本发明涉及滤纸技术领域，具体涉及一种柴油复合除水材料及其制备方法与应用。
背景技术
油水分离材料主要用于分离柴油中的少量水分，水在油中有三种存在形式，即溶解水、乳化水和自由水。非溶解水(包括乳化水和自由水)含量虽少，却对发动机运行的安全性、稳定性和使用寿命有至关重要的影响。然而发动机技术的发展与燃油品质要求的提高，对传统油水分离材料提出了新挑战。
迅速发展的发动机高压共轨***能够精确控制燃油的喷射量，恒定的高压使燃油的雾化更充分，有利于柴油的充分燃烧，并降低柴油燃烧后污染物排放量。但是，高压共轨***同时也给柴油的油水分离制造了困难，提供高压的剪切泵转速的提高，使得水滴被乳化为中值粒径为10μm的水滴，与传统测试中的中值粒径为60μm的油水乳液相比，油水分离材料对水滴的捕获机率降低，导致油水分离效率下降，普通除水滤材难于满足该应用场合。
因此，提供一种增强对水滴的聚结能力和捕获能力以满足高压共轨***除水要求的除水材料及其制备方法是本领域技术人员需解决的问题。
发明内容
本发明目的在于提出一种柴油复合除水材料及其制备方法与应用。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种柴油复合除水材料，所述除水材料包括基础材料和浸胶液；
其中，所述基础材料包括增强纤维、PET纤维和玻璃棉；
所述浸胶液包括丙烯酸树脂和NP树脂。
玻璃棉较小的纤维直径有利于水滴聚结成大水滴，对水滴的捕获能力及聚结能力强；PET纤维可以稳定柴油中的界面张力，进而保持滤材除水性能的长效性，且PET纤维表面聚结能力强，通过浸渍施胶处理，增强对水滴的聚结能力和捕获能力。
优选的，所述增强纤维、所述PET纤维和所述玻璃棉的质量比为2:4:4-2.5:4:3.5，所述玻璃棉的纤维平均直径为1.1±0.2μm。
本发明采用该比例可以充分稳定柴油界面张力，并且发挥玻璃棉对水滴捕获能力及聚结能力。
优选的，所述丙烯酸树脂和所述NP树脂的质量比为1.8:3-2:3，所述基础材料的上胶量为5±0.5％，保证纤维抗张强度且不造成胶液堵孔。
根据上述所述一种柴油复合除水材料的制备方法，包括以下具体步骤：
(1)按所述质量比称取基础材料和浸胶液的原材料，备用；
(2)将增强纤维、PET纤维和玻璃棉进行疏解、脱水成型、滤水、揭纸和干燥后得到初始滤材；
(3)将丙烯酸树脂和NP树脂混合均匀后得到胶液，利用浸渍法对所述初始滤材进行施胶处理后干燥即得一种柴油复合除水材料。
优选的，步骤(2)中所述初始滤材的基本性能为：定量82±2g/m2，平均厚度为0.47±0.2mm，平均透气度为159±3mm/s，平均孔径为8.5±0.3μm，最大孔径为17.8±0.3μm。
优选的，步骤(3)中所述柴油复合除水材料的基本性能参数为：定量85±3g/m2，平均厚度为0.45±0.3mm，平均透气度为133±4mm/s，平均孔径为7.9±0.2μm，最大孔径为15.3±0.2μm。
施胶后平均厚度、透气度、孔径均减小，对水滴的聚结能力和捕获能力更强，能满足高压共轨***油水分离需求。
优选的，步骤(2)中所述干燥的温度为115℃，步骤(3)中所述干燥的温度为150℃。
如上述所述柴油复合除水材料在高压共轨***油水分离中的应用。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明公开提供了一种柴油复合除水材料，本发明复合除水材料除水性能长效性高，对水滴的聚结能力和捕获能力强，能满足高压共轨***油水分离需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，本描述中的附图仅仅是本发明的实施例。
图1为本发明三种纤维浸泡后的柴油界面张力折线图；
图2为本发明聚结微观观测平台结构图；
图3为本发明柴油复合除水材料油/水乳液作用过程显微镜图；
图4为本发明普通纤维素破乳滤材与油/水乳液作用过程显微镜图；
图5为本发明增强纤维与油/水乳液作用过程显微镜图；
图6为本发明PET纤维与油/水乳液作用过程显微镜图；
图7为本发明玻璃棉与油/水乳液作用过程显微镜图；
其中，1-高剪切分散机，2-油/水乳液，3-计量泵，4-光源，5-入流管，6-柴油复合除水材料，7-出流管，8-显微镜，9-高速摄像机。
具体实施方式
下面描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不理解为对本发明的限制。
实施例1
一种柴油复合除水材料的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)称取原材料：基础材料由20％质量分数的增强纤维、40％质量分数的PET纤维及40％质量分数的玻璃棉组成，玻璃棉纤维平均直径为1.1μm；
浸胶液由40％质量分数的05A丙烯酸树脂和60％质量分数的32NP树脂(厂家均为武汉仕全兴新材料科技股份有限公司)组成；
(2)将增强纤维(纤维直径5～25μm，纤维密度2.2～2.5g/cm3，重庆再升科技股份有限公司)、PET纤维(纤维直径6～17μm，纤维密度1.23～1.46g/cm3，山东富泰纤维公司)和玻璃棉(纤维直径0.42～2.1μm，纤维密度2.4～2.7g/cm3，重庆再升科技股份有限公司)利用高剪切疏解机对纤维进行疏解，疏解完成后，利用抄片机将浆料搅拌均匀后脱水成型，最后滤水、揭纸，将湿纸幅置于温度为115℃的平板干燥机上干燥至恒重，得到初始滤材，初始滤材基本性能参数为：定量82g/m2，平均厚度为0.47mm，平均透气度为159mm/s，平均孔径为8.5μm，最大孔径为17.8μm；
(3)利用浸渍法对初始滤材进行施胶处理，当滤材完全浸透后取出，然后将滤材平铺于150℃的平板干燥器中烘干至恒重得到柴油复合除水材料，上胶量为5±0.5％，柴油复合除水材料基本性能参数为：定量85g/m2，平均厚度为0.45mm，平均透气度为133mm/s，平均孔径为7.9μm，最大孔径为15.3μm；
利用如图2的聚结微观观测平台中的显微镜对施胶后的滤材与油/水乳液进行观测，将高剪切分散机1处理后的油/水乳液2通过计量泵3控制后，经过入流管5后流经柴油复合除水材料6后从出流管7流出，同时采用显微镜8和高速摄像机9进行观察，光源4为显微镜8提供亮度，通过观测可知5μm以上的水滴在施胶后的滤材的入流面不断聚集并被捕获，当发生碰撞或接触的水滴作用一定的时间后，水滴在材料表面发生聚结而尺寸不断增大，并且被滤材捕获，结果如图3所示；利用聚结微观观测平台对普通纤维素破乳滤材(纤维直径15～20μm，纤维密度1～1.2g/cm3)、增强纤维、PET纤维及玻璃棉，与油/水乳液进行观测，结果如图4-7所示，依次为普通纤维素破乳滤材、增强纤维、PET纤维及玻璃棉与油/水乳液作用过程显微镜图，经过观测，图4-7可知大量5μm至50μm的水滴穿过该4种滤材未被捕获，聚结能力较差，表面均未发现明显的水滴聚结，纤维聚结能力与捕捉能力均不如本发明中的滤材。
对将相同面积的PET纤维和原纤化天丝纤维(为原材料中的增强纤维)、玻璃纤维分别在相同体积的柴油(初始界面张力16.8mN/m)中浸泡60天，测出每天三种纤维浸泡后的柴油界面张力如下图1所示，由图中可知相同纤维面积时，三种纤维对IFT的变化大小为：原纤化天丝纤维＞玻璃棉＞PET纤维，表明PET纤维可以稳定柴油中的界面张力。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种柴油复合除水材料，其特征在于，所述除水材料包括基础材料和浸胶液；
其中，所述基础材料包括增强纤维、PET纤维和玻璃棉；
所述浸胶液包括丙烯酸树脂和NP树脂。
2.根据权利要求1所述一种柴油复合除水材料，其特征在于，所述增强纤维、所述PET纤维和所述玻璃棉的质量比为2:4:4-2.5:4:3.5。
3.根据权利要求1所述一种柴油复合除水材料，其特征在于，所述丙烯酸树脂和所述NP树脂的质量比为1.8:3-2:3。
4.根据权利要求1所述一种柴油复合除水材料，其特征在于，所述玻璃棉的纤维平均直径为1.1±0.2μm。
5.根据权利要求1所述一种柴油复合除水材料，其特征在于，所述基础材料的上胶量为5±0.5％。
6.根据权利要求1-5任一项所述一种柴油复合除水材料的制备方法，其特征在于，包括以下具体步骤：
(1)按所述质量比称取基础材料和浸胶液的原材料，备用；
(2)将增强纤维、PET纤维和玻璃棉进行疏解、脱水成型、滤水、揭纸和干燥后得到初始滤材；
(3)将丙烯酸树脂和NP树脂混合均匀后得到胶液，利用浸渍法对所述初始滤材进行施胶处理后干燥即得一种柴油复合除水材料。
7.根据权利要求6所述一种柴油复合除水材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述初始滤材的基本性能为：定量82±2g/m2，平均厚度为0.47±0.2mm，平均透气度为159±3mm/s，平均孔径为8.5±0.3μm，最大孔径为17.8±0.3μm。
8.根据权利要求6所述一种柴油复合除水材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述柴油复合除水材料的基本性能参数为：定量85±3g/m2，平均厚度为0.45±0.3mm，平均透气度为133±4mm/s，平均孔径为7.9±0.2μm，最大孔径为15.3±0.2μm。
9.根据权利要求6所述一种柴油复合除水材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述干燥的温度为115±2℃，步骤(3)中所述干燥的温度为150±2℃。
10.如权利要求1-5任一项所述柴油复合除水材料在高压共轨***油水分离中的应用。
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