本發明屬于空氣過濾紙技術領域,具體涉及一種阻燃聚酯型空氣過濾紙及其制備方法。
背景技術:
近年來,空氣過濾紙應用十分廣泛。常用來制造生產醫用衛生口罩、空氣凈化器和汽車內燃機空氣濾清器的核心元件等。通常用于汽車內燃機的空氣濾清器,多數都是采用經過樹脂浸漬處理的微孔濾紙制成的紙質濾芯,從而可以濾除空氣中灰塵、砂粒,減少對缸體的摩擦損耗,同時保證氣缸中進入足量、清潔的空氣。然而,由于“熱氣回流”,“氣缸回火”等原因引起空氣濾清器燃燒,造成車毀人亡的事故頻發。究其原因,是因為排氣過程中高溫高壓的氣體進入進氣歧管,而與進氣歧管相連的空氣濾清器核心元件是紙質濾芯,屬于易燃材料,從而引發空氣濾清器的燃燒。另外一個重要原因可能是由于氣缸直接吸入了可燃物,引起空氣過濾紙的燃燒。因此,對空氣過濾紙進行阻燃處理是十分必要的。
有關空氣過濾紙的阻燃處理大部分研究都集中于利用無機纖維與植物纖維進行配抄,如何在保證紙張強度、過濾精度的同時賦予其阻燃的性能。通過利用煤矸石與粉煤灰纖維高溫熔煉噴絲形成耐高溫的無機纖維,近而與植物纖維、pva配抄制備出汽車濾清器濾紙,由于無機纖維剛性強,吸濕變形性小,紙頁易形成良好、穩定的網絡結構,空隙率高,因此過濾阻力小。但在此汽車濾清過濾紙中并未直接添加阻燃劑,而且紙中含有一定量的植物纖維,造成阻燃性能較差(申請號:cn201410457409.6);在堿性的條件下,ph為7.5~9.0時,醛與酚摩爾比大于1進行合成縮聚反應,再加入磷酸酯類輔料混合得到熱固性樹脂,用于汽車工業濾紙的生產制備。通過此發明制得的酚醛樹脂內含有磷酸系阻燃劑,用于汽車工業濾紙的浸漬阻燃效果良好,但是此類樹脂固化時間較長,且含有游離酚、醛,長期吸入會對人體產生危害(申請號:cn201110213947.7);利用氫氧化鈉與二氧化硅反應生成偏硅酸鈉,俗稱水玻璃。一定條件下,將氫氧化鈉溶液噴淋在濕紙上,在其表面反應生成一層薄膜狀的水玻璃,從而賦予空氣過濾紙阻燃的性能。此發明中無需添加阻燃劑卻可以使紙張具有阻燃的性能,節約原料,降低了生產成本。然而由于反應條件苛刻,可以在實驗室制備,卻較難實現工業化的推廣(申請號:cn201610511312.8)。上述所列專利以及其他同領域專利均是集中利用部分植物纖維與無機纖維如玻璃纖維進行抄造原紙,輔以大量粘合劑,再浸漬于阻燃劑液,從而制備出阻燃型空氣過濾紙。而如何在保證空氣過濾紙力學性能與阻燃性能的前提下減少粘合劑和阻燃劑的用量、降低生產成本、克服返鹵吸潮、制備生產高效阻燃環保的空氣過濾紙等方面目前并沒有相關的研究。
技術實現要素:
本發明的目的在于提供一種阻燃聚酯型空氣過濾紙及其制備方法,以克服上述現有技術存在的缺陷,本發明通過將聚酯型的空氣過濾紙浸漬于氮磷阻燃樹脂復合體系中,從而使空氣過濾紙具有耐高溫,阻燃的性能,同時阻燃劑混合液中的丙烯酸樹脂起到粘合劑的作用,使得固化在空氣過濾紙上的阻燃劑不易掉落,另外改善了成紙的力學性能。
為達到上述目的,本發明采用如下技術方案:
一種阻燃聚酯型空氣過濾紙,以重量份數計,所述的聚酯型空氣過濾紙的制備原料包括:骨架物質-pet纖維:30~50份;填充黏結物質-pet漿粕:40~55份;氮磷阻燃樹脂復合浸漬液:10~15份。
進一步地,所述的pet纖維分子量為18000~25000,熔點為255~264℃,其長度尺寸分布在5~10mm;所述的pet漿粕打漿度為35~50°sr,比表面積為4.0~6.8m2/g,通過30~50目范圍內的組分占40~60%,其長度尺寸分布在0.3~1mm。
進一步地,所述的氮磷阻燃樹脂復合浸漬液是阻燃劑、丙烯酸樹脂和去離子水按照以下質量份數比復配而成,阻燃劑:丙烯酸樹脂:去離子水=(2~10):(5~8):(82~93)。
一種阻燃聚酯型空氣過濾紙的制備方法,包括以下步驟:
步驟1:將pet纖維經過疏解分散制得漿料懸浮液a;
步驟2:將pet漿粕經過原纖化處理并疏解分散制得漿料懸浮液b,pet漿粕打漿度為35~50°sr;
步驟3:將步驟1制得的漿料懸浮液a中絕干纖維量與步驟2制得的漿料懸浮液b中絕干纖維量以質量比(30~50):(40~55)混合得到混合漿料懸浮液c,并于調漿池稀釋混合漿料懸浮液c質量濃度至0.1~0.5%,并調節ph,同時利用攪拌器攪拌使不同組分充分混合并均勻分散;
步驟4:將步驟3制得的混合漿料懸浮液c送至斜網紙機上抄造成形得到濕紙,對濕紙進行抽吸脫水,使其含濕率小于40%得到空氣過濾紙前體;
步驟5:將步驟4制得的空氣過濾紙前體直接浸漬于氮磷阻燃樹脂復合浸漬液中處理,然后將處理過的空氣過濾紙前體于烘缸干燥,再經過劃線,壓紋工序,得到阻燃聚酯型空氣過濾紙。
進一步地,步驟1所述的pet纖維分子量為18000~25000,熔點為255~264℃,其長度尺寸分布在5~10mm;步驟2所述的pet漿粕打漿度為35~50°sr,比表面積為4.0~6.8m2/g,通過30~50目范圍內的組分占40~60%,其長度尺寸分布在0.3~1mm。
進一步地,步驟3中調節ph為5~6,攪拌時間為10~60min,攪拌速度控制在300~2500rpm。
進一步地,步驟5所述的氮磷阻燃樹脂復合浸漬液是阻燃劑、丙烯酸樹脂和去離子水按照以下質量份數比復配而成,阻燃劑:丙烯酸樹脂:去離子水=(2~10):(5~8):(82~93)。
進一步地,所述阻燃劑為fpk8007。
進一步地,步驟5中的浸漬時間為30~180s,所述的丙烯酸樹脂可以與水混溶,分子量為2000~10000,相對密度為1.05~1.15g/cm3。
進一步地,步驟5中干燥具體為:將處理過的空氣過濾紙前體先經160~170℃的高溫熱風干燥瞬時固化3~8min,再以110~130℃的條件下低溫干燥10~15min。
與現有技術相比,本發明的有益技術效果是:
本發明采用的聚酯纖維具有熱定形性好,裂斷強度和彈性模量高,回彈性適中,耐熱性好等特點。通常用于汽車濾清器使用的濾紙,需要經過機械反復折疊加工處理。常規玻璃纖維抄造的空氣過濾紙,由于玻璃纖維平均尺寸較短、本身發脆等原因抄造出來的濾紙存在脆度高、易折損等問題。而本專利發明的聚酯型過濾紙韌性高,可經受反復的機械折疊,適于汽車濾清器的使用。另外pet纖維直挺,粗細均一,長度尺寸較大,可作為過濾紙的骨架物質,加入pet漿粕,由于其主要是由pet纖維高速研磨制得,尺寸較小,并且富含細小纖維,從而可以起到填充物質的作用,同時混合浸漬液中丙烯酸樹脂作為粘合劑,這樣本發明就可以用聚酯纖維擬合出植物纖維的結構。pet漿粕經過原纖化處理,比表面積顯著增大,導致其與pet纖維的粘結作用顯著增強,從而降低了粘合劑的使用量。由pet纖維與pet漿粕制得的空氣過濾紙具有致密的微孔,排列緊密有序的網孔結構致使其具有高效的過濾精度,同時孔隙所占的體積比并沒有顯著降低,流體的流道并沒有受到大的影響,保證了其過濾阻力較小。另外使用氮磷阻燃樹脂復合體系浸漬空氣過濾紙,不僅提高了過濾紙的強度性能,也同時賦予了其阻燃的特性,進一步擴大了過濾紙的適用范圍。本發明使用聚酯纖維浸漬于氮磷阻燃樹脂復合體系中制得的過濾紙,具有生產工藝簡單、成本低廉等特點。
將阻燃劑fpk8007、丙烯酸樹脂和去離子水復配成氮磷阻燃樹脂復合體系,用來浸漬過濾紙。該阻燃劑為氮磷化合物,無鹵、無毒環保,燃燒產物對環境無影響。使用氮磷系協同阻燃劑,可以克服一些磷系阻燃劑因為吸水導致聚合度降低而影響阻燃效果等問題。磷系阻燃劑是以凝聚相阻燃為主,高溫分解形成焦炭層,隔絕氧氣達到阻燃效果;氮系阻燃劑以氣相阻燃為主,在氣相中捕捉氧自由基以終止鏈反應和稀釋可燃性氣體的濃度從而阻燃。氮磷化合物協同作用、相輔相成,高溫燃燒時在被阻燃材料表面形成一層傳質傳熱的屏障,提高了空氣過濾紙的阻燃效果,同時降低阻燃劑的用量。本發明中將丙烯酸樹脂作為膠液,改善了阻燃劑與纖維漿粕界面粘結性能,從而提高其與阻燃材料的相容性。同時可以使阻燃劑均勻的分布在紙張的表層,部分分散在紙張內部空隙中,從而在紙張表面形成一層阻燃屏障,起到持久阻燃的作用,從而制備生產出高效阻燃環保的空氣過濾紙。
本發明采用新工藝、新方法研發生產出性能優異、成本較低廉的阻燃聚酯型空氣過濾紙。創新性強、應用前景廣闊,推動了高新技術產業發展,促進傳統產業的升級換代,實現先進復合材料的普遍應用。對促進相關產業(例如:高檔汽車生產領域)、行業的發展具有一定的現實指導意義。
附圖說明
圖1是本發明的工藝流程示意圖;
圖2是浸漬于氮磷阻燃樹脂復合浸漬液前后pet紙表面sem圖(a,c,e-未浸漬;b,d,f-浸漬后;a:×3000;b:×3000;c:×1000;d:×1000;e:×200;f:×200);
圖3是浸漬于氮磷阻燃樹脂復合體系前后pet紙的tga對比圖;
圖4為不同阻燃劑濃度下pet紙的增重率。
具體實施方式
下面結合附圖對本發明的實施方式做進一步詳細描述:
一種阻燃聚酯型空氣過濾紙,以重量份數計,所述的聚酯型空氣過濾紙的制備原料包括:骨架物質-pet纖維:30~50份;填充黏結物質-pet漿粕:40~55份;氮磷阻燃樹脂復合浸漬液:10~15份,其中pet纖維分子量為18000~25000,熔點為255~264℃,其長度尺寸分布在5~10mm;pet漿粕打漿度為35~50°sr,比表面積為4.0~6.8m2/g,通過30~50目范圍內的組分占40~60%,其長度尺寸分布在0.3~1mm;氮磷阻燃樹脂復合浸漬液是阻燃劑、丙烯酸樹脂和去離子水按照以下質量份數比復配而成,阻燃劑:丙烯酸樹脂:去離子水=(2~10):(5~8):(82~93),所述阻燃劑為fpk8007,是一種水溶性的氮磷化合物,此種阻燃劑環保、無毒、不含甲醛、鹵素及重金屬等有害成分,所述的丙烯酸樹脂可以與水混溶,分子量為2000~10000,相對密度為1.05~1.15g/cm3。
參見圖1,一種阻燃聚酯型空氣過濾紙的制備方法,包括以下步驟:
步驟1:將長度尺寸在5~10mm的pet纖維經過疏解分散制得漿料懸浮液a;
步驟2:將長度尺寸在0.3~1mm的pet漿粕經過原纖化處理并疏解分散制得漿料懸浮液b,pet漿粕打漿度為35~50°sr。由于pet漿粕與植物纖維不同,分子間強度主要靠物理結合而不是氫鍵結合力,因而漿粕的比表面積是強度的一個重要影響因素,故對漿粕原纖化處理來增加表面的分絲帚化,以提高比表面積;
步驟3:將步驟1制得的漿料懸浮液a中絕干纖維量與步驟2制得的漿料懸浮液b中絕干纖維量以質量比(30~50):(40~55)混合得到混合漿料懸浮液c,并于調漿池稀釋混合漿料懸浮液c質量濃度至0.1~0.5%,并調節ph為5~6,同時利用攪拌器攪拌使不同組分充分混合并均勻分散,攪拌時間10~60min,攪拌速度控制在300~2500rpm;
步驟4:將步驟3制得的混合漿料懸浮液c送至斜網紙機上抄造成形得到濕紙,對濕紙進行抽吸脫水,使其含濕率小于40%;
步驟5:將阻燃劑fpk8007、丙烯酸樹脂和去離子水復配成氮磷阻燃樹脂復合浸漬液,其各組分的質量份數之比為:阻燃劑:丙烯酸樹脂:去離子水=(2~10):(5~8):(82~93);
步驟6:將步驟4制得的空氣過濾紙直接浸漬于步驟5中的氮磷阻燃樹脂復合浸漬液進行處理,浸漬時間為30~180s。將處理過的空氣過濾紙先經160~170℃的高溫熱風干燥瞬時固化3~8min,再以110~130℃的條件下低溫干燥10~15min。再經過劃線、壓紋等工序,制得阻燃聚酯型空氣過濾紙。
下面結合實施例對本發明做進一步詳細描述:
空白實施例
步驟1:將長度尺寸在5~10mm的pet纖維經過疏解分散制得漿料懸浮液a;
步驟2:將長度尺寸在0.3~1mm的pet漿粕經過原纖化處理并疏解分散制得漿料懸浮液b,pet漿粕打漿度為35~50°sr;
步驟3:將步驟1制得的漿料懸浮液a中絕干纖維量與步驟2制得的漿料懸浮液b中絕干纖維量以質量比30~50:40~55混合得到混合漿料懸浮液c,并于調漿池稀釋混合漿料懸浮液c質量濃度至0.1~0.5%,同時利用攪拌器攪拌使不同組分充分混合并均勻分散,攪拌時間為10~60min,攪拌速度控制在300~2500rpm;
步驟4:將步驟3制得的混合漿料懸浮液c送至斜網紙機上抄造成形得到濕紙,對濕紙進行抽吸脫水,使其含濕率小于40%,再經過熱風干燥固化、劃線、壓紋等工序,制得聚酯型空氣過濾紙。
實施例1
步驟1:將長度尺寸在5~10mm的pet纖維經過疏解分散制得漿料懸浮液a;
步驟2:將長度尺寸在0.3~1mm的pet漿粕經過原纖化處理并疏解分散制得漿料懸浮液b,pet漿粕打漿度為35°sr;
步驟3:將步驟1制得的漿料懸浮液a中絕干纖維量與步驟2制得的漿料懸浮液b中絕干纖維量以質量比6:11混合得到混合漿料懸浮液c,并于調漿池稀釋混合漿料懸浮液c質量濃度至0.1%,并調節ph為5~6,同時利用攪拌器攪拌使不同組分充分混合并均勻分散,攪拌時間為10min,攪拌速度控制在300rpm;
步驟4:將步驟3制得的混合漿料懸浮液c送至斜網紙機上抄造成形得到濕紙。對濕紙進行抽吸脫水,使其含濕率小于40%;
步驟5:將阻燃劑fpk8007、丙烯酸樹脂和去離子水復配成氮磷阻燃樹脂復合體系浸漬液,其各組分的質量份數之比為:阻燃劑:丙烯酸樹脂:去離子水=2:5:93;
步驟6:將步驟4制得的空氣過濾紙直接浸漬于步驟5中的復合浸漬液,浸漬時間為120s。將處理過的空氣過濾紙先經160℃的高溫熱風干燥瞬時固化3min,再以110℃的條件下低溫干燥10min。再經過劃線、壓紋等工序,制得阻燃聚酯型空氣過濾紙。
實施例2
步驟1:將長度尺寸在5~10mm的pet纖維經過疏解分散制得漿料懸浮液a;
步驟2:將長度尺寸在0.3~1mm的pet漿粕經過原纖化處理并疏解分散制得漿料懸浮液b,pet漿粕打漿度為45°sr;
步驟3:將步驟1制得的漿料懸浮液a中絕干纖維量與步驟2制得的漿料懸浮液b中絕干纖維量以質量比1:1混合得到混合漿料懸浮液c,并于調漿池稀釋混合漿料懸浮液c質量濃度至0.2%,并調節ph為5~6,同時利用攪拌器攪拌使不同組分充分混合并均勻分散,攪拌時間為15min,攪拌速度控制在500rpm;
步驟4:將步驟3制得的混合漿料懸浮液c送至斜網紙機上抄造成形得到濕紙。對濕紙進行抽吸脫水,使其含濕率小于40%;
步驟5:將阻燃劑fpk8007、丙烯酸樹脂和去離子水復配成氮磷阻燃樹脂復合體系浸漬液,其各組分的質量份數之比為:阻燃劑:丙烯酸樹脂:去離子水=3:6:91;
步驟6:將步驟4制得的空氣過濾紙直接浸漬于步驟5中的復合浸漬液,浸漬時間為30s。將處理過的空氣過濾紙先經165℃的高溫熱風干燥瞬時固化5min,再以115℃的條件下低溫干燥15min。再經過劃線、壓紋等工序,制得阻燃聚酯型空氣過濾紙。
實施例3
步驟1:將長度尺寸在5~10mm的pet纖維經過疏解分散制得漿料懸浮液a;
步驟2:將長度尺寸在0.3~1mm的pet漿粕經過原纖化處理并疏解分散制得漿料懸浮液b,pet漿粕打漿度為40°sr;
步驟3:將步驟1制得的漿料懸浮液a中絕干纖維量與步驟2制得的漿料懸浮液b中絕干纖維量以質量比4:5混合得到混合漿料懸浮液c,并于調漿池稀釋混合漿料懸浮液c質量濃度至0.2%,并調節ph為5~6,同時利用攪拌器攪拌使不同組分充分混合并均勻分散,攪拌時間為30min,攪拌速度控制在1000rpm;
步驟4:將步驟3制得的混合漿料懸浮液c送至斜網紙機上抄造成形得到濕紙。對濕紙進行抽吸脫水,使其含濕率小于40%;
步驟5:將阻燃劑fpk8007、丙烯酸樹脂和去離子水復配成氮磷阻燃樹脂復合體系浸漬液,其各組分的質量份數之比為:阻燃劑:丙烯酸樹脂:去離子水=4:7:89;
步驟6:將步驟4制得的空氣過濾紙直接浸漬于步驟5中的復合浸漬液,浸漬時間為60s。將處理過的空氣過濾先經168℃的高溫熱風干燥瞬時固化8min,再以120℃的條件下低溫干燥12min。再經過劃線、壓紋等工序,制得阻燃聚酯型空氣過濾紙。
實施例4
步驟1:將長度尺寸在5~10mm的pet纖維經過疏解分散制得漿料懸浮液a;
步驟2:將長度尺寸在0.3~1mm的pet漿粕經過原纖化處理并疏解分散制得漿料懸浮液b,pet漿粕打漿度為38°sr;
步驟3:將步驟1制得的漿料懸浮液a中絕干纖維量與步驟2制得的漿料懸浮液b中絕干纖維量以質量比7:11混合得到混合漿料懸浮液c,并于調漿池稀釋混合漿料懸浮液c質量濃度至0.4%,并調節ph為5~6,同時利用攪拌器攪拌使不同組分充分混合并均勻分散,攪拌時間為50min,攪拌速度控制在1500rpm;
步驟4:將步驟3制得的混合漿料懸浮液c送至斜網紙機上抄造成形得到濕紙。對濕紙進行抽吸脫水,使其含濕率小于40%;
步驟5:將阻燃劑fpk8007、丙烯酸樹脂和去離子水復配成氮磷阻燃樹脂復合體系浸漬液,其各組分的質量份數之比為:阻燃劑:丙烯酸樹脂:去離子水=5:8:87;
步驟6:將步驟4制得的空氣過濾紙直接浸漬于步驟5中的復合浸漬液,浸漬時間為120s。將處理過的空氣過濾紙先經170℃的高溫熱風干燥瞬時固化8min,再以130℃的條件下低溫干燥15min。再經過劃線、壓紋等工序,制得阻燃聚酯型空氣過濾紙。
實施例5
步驟1:將長度尺寸在5~10mm的pet纖維經過疏解分散制得漿料懸浮液a;
步驟2:將長度尺寸在0.3~1mm的pet漿粕經過原纖化處理并疏解分散制得漿料懸浮液b,pet漿粕打漿度為50°sr;
步驟3:將步驟1制得的漿料懸浮液a中絕干纖維量與步驟2制得的漿料懸浮液b中絕干纖維量以質量10:11混合得到混合漿料懸浮液c,并于調漿池稀釋混合漿料懸浮液c質量濃度至0.5%,并調節ph為5~6,同時利用攪拌器攪拌使不同組分充分混合并均勻分散,攪拌時間為60min,攪拌速度控制在2000rpm;
步驟4:將步驟3制得的混合漿料懸浮液c送至斜網紙機上抄造成形得到濕紙。對濕紙進行抽吸脫水,使其含濕率小于40%;
步驟5:將阻燃劑fpk8007、丙烯酸樹脂和去離子水復配成氮磷阻燃樹脂復合體系浸漬液,其各組分的質量份數之比為:阻燃劑:丙烯酸樹脂:去離子水=8:6:86;
步驟6:將步驟4制得的空氣過濾紙直接浸漬于步驟5中的復合浸漬液,浸漬時間為180s。將處理過的空氣過濾紙先經166℃的高溫熱風干燥瞬時固化6min,再以125℃的條件下低溫干燥13min。再經過劃線、壓紋等工序,制得阻燃聚酯型空氣過濾紙。
實施例6
步驟1:將長度尺寸在5~10mm的pet纖維經過疏解分散制得漿料懸浮液a;
步驟2:將長度尺寸在0.3~1mm的pet漿粕經過原纖化處理并疏解分散制得漿料懸浮液b,pet漿粕打漿度為46°sr;
步驟3:將步驟1制得的漿料懸浮液a中絕干纖維量與步驟2制得的漿料懸浮液b中絕干纖維量以質量比6:11混合得到混合漿料懸浮液c,并于調漿池稀釋混合漿料懸浮液c質量濃度至0.3%,并調節ph為5~6,同時利用攪拌器攪拌使不同組分充分混合并均勻分散,攪拌時間為60min,攪拌速度控制在2500rpm;
步驟4:將步驟3制得的混合漿料懸浮液c送至斜網紙機上抄造成形得到濕紙。對濕紙進行抽吸脫水,使其含濕率小于40%;
步驟5:將阻燃劑fpk8007、丙烯酸樹脂和去離子水復配成氮磷阻燃樹脂復合體系浸漬液,其各組分的質量份數之比為:阻燃劑:丙烯酸樹脂:去離子水=10:5:85;
步驟6:將步驟4制得的空氣過濾紙直接浸漬于步驟5中的復合浸漬液,浸漬時間為120s。將處理過的空氣過濾紙先經168℃的高溫熱風干燥瞬時固化8min,再以130℃的條件下低溫干燥13min。再經過劃線、壓紋等工序,制得阻燃聚酯型空氣過濾紙。
實施例7
步驟1:將長度尺寸在5~10mm的pet纖維經過疏解分散制得漿料懸浮液a;
步驟2:將長度尺寸在0.3~1mm的pet漿粕經過原纖化處理并疏解分散制得漿料懸浮液b,pet漿粕打漿度為37°sr;
步驟3:將步驟1制得的漿料懸浮液a中絕干纖維量與步驟2制得的漿料懸浮液b中絕干纖維量以質量比5:4混合得到混合漿料懸浮液c,并于調漿池稀釋混合漿料懸浮液c質量濃度至0.3%,并調節ph為5~6,同時利用攪拌器攪拌使不同組分充分混合并均勻分散,攪拌時間為60min,攪拌速度控制在2000rpm;
步驟4:將步驟3制得的混合漿料懸浮液c送至斜網紙機上抄造成形得到濕紙。對濕紙進行抽吸脫水,使其含濕率小于40%;
步驟5:將阻燃劑fpk8007、丙烯酸樹脂和去離子水復配成氮磷阻燃樹脂復合體系浸漬液,其各組分的質量份數之比為:阻燃劑:丙烯酸樹脂:去離子水=4:7:89;
步驟6:將步驟4制得的空氣過濾紙直接浸漬于步驟5中的復合浸漬液,浸漬時間為160s。將處理過的空氣過濾紙先經170℃的高溫熱風干燥瞬時固化8min,再以120℃的條件下低溫干燥15min。再經過劃線、壓紋等工序,制得阻燃聚酯型空氣過濾紙。
實施例8
步驟1:將長度尺寸在5~10mm的pet纖維經過疏解分散制得漿料懸浮液a;
步驟2:將長度尺寸在0.3~1mm的pet漿粕經過原纖化處理并疏解分散制得漿料懸浮液b,pet漿粕打漿度為43°sr;
步驟3:將步驟1制得的漿料懸浮液a中絕干纖維量與步驟2制得的漿料懸浮液b中絕干纖維量以質量5:4混合得到混合漿料懸浮液c,并于調漿池稀釋混合漿料懸浮液c質量濃度至0.3%,并調節ph為5~6,同時利用攪拌器攪拌使不同組分充分混合并均勻分散,攪拌時間為45min,攪拌速度控制在2200rpm;
步驟4:將步驟3制得的混合漿料懸浮液c送至斜網紙機上抄造成形得到濕紙。對濕紙進行抽吸脫水,使其含濕率小于40%;
步驟5:將阻燃劑fpk8007、丙烯酸樹脂和去離子水復配成氮磷阻燃樹脂復合體系浸漬液,其各組分的質量份數之比為:阻燃劑:丙烯酸樹脂:去離子水=5:8:87;
步驟6:將步驟4制得的空氣過濾紙直接浸漬于步驟5中的復合浸漬液,浸漬時間為180s。將處理過的空氣過濾紙先經170℃的高溫熱風干燥瞬時固化8min,再以130℃的條件下低溫干燥15min。再經過劃線、壓紋等工序,制得阻燃聚酯型空氣過濾紙。
圖1為本發明的工藝流程圖。圖2則是浸漬復合液前后pet紙的表面形貌,從圖a,c,e可以看出pet原紙中纖維表面非常光滑,纖維之間的粘合力主要依靠覆蓋在纖維表面的一層樹脂提供。從圖b,d,f中可以看出經過復合體系浸漬液處理后,pet紙張網絡中明顯有了很多白色的顆粒狀物質,這就證明了阻燃劑成功的留著在了pet紙中。
圖3表示實例1、實例4、實例6的熱重曲線圖(pet原紙分別在2%、5%和10%的阻燃劑溶液中浸漬120秒),與空白實施例相比浸漬過混合液的pet紙樣熱分解過程分為兩個階段:第一個階段發生在180℃,主要是阻燃劑和丙烯酸樹脂的分解,產生no和nh3等不燃性氣體,降低反應表面溫度同時稀釋氧氣濃度,另外其分解產物與纖維素發生酯化脫氫反應,從而形成泡沫質的炭化層,同時使得濾紙纖維分解溫度提前,同時隨著溫度的升高丙烯酸酯類化合物在酸性條件下發生了部分水解反應,生成了一些易揮發的小分子醇和羧酸,從而導致在180~320℃范圍內有一定的質量損失。第二個階段溫度大致在320℃,pet濾紙初始分解,而未阻燃的pet原紙在350℃之前一直處于吸熱狀態,大致在350℃原紙初始分解。通過對pet原紙和浸漬后pet濾紙熱重曲線對比發現,當溫度高于400℃后浸漬過混合液的pet濾紙熱穩定性明顯提高,且隨著阻燃劑濃度增加重量保留越高,即熱穩定性越好。600℃時,未阻燃pet原紙的殘重為10.25%,而浸漬阻燃劑濃度為2%的混合液的濾紙殘重為19.3%,浸漬濃度為5%的殘重為25.32%,浸漬濃度為10%的殘重為27.14%。
從圖4可以明顯看出:pet紙的增重率和阻燃劑濃度間呈線性關系,其線性關系式可以近似表示為y=5.32x-0.76,這對企業生產發展具有現實指導意義。
浸漬前后pet紙的阻燃性能如表1所示:
表1浸漬前后pet濾紙的阻燃性能
注:試樣200×30mm;
酒精燈燃燒5s后立即移開酒精燈,開始計時;
酒精燈外焰730℃,內焰630℃;
按gb/t5454-1997要求,續焰時間≤5s,續灼時間≤60s,炭化長度≤115mm,即樣品的阻燃性能視為合格。
從表1可以看出:浸漬后的空氣過濾紙平均續焰時間為0s,平均續灼時間為1.3125s,平均炭化長度為16.5mm,達到了檢測標準的要求,即氮磷阻燃樹脂復合體系具有優異的阻燃效果。表1實驗數據表明:實施案例5和例6中濾紙阻燃效果最佳,續灼時間和炭化長度達到最低,考慮經濟效益選用實施案例5,相比于例6減少了阻燃劑的添加量,節約了生產成本。
表2浸漬前后pet濾紙的力學性能
注:測挺度試樣的尺寸為70×40mm;
測抗張強度試樣的尺寸為150×15mm。
本發明方法在實驗室對制得的空氣過濾紙進行了物理檢測,從表2可以看出由本發明制得的空氣過濾紙相對于空白實施例制備的紙樣不僅改善了紙張的強度性能,另外在利用氮磷阻燃樹脂復合體系作為浸漬液時,賦予空氣過濾紙阻燃的性能。同時實驗發現:實施例5為最優方案(混合浸漬液氮磷阻燃劑的濃度為8%,浸漬時間為180s),不管是紙頁的抗張強度還是挺度都得到了不同程度的改善。而在實施例6中添加過多的阻燃劑反而阻礙了纖維之間的鍵接,降低了濾紙的力學性能。