本發(fā)明涉及化工領(lǐng)域，尤其是涉及一種疏油空氣濾紙及其制備方法。
背景技術(shù)：
空氣過濾紙主要是指應(yīng)用于空氣過濾器、油霧效率在96％以上的過濾紙?？諝膺^濾紙主要用于過濾懸浮在空氣中的小于或等于lμm的粒子，包括亞微米的氣溶膠粒子。
早在第二次世界大戰(zhàn)末期，法國、德國、前蘇聯(lián)等國家就已經(jīng)開始研制空氣濾紙，并投入使用。50年代初期，西歐、英國、美國、日本等國家空氣濾紙發(fā)展迅速。60年代初，是美國工業(yè)潔凈室的全盛時(shí)期。70年左右，日本在精密機(jī)械、電子工業(yè)中采用潔凈室的普及率達(dá)100％,并在80年代初期已經(jīng)研制成功0.1μm10級潔凈室。我國的空氣濾紙起步于50年代末60年代初，國防工業(yè)部門研制成功高效空氣過濾器，并在電子、航空、冶金等工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)先后建成潔凈廠房，進(jìn)入70年代，各種凈化工作臺(tái)、凈化設(shè)備及其檢測裝置相繼研究成功并投入生產(chǎn)，80年代中期研制成功升級換代的0.3μm潔凈隧道無隔板空氣濾紙和0.1μm的超高效空氣濾紙。
空氣濾紙用途廣泛，例如，在國防工業(yè)中，在作戰(zhàn)的防空洞或指揮所中，配備空氣過濾器,使進(jìn)出口有毒的氣體(毒煙、毒霧、放射性戰(zhàn)劑等)過濾。使它變成潔凈的空氣供我軍官兵呼吸之用，保護(hù)自己，消滅敵人。在原子核反應(yīng)堆等核工業(yè)系統(tǒng)中將污染的空氣過濾，保護(hù)環(huán)境和提高工作人員的健康水平。在電子工業(yè)中，空氣濾紙為超大規(guī)模的集成電路、線路照像、制版和刻蝕工藝微細(xì)加工工序、光導(dǎo)纖維、磁帶膠片、超純試劑等部門創(chuàng)造潔凈的生產(chǎn)環(huán)境，以提高產(chǎn)品的合格率。在醫(yī)療、衛(wèi)生、制藥行業(yè)中，各種注射劑、抗菌素、青霉素的生產(chǎn)、無菌手術(shù)室、無菌病房、無菌動(dòng)物飼養(yǎng)都需除菌過濾以降低感染率，提高產(chǎn)品合格率?，F(xiàn)代建筑，如賓館、飯店、影劇院及大型百貨公司、醫(yī)院等單位的空調(diào)系統(tǒng)中，需要安裝不同級別的凈化器，以使空氣清新，減少病菌傳染。
空氣濾紙根據(jù)用途不同，其技術(shù)性能要求也不同，常規(guī)的質(zhì)量指標(biāo)有定量、厚度、緊度、氣流阻力、過濾效率和抗拉強(qiáng)度，而針對性較強(qiáng)的領(lǐng)域，則對空氣濾紙的其它指標(biāo)有一定的要求，例如防水性、疏油性、阻燃等。以上相較而言，本領(lǐng)域?qū)諝鉃V紙的疏油性研究很少，重視度不夠，導(dǎo)致現(xiàn)有空氣濾紙的疏油性較差，限制了空氣濾紙?jiān)谟推飞a(chǎn)車間等場所的應(yīng)用。
有鑒于此，特提出本發(fā)明。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的第一目的在于提供一種疏油空氣濾紙，所述的疏油空氣濾紙具有良好的憎油性，對油的接觸角在110°以上，并且兼有良好的防水性，對水的接觸角在120°以上。
本發(fā)明的第二目的在于提供上述疏油空氣濾紙的制備方法，所述的制備方法工序簡單，并且能極大提升濾紙表面的靜電力，從而降低凈化空氣時(shí)的氣流阻力。
為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案：
一種疏油空氣濾紙，包括原紙和對原紙進(jìn)行浸漬的浸漬劑，所述浸漬劑包括以下成分：按重量百分含量計(jì)，
所述含氟聚硅氧烷和所述氟代丙烯酸樹脂中氟含量為27～32wt％。
本發(fā)明所述的原紙是指能用于空氣濾紙的紙，其具體選用類型根據(jù)空氣濾紙的特定用途而定。
現(xiàn)有技術(shù)中的空氣濾紙通常是在表面涂布簡單的防水膠層(也稱浸漬層)，不適用于對防油性能要求高的領(lǐng)域。本發(fā)明以此為出發(fā)點(diǎn)，選用含氟聚硅氧烷/氟代丙烯酸樹脂、乳化劑、酚醛樹脂組成疏油的功效部分。
其中，含氟聚硅氧烷與氟代丙烯酸樹脂均是利用特定的含氟量及氟碳之間的牢固分子力起到雙疏效果，即既疏水又疏油；酚醛樹脂用于增粘，提高浸漬劑在原紙上的附著力，同時(shí)增加涂層的強(qiáng)度，防止原紙浸漬后強(qiáng)度下降；乳化劑用于增溶，同時(shí)促進(jìn)酚醛樹脂的固化。另外，以上三類成分之間還有協(xié)同作用，含氟聚硅氧烷/氟代丙烯酸樹脂與酚醛樹脂結(jié)合可以提高疏水效果，使空氣濾紙表面更接近荷葉的結(jié)構(gòu)，而兩者與乳化劑配合后能又能更容易牢固地附著在原紙表面，同時(shí)保證不堵塞原紙的孔隙，甚至使空氣濾紙維持原紙的孔隙結(jié)構(gòu)，包括孔徑和孔隙率，從而保證空氣濾紙的過濾效率不受影響。
經(jīng)驗(yàn)證，本發(fā)明的疏油空氣濾紙至少可以達(dá)到以下特性：對油的接觸角在110°以上，對水的接觸角在120°以上，氣流阻力在1.5mm以下(標(biāo)準(zhǔn)比速0.06lmin·cm2)，過濾效率在99％以上，耐破度為300kpa以上。
以上特性的空氣濾紙的應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，可用于制備空調(diào)、汽車、空氣凈化器等設(shè)備中。
為了進(jìn)一步提高疏油性和耐破度，所述含氟聚硅氧烷優(yōu)選為氟烴基聚倍半硅氧烷共聚物，例如氟硅防污防指紋樹脂fsi-1。
同樣，所述氟代丙烯酸樹脂選自以下中的一種或多種時(shí)也可以提高疏油性和濾紙的耐破度：甲基丙烯酸甲酯與甲基丙烯酸十二氟庚酯共聚物、丙烯酸丁酯與甲基丙烯酸十二氟庚酯共聚物和甲基丙烯酸羥乙酯與丙烯酸六氟丁酯的共聚物。對于以上多種選擇，更優(yōu)選有機(jī)氟乳液防水防油劑ag-102。
為了提高碳氟化合物與酚醛樹脂之間的協(xié)同作用，保持濾紙的孔徑大小和分布保持原始水平，同時(shí)增加浸漬層的附著力，所述酚醛樹脂優(yōu)選為熱固性酚醛樹脂，更優(yōu)選為苯酚丁醛樹脂、叔丁酚甲醛樹脂和松香改性的苯酚甲醛樹脂中的一種或多種，其中以叔丁酚甲醛樹脂為最佳。
所述乳化劑可選用非離子、陽離子、陰離子的表面活性劑，優(yōu)選陽離子表面活性劑，其與酚醛樹脂、含氟聚硅氧烷/氟代丙烯酸樹脂的協(xié)同效果更佳，并且可以適當(dāng)提高濾紙表面的電荷性，使其就具備一定的靜電力，以利用電場力的長程特點(diǎn)降低氣流阻力。其中，乳化劑以十二烷基三甲基胺鹽、十六烷基三甲基胺鹽、十二烷基二甲基芐基胺鹽和咪唑啉鹽中的一種或多種為佳，咪唑啉鹽與其它成分配合后氣流阻力較低。
對于浸漬劑中各組分的配比，以如下數(shù)據(jù)為較佳：
按重量百分含量計(jì)，
雖然本發(fā)明適用于任何空氣濾紙的原紙，但與不同原紙搭配所產(chǎn)生的效果不同，當(dāng)與以下原紙搭配后，濾紙的強(qiáng)度和過濾效率更高：
所述原紙由以下成分制成：
所述分散劑為乙烯－丙烯酸共聚物和/或乙烯－醋酸乙烯共聚物；
所述消泡劑為聚氧丙烯氧化乙烯甘油醚；
所述防水劑為甲基硅酸鹽。
該原紙以聚乳酸纖維為主要纖維成分，其可生物降解，并且孔隙率高，再引入占比較重的納米微晶纖維素，使其插入聚乳酸纖維與石膏纖維之間，增強(qiáng)原紙的強(qiáng)度(包括抗拉強(qiáng)度和耐破度)，再以乙烯－丙烯酸共聚物和/或乙烯－醋酸乙烯共聚物為分散劑，既提高了原紙的比表面積，又降低了原紙的氣流阻力。本發(fā)明還以聚氧丙烯氧化乙烯甘油醚為消泡劑，促使聚乳酸纖維、石膏纖維和納米微晶纖維素三種纖維之間融合交織成空間結(jié)構(gòu)更優(yōu)化的纖維組織；本發(fā)明還加入甲基硅酸鹽作為防水劑，增強(qiáng)防水功效。
綜上，本發(fā)明區(qū)別于現(xiàn)有的玻璃纖維濾紙，綜合性能更佳。
原紙中各成分的含量優(yōu)選以下數(shù)值：
以上原紙不僅在配方上與現(xiàn)有技術(shù)有區(qū)別，其制備工藝也有區(qū)別，具體工藝如下：
向水中加入所有原料，混合打漿制得濃度為1.35wt％～1.45wt％的漿料，然后經(jīng)上網(wǎng)布織、壓榨脫水、烘干制得產(chǎn)品；所述壓榨脫水為脫水至水含量為10％wt以下。
可見，本發(fā)明雖然也采用了濕法抄造工序，但漿料的濃度以及脫水的要求均與現(xiàn)有技術(shù)不同，只有如此，才能使聚乳酸纖維、石膏纖維和納米微晶纖維素之間更好地融合，形成的紙漿纖維韌性更強(qiáng)。
另外，針對浸漬劑的應(yīng)用，為了提高浸漬劑在原紙上的粘附力，以及濾紙整體的強(qiáng)度，優(yōu)選采用以下方法浸漬：
步驟a：按照所述浸漬劑的配方，將所有原料混勻制得浸漬；
步驟b：步驟b：采用涂布方式將所述浸漬劑噴涂于所述原紙的表面，并且所述浸漬劑的用量為10～15wt％(以原紙為基準(zhǔn))；之后在150～160℃下熱固化，然后再升溫至170～175℃，保溫5～10min。
該方法在傳統(tǒng)的熱固化之后增加了高溫保溫工序，通過該工序增強(qiáng)了濾紙的強(qiáng)度和膠層的牢固度。
綜上，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明達(dá)到了以下技術(shù)效果：
(1)通過改良原紙上浸漬層的組成，利用含氟聚硅氧烷/氟代丙烯酸樹脂、乳化劑、酚醛樹脂之間的系統(tǒng)作用，保證濾紙具有較高耐破度、過濾效率的前提下，使濾紙具備較高的雙疏特征性；
(2)通過優(yōu)化乳化劑和酚醛樹脂的種類、含量等條件進(jìn)一步提高了空氣濾紙的綜合性能；
(3)改進(jìn)浸漬的工藝提高了空氣濾紙的強(qiáng)度和膠層的牢固度；
(4)改良原紙的配方，降低了濾紙的氣流阻力，提高了過濾效率。
(5)改良原紙的制作工藝，提高了原紙的韌性。
具體實(shí)施方式
下面將結(jié)合具體實(shí)施方式對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)理解，下列所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例，僅用于說明本發(fā)明，而不應(yīng)視為限制本發(fā)明的范圍?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。實(shí)施例中未注明具體條件者，按照常規(guī)條件或制造商建議的條件進(jìn)行。所用試劑或儀器未注明生產(chǎn)廠商者，均為可以通過市售購買獲得的常規(guī)產(chǎn)品。
實(shí)施例1
制備原紙：
1、將40kg麻纖維、50kg竹纖維和5kg纖維狀粘結(jié)劑用打漿機(jī)打漿，再經(jīng)過雙盤磨漿機(jī)在線打磨得到漿料，打漿濃度為1.98％，打漿至15°sr；向其中加入30kg玻璃纖維、20kg石膏纖維、5kg納米微晶纖維素、10kg水溶性聚乙烯醇纖維，形成紙漿漿料，再加入2kg丁醇、2kg聚丙烯酰胺、0.5kg三聚氰胺樹脂，攪拌均勻，得到成漿，漿料濃度為1.58wt％。
2、成漿按常規(guī)條件上網(wǎng)抄造及壓榨得到原紙。
在原紙表面涂布浸漬層：
1、配制浸漬劑：按以下重量百分含量取料，含有機(jī)氟乳液防水防油劑ag-102(購自陜西安迪吉爾新材料有限公司)40％，咪唑啉鈉10％，叔丁酚甲醛樹脂(購自海西爾廈門化工有限公司，2402樹脂)10％，水40％；將以上所有原料混合加熱至80℃左右，不斷攪拌直至混勻，冷卻備用。
2、將制得的原紙浸入上述浸漬劑中，采用輥式涂布方式進(jìn)行浸漬，并且控制上膠量(即浸漬劑的用量)為10wt％(以原紙為基準(zhǔn))，之后在150℃下熱固化，然后再升溫至170℃，保溫10min。
3、檢測。
實(shí)施例2
實(shí)施例2與實(shí)施例1的區(qū)別在于原紙的品質(zhì)不同，原紙采用以下方法制得：
1、聚乳酸纖維50kg、石膏纖維25kg、納米微晶纖維素40kg、乙烯－丙烯酸共聚物4kg、聚氧丙烯氧化乙烯甘油醚3kg、甲基硅酸鹽5kg混合，加入水，用打漿機(jī)打漿，再經(jīng)過雙盤磨漿機(jī)在線打磨得到漿料，打漿濃度為1.35wt％。
2、將所得漿料上網(wǎng)布織、壓榨脫水、烘干，并且保證壓榨脫水為脫水至水含量為8％wt以下。
實(shí)施例3
與實(shí)施例2的區(qū)別在于浸漬劑的組成不同，其所用原料的配比如下：
按重量百分含量，甲基丙烯酸甲酯與甲基丙烯酸十二氟庚酯共聚物(氟含量為32wt％)25％，咪唑啉鈉20％，2402樹脂5％，水50％。
實(shí)施例4
與實(shí)施例2的區(qū)別在于浸漬劑的組成不同，其所用原料的配比如下：
按重量百分含量，有機(jī)氟乳液防水防油劑ag-10235％，咪唑啉鈉15％，2402樹脂8％，水42％。
實(shí)施例5
與實(shí)施例2的區(qū)別僅在于將浸漬劑中的有機(jī)氟乳液防水防油劑ag-102替換為氟硅防污防指紋樹脂fsi-1(購自陜西安迪吉爾新材料有限公司)。
實(shí)施例6
與實(shí)施例2的區(qū)別僅在于浸漬劑中所用的酚醛樹脂類型不同，為松香改性的苯酚甲醛樹脂。
實(shí)施例7
與實(shí)施例2的區(qū)別僅在于浸漬劑中所用的乳化劑類型不同，為十二烷基三甲基氯化銨。
實(shí)施例8
與實(shí)施例2的區(qū)別僅在于原紙的配方不同，原紙的制備如下：
1、聚乳酸纖維40kg、石膏纖維30kg、納米微晶纖維素35kg、乙烯－醋酸乙烯共聚物6kg、聚氧丙烯氧化乙烯甘油醚1kg、甲基硅酸鹽6kg混合，加入水，用
打漿機(jī)打漿，再經(jīng)過雙盤磨漿機(jī)在線打磨得到漿料，打漿濃度為1.45wt％。
2、將所得漿料上網(wǎng)布織、壓榨脫水、烘干，并且保證壓榨脫水為脫水至水含量為10％wt以下。
實(shí)施例9
與實(shí)施例2的區(qū)別僅在于原紙的配方不同，原紙的制備如下：
1、聚乳酸纖維60kg、石膏纖維30kg、納米微晶纖維素35kg、乙烯－丙烯酸共聚物6kg、聚氧丙烯氧化乙烯甘油醚1kg、甲基硅酸鹽6kg混合，加入水，用打漿機(jī)打漿，再經(jīng)過雙盤磨漿機(jī)在線打磨得到漿料，打漿濃度為1.4wt％。
2、將所得漿料上網(wǎng)布織、壓榨脫水、烘干，并且保證壓榨脫水為脫水至水含量為10％wt以下。
實(shí)施例10
與實(shí)施例2的區(qū)別僅在于浸漬后的工藝不同，為：
將制得的原紙浸入上述浸漬劑中，采用輥式涂布方式進(jìn)行浸漬，并且控制上膠量(即浸漬劑的用量)為15wt％(以原紙為基準(zhǔn))，之后在160℃下熱固化，然后再升溫至175℃，保溫5min。
比較例1
比較例1與實(shí)施例1的區(qū)別在于浸漬劑的配方及浸漬工藝不同，如下：
配制浸漬劑：參見專利申請cn105274902a實(shí)施例1，其中，有機(jī)硅撥水劑乳液購自青島匯德新科建材有機(jī)硅防水劑hd-si。
將制得的原紙浸入上述浸漬劑中，采用輥式涂布方式進(jìn)行浸漬，并且控制上膠量(即浸漬劑的用量)為10wt％(以原紙為基準(zhǔn))，之后干燥。
比較例2
與實(shí)施例1的區(qū)別僅在于含氟聚硅氧烷的氟含量不同，為25wt％。
比較例3
與實(shí)施例1的區(qū)別僅在于浸漬劑的配方不同，為：
1、配制浸漬劑：按以下重量百分含量取料，含有機(jī)氟乳液防水防油劑ag-102(購自陜西安迪吉爾新材料有限公司)42％，咪唑啉鈉8％，叔丁酚甲醛樹脂10％，水40％；將以上所有原料混合加熱至80℃左右，不斷攪拌直至混勻，冷卻備用。
2、將實(shí)施例1制得的原紙浸入上述浸漬劑中，采用輥式涂布方式進(jìn)行浸漬，并且控制上膠量(即浸漬劑的用量)為10wt％(以原紙為基準(zhǔn))，之后在150℃下熱固化，然后再升溫至170℃，保溫10min。
檢測以上所有實(shí)施例及比較例所得產(chǎn)品的指標(biāo)，結(jié)果如下表1。
表1不同空氣濾紙的質(zhì)量指標(biāo)
最后應(yīng)說明的是：以上各實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述各實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分或者全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。