一种梯度结构玻璃纤维滤纸及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及过滤与分离技术领域，公开了一种梯度结构玻璃纤维滤纸及其制备方法和应用，所述方法包括制浆、成型和干燥步骤，成型时通过双层流浆箱的布浆和匀整作用，可精确控制不同层浆料的用量，然后脱水成型，在成型过程中使不同层浆料接触面的纤维发生相互渗透，从而使各过滤层泾渭分明且又有一定的层间结合力，在提高过滤效率的同时，增加了各层之间的吸附力，使形成的湿纸页不易脱落或分层。本发明专利技术的方法实现了多级过滤效果滤纸的一次性生产，避免了不同层之间粘合剂的使用，提高了滤纸的综合性能，减少了其他工艺后续的各梯度复合工艺，提高了生产效率。

A gradient structure glass fiber filter paper and its preparation and Application

【技术实现步骤摘要】
一种梯度结构玻璃纤维滤纸及其制备方法和应用
本专利技术涉及过滤与分离
，具体涉及一种梯度结构玻璃纤维滤纸及其制备方法和应用。
技术介绍
随着全球人口的不断增长和科学技术的飞速发展，人类在创造文明的同时也缔造了一个深受人类影响的全球生态系统，生态环境的恶化给人类的生产、生活带来了极大的危害。近年来，随着现代科学技术的发展和人类生活质量要求的提高以及日益严格的环境法规，过滤分离行业得到了快速发展。为了实现净化的目的，新型优质的过滤材料逐步成为科研工作者的研究热点。玻璃纤维具有较细的直径(0.3μm)、优异的尺寸稳定性、不易变形、不粘附、耐高温耐腐蚀等优良特性，以其为原料形成的玻璃纤维滤纸具有极高的过滤效率、优良的化学稳定性和较低的阻力，因此，玻璃纤维滤纸广泛应用于空气及液体过滤中，在众多过滤分离材料中占据不可撼动的地位。然而，对于单层结构的滤纸来说，过滤时大部分颗粒物被拦截在滤纸一侧的表层而形成滤饼，引起滤纸的阻力在短时间内迅速增加，从而导致滤纸整个厚度内的孔隙不能得到充分利用，难以同时满足高过滤效率及容尘量的要求。为解决高过滤效率与容尘量之间的矛盾，现有技术提出了玻璃纤维双层滤料的制备方法，所述双层滤料由粗玻璃纤维层和细玻璃纤维层组成，通过在粗玻璃纤维层半成品和细玻璃纤维层半成品之间涂布施胶，抽真空复合及干燥处理即得。然而，该公开技术中双层滤料的粗、细玻璃纤维层是通过粘结剂的作用粘合在一起，粘结剂会填充滤材的内部孔隙，影响滤料容尘量，降低产品过滤性能，缩短了产品的使用寿命；另外，上下两层分别成型后再复合在一起，对于设备的同步性要求也较高。
技术实现思路
因此，本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中的双层玻璃纤维滤纸因粗、细玻璃纤维层之间的粘合剂影响产品性能的缺陷，从而提供一种梯度结构玻璃纤维滤纸的制备方法，同时，本专利技术还提供了由上述方法制备得到的梯度结构玻璃纤维滤纸及其应用。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种梯度结构玻璃纤维滤纸的制备方法，所述滤纸包括第一孔径玻璃纤维滤层和第二孔径玻璃纤维滤层，所述第一孔径大于第二孔径，其制备方法包括制浆、成型和干燥步骤，其中，所述成型包括如下步骤：将所述第一孔径玻璃纤维滤层浆料和所述第二孔径玻璃纤维滤层浆料分别经双层流浆箱布浆后，脱水成型，形成梯度结构的湿纸页。进一步地，所述脱水成型包括将经所述第一孔径玻璃纤维滤层浆料和所述第二孔径玻璃纤维滤层浆料分别以10～100m3/h的上浆量通过双层流浆箱布浆后，再依次经自然脱水和在真空度为0.01～0.1MPa下抽真空脱水，使所述湿纸页的含水率为60～80％的步骤。更进一步地，在所述成型步骤前，还包括对所述第一孔径玻璃纤维滤层浆料和所述第二孔径玻璃纤维滤层浆料分别进行过滤和加水稀释至0.1～0.5wt％的步骤。进一步地，所述制浆包括如下步骤：第一孔径玻璃纤维滤层浆料的制备：将微纤维玻璃棉和玻璃纤维短切丝按(50～90)：(9～40)的重量比疏解分散在水中，并调节体系pH至2～4，得到浓度为0.5～1.5wt％的悬浮液；第二孔径玻璃纤维滤层浆料的制备：将微纤维玻璃棉和玻璃纤维短切丝按(60～95)：(4～30)的重量比疏解分散在水中，并调节体系pH至2～4，得到浓度为0.5～1.5wt％的悬浮液。更进一步地，为使微纤维玻璃棉充分分散成均匀的悬浮液，第一孔径玻璃纤维滤层浆料的制浆时间为5～30min，第二孔径玻璃纤维滤层浆料的制浆时间为5～20min。进一步地，所述微纤维玻璃棉的叩解度为10～80°SR，更优选为14～60°SR。更进一步地，所述微纤维玻璃棉可以为无碱玻璃或硼硅酸盐玻璃475#。进一步地，所述玻璃纤维短切丝的长度为3～20mm，其成分可以为无碱玻璃或中碱纤维。进一步地，在所述干燥步骤前，还包括在所述梯度结构玻璃纤维滤纸湿纸页表面施加粘合剂，并脱水至体系含水率为60～80％，得到所述梯度结构玻璃纤维滤纸半成品的步骤。更进一步地，所述粘合剂为浓度为1～10wt％的水溶性丙烯酸树脂乳液，其施加量占所述湿纸页总质量的1～10％。更进一步地，所述水溶性丙烯酸树脂乳液选自阴离子型丙烯酸树脂乳液、阳离子型丙烯酸树脂乳液或非离子型丙烯酸树脂乳液中的至少一种。更进一步地，所述丙烯酸树脂乳液按重量份计，其原料包括A系列丙烯酸树脂乳液1～10份；B系列丙烯酸树脂乳液1～5份；表面活性剂1～10份；水75～95份。更进一步地，所述表面活性剂为拒水剂、拒油剂或防污剂中的至少一种。进一步地，所述干燥为将所述半成品在100～200℃下干燥10～30min，使纸页干度≥99％。本专利技术还提供了一种根据上述梯度结构玻璃纤维滤纸的制备方法制备得到的梯度结构玻璃纤维滤纸。进一步地，所述滤纸的克重为70～120g/m2，所述第一孔径玻璃纤维滤层的克重为20～110g/m2，所述第二孔径细玻璃纤维滤层的克重为20～80g/m2。本专利技术还提供了一种根据上述制备方法制备得到的梯度结构玻璃纤维滤纸或上述梯度结构玻璃纤维滤纸在制作液体分离过滤器或气体分离过滤器中的应用。本专利技术的技术方案，具有如下优点：1.本专利技术提供的梯度结构玻璃纤维滤纸的制备方法，包括制浆、成型和干燥步骤，成型时将所述第一孔径玻璃纤维滤层浆料和所述第二孔径玻璃纤维滤层浆料分别经双层流浆箱布浆，通过双层流浆箱的布浆和匀整作用，可精确控制不同层浆料的用量，然后脱水成型，使不同层浆料接触面的纤维在成型过程中发生相互渗透，从而使各过滤层泾渭分明且又有一定的层间结合力，在提高过滤效率的同时，增加了各层之间的吸附力，使形成的湿纸页不易脱落或分层。本专利技术的方法实现了多级过滤效果滤纸的一次性生产，避免了不同层之间粘合剂的使用，提高了滤纸的综合性能，减少了其他工艺后续的各梯度工艺，提高了生产效率。2.本专利技术提供的梯度结构玻璃纤维滤纸的制备方法，通过双层流浆箱控制上下两层玻璃纤维滤层的布浆速度来控制上层玻璃纤维滤层浆料在下层玻璃纤维滤层上的上浆量，使得到的梯度结构玻璃纤维滤纸既具有高孔隙率、高容尘量、高效率和低阻力的优势，又适应于以扩散机理占主导地位的过滤方式所应有的几何结构。3.本专利技术提供的玻璃纤维梯度结构滤纸的制备方法，成型前对浆料进行除渣及稀释处理，为均匀成型提供了有利条件。4.本专利技术提供的梯度结构玻璃纤维滤纸的制备方法，通过控制浆料的pH及制浆时间，使得浆料中的纤维相互交织成良好的三维网络结构，形成较为稳定的悬浮状态，延长了纤维在水中的沉降时间，提高了纤维的分散效果。5.本专利技术提供的梯度结构玻璃纤维滤纸的制备方法，在湿纸页表面喷施水性丙烯酸树脂乳液，利用乳液中微细粒子在纤维之间渗透、交联，在纤维间形成点连接，避免了不同层之间粘合剂的使用，本专利技术的方法在提高滤纸强度的同时，进入减少增加滤纸的阻力。6.本专利技术提供的梯度结构玻璃纤维滤纸，包括第一孔径玻璃纤维滤层和第二孔径细玻璃纤维滤层，所述第一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种梯度结构玻璃纤维滤纸的制备方法，所述滤纸包括第一孔径玻璃纤维滤层和第二孔径玻璃纤维滤层，所述第一孔径大于第二孔径，其制备方法包括制浆、成型和干燥步骤，其特征在于，所述成型包括如下步骤：/n将所述第一孔径玻璃纤维滤层浆料和所述第二孔径玻璃纤维滤层浆料分别经双层流浆箱布浆后，脱水成型，形成梯度结构的湿纸页。/n

【技术特征摘要】
1.一种梯度结构玻璃纤维滤纸的制备方法，所述滤纸包括第一孔径玻璃纤维滤层和第二孔径玻璃纤维滤层，所述第一孔径大于第二孔径，其制备方法包括制浆、成型和干燥步骤，其特征在于，所述成型包括如下步骤：
将所述第一孔径玻璃纤维滤层浆料和所述第二孔径玻璃纤维滤层浆料分别经双层流浆箱布浆后，脱水成型，形成梯度结构的湿纸页。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述脱水成型包括将所述第一孔径玻璃纤维滤层浆料和所述第二孔径玻璃纤维滤层浆料分别以10～100m3/h的上浆量通过双层流浆箱布浆后，再依次经自然脱水和在真空度为0.01～0.1MPa下抽真空脱水，使所述湿纸页的含水率为60～80％的步骤。


3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，在所述成型步骤前，还包括对所述第一孔径玻璃纤维滤层浆料和所述第二孔径玻璃纤维滤层浆料分别进行过滤和加水稀释至0.1～0.5wt％的步骤。


4.根据权利要求1-3任一所述的制备方法，其特征在于，所述制浆包括如下步骤：
第一孔径玻璃纤维滤层浆料的制备：
将微纤维玻璃棉和玻璃纤维短切丝按(50～90)：(9～40)的重量比疏解分散在水中，并调节体系pH至2～4，得到浓度为0.5～1.5wt％的悬浮液；
第二孔径玻璃纤维滤层浆料的制备：<...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘铁军，王屹，胡晓侠，王莹，费传军，范凌云，郭晓蓓，陈晓燕，代丰，吴涛，
申请(专利权)人：中材科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32