芳纶纳米空气过滤纸制备方法及芳纶纳米空气过滤纸技术

本发明专利技术涉及材料技术领域，尤其是涉及一种芳纶纳米空气过滤纸制备方法及芳纶纳米空气过滤纸。制备空气过滤原纸；配制单壁碳纳米管分散液，在单壁碳纳米管分散液中加入粘合剂和水，搅拌后，制得纳米涂料；将纳米涂料涂布于空气过滤原纸表面，经干燥后得到芳纶纳米空气过滤纸。本发明专利技术的目的在于提供一种芳纶纳米空气过滤纸制备方法及芳纶纳米空气过滤纸，通过芳纶纳米空气过滤纸制备方法以解决现有技术中存在的纳米级纤维在滤材中排列过于紧密，使得局部过滤阻力大大增加，单壁碳纳米管在滤纸中的无法均匀分布，限制了单壁碳纳米管在滤纸中的应用的技术问题。

Preparation of aramid nano air filter paper and aramid nano air filter paper

【技术实现步骤摘要】
芳纶纳米空气过滤纸制备方法及芳纶纳米空气过滤纸
本专利技术涉及材料
，尤其是涉及一种芳纶纳米空气过滤纸制备方法及芳纶纳米空气过滤纸。
技术介绍
超细微粒是指粒径小于0.1μm的颗粒，其在空气中可吸附大量有毒气体、细菌、病毒等，被人体吸收可导致呼吸道感染及心血管疾病甚至死亡，此类颗粒物在人类生存环境的暴露，使得人们越来越重视空气质量问题，空气过滤产品已逐渐成为必需品。滤纸是在二战时期专利技术研制用于军事工业和电子工业，以植物纤维为原料，依靠植物纤维的三级网状结构对微粒的重力效应、扩散效应、静电效应、碰撞效应及筛率效应实现过滤。滤纸中纤维的直径越小，滤纸的孔径就越小，可过滤微粒的直径就越小，从而过滤效率提高，与微米级纤维相比，纳米级纤维的直径接近空气分子平均自由程，致使空气过滤接近分子流区域，有着更好的过滤性能。传统空气过滤纸由直径为微米级的天然纤维或合成纤维制成，滤纸孔径大、过滤精度低，把纳米级材料应用到空气过滤纸中，可以大大提高过滤纸过滤精度。碳纳米管是1991年被日本学者饭岛澄男发现的纳米纤维，其结构可以认为是由石墨烯层绕中心轴并按照一定螺旋角卷曲而成的一层(单壁碳纳米管)至数十层(多壁碳纳米管)的无缝管状物，其长径比高(可达1000)，比表面积大，具有高强度、可拉伸、密度低、导电、抗菌、耐高温及化学性能稳定等特点；单壁碳纳米管是目前人工合成的最细纤维(直径一般为0.6-2nm)，将其作为过滤纤维，空气过滤流动将处于分子流区域，将大大减小滤料结构造成的过滤阻力，提高滤纸的过滤精度。工业中被过滤的微细颗粒大多属于高温烟气，普通空气过滤纸耐热性差，达不到过滤要求，为解决这一缺陷，需在空气过滤纸中加入耐高温材料。芳香族聚酰胺纤维(芳纶)是一种质轻、高强高模、耐化学腐蚀的耐火材料，可应用于热空气、高温烟气的过滤；对位芳纶具有优异的热稳定性，其模量与碳化温度均高于间位芳纶，常用于增强防护型材料与保温隔热材料的原料，用于空气过滤纸中可提高滤纸的物理性能与耐高温性。目前，将纳米级纤维与微米级纤维过滤介质结合的方法中，纳米级纤维在滤材中排列过于紧密，使得局部过滤阻力大大增加，单壁碳纳米管在滤纸中的无法均匀分布，限制了单壁碳纳米管在滤纸中的应用。因此，针对上述问题本专利技术急需提供一种芳纶纳米空气过滤纸制备方法及芳纶纳米空气过滤纸。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种芳纶纳米空气过滤纸制备方法及芳纶纳米空气过滤纸，通过芳纶纳米空气过滤纸制备方法以解决现有技术中存在的纳米级纤维在滤材中排列过于紧密，使得局部过滤阻力大大增加，单壁碳纳米管在滤纸中的无法均匀分布，限制了单壁碳纳米管在滤纸中的应用的技术问题。本专利技术提供的一种芳纶纳米空气过滤纸制备方法，包括如下步骤：制备空气过滤原纸；配制单壁碳纳米管分散液，在单壁碳纳米管分散液中加入粘合剂和水，搅拌后，制得纳米涂料；将纳米涂料涂布于空气过滤原纸表面，经干燥后得到芳纶纳米空气过滤纸。进一步地，单壁碳纳米管分散液的配制过程：将分散剂加入到水中，配制成分散剂水溶液；将单壁碳纳米管加入到分散剂水溶液中，在冰水浴条件下，超声分散，制得单壁碳纳米管分散液。进一步地，单壁碳纳米管分散液中壁碳纳米管质量分数为0.01-0.05％。进一步地，单壁碳纳米管纤维直径为1-2nm；单壁碳纳米管纤维长度为5-30μm。进一步地，分散剂水溶液中，分散剂的质量分数为0.01-1％。进一步地，分散剂包括纳米纤维素纤丝、十二烷基硫酸钠或十二烷基苯磺酸钠中的至少一种；当分散剂选用纳米纤维素纤丝时，分散剂水溶液中，分散剂的质量分数为0.05-0.2％；当分散剂选用十二烷基硫酸钠或十二烷基苯磺酸钠时，分散剂水溶液中分散剂的质量分数为0.01-1.0％。进一步地，粘合剂与单壁碳纳米管分散液的质量比为1:0.04-0.68；粘合剂为丙烯酸乳液或苯丙乳液；配制的纳米涂料中固体含量为10-20％。进一步地，纳米涂料的涂布量相对于涂布后空气过滤纸绝干量的5-30％。进一步地，空气过滤原纸的制备过程：将针叶木浆、阔叶木浆、丝光化针叶木浆和对位芳纶浆粕纤维按照比例混合，脱水，真空干燥后，得到空气过滤原纸。本专利技术还包括一种基于如上述中任一项所述的芳纶纳米空气过滤纸制备方法制得的芳纶纳米空气过滤纸。本专利技术提供的一种芳纶纳米空气过滤纸制备方法及芳纶纳米空气过滤纸与现有技术相比具有以下进步：1、本专利技术提供的芳纶纳米空气过滤纸制备方法，采用涂布工艺是将纳米涂料涂布于空气过滤原纸，采用分散剂使得单壁碳纳米管纤维很好的分散在分散剂溶液中，制得单壁碳纳米管分散液，通过添加粘合剂，在涂布过程中改善纸张表面性能的同时，可作为单壁碳纳米管分散液的载体，使之纳米涂料与纸张表面很好地结合，可解决单壁碳纳米管纤维在材料表面堆积密度太高，导致滤材低过滤精度的问题。2、本专利技术提供的芳纶纳米空气过滤纸制备方法，可以在空气过滤原纸上制备一层或多层纳米涂料，纳米涂料在空气过滤原纸上形成交织网，使得空气过滤原纸孔径变小，过滤效果大大提高。3、本专利技术选用分散剂和粘合剂成本低，无污染。4、本专利技术通过添加粘合剂，涂布于滤纸上，经高温固化处理，使得制备的芳纶纳米空气过滤纸具有较高的机械强度。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术中所述芳纶纳米空气过滤纸制备方法步骤框图。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1所示，本实施例提供了一种芳纶纳米空气过滤纸制备方法，包括如下步骤：S1)制备空气过滤原纸；S2)配制单壁碳纳米管分散液，在单壁碳纳米管分散液中加入粘合剂和水，搅拌后，制得纳米涂料；S3)将纳米涂料涂布于空气过滤原纸表面，经干燥后得到芳纶纳米空气过滤纸。具体地，单壁碳纳米管分散液的配制过程：将分散剂加入到水中，配制成分散剂水溶液；将单壁碳纳米管加入到分散剂水溶液中，在冰水浴条件下，超声分散，制得单壁碳纳米管分散液。具体地，单壁碳纳米管分散液中壁碳纳米管质量分数为0.01-0.05％。具体地，单壁碳纳米管纤维直径为1-2nm；单壁碳纳米管纤维长度为5-30μm。具体地，分散剂水溶液中，分散剂的质量分数为0.01-1％。具体地，分散剂包括纳米纤维素纤丝、十二烷基硫酸钠或十二烷基苯磺酸钠中的至少一种；当分散剂选用纳米纤维素纤丝时，分散剂水溶液中，分散剂的质量分数为0.05-0.2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种芳纶纳米空气过滤纸制备方法，其特征在于：包括如下步骤：/n制备空气过滤原纸；/n配制单壁碳纳米管分散液，在单壁碳纳米管分散液中加入粘合剂和水，搅拌后，制得纳米涂料；/n将纳米涂料涂布于空气过滤原纸表面，经干燥后得到芳纶纳米空气过滤纸。/n

【技术特征摘要】
1.一种芳纶纳米空气过滤纸制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
制备空气过滤原纸；
配制单壁碳纳米管分散液，在单壁碳纳米管分散液中加入粘合剂和水，搅拌后，制得纳米涂料；
将纳米涂料涂布于空气过滤原纸表面，经干燥后得到芳纶纳米空气过滤纸。


2.根据权利要求1所述的芳纶纳米空气过滤纸制备方法，其特征在于：单壁碳纳米管分散液的配制过程：将分散剂加入到水中，配制成分散剂水溶液；将单壁碳纳米管加入到分散剂水溶液中，在冰水浴条件下，超声分散，制得单壁碳纳米管分散液。


3.根据权利要求2所述的芳纶纳米空气过滤纸制备方法，其特征在于：单壁碳纳米管分散液中壁碳纳米管质量分数为0.01-0.05％。


4.根据权利要求3所述的芳纶纳米空气过滤纸制备方法，其特征在于：单壁碳纳米管纤维直径为1-2nm；单壁碳纳米管纤维长度为5-30μm。


5.根据权利要求4所述的芳纶纳米空气过滤纸制备方法，其特征在于：分散剂水溶液中，分散剂的质量分数为0.01-1.0％。


6.根据权利要求5所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：惠岚峰，孙晚红，刘忠，袁麟，王红旗，尹培农，
申请(专利权)人：天津科技大学，
类型：发明
国别省市：天津;12