【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及空气过滤，具体涉及一种含碳纳米材料的空气过滤纸及其制备方法。
技术介绍
1、随着工业的发展，空气中有害成分不断增加，而空气中飘浮着的各种颗粒物和有害成分。颗粒物可在人体肺部甚至血液循环系统沉积，造成呼吸系统疾病或者血栓；而颗粒物吸附的有害成分如有机气体、病毒、细菌等，亦会对人体健康构成威胁。
2、高效过滤器可有效拦截颗粒污染物，是保证众多领域空气洁净的重要手段。过滤纸作为高效过滤器的重要组成部件，是决定空气过滤器过滤效果好坏的关键。
3、目前，国内所生产的过滤纸一般以化学纤维为主，但由于化学纤维阻燃性能差，导致其无法适应高温工作环境；国外同类玻纤滤纸采用干法成型，该方法生产成本高。国内外大多数过滤纸在实际应用过程中，过滤效率较低，大部分的有害成分和杂质依旧能够透过过滤纸。基于此，开发一种耐高温、阻燃性好、生产成本低、过滤效率高的空气过滤纸，是本领域人员亟需解决的解决的技术问题。
技术实现思路
1、本专利技术针对上述问题，提供了一种含碳纳米材料的空气过滤纸及其制备方法。解决了现有技术中空气过滤纸存在的不耐高温、阻燃性差、生产成本高、过滤效率低等问题。
2、为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下：
3、本专利技术提供了一种含碳纳米材料的空气过滤纸的制备方法，具体包含以下步骤：
4、s1：制备底层纸：取玻璃纤维、改性陶瓷纤维加入打浆机中，再加入硫酸和水，调节ph为4-5，进行打浆分散，得到浆料a；将浆料a
5、s2：制备表层纸：取羽毛纤维、柚皮纤维素、秸秆纤维加入打浆机中，再加入硫酸和水，调节ph为4-5，进行打浆分散，得到浆料b；将浆料b输送至成型器，抽吸后得到湿纸，再施胶干燥得到表层纸；
6、s3：制备碳纳米材料分散液：将碳纳米材料浸入浓硝酸溶液中，加热、过滤，用水洗涤至中性，得到改性碳纳米材料；将改性碳纳米材料加入壳聚糖溶液中，超声分散，得到碳纳米材料分散液；
7、s4：成型：将步骤s1制备得到的底层纸设置于成型器上，再将步骤s3所得的碳纳米材料分散液输送至成型器的底层纸上，然后将步骤s2制备得到的表层纸组装在碳纳米材料分散液的上表面，通过胶黏干燥，得到具有三明治结构的空气过滤纸。
8、进一步地，所述步骤s1中，玻璃纤维与改性陶瓷纤维的质量比为6:4；其中，玻璃纤维的直径为2-4μm，纤维长度为4-10mm；改性陶瓷纤维的直径为3-5μm，纤维长度为6-10mm；所述打浆时间为30-40min；所述浆料a的质量浓度为0.5％-1.0％；所述底层纸的厚度为0.1-0.3mm。
9、进一步地，所述步骤s1中，改性陶瓷纤维的制备方法为：将100g陶瓷纤维浸泡入1l含有25g二氧化钛的70％浓硫酸溶液中6-10h，然后加入5g 2％的聚乙二醇-400于50-60℃反应1-2h，反应结束后洗涤干燥，得到改性陶瓷纤维。
10、进一步地，所述步骤s2中，羽毛纤维、柚皮纤维素、秸秆纤维的质量比为4:3:3；所述羽毛纤维的直径为20-30μm，纤维长度为10-15mm，所述羽毛为鸭羽毛、鸡羽毛、鹅羽毛中的一种；所述柚皮纤维素的粒径为25-45μm；所述秸秆纤维的直径10-20μm，纤维长度为100-200μm，所述秸秆的植物来源为小麦、玉米、水稻中的一种；所述浆料b的质量浓度为0.5％-1.5％；所述表层纸的厚度为0.1-0.2mm。
11、进一步地，所述步骤s3中，碳纳米材料为碳纳米纤维；所述改性碳纳米材料的的直径为50-200nm，纤维长度为20-50μm；碳纳米材料的质量为100g；所述浓硝酸的质量分数为70％，浓硝酸溶液的体积为2l；所述碳纳米材料分散液的质量浓度为0.1％-0.3％。
12、进一步地，所述步骤s4中，成型器中底层纸上的碳纳米材料分散液的厚度为0.1-0.3mm；所述碳纳米材料分散液在底层纸的上表面向下延伸的厚度为30-60μm；所述碳纳米材料分散液在表层纸的下表面向上延伸的厚度为10-20μm。
13、本专利技术还提供了一种上述制备方法制备得到的含碳纳米材料的空气过滤纸。
14、与现有技术相比，本专利技术的有益效果：
15、本专利技术中，通过以玻璃纤维和改性陶瓷纤维制备底层纸，提高了空气过滤纸的挺度与耐高温性能；其中，通过对陶瓷纤维进行改性，提高了材料的耐高温性能与热稳定性，进而提高空气过滤纸的阻燃性与力学性能。通过以羽毛纤维、柚皮纤维素、秸秆纤维制备表层纸，一方面可提高空气过滤纸的透气性、抑菌性、吸附性和耐热性，另一方面高效利用了羽毛、柚皮、秸秆等农业废弃资源，成本低、可降解、对环境友好；其中，羽毛纤维具有较好的抑菌性、吸湿透气性好，对金属离子有较好的吸附性；柚皮纤维素具有天然的多孔结构，可有效提高材料的吸附性能，还具有特殊的柚香味。通过对碳纳米材料进行改性，使其具有更高的吸附性，提高空气过滤纸的净化效果，同时还可提高材料的稳定性。基于此，本专利技术的含碳纳米材料的空气过滤纸具有耐高温性能好、阻燃性好、生产成本低、过滤效率高、净化效果好等优点。
16、附图标记
17、图1是本专利技术一个实施例的空气过滤纸的结构示意图(1为表层纸，2为碳纳米材料层，3为底层纸)。
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1.一种含碳纳米材料的空气过滤纸的制备方法，其特征在于：具体包含以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种含碳纳米材料的空气过滤纸的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中，玻璃纤维与改性陶瓷纤维的质量比为6:4；其中，玻璃纤维的直径为2-4μm，纤维长度为4-10mm；改性陶瓷纤维的直径为3-5μm，纤维长度为6-10mm；所述打浆时间为30-40min；所述浆料A的质量浓度为0.5％-1.0％；所述底层纸的厚度为0.1-0.3mm。
3.根据权利要求1所述的一种含碳纳米材料的空气过滤纸的制备方法，其特征在于：所述步骤S1中，改性陶瓷纤维的制备方法为：将100g陶瓷纤维浸泡入1L含有25g二氧化钛的70％浓硫酸溶液中6-10h，然后加入5g 2％的聚乙二醇-400于50-60℃反应1-2h，反应结束后洗涤干燥，得到改性陶瓷纤维。
4.根据权利要求1所述的一种含碳纳米材料的空气过滤纸的制备方法，其特征在于：所述步骤S2中，羽毛纤维、柚皮纤维素、秸秆纤维的质量比为4:3:3；所述羽毛纤维的直径为20-30μm，纤维长度为10-15mm，所述羽毛为鸭羽毛
5.根据权利要求1所述的一种含碳纳米材料的空气过滤纸的制备方法，其特征在于：所述步骤S3中，碳纳米材料为碳纳米纤维；所述改性碳纳米材料的的直径为50-200nm，纤维长度为20-50μm；碳纳米材料的质量为100g；所述浓硝酸的质量分数为70％，浓硝酸溶液的体积为2L；所述碳纳米材料分散液的质量浓度为0.1％-0.3％。
6.根据权利要求1所述的一种含碳纳米材料的空气过滤纸的制备方法，其特征在于：所述步骤S4中，成型器中底层纸上的碳纳米材料分散液的厚度为0.1-0.3mm；所述碳纳米材料分散液在底层纸的上表面向下延伸的厚度为30-60μm；所述碳纳米材料分散液在表层纸的下表面向上延伸的厚度为10-20μm。
7.一种如权利要求1-6任一所述的含碳纳米材料的空气过滤纸的制备方法制备得到的含碳纳米材料的空气过滤纸。
...【技术特征摘要】
1.一种含碳纳米材料的空气过滤纸的制备方法，其特征在于：具体包含以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种含碳纳米材料的空气过滤纸的制备方法，其特征在于：所述步骤s1中，玻璃纤维与改性陶瓷纤维的质量比为6:4；其中，玻璃纤维的直径为2-4μm，纤维长度为4-10mm；改性陶瓷纤维的直径为3-5μm，纤维长度为6-10mm；所述打浆时间为30-40min；所述浆料a的质量浓度为0.5％-1.0％；所述底层纸的厚度为0.1-0.3mm。
3.根据权利要求1所述的一种含碳纳米材料的空气过滤纸的制备方法，其特征在于：所述步骤s1中，改性陶瓷纤维的制备方法为：将100g陶瓷纤维浸泡入1l含有25g二氧化钛的70％浓硫酸溶液中6-10h，然后加入5g 2％的聚乙二醇-400于50-60℃反应1-2h，反应结束后洗涤干燥，得到改性陶瓷纤维。
4.根据权利要求1所述的一种含碳纳米材料的空气过滤纸的制备方法，其特征在于：所述步骤s2中，羽毛纤维、柚皮纤维素、秸秆纤维的质量比为4:3:3；所述羽毛纤维的直径为20-30μm，纤维长度为10-15mm，所述羽毛为鸭羽毛、鸡羽毛、鹅羽毛中的一种；...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑小平，张星，苏晓文，陈奎，张天云，祁鹏堂，张继林，
申请(专利权)人：兰州理工大学，
类型：发明
国别省市：
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