一种纳米玻璃纤维复合过滤材料的制备方法与流程

本发明涉及玻璃纤维材料的加工，具体涉及一种纳米玻璃纤维复合过滤材料的制备方法。

背景技术：

1、玻璃纤维是非常好的金属材料替代材料，随着国民经济的不断发展，玻璃纤维已成为建筑、交通、电子、电气、化工、冶金、环境保护、国防等行业必不可少的原材料。中国玻璃纤维行业近几年的快速发展，动力来自国内和国外两个市场的拉动。国际市场的扩大，既有总需求增长的因素，也有来自国际企业前期因利润率较低退出行业后，给国内企业在国际市场留下的发展空间；而国内市场的增长，则是来自下游消费行业的快速发展。中国玻璃纤维经过了50多年的发展，已经颇具规模。

2、目前大部分一次性口罩的主要过滤介质的材料均为静电驻极熔喷无纺布材料过滤。熔喷无纺布纤维直径较大，过滤效率主要靠静电吸引作用，易受环境因素影响，效率不稳定；因此熔喷无纺布长期积累颗粒或遇到液体时，静电很易被中和或屏蔽，导致过滤失效，引起医院内部空间交叉感染。目前亟需研制出可替代熔喷无纺布，甚至是各方面性能优于熔喷无纺布的熔喷无纺布替代品，以玻璃纤维为基材的新型复合过滤材料或能成为熔喷无纺布替代品。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种能有效解决熔喷无纺布长期积累颗粒或遇到液体时，静电很易被中和或屏蔽，导致过滤失效，引起医院内部空间交叉感染的问题的纳米玻璃纤维复合过滤材料的制备方法。

2、为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种纳米玻璃纤维复合过滤材料的制备方法，包括以下步骤：

3、步骤s1，改性玻璃纤维：

4、步骤s11：取玻璃纤维，放入第一改性液中，于45～50℃条件下浸渍4～6h；所述第一改性液按重量份计，包括：水：100份、聚山梨酯20：0.5～0.9份、硅油：4～6份、聚四氟乙烯乳液：7～9份、明胶：1.2～1.5份；

5、步骤s12：在步骤s11中的第一改性液中，加入有机酸，调节溶液ph至4～4.5，于60～65℃条件下浸渍3～5h；

6、步骤s13：在步骤s12中的第一改性液中，加入氨水，调节溶液ph至9～9.5，于50～55℃条件下浸渍2～3h，取出玻璃纤维，干燥，即得所述改性玻璃纤维；

7、步骤s2，改性复合纤维：

8、步骤s21：取30～35重量份的聚丙烯短纤维、5～7重量份的粘胶纤维、3～5重量份的聚乙烯醇缩甲醛纤维，混合均匀，得到复合纤维；

9、步骤s22：取复合纤维，放入第二改性液中，于70～75℃条件下浸渍6～8h，取出，干燥，得到所述改性复合纤维；所述第二改性液按重量份计，包括：水：100份、氯化锌：5～8份、盐酸：5～7份；

10、步骤s3，改性复合纸浆：

11、步骤s31：取40～45重量份的硫酸盐木浆、20～25重量份的亚硫酸盐木浆，混合均匀，得到复合纸浆；

12、步骤s32：取复合纸浆，放入第三改性液中，于80～85℃条件下浸渍45～60min，再将温度升至120～125℃，继续浸渍25～30min，取出，干燥，得到所述改性复合纸浆；所述第三改性液按重量份计，包括：水：100份、氢氧化钠：25～30份；

13、步骤s4，二段碎浆：取100重量份的所述改性玻璃纤维、6～8重量份的所述改性复合纤维、3～5重量份的所述改性复合纸浆，混合均匀，得到复合浆料；将复合浆料投入碎浆设备，复合浆料浓度控制在8～12wt％，在300～400rpm的转速下碎浆10～15min完成一段碎浆；再在500～600rpm的转速下碎浆20～25min完成二段碎浆，得到碎浆的浆料；

14、步骤s5，三段除渣：将所述碎浆的浆料送入三段除渣器，进行三段除渣，得到除渣的浆料；

15、步骤s6，冲浆上网，脱水成型：将所述除渣的浆料进行冲浆上网，脱水成型，得到湿纸幅；

16、步骤s7，烘干固化：对所述湿纸幅进行烘干固化，即得所述纳米玻璃纤维复合过滤材料。

17、进一步地，所述步骤s1中，所述玻璃纤维直径为3～5μm；所述聚四氟乙烯乳液固含量在58～62wt％，聚四氟乙烯乳液中聚四氟乙烯的粒径在0.15～0.17μm。

18、进一步地，所述步骤s11中，所述第一改性液按重量份计，包括：水：100份、聚山梨酯20：0.6～0.9份、硅油：5～6份、聚四氟乙烯乳液：8～9份、明胶：1.4～1.5份。

19、进一步地，所述步骤s12中，所述有机酸按重量份计，包括：柠檬酸：15～18份、草酸：5～8份、酒石酸：7～10份。

20、进一步地，所述步骤s12中，在步骤s11中的第一改性液中，加入有机酸，调节溶液ph至4～4.5；再加入硫代乙醇酸，硫代乙醇酸的添加量为玻璃纤维重量的3～4％，于60～65℃条件下浸渍3～5h。

21、进一步地，所述步骤s13中，在步骤s12中的第一改性液中，加入氨水，调节溶液ph至9.2～9.5，于53～55℃条件下浸渍2.7～3h，取出玻璃纤维，干燥，即得所述改性玻璃纤维。

22、进一步地，所述步骤s21中，取32～35重量份的聚丙烯短纤维、6～7重量份的粘胶纤维、4～5重量份的聚乙烯醇缩甲醛纤维，混合均匀，得到复合纤维。

23、进一步地，所述步骤s4中，取100重量份的所述改性玻璃纤维、7～8重量份的所述改性复合纤维、4～5重量份的所述改性复合纸浆，混合均匀，得到复合浆料；将复合浆料投入碎浆设备，复合浆料浓度控制在9～12wt％，在350～400rpm的转速下碎浆12～15min完成一段碎浆；再在550～600rpm的转速下碎浆23～25min完成二段碎浆，得到碎浆的浆料。

24、进一步地，所述步骤s7中，对所述湿纸幅依次进行第一阶段烘干固化、第二阶段烘干固化，即得所述纳米玻璃纤维复合过滤材料；第一阶段烘干固化温度控制在150～180℃、压力控制在600～700pa、干燥时间控制在4～6min；第一阶段烘干固化温度控制在70～90℃、压力控制在1.15～1.18mpa、干燥时间控制在30～35min。

25、进一步地，所述步骤s7中，对所述湿纸幅依次进行第一阶段烘干固化、第二阶段烘干固化，即得所述纳米玻璃纤维复合过滤材料；第一阶段烘干固化温度控制在160～180℃、压力控制在650～700pa、干燥时间控制在5～6min；第一阶段烘干固化温度控制在80～90℃、压力控制在1.17～1.18mpa、干燥时间控制在32～35min。

26、本发明一种纳米玻璃纤维复合过滤材料的制备方法，制备得到的纳米玻璃纤维复合过滤材料的主要技术指标如下：

27、 序号 性能 单位 指标 1 定量 <![cdata[g/m²]]> 76 2 透气度 mm/s 38 3 纵向抗张强度 kn/m 1.24 4 厚度 mm 0.31 5 最大孔径 um 6.443 6 平均孔径 um 2.1097 7 0.4um过滤效率 ％ 99.996％ 8 过滤阻力 pa 365.6 9 过滤级别 - h14

28、。

29、本发明一种纳米玻璃纤维复合过滤材料的制备方法，根据玻纤的特殊属性，同时设置3条备浆线，选择加入不同添加剂改性，分开处理浆料，再二次碎浆，使得浆料得到更好的分散；再进行三段除渣工艺，在保证原料利用率情况下，有效过滤渣球，减少杂质影响玻纤成形；制出的纳米玻璃纤维复合过滤材料的纤维直径比熔喷无纺布纤维直径小，且纤维间结合得更紧密，使得过滤方式从静电吸引作用变更为更可靠的机械过滤，因此长期使用过程中过滤效率仍然能够保持稳定，能有效解决熔喷无纺布长期积累颗粒或遇到液体时，静电很易被中和或屏蔽，导致过滤失效，引起医院内部空间交叉感染的问题。

30、本发明一种纳米玻璃纤维复合过滤材料的制备方法，步骤s12中，限定了有机酸的组成配比，还加入硫代乙醇酸，玻璃纤维的改性效果更好，能有效提升纳米玻璃纤维复合过滤材料的纵向抗张强度；优化了烘干固化工艺，能进一步提升纳米玻璃纤维复合过滤材料的纵向抗张强度。