一种石膏晶须空气过滤纸及其制备方法

摘要

一种石膏晶须空气过滤纸，包括选自直径为0.1‑0.5μm的石膏晶须、直径为0.5‑1.0μm的石膏晶须、直径为1.0‑5.0μm的石膏晶须中的至少一种和粘结材料，并且不同直径的石膏晶须的含量比例为任意。本申请的石膏晶须空气过滤纸在空气净化时过滤效率更高，同时过滤阻力也较低，用于口罩和空气净化器后，对PM2.5细颗粒的过滤效率非常突出。

权利要求

1.一种石膏晶须空气过滤纸，包括三种不同直径的石膏晶须和粘结材料，其中三种不同直径的石膏晶须的质量百分比为：直径为0.1-0.5μm的石膏晶须       30-40%直径为0.5-1.0μm的石膏晶须       45-55%直径为1.0-5.0μm的石膏晶须       10-20%。

2.根据权利要求1所述的石膏晶须空气过滤纸，包括作为所述过滤纸的骨架的直径为

1.0-5.0μm的石膏晶须和搭接在所述骨架上形成所述过滤纸的网孔的直径为0.1-0.5μm和

0.5-1.0μm的石膏晶须。

3.一种制备根据权利要求1至2中任一项所述的石膏晶须空气过滤纸的方法，包括以下步骤：（1）分别按质量百分比称取直径为0.1-0.5μm的石膏晶须、直径为0.5-1.0μm的石膏晶须和直径为1.0-5.0μm的石膏晶须，然后混合制浆；

（2）将步骤（1）所得的浆料进行稀释及除渣处理；

（3）将步骤（2）所得的稀释液经成型机成型后得到湿纸；

（4）在步骤（3）所得湿纸表面喷入粘结材料，并进行脱水干燥，得到成品石膏晶须空气过滤纸。

4.根据权利要求3所述的制备石膏晶须空气过滤纸的方法，其中，所述步骤（1）中，将所称取的三种不同直径的石膏晶须放入打浆机，并加非强氧化性酸使之酸化，调整浆料的pH值为2.5-3.5，质量浓度为2.5-4%，在打浆机中打浆分散。

5.根据权利要求3所述的制备石膏晶须空气过滤纸的方法，其中，所述步骤（2）中，将步骤（1）所得浆料用水稀释至质量浓度为0.25-0.4%，然后进行除渣处理。

6.根据权利要求3所述的制备石膏晶须空气过滤纸的方法，其中，所述步骤（4）中，对成型后的湿纸进行真空抽吸脱水，使其含水率低于60%。

7.根据权利要求3所述的制备石膏晶须空气过滤纸的方法，其中，所述步骤（4）中，将脱水后的湿纸在150-250℃下进行干燥。

8.根据权利要求4所述的制备石膏晶须空气过滤纸的方法，其中，所述非强氧化性酸为盐酸或稀硫酸。

9.根据权利要求3至8中任一项所述的制备石膏晶须空气过滤纸的方法，其中，所述粘结材料为丙烯酸乳液和聚酰胺环氧氯丙烷中的至少一种。

10.根据权利要求9所述的制备石膏晶须空气过滤纸的方法，其中，所述粘结材料为丙烯酸乳液与聚酰胺环氧氯丙烷以任意比例的混合物。

说明书

一种石膏晶须空气过滤纸及其制备方法

技术领域

[0001] 本申请涉及空气过滤领域，特别涉及一种无毒无害的石膏晶须空气过滤纸及其制备方法。

背景技术

[0002] 2013年12月初，我国近半国土被雾霾覆盖，2014年2月，大规模雾霾天气再次来袭，多个城市的PM2.5值严重超标。雾霾来临时，空中悬浮着大量颗粒、粉尘等有害物质，一旦这些有害物质被人体吸入，就会刺激并破坏呼吸道黏膜，容易造成上呼吸道感染，对人体健康造成威胁，因此能够防护PM2.5的口罩和空气净化器成为了人们关注的热点。而他们对PM2.5的过滤效果主要取决于所用空气过滤纸的性能优劣。

[0003] 滤纸的材质为纤维制成品，根据组成滤纸的纤维种类不同，滤纸的性能、用途也不一样。目前市面上生产滤纸的主要原料包括石棉纤维、玻璃纤维、植物纤维等。石棉纤维具有高度耐火性、电绝缘性和绝热性，是重要的防火、绝缘和保温材料。但是由于石棉纤维能引起石棉肺、胸膜间皮瘤等疾病，许多国家选择了全面禁止使用这种危险性物质。但是研究表明，与石棉相关的疾病在我国的多种工业职业中仍普遍存在，中国过滤材料至今仍使用石棉的现象十分令人担忧。

[0004] 过滤效率是产品分级的依据，决定着空气是否达到净化标准；过滤阻力是区分产品优劣的重要参数，过滤阻力越低，空气进气系统的进气负荷越小，运行成本越低。因此，提高过滤效率、降低过滤阻力始终是过滤材料的发展趋势。通过多层复合、表面覆膜、采用更细纤维等方法可以进一步实现高效低阻，其中使用超细纤维是一种简单有效的方法。细纤维的加入在纸页结构中形成“屏蔽效应”，使部分气流从细纤维表面通过；加入亚微米级纤维时，气溶胶通过时容易产生“滑流现象”，对纸页过滤性能产生巨大影响。由于玻璃纤维的直径远远小于植物纤维，因此目前市面上通常采用玻璃纤维为原料生产空气过滤纸。目前过滤效果最好的是超细玻璃纤维过滤纸，但是超细玻璃纤维过滤纸过高的成本令其推广应用受到了限制。另外，玻璃纤维过滤纸容易破碎，并且其表面含有很多亲水的羟基，遇到淀粉等类似物质时容易附着，从而滋生霉菌。因此，需要一种具有改进的过滤性能的空气过滤纸。

发明内容

[0005] 本申请的第一目的是提供一种石膏晶须空气过滤纸。

[0006] 本申请所提供的石膏晶须空气过滤纸，选自直径为0.1-0.5μm的石膏晶须、直径为0.5-1.0μm的石膏晶须、直径为1.0-5.0μm的石膏晶须中的至少一种和粘结材料，并且不同直径的石膏晶须的质量百分比含量是任意的。

[0007] 在一些实施方式中，所述过滤纸包括三种不同直径的石膏晶须和粘结材料，其中三种不同直径的石膏晶须的质量百分比为：

[0008] 直径为0.1-0.5μm的石膏晶须     30-40％

[0009] 直径为0.5-1.0μm的石膏晶须     45-55％

[0010] 直径为1.0-5.0μm的石膏晶须     10-20％

[0011] 其中，直径为1.0-5.0μm的石膏晶须搭起过滤纸的骨架，直径为0.1-0.5μm和0.5-1.0μm的石膏晶须搭接在骨架上形成致密的网孔。

[0012] 在本申请中，术语“粘结材料”指的是可以在过滤纸中粘结各石膏晶须的任何粘性材料，包括但不限于热固型粘结材料或非热固型粘结材料，优选丙烯酸乳液或聚酰胺环氧氯丙烷，更优选丙烯酸乳液和聚酰胺环氧氯丙烷以任意比例的混合物。

[0013] 粘结材料的用量也没有特别限定，只要其使各石膏晶须粘结即可。

[0014] 本领域的技术人员需要理解的是，当包括两种或三种不同直径的石膏晶须时，不可重复选择不同直径范围内的直径相同的石膏晶须。

[0015] 本申请的第二目的是提供一种制备石膏晶须空气过滤纸的方法。

[0016] 本申请所提供的制备石膏晶须空气过滤纸的方法，包括以下步骤：

[0017] (1)分别按质量百分比称取直径为0.1-0.5μm的石膏晶须、直径为0.5-1.0μm的石膏晶须和直径为1.0-5.0μm的石膏晶须，然后混合制浆；

[0018] (2)将步骤(1)所得的浆料进行稀释及除渣处理；

[0019] (3)将步骤(2)所得的稀释液经成型机成型后得到湿纸；

[0020] (4)在步骤(3)所得湿纸表面喷入粘结材料，并进行脱水干燥，得到成品石膏晶须空气过滤纸。

[0021] 在一些实施方式，所述步骤(1)中，混合制浆的具体方法为：将所称取的三种不同直径的石膏晶须放入打浆机，并加非强氧化性酸使之酸化，调整浆料的pH值为2.5-3.5，质量浓度为2.5-4％，在打浆机中打浆分散。

[0022] 在一些实施方式，所述步骤(2)中，稀释及除渣处理的具体方法为：将步骤(1)所得浆料用水稀释至质量浓度为0.25-0.4％，然后进行除渣处理。

[0023] 在一些实施方式，所述步骤(4)中，脱水的具体方法为：对成型后的湿纸进行真空抽吸脱水，使其含水率低于60％。

[0024] 在一些实施方式，所述步骤(4)中，干燥的具体方法为：将脱水后的湿纸在150-250℃下进行干燥。

[0025] 在一些实施方式，所述步骤(2)中使用的酸为盐酸或稀硫酸。

[0026] 在一些实施方式，所述步骤(4)中使用的粘结材料为丙烯酸乳液或聚酰胺环氧氯丙烷中的至少一种，优选为丙烯酸乳液与聚酰胺环氧氯丙烷以任意比例的混合物。

[0027] 本申请以石膏晶须来制造过滤纸。石膏晶须的直径比玻璃纤维小，硬度合适，具有更加优良的流动性。因此，本申请的基于石膏晶须的过滤纸在空气净化时过滤效率较高，过滤阻力也较低，同时克服了玻璃纤维空气过滤纸成本高、容易破碎和容易滋生霉菌的缺点。

具体实施方式

[0028] 下面通过实施例来描述本申请的实施方式，本领域的技术人员应当认识到，这些具体的实施例仅表明为了达到本申请的目的而选择的实施技术方案，并不是对技术方案的限制。根据本申请的教导，结合现有技术对本申请技术方案的改进是显然的，均属于本申请保护的范围。

[0029] 实施例1

[0030] 本实施例的石膏晶须原料由按质量百分比计30％的直径为0.1-0.5μm的石膏晶须、55％的直径为0.5-1.0μm的石膏晶须以及15％的直径为1.0-5.0μm的石膏晶须组成。

[0031] 本实施例制备石膏晶须空气过滤纸的方法，包括以下步骤：

[0032] (1)按照质量百分比分别称取直径为0.1-0.5μm的石膏晶须、直径为0.5-1.0μm的石膏晶须和直径为1.0-5.0μm的石膏晶须；

[0033] (2)将步骤(1)所称取的原料放入打浆机，并加入稀硫酸使之酸化，调整浆料的pH值为3.0，质量浓度为4％，在打浆机中打浆分散；

[0034] (3)将步骤(2)所得浆料用水稀释至质量浓度为0.4％，并进行除渣处理，然后将稀释液输送至斜网成型造纸机上成型得到湿纸；

[0035] (4)在步骤(3)所得湿纸表面喷入丙烯酸乳液；

[0036] (5)对步骤(4)所得湿纸进行真空抽吸脱水，使其含水率低于60％；

[0037] (6)对步骤(5)所得湿纸在200℃下进行干燥。

[0038] 实施例2

[0039] 本实施例的石膏晶须原料由按质量百分比计40％的直径为0.1-0.5μm的石膏晶须、50％的直径为0.5-1.0μm的石膏晶须以及10％的直径为1.0-5.0μm的石膏晶须组成。

[0040] 本实施例制备石膏晶须空气过滤纸的方法，包括以下步骤：

[0041] (1)按照质量百分比分别称取直径为0.1-0.5μm的石膏晶须、直径为0.5-1.0μm的石膏晶须和直径为1.0-5.0μm的石膏晶须；

[0042] (2)将步骤(1)所称取的原料放入打浆机，并加入盐酸使之酸化，调整浆料的pH值为3.5，质量浓度为3％，在打浆机中打浆分散；

[0043] (3)将步骤(2)所得浆料用水稀释至质量浓度为0.3％，并进行除渣处理，然后将稀释液输送至斜网成型造纸机上成型得到湿纸；

[0044] (4)在步骤(3)所得湿纸表面喷入聚酰胺环氧氯丙烷；

[0045] (5)对步骤(4)所得湿纸进行真空抽吸脱水，使其含水率低于60％；

[0046] (6)对步骤(5)所得湿纸在150℃下进行干燥。

[0047] 实施例3

[0048] 本实施例的石膏晶须原料由按质量百分比计35％的直径为0.1-0.5μm的石膏晶须、45％的直径为0.5-1.0μm的石膏晶须以及20％的直径为1.0-5.0μm的石膏晶须组成。

[0049] 本实施例制备石膏晶须空气过滤纸的方法，包括以下步骤：

[0050] (1)按照质量百分比分别称取直径为0.1-0.5μm的石膏晶须、直径为0.5-1.0μm的石膏晶须和直径为1.0-5.0μm的石膏晶须；

[0051] (2)将步骤(1)所称取的原料放入打浆机，并加入稀硫酸使之酸化，调整浆料的pH值为2.5，质量浓度为2.5％，在打浆机中打浆分散；

[0052] (3)将步骤(2)所得浆料用水稀释至质量浓度为0.25％，并进行除渣处理，然后将稀释液输送至斜网成型造纸机上成型得到湿纸；

[0053] (4)在步骤(3)所得湿纸表面喷入丙烯酸乳液和聚酰胺环氧氯丙烷乳液的混合物；

[0054] (5)对步骤(4)所得湿纸进行真空抽吸脱水，使其含水率低于60％；

[0055] (6)对步骤(5)所得湿纸在250℃下进行干燥。

[0056] 现有的植物纤维过滤纸对PM2.5的过滤效率为16-87％，透过率最小为13％；普通玻璃纤维过滤纸的过滤效率为95％-99.999％，超细玻璃纤维过滤纸的过滤效率可达99.99995％，透过率为0.00005％。而本申请的实施例1-3制造的石膏晶须过滤纸的过滤效率均可达到99.99995％，即透过率为0.00005％，同时还克服了玻璃纤维空气过滤纸成本高、容易破碎和容易滋生霉菌的问题。因此，本申请的石膏晶须空气过滤纸用于口罩和空气净化器后，其对PM2.5细颗粒的过滤效率是非常突出的。

[0057] 以上所述仅为本申请的优选实施例，并非对本申请作出任何形式上和实质上的限制。本领域的技术人员，在不脱离本申请技术方案的范围内，当可利用以上所揭示的技术内容而作出的些许更改、修饰与演变的等同变化均为本申请的等效实施例；同时，凡依据本申请的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更改、修饰与演变等均在本申请的由权利要求界定的范围内。