一種活性炭纖維紙及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種活性炭纖維紙及其制備方法。該活性炭纖維紙以芳綸沉析纖維為載體，其上負載活性炭纖維；活性炭纖維的長度為1-8mm；芳綸沉析纖維的絕干質(zhì)量占所述活性炭纖維紙絕干質(zhì)量的10-50%。本發(fā)明制備得到的活性炭纖維紙相比傳統(tǒng)的活性炭過濾紙，具有較高吸附性能和較高強度。
【專利說明】一種活性炭纖維紙及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種過濾紙，具體涉及一種采用活性炭纖維作為過濾材料的過濾紙。

【背景技術(shù)】
[0002]活性炭(Activated Carbon, AC)是一種孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達的多孔性功能材料,利用活性炭的特性制備的活性炭過濾紙，則是一種功能性過濾材料，可用于空氣與水的凈化和軍事化學(xué)防護等領(lǐng)域，具有廣闊的市場前景。目前市面上常見的活性炭過濾紙大多數(shù)是以植物纖維紙漿作為載體，將活性炭粉末加入紙漿中采用抄紙機抄造而成，其過濾機理在于紙中的活性炭粒具有多孔結(jié)構(gòu)，比表面積非常大，對氣體中的某些組分有著很強的吸附能力，能從空氣中選擇性地吸附、分離有毒有害的氣體?；钚蕴窟^濾紙中的纖維紙漿則是活性炭的載體并給紙以能承受過濾壓差的強度，同時也構(gòu)成一定阻力。因此高效活性炭過濾紙的特點應(yīng)是活性炭量多，纖維紙漿用量少，兩者比例需平衡到成紙既有高的吸附過濾效率，又有足夠的使用強度。但實際應(yīng)用中活性炭粉末用量較多時通常存在過濾紙強度不夠且容易掉粉的問題，而減小活性炭粉末用量加大纖維紙漿用量，又會導(dǎo)致過濾紙吸附過濾效率降低而不能滿足使用要求，兩者很難平衡。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，提供一種兼有較高強度和較好吸附性能的纖維紙。
[0004]為了達到上述目的，本發(fā)明提供了一種活性炭纖維紙，以芳綸沉析纖維(芳綸沉析限位采用間位或?qū)ξ环季]沉析纖維，優(yōu)選間位芳綸沉析纖維)為載體，其上負載活性炭纖維；活炭纖維的長度為1-Smm (優(yōu)選2-5mm，最佳長度3mm);芳綸沉析纖維的絕干質(zhì)量占所述活性炭纖維紙絕干質(zhì)量的10-50% (優(yōu)選25-40%，最佳為30%)。
[0005]本發(fā)明還提供了上述活性炭纖維紙的制備方法，包括以下步驟:
(O沉析纖維漿液制備:取芳綸沉析纖維打漿，打漿濃度為1-5%，疏解時間為10-30min,打漿度為 40?70。SR ；
(2)活性炭纖維漿液制備:取活性炭纖維打漿，打漿濃度為1_5%，疏解時間為10-20min，打漿度為 10?20。SR;
(3)纖維紙初成品制備:將芳綸沉析纖維漿液與活性炭纖維漿液混合攪拌均勻后，在造紙機上進行混合配抄，造紙機上網(wǎng)漿料濃度為0.1-0.4% ；
(4)烘干、成形:將步驟(3)中制備的纖維紙初成品直接于80-120°C下烘干后(無需先經(jīng)濕壓榨)，熱壓成形；所述熱壓溫度為100-180°C，熱壓壓力為5-15MPa，熱壓時間為20_60so
[0006]上述制備方法具體步驟如下:
(O將稱量好的芳綸沉析纖維用打漿機以不同的打漿濃度(Γ5%,優(yōu)選3%)和疏解時間(1(T30 min,優(yōu)選25min)進行打漿，獲得不同打漿度的沉析纖維漿液，打漿度控制在40?70° SR (優(yōu)選 55° SR)。
[0007](2)將稱量好的一定長度的短切活性炭纖維(l-8mm,優(yōu)選2_5mm,最佳長度3mm)用打漿機以不同的打漿濃度(Γ5%,優(yōu)選2%)和疏解時間(1(T20 min,優(yōu)選15min)，獲得不同打漿度的活性炭纖維漿液，打漿度控制在1(Γ20° SR (優(yōu)選15° SR)。
[0008](3)按芳綸沉析纖維占1(Γ50% (以芳綸沉析纖維絕干質(zhì)量計，相對于纖維紙絕干質(zhì)量的比，優(yōu)選25-40%，最佳為30%)的配比將沉析纖維漿液與活性炭纖維漿液混合攪拌均勻后，在小型實驗造紙機上進行混合配抄，上網(wǎng)漿料濃度控制在0.Γ0.4% (優(yōu)選0.2%)。
[0009](4)抄造的紙張初成品不經(jīng)濕壓榨，直接放入電熱鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)于8(T120 °C (優(yōu)選105 °C)烘干。
[0010](5)將烘干后的紙片放入平板熱壓機上以不同的熱壓工藝熱壓成形，控制熱壓溫度為100?180 V (優(yōu)選140°C)，熱壓壓力為5?15 MPa (優(yōu)選10 MPa)，熱壓時間為20?60 s(優(yōu)選30 S)。
[0011]本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點:
1、本發(fā)明首次采用成紙性好、干濕態(tài)強度大且具有良好的黏合和抱合性的沉析纖維替代傳統(tǒng)活性炭過濾紙中常用的植物纖維紙漿，沉析纖維在作為活性炭纖維載體的同時能起到增強作用，可省去傳統(tǒng)活性炭紙制備中采用丁苯膠乳等增強劑增強的工藝，從而縮短活性炭紙生產(chǎn)流程。
[0012]2、本發(fā)明采用短切活性炭纖維代替活性炭粉末作為吸附材料，其孔徑微小，孔徑分布狹窄，比表面積大，吸附性能更加優(yōu)良，且吸附和解吸速度快，使用時粉塵污染少。
[0013]3、本發(fā)明利用芳綸沉析纖維和短切活性炭纖維混合制備得到的纖維紙，相比傳統(tǒng)的活性炭過濾紙具有較高吸附性能和較高強度，最佳吸附效率能達到97%，同時抗張強度為
0.72 kN/m。本發(fā)明制備得到的活性炭纖維紙表面不易掉粉，使加工與使用更為方便，可進一步擴大活性炭過濾紙的應(yīng)用范圍。

【具體實施方式】
[0014]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。
[0015]實施例1
間位芳綸沉析纖維制備:以間苯二甲酰氯(IPC)和間苯二胺(MPD)作為聚合單體，在二甲基乙酰胺(DMAc)體系中合成間位芳綸溶液。采用合成的間位芳綸溶液，制得間位芳綸沉析纖維。其中，間位芳綸溶液濃度3%，凝固浴H2CVDMAc混合重量比為70:30，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為2000 r/min。
[0016]纖維紙制備:將稱量好的間位芳綸沉析纖維用打漿機以3%的打漿濃度疏解25min，獲得打漿度為55° SR的沉析纖維漿液。將稱量好的長度為3 mm的短切粘膠基活性炭纖維用打漿機以2%的打漿濃度疏解15 min，獲得打漿度為15° SR的活性炭纖維漿液。按間位芳綸沉析纖維占30% (以芳綸沉析纖維絕干質(zhì)量計，相對于纖維紙絕干質(zhì)量的比)的配比將沉析纖維漿液與活性炭纖維漿液混合攪拌均勻后，在小型實驗造紙機上進行混合配抄，上網(wǎng)漿料濃度控制在0.2%。抄造的紙張初成品直接放入電熱鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)于105 °〇烘干。將烘干后的紙片放入平板熱壓機在熱壓溫度為140 °C、熱壓壓力為10 MPa、熱壓時間為30 s的熱壓工藝熱壓制得沉析纖維增強活性炭纖維紙。該紙表面細膩不易掉粉，吸附效率為97%，抗張強度為0.72 kN/m。
[0017]實施例2
間位芳綸沉析纖維制備:以間苯二甲酰氯(IPC)和間苯二胺(MPD)作為聚合單體，在二甲基乙酰胺(DMAc)體系中合成間位芳綸溶液。采用合成的間位芳綸溶液，制得間位芳綸沉析纖維。其中，間位芳綸溶液濃度5%，凝固浴H2CVDMAc混合重量比為60:40，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為2500 r/min。
[0018]纖維紙制備:將稱量好的間位芳綸沉析纖維用打漿機以1%的打漿濃度疏解10min，獲得打漿度為40° SR的沉析纖維漿液。將稱量好的長度為I mm的短切粘膠基活性炭纖維用打漿機以5%的打漿濃度疏解20 min,獲得打漿度為20° SR的活性炭纖維漿液。按間位芳綸沉析纖維占10% (以芳綸沉析纖維絕干質(zhì)量計，相對于纖維紙絕干質(zhì)量的比)的配比將沉析纖維漿液與活性炭纖維漿液混合攪拌均勻后，在小型實驗造紙機上進行混合配抄，上網(wǎng)漿料濃度控制在0.1%。抄造的紙張初成品直接放入電熱鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)于120 °〇烘干。將烘干后的紙片放入平板熱壓機在熱壓溫度為100 °C、熱壓壓力為15 MPa、熱壓時間為60 s的熱壓工藝熱壓制得沉析纖維增強活性炭纖維紙。該紙表面細膩不易掉粉，吸附效率為98%，抗張強度為0.59 kN/m。
[0019]實施例3
對位芳綸沉析纖維制備:以對苯二甲酰氯(IPC)和對苯二胺(MPD)作為聚合單體，在二甲基乙酰胺(DMAc)體系中合成對位芳綸溶液。采用合成的對位芳綸溶液，制得對位芳綸沉析纖維。其中，對位芳綸溶液濃度7%，凝固浴H2CVDMAc混合重量比為70:30，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為3000 r/min。
[0020]纖維紙制備:將稱量好的對位芳綸沉析纖維用打漿機以5%的打漿濃度疏解30min，獲得打漿度為70 ° SR的沉析纖維漿液。將稱量好的長度為8 mm的短切粘膠基活性炭纖維用打漿機以1%的打漿濃度疏解10 min,獲得打漿度為10 ° SR的活性炭纖維漿液。按對位芳綸沉析纖維占50% (以芳綸沉析纖維絕干質(zhì)量計，相對于纖維紙絕干質(zhì)量的比)的配比將沉析纖維漿液與活性炭纖維漿液混合攪拌均勻后，在小型實驗造紙機上進行混合配抄，上網(wǎng)漿料濃度控制在0.4%。抄造的紙張初成品直接放入電熱鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)于80 °〇烘干。將烘干后的紙片放入平板熱壓機在熱壓溫度為180 °C、熱壓壓力為5 MPa、熱壓時間為20 s的熱壓工藝熱壓制得沉析纖維增強活性炭纖維紙。該紙表面細膩不易掉粉，吸附效率為82%，抗張強度為0.78 kN/m。
【權(quán)利要求】
1.一種活性炭纖維紙，其特征在于:所述活性炭纖維紙以芳綸沉析纖維為載體，其上負載活性炭纖維；所述芳綸沉析纖維選用間位芳綸沉析纖維或?qū)ξ环季]沉析纖維；所述活性炭纖維的長度為1-8_ ;所述芳綸沉析纖維的絕干質(zhì)量占所述活性炭纖維紙絕干質(zhì)量的10-50%O
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活性炭纖維紙，其特征在于:所述活性炭纖維的長度為2-5mm ;所述芳綸沉析纖維的絕干質(zhì)量占所述活性炭纖維紙絕干質(zhì)量的25_40%。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的活性炭纖維紙，其特征在于:所述芳綸沉析纖維采用間位芳綸沉析纖維；所述活性炭纖維的長度為3mm ;所述芳綸沉析纖維的絕干質(zhì)量占所述活性炭纖維紙絕干質(zhì)量的30%。
4.如權(quán)利要求1至3任一所述活性炭纖維紙的制備方法，其特征在于:包括以下步驟: (O沉析纖維漿液制備:取芳綸沉析纖維打漿，打漿濃度為1_5%，疏解時間為10-30min,打漿度為 40?70。SR ； (2)活性炭纖維漿液制備:取活性炭纖維打漿，打漿濃度為1_5%，疏解時間為10-20min，打漿度為 10?20。SR; (3)纖維紙初成品制備:將芳綸沉析纖維漿液與活性炭纖維漿液混合攪拌均勻后，在造紙機上進行混合配抄，造紙機上網(wǎng)漿料濃度為0.1-0.4% ； (4)烘干、成形:將步驟(3)中制備的纖維紙初成品直接于80-120°C下烘干后，熱壓成形；所述熱壓溫度為100-180°C，熱壓壓力為5-15MPa，熱壓時間為20_60s。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于:所述步驟(I)中芳綸沉析纖維的打漿濃度為3%，疏解時間為25min，打漿度為55° SR ;所述步驟(2)中活性炭纖維的打漿濃度為2%，疏解時間為15min，打漿度為15° SR ;所述步驟(3)中造紙機上網(wǎng)漿料濃度為0.2%。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于:所述步驟(4)中烘干溫度為105°C；熱壓溫度為140°C，熱壓壓力為lOMPa，熱壓時間為30s。
【文檔編號】D21H13/50GK104233903SQ201410457111
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月10日
【發(fā)明者】劉其霞, 季濤, 高強, 倪朝輝, 姚理榮, 王飛艷, 余進 申請人:南通大學(xué)