[发明专利]一种活性炭纤维纸及其制备方法

说明书

技术领域

    本发明涉及一种过滤纸，具体涉及一种采用活性炭纤维作为过滤材料的过滤纸。

背景技术

    活性炭（Activated Carbon，AC）是一种孔隙结构发达的多孔性功能材料，利用活性炭的特性制备的活性炭过滤纸，则是一种功能性过滤材料，可用于空气与水的净化和军事化学防护等领域，具有广阔的市场前景。目前市面上常见的活性炭过滤纸大多数是以植物纤维纸浆作为载体，将活性炭粉末加入纸浆中采用抄纸机抄造而成，其过滤机理在于纸中的活性炭粒具有多孔结构，比表面积非常大，对气体中的某些组分有着很强的吸附能力，能从空气中选择性地吸附、分离有毒有害的气体。活性炭过滤纸中的纤维纸浆则是活性炭的载体并给纸以能承受过滤压差的强度，同时也构成一定阻力。因此高效活性炭过滤纸的特点应是活性炭量多，纤维纸浆用量少，两者比例需平衡到成纸既有高的吸附过滤效率，又有足够的使用强度。但实际应用中活性炭粉末用量较多时通常存在过滤纸强度不够且容易掉粉的问题，而减小活性炭粉末用量加大纤维纸浆用量，又会导致过滤纸吸附过滤效率降低而不能满足使用要求，两者很难平衡。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺陷，提供一种兼有较高强度和较好吸附性能的纤维纸。

为了达到上述目的，本发明提供了一种活性炭纤维纸，以芳纶沉析纤维（芳纶沉析限位采用间位或对位芳纶沉析纤维，优选间位芳纶沉析纤维）为载体，其上负载活性炭纤维；活炭纤维的长度为1-8mm（优选2-5mm，最佳长度3mm）；芳纶沉析纤维的绝干质量占所述活性炭纤维纸绝干质量的10-50%（优选25-40%，最佳为30%）。

本发明还提供了上述活性炭纤维纸的制备方法，包括以下步骤：

（1）沉析纤维浆液制备：取芳纶沉析纤维打浆，打浆浓度为1-5%，疏解时间为10-30min，打浆度为40~70°SR；

（2）活性炭纤维浆液制备：取活性炭纤维打浆，打浆浓度为1-5%，疏解时间为10-20min，打浆度为10~20°SR；

（3）纤维纸初成品制备：将芳纶沉析纤维浆液与活性炭纤维浆液混合搅拌均匀后，在造纸机上进行混合配抄，造纸机上网浆料浓度为0.1-0.4%；

（4）烘干、成形：将步骤（3）中制备的纤维纸初成品直接于80-120℃下烘干后（无需先经湿压榨），热压成形；所述热压温度为100-180℃，热压压力为5-15MPa，热压时间为20-60s。

上述制备方法具体步骤如下：

（1）将称量好的芳纶沉析纤维用打浆机以不同的打浆浓度（1~5%，优选3%）和疏解时间（10~30 min，优选25min）进行打浆，获得不同打浆度的沉析纤维浆液，打浆度控制在40~70°SR（优选55°SR）。

（2）将称量好的一定长度的短切活性炭纤维（1-8mm，优选2-5mm，最佳长度3mm）用打浆机以不同的打浆浓度（1~5%，优选2%）和疏解时间（10~20 min，优选15min），获得不同打浆度的活性炭纤维浆液，打浆度控制在10~20°SR（优选15°SR）。

（3）按芳纶沉析纤维占10~50%（以芳纶沉析纤维绝干质量计，相对于纤维纸绝干质量的比，优选25-40%，最佳为30%）的配比将沉析纤维浆液与活性炭纤维浆液混合搅拌均匀后，在小型实验造纸机上进行混合配抄，上网浆料浓度控制在0.1~0.4%（优选0.2%）。

（4）抄造的纸张初成品不经湿压榨，直接放入电热鼓风干燥箱内于80~120 ℃（优选105℃）烘干。

（5）将烘干后的纸片放入平板热压机上以不同的热压工艺热压成形，控制热压温度为100~180 ℃（优选140℃），热压压力为5~15 MPa（优选10 MPa），热压时间为20~60 s（优选30 s）。

本发明相比现有技术具有以下优点：

1、本发明首次采用成纸性好、干湿态强度大且具有良好的黏合和抱合性的沉析纤维替代传统活性炭过滤纸中常用的植物纤维纸浆，沉析纤维在作为活性炭纤维载体的同时能起到增强作用，可省去传统活性炭纸制备中采用丁苯胶乳等增强剂增强的工艺，从而缩短活性炭纸生产流程。

2、本发明采用短切活性炭纤维代替活性炭粉末作为吸附材料，其孔径微小，孔径分布狭窄，比表面积大，吸附性能更加优良，且吸附和解吸速度快，使用时粉尘污染少。