[发明专利]一种抗菌玻璃纤维空气过滤纸及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及了一种抗菌玻璃纤维空气过滤纸及其制备方法。

背景技术

我国是一个用电大国，每年的用电量总额为48684亿千瓦时，且每年都以4～10％的速率增长，而我国最大的三峡水电站年均产电量仅为1073亿千瓦时，且年产量超过500万千瓦时的大型发电站就有289家，中型、小型大电站则不计其数，所有电厂的进、排风系统中都需要安装多套空气过滤器从而起到提供洁净空气的作用。该类空气过滤器按照效率等级分为高、中、初效三个等级，除了初效过滤器用到金属丝或玻纤毡，其余过滤器的过滤材料基本为玻璃纤维滤料。目前，电厂空气滤材要求通风量大，其对过滤材料要求具有很高的强度及耐破度，且需要拒水拒油性能来应对恶劣的环境，从而延长过滤器的使用寿命，现有的过滤材料还有待进一步增强。而且，现在已有报道通过在玻璃纤维表面添加纳米银从而赋予玻璃纤维以抗菌性能，可应用于过滤纸以及树脂等使其具有抗菌特性；但是纳米银呈颗粒状，往往只能聚集在玻璃纤维的特定部位，无法均匀分布在表面，从而影响的抗菌效果；另一方面，纳米银与玻璃纤维无法紧密结合（特别是当纳米银颗粒含量增加时，容易发生团聚现象），在使用过程中容易脱落，从而影响使用寿命及抗菌效果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供了一种抗菌玻璃纤维空气过滤纸及其制备方法。

本发明所要解决的技术问题通过以下技术方案予以实现：

一种抗菌玻璃纤维空气过滤纸的制备方法，包括以下步骤：

（一）制备抗菌玻璃纤维：

（1）制备玻璃纤维：将50~55% SiO2、10~15%B2O3、0.1~0.5%Na2O、10~15%Al2O3和15~20%CaO粉碎搅拌混合后，放在400mL的刚玉坩埚内，用硅钼棒电阻炉熔制，加料温度为1370℃，熔融澄清温度为1450±10℃，于1200℃出炉，浇注成型，送入马弗炉中，于500℃退火，制得玻璃；将制得的玻璃加热到拉丝粘度的温度1050℃，拉制成直径约10μm左右的玻璃纤维；

（2）玻璃纤维预处理：取5~50份玻璃纤维分相后，在100ml浓度为1mol/L的HCl溶液中进行酸浸处理，酸浸处理是在恒温95℃条件下进行，使玻璃纤维中分出的Na2O-B2O3相溶解于酸，酸中加入5ml浓度为40%的NH4Cl溶液作为缓冲剂，酸处理时间为30min；经水洗脱水、烘干，得到预处理玻璃纤维；

（3）称取石墨烯量子点（粒径约2~5nm）配制成浓度为0.1~1mg/ml的分散溶液，溶剂为水、丙酮或二甲基亚砜；超声搅拌（300~500W超声功率，200~300rpm搅拌速度）50~60ml石墨烯量子点分散溶液，加入到浓度为0.01~0.03mol/L硝酸银溶液，控制反应温度为45~60℃，滴加浓度为0.1～0.8mol/L二水合柠檬酸三钠，继续超声搅拌60~120min；滴加10~20ml石墨烯量子点分散溶液；将预处理后的玻璃纤维加入其中，超声搅拌速度减半，浸渍30~60min，期间避免纤维缠结，影响涂覆效果；取出玻璃纤维清洗，烘干，待用；石墨烯量子点分散液、硝酸银溶液与二水合柠檬酸三钠的体积比为3~4:2~3：1~2；

（4）称取多孔石墨烯（2~5层，孔大小约3~6nm）配制成浓度为0.2~0.8mg/ml的石墨烯分散溶液，溶剂为水、丙酮或二甲基亚砜；超声搅拌（300~500W超声功率，200~300rpm搅拌速度）80~100ml石墨烯分散溶液，加入步骤（3）制得的玻璃纤维，超声搅拌10min，然后移至聚四氟乙烯的反应釜中，在80~120℃下保温15~30min；取出玻璃纤维清洗，烘干，待用；

（5）将0.1~0. 3M钛源（钛源为氟钛酸钾、氟钛酸铵、钛酸异丙酯或四氯化钛）加入到1 M硫酸溶液中，混合均匀；加入步骤（4）制得的玻璃纤维，升温至110℃，反应3~5h后，用浓氨水溶液调pH值至7，陈化12小时后，清洗，干燥，得到负载银/二氧化钛的抗菌玻璃纤维。

（二）制备玻璃纤维过滤纸：

（a）制浆：取40~60份直径为3.0~3.5mm的抗菌玻璃纤维和10~15份直径为0.8~1.0μm的抗菌玻璃纤维，将两种不同直径的抗菌玻璃纤维加水和酸搅拌得到纸浆悬浮液；

（b）成型：稀释步骤（a）悬浮液至质量浓度为0.2~0.4%，然后将悬浮液送至成型器上成型得湿纸；

（c）施胶：对步骤（b）所得湿纸进行施胶，所施胶料为丙烯酸乳液、和防水乳液的混合液；

（d）脱水：抽吸步骤（c）施胶的湿纸，使湿纸含湿率＜45%；