[发明专利]一种阻燃性油水分离滤纸的制备方法

说明书

技术领域

 本发明属于功能材料技术领域，具体涉及一种微纳米分级结构的阻燃性油水分离滤纸的制备方法。

背景技术

目前，国内燃油滤器采用的滤纸大多仍停留于仅具备过滤固相污染的单层结构，但对燃油中的水分分离却无能为力。而燃油中通常不仅还有固相污染物，还存在水分等其他杂质。近几年，一种由外商生产的具有过滤杂质和分离油水双重功能的新型油水分离燃、柴油滤清器已广泛应用于国内柴油发动机中。它是由特殊纤维和特殊造纸工艺生产的滤纸制造的，但仅供应相关国外公司在中国的合资厂，不直接向国内滤清器厂供货。因此，价格十分昂贵。

中国专利申请号03125256.7公开了一种油水分离滤清器滤纸芯化学改性方法，滤纸芯的生产按传统工艺进行，对成品滤纸芯进行化学改性处理。中国专利申请号200520058286.5公开了一种超高分子油水分离复合滤纸的制备方法。虽两者均具备一定的油水分离效果，属于汽车用燃、柴油滤清器技术领域，但却忽略了滤纸自身的阻燃性能以及热稳定性能。中国专利申请号201210271963.6公开了一种油水分离布料的制备方法，该方法中氧化锌制备方法单一，按照此方法得到的产品虽然具有一定的阻燃性能，但阻燃效果不明显。相关研究表明，油水分离材料的热稳定性能在应用领域具备十分重要的意义，然而却未得到人们足够的重视。因此，开发一种工艺简单，并且经济实用的阻燃性油水分离材料是过滤分离行业的一个重要课题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种省时、简便、成本低廉的阻燃性油水分离滤纸的制备方法，以克服现有技术中阻燃性油水分离材料的制备方法工艺复杂、能耗大、成本高、条件苛刻、后续问题繁多等问题。

本发明的阻燃性油水分离滤纸按照以下步骤进行制备：

一、将0.5~1.5mol/L的氢氧化钠水溶液与0.05~0.15mol/L的氯化锌（或硝酸锌、硫酸锌等）水溶液混合，于75±5℃下磁力搅拌15～20h，水洗，离心，干燥；

二、将该法得到的氧化锌颗粒，利用质量分数为其7～9%的硬脂酸进行疏水改性，改性时间为4~6h，温度为75±5℃，醇洗，干燥，得到疏水氧化锌溶液；

三、配置含有聚苯乙烯的四氢呋喃溶液，聚苯乙烯的质量与四氢呋喃的体积比为1:25～1:100，然后配置疏水氧化锌/聚苯乙烯/四氢呋喃溶液，疏水氧化锌的质量与聚苯乙烯的质量比为0.2:1～1.4:1；

四、将滤纸浸于上述混合溶液中，1～2min后取出置于清洁的表面皿中，室温干燥，即得到阻燃性油水分离滤纸。

步骤一替换为：将0.5~1.5mol/L的氢氧化钠水溶液与0.05~0.15mol/L的锌盐水溶液混合，于40±5℃下水浴超声6～10h，水洗，离心，干燥。

步骤四替换为：将滤纸平铺于清洁的表面皿中，吸取一定上述混合溶液均匀涂于滤纸表面，室温干燥，即得到阻燃性油水分离滤纸。

本发明通过复合纳米氧化锌、硬脂酸及聚苯乙烯，于滤纸表面形成一种阻燃性且具备微纳米分级结构的疏水性薄膜。其中纳米氧化锌颗粒提供的微纳米粗糙度，与低表面能物质硬脂酸和聚苯乙烯的表面修饰，是该阻燃性油水分离滤纸得以成功制备的关键。

本发明的方法相比于油水分离布料的方法，本发明使用的滤纸成本更为低廉，而且经本发明处理后的滤纸不但具备油水分离的功能，同时还具备阻燃特性，应用范围更为宽广。除了用于实验室中定性定量的排油除水，还可应用于汽车用燃、柴油滤清器技术领域。本发明在原料选用范围上更为广泛，在制备方法上，除了可以采用磁力搅拌的方式，还可以通过超声技术制得。

实验证明，经本发明处理后的滤纸表面与水的接触角为103°～154°，因而水可以被成功截留于其表面；而不与水互溶的有机溶剂，例如丙酮，正己烷等等，在经本发明处理后的滤纸表面的接触角几乎为0°，可以自由透过该滤纸流出，从而实现有效的油水分离过程；同时，其阻燃性能以及热稳定性也存在大幅度提高，即极限氧指数（LOI值）由20.2%增大至23.1%。而且，经本发明得到的阻燃性油水分离滤纸无毒无异味，不会对人体健康和环境造成不良影响，具备一定的稳定性，如耐酸、耐碱、抗盐，其水滴截留率更是高达99%以上，是作为高效油水分离材料的最佳选择。

本发明的方法工艺简单，经济成本低，周期短，能耗小，无需复杂的专用设备，更不存在繁多的后续问题，未来会有很大的应用前景。

附图说明：

图1为普通滤纸的高倍率扫描电镜照片，以及该滤纸与水的接触角照片。