[发明专利]碳纳米管复合滤纸及其制备方法

说明书

本发明涉及一种碳纳米管复合滤纸及其制备方法。该制备方法包括如下步骤：(1)基层制备：将基层纤维置于溶液中疏解分散，制成基层纤维分散液；所述基层纤维分散液经脱水成型，即得所述基层；(2)碳纳米管微絮团分散液制备：将碳纳米管分散至溶液中，即得所述碳纳米管微絮团分散液；(3)成型：将所述碳纳米管微絮团分散液输送至所述基层之上，脱水成型，所得湿滤纸干燥后，即得所述碳纳米管复合滤纸。本发明的碳纳米管复合滤纸的制备方法，采用全湿法工艺，生产效率高、成本低。

技术领域

本发明涉及碳纳米复合材料，特别是涉及碳纳米管复合滤纸及其制备方法。

背景技术

碳纳米管是一维纳米材料，最早于1991年由日本科学家饭岛澄男确认其结构，它是由呈六边形排列的碳原子构成一层到数十层的同轴圆管，其直径通常小于60nm，长径比通常能达到1000。碳纳米管是目前人工合成最细的纤维，其作为空气过滤，纤维直径尺度小于空气分子平均自由程65.3nm。碳纳米管具备导电、导热、高力学强度、抗菌，表面惰性疏水特点，它是潜在的过滤材料。将其加入滤纸中，有望实现滤纸高效低阻。

目前，采用与滤材匹配性较高的湿法造纸成型工艺，存在碳纳米管堆积的问题，使得过滤性能打折扣。另有现有技术采用化学气相沉积的方式在玻纤滤纸的玻纤纤维上沉积了多壁碳纳米管，可以明显提高纳米级和亚微米级颗粒的过滤效率，同时不增加过滤阻力，并且还增加了抗菌性能；或，以纤维过滤介质作为基底，采用化学气相沉积法在所述基底上制备碳纳米管，即形成碳纳米管复合玻纤滤纸，其解决了碳纳米管膜作为空气过滤材料时强度太低的问题，同时也解决了碳纳米管膜堆积密度太高，阻力过大，容尘量低的问题，实现了高强度、高容尘量、高效率、低阻力的空气过滤材料制备；或，采用化学气相沉积碳纳米管制备梯度分布的空气过滤材料。然而采用化学气相沉积的方式在原有滤材上沉积碳纳米管的方式的存在成本过高、生产效率低的缺陷。

发明内容

基于此，有必要提供一种生产效率高、成本低，且过滤性能优异的碳纳米管复合滤纸的制备方法。

一种碳纳米管复合滤纸的制备方法，包括如下步骤：

(1)基层制备：将基层纤维置于溶液中疏解分散，制成基层纤维分散液；所述基层纤维分散液经脱水成型，即得所述基层；

(2)碳纳米管微絮团分散液制备：将碳纳米管分散至溶液中，即得所述碳纳米管微絮团分散液；

(3)成型：将所述碳纳米管微絮团分散液输送至所述基层之上，脱水成型，所得湿滤纸干燥后，即得所述碳纳米管复合滤纸。

在其中一个实施例中，步骤(2)所述碳纳米管微絮团分散液制备的方法包括如下步骤：

于水中加入所述碳纳米管以及其它纤维，经疏解器疏解后，再进行超声处理，得到所述碳纳米管微絮团分散液；

其中，所述其它纤维为微纤维玻璃棉、打浆度60°SR天丝纤维、打浆度60°SR的纸浆纤维中的一种或者多种混合。

该方法采用高度打浆的纤维吸附碳纳米管，因为高度打浆的纤维其本身的分散性较强，从而带动碳纳米管进行良好的快速分散。并在后续干燥过程中。由于碳纳米管吸附在高度打浆的纤维上，同时由于未采用分散剂，碳纳米管表面本身疏水的，因此可以在一定程度上克服干燥过程中，由于浆体脱水产生的毛细管力，从而引发碳纳米管团聚的现象，进而可以提高过滤层的产品质量。

在其中一个实施例中，步骤(2)所述碳纳米管微絮团分散液制备的方法包括如下步骤：

于水中加入所述碳纳米管以及分散剂，经超声处理，制备出碳纳米管分散液；然后再加入高分子絮凝剂使得所述碳纳米管分散液发生絮凝，得到所述碳纳米管微絮团分散液；

步骤(3)所述干燥之前，对所述湿滤纸进行疏水化处理。