本發(fā)明屬于無氟抗水劑，具體涉及一種玻璃纖維空氣過濾紙用無氟抗水劑乳液及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、玻璃纖維空氣過濾紙是以玻璃纖維為主要原材料，一般采用濕法成型工藝制成。它具有纖維分布均勻、容塵量大、阻力小、強度大、絕緣、阻燃等特點，是一種理想的空氣過濾材料。要使得改材料具有優(yōu)越的過濾性能，必須使其具有優(yōu)異的抗水、強度和挺度等性能，并且有良好的過濾效率，低的阻力，這就需要化學(xué)粘結(jié)劑和改性劑使得其具備前述功能。通常是加入粘結(jié)樹脂和抗水劑的混合使用，尤其是水性丙烯酸樹脂乳液和水性抗水劑的混合使用。

2、要取得高抗水性一般采用含氟樹脂，如中國專利cn?106861290b，提供一種纖維網(wǎng)制品，包含樹狀聚合物、防水劑以及多根玻璃纖維，所述防水劑包含式-cnfmry，其中n是小于或等于6的整數(shù)，m是大于1的整數(shù)，即含氟物質(zhì)。可以提供纖維紙約1kpa～約20kpa的拒水性。受歐盟pfas限制，含氟物質(zhì)使用受到一定程度上的限制，中國專利cn?116635129a，提供一種包含氟化拒水添加劑和非氟化拒水添加劑的過濾介質(zhì)，通過添加防水劑的方式提高玻璃纖維過濾紙的抗水性。同時添加非氟拒水劑以減少含氟物質(zhì)的使用，但依然不能從根本上解決含氟物質(zhì)的影響。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、發(fā)明目的：鑒于此，本發(fā)明目的在于提供一種玻璃纖維空氣過濾紙用高效無氟抗水劑乳液及其制備方法與其在制備高效防水玻璃纖維空氣過濾紙中的應(yīng)用。旨在滿足環(huán)保的基礎(chǔ)上，為玻璃纖維空氣過濾紙?zhí)峁└叩目顾浴?/p>

2、技術(shù)方案：本發(fā)明所述一種玻纖濾紙用無氟防水劑乳液，包括以下按重量份計的各組分：丙烯酸封端羥基硅油聚氨酯15～20份、疏水單體5～10份、環(huán)狀單體5～15份、助溶劑5-10份、水55～65份、復(fù)合乳化劑1～3份、水溶性引發(fā)劑0.1～1份。

3、進(jìn)一步地，作為較優(yōu)實施方式，所述丙烯酸封端羥基硅油聚氨酯由雙羥基硅油與異氰酸酯反應(yīng)，然后用羥基丙烯酸封端制備得到；結(jié)構(gòu)式如式(i)所示：

4、

5、其中：雙羥基硅油：異氰酸酯：羥基丙烯酸摩爾比控制為1：0.5-1.5：0.5-1.5；優(yōu)選的為1:1:1。

6、進(jìn)一步地，作為較優(yōu)實施方式，反應(yīng)體系中所述丙烯酸封端羥基硅油聚氨酯占反應(yīng)單體質(zhì)量比30-70％；優(yōu)選的為45-60％。

7、進(jìn)一步地，作為較優(yōu)實施方式，所述疏水單體選自甲基丙烯酸十八酯、甲基丙烯酸月桂酯或甲基丙烯酸異癸酯中的一種或兩種組合物。

8、進(jìn)一步地，作為較優(yōu)實施方式，所述環(huán)狀單體選自甲基丙烯酸縮水甘油酯、甲基丙烯酸異冰片酯、甲基丙烯酸四氫呋喃酯、甲基丙烯酸芐基酯中的一種或兩種以上的組合物。

9、進(jìn)一步地，作為較優(yōu)實施方式，所述助溶劑選自三丙二醇、三丙二醇單甲醚、二丙二醇、二丙二醇單甲醚中的一種。

10、進(jìn)一步地，作為較優(yōu)實施方式，所述復(fù)合乳化劑為sds與op、tween中的一種或兩種的組合物。

11、進(jìn)一步地，作為較優(yōu)實施方式，所述的水溶性引發(fā)劑為過硫酸銨或過硫酸鉀。

12、本發(fā)明還提供上述玻纖濾紙用無氟防水劑乳液的制備方法，包括如下步驟：

13、第一步：丙烯酸封端羥基硅油聚氨酯的合成：反應(yīng)釜中加雙羥基硅油、有機鉍催化劑，升溫至40-45℃，加入異氰酸酯，40-45℃保溫2-3h，再加入羥基丙烯酸酯，升溫至80-90℃，保溫2-3h，得到透明溶液即為丙烯酸封端羥基硅油聚氨酯；

14、第二步：將合成的丙烯酸封端羥基硅油聚氨酯、疏水單體、環(huán)狀單體、助溶劑、水、復(fù)合乳化劑高速分散后，取部分混合乳液加入釜中，滴加部分引發(fā)劑，加熱至70-80℃，并將電動攪拌機的轉(zhuǎn)動速度設(shè)置為150-200r/min，體系反應(yīng)15-20min后，將會出現(xiàn)藍(lán)色現(xiàn)象；

15、第三步：將剩下的混合乳液與剩余的引發(fā)劑分別進(jìn)行滴加，控制在3-4h內(nèi)連續(xù)滴完；在滴加完畢后，將體系升溫至85-90℃，保溫1-2h；最后降溫出料，制得白色微淺藍(lán)光的無氟防水劑乳液。

16、本發(fā)明還提供上述無氟抗水劑在制備抗水玻纖過濾紙中的應(yīng)用，具體為：

17、本發(fā)明還提供上述無氟抗水劑在制備防水玻璃纖維空氣過濾紙中的應(yīng)用，具體為：將所述無氟抗水劑乳液與丙烯酸乳液按比例在室溫下混合均勻，其中無氟抗水劑乳液在混合液中的質(zhì)量占比為20wt％～50wt％；然后將混合液在玻璃纖維原紙上浸漬、涂布或噴涂，通過130-160℃烘道干燥，得到防水玻璃纖維空氣過濾紙。

18、有益效果：

19、1、本發(fā)明采用雙羥基硅油與異氰酸酯反應(yīng)，然后用羥基丙烯酸封端制備得到丙烯酸封端羥基硅油聚氨酯的疏水單體，再與其他功能性丙烯酸單體進(jìn)行二次聚合制備得到無氟防水劑乳液。此法控制雙羥基硅油與異氰酸酯比例，預(yù)留硅羥基與玻纖紙上的硅氧鍵結(jié)合，可有效提高無氟防水劑干燥成膜后與玻纖的結(jié)合力，從而不需額外添加交聯(lián)劑。

20、2、本發(fā)明在二次聚合中引入環(huán)狀高tg值的丙烯酸，可進(jìn)一步提高其抗水性能。使用本發(fā)明制備的無氟防水劑乳液與玻璃纖維紙用丙烯酸膠乳液共混后浸漬干燥得到的玻璃纖維空氣過濾紙較普通防水劑具有更優(yōu)異的抗水性，耐靜水壓可達(dá)到20kpa。

技術(shù)特征：

1.一種玻纖濾紙用無氟防水劑乳液，其特征在于包括以下按重量份計的各組分：丙烯酸封端羥基硅油聚氨酯15～20份、疏水單體5～10份、環(huán)狀單體5～15份、助溶劑5-10份、水55～65份、復(fù)合乳化劑1～3份、水溶性引發(fā)劑0.1～1份。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玻纖濾紙用無氟防水劑乳液，其特征在于：所述丙烯酸封端羥基硅油聚氨酯由雙羥基硅油與異氰酸酯反應(yīng)，然后用羥基丙烯酸封端制備得到；結(jié)構(gòu)式如式(i)所示：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的玻纖濾紙用無氟防水劑乳液，其特征在于：反應(yīng)體系中所述丙烯酸封端羥基硅油聚氨酯占反應(yīng)單體質(zhì)量比30-70％。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的玻纖濾紙用無氟防水劑乳液，其特征在于：所述疏水單體選自甲基丙烯酸十八酯、甲基丙烯酸月桂酯或甲基丙烯酸異癸酯中的一種或兩種組合物。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的玻纖濾紙用無氟防水劑乳液，其特征在于：所述環(huán)狀單體選自甲基丙烯酸縮水甘油酯、甲基丙烯酸異冰片酯、甲基丙烯酸四氫呋喃酯、甲基丙烯酸芐基酯中的一種或兩種以上的組合物。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的玻纖濾紙用無氟防水劑乳液，其特征在于：所述助溶劑選自三丙二醇、三丙二醇單甲醚、二丙二醇、二丙二醇單甲醚中的一種。

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的玻纖濾紙用無氟防水劑乳液，其特征在于：所述復(fù)合乳化劑為sds與op、tween中的一種或兩種的組合物。

8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的玻纖濾紙用無氟防水劑乳液，其特征在于：所述的水溶性引發(fā)劑為過硫酸銨或過硫酸鉀。

9.一種權(quán)利要求2-8任一項所述玻纖濾紙用無氟防水劑乳液的制備方法，其特征在于包括如下步驟：

10.如權(quán)利1-8任一項所述無氟抗水劑在制備抗水玻纖過濾紙中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種玻璃纖維空氣過濾紙用高抗水無氟防水劑的制備方法。本發(fā)明采用雙羥基硅油與異氰酸酯反應(yīng)，然后用羥基丙烯酸封端制備得到丙烯酸封端羥基硅油聚氨酯的疏水單體，再與其他功能性丙烯酸單體進(jìn)行二次聚合制備得到無氟防水劑乳液。此法控制雙羥基硅油與異氰酸酯比例，預(yù)留硅羥基與玻纖紙上的硅氧鍵結(jié)合，可有效提高無氟防水劑干燥成膜后與玻纖的結(jié)合力，從而不需額外添加交聯(lián)劑。并且在二次聚合中引入環(huán)狀高Tg值的丙烯酸，可進(jìn)一步提高其抗水性能。使用本發(fā)明制備的無氟防水劑乳液與玻璃纖維紙用丙烯酸膠乳液共混后浸漬干燥得到的玻璃纖維空氣過濾紙較普通防水劑具有更優(yōu)異的抗水性，耐靜水壓可達(dá)到20kPa。

技術(shù)研發(fā)人員：侯琴卿,劉志勇
受保護(hù)的技術(shù)使用者：廣州旭化科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/4/24