CN104611995B - 空气过滤纸及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种空气过滤纸及其制备方法，包括如下步骤：(1)制备底层纸；(2)制备碳纳米材料分散混合液；(3)将底层纸设置于成型器上，将碳纳米材料分散混合液输送至成型器上，所述碳纳米材料分散混合液在底层纸上过滤成型，然后施胶烘干即得所述空气过滤纸。本发明采用简单过滤法将碳纳米材料直接负载到过滤介质内部纤维上，制备工艺简单、成本低、无任何污染，实现了碳纳米材料在空气过滤领域大规模生产应用；制备得到的空气过滤纸过滤效率高、过滤阻力低、不仅能过滤颗粒污染物，还能去除空气中的化学污染物、病毒。
Description
技术领域
本发明涉及纳米材料技术领域，特别是涉及一种空气过滤纸及其制备方法。
背景技术
空气中的小颗粒可在人体肺部甚至血液循环系统沉积，造成呼吸系统疾病或者血栓；此外由于小颗粒比表面积较大，其能够吸附大量有毒物质如有机气体、病毒、细菌等，进一步对人体健康构成威胁。随着社会的发展，健康知识普及，人们越来越重视空气中细小颗粒污染的危害问题，近年来空气过滤产品已逐渐成为生活的必需品，同时市场对高效去除亚微米级颗粒污染物的过滤材料要求也大大提高。
过滤材料纤维直径越小，除去空气中微粒的粒径就越小，过滤效率也就越高。与传统纤维相比，纳米级材料展现出了更好的过滤性能。碳纳米材料是目前人工合成的最小直径的纤维、巨大的比表面积、优异的吸附性能、超强的力学性能，良好的抗菌性能，这些特性使得其在空气过滤领域具有良好的应用前景。此外，目前碳纳米材料已实现工业生产，原料价廉易得，且长度越来越长，这为碳纳米材料在空气过滤领域的应用提供直接条件。
目前，将碳纳米管用作空气过滤膜的方法主要有两种，一种是溶液过滤沉积法，另一种是气相生长法。溶液过滤沉积法(例如，公开文献Adv.Mater.2004,16,No.22,November18)主要利用普通过滤材料截留作用将碳纳米管覆盖在其表面，得到的碳纳米膜缺陷在于碳纳米管之间排列过于紧密，空气阻力非常大。气相生长法(例如专利CN 102600667 A，CN103446804 A和公开文献Science ofthe Total Environment 409(2011)4132–4138)是在过滤材料表面直接生长碳纳米管，该方法条件苛刻，制备的膜面积非常小，不利于工业化推广。
因此，对于碳纳米材料在空气过滤的实际应用上，开发一种工艺简单、易于工业化的空气过滤材料及其生产方法，真正实现碳纳米过滤材料高效去除空气中的亚微米级颗粒污染物具有重要的意义。
发明内容
基于此，本发明的目的是提供一种空气过滤纸的制备方法。
具体的技术方案如下：
一种空气过滤纸的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备底层纸
将底层纸纤维与水混合后在疏解器中充分疏解，再用水稀释至质量浓度为0.01-2％，得底层纤维悬浮液，然后将悬浮液送至成型器成型，抽吸后得成型湿纸，再施胶干燥得所述底层纸；
(2)制备碳纳米材料分散混合液
将表层纸纤维与水混合后在疏解器中充分疏解，再用水稀释至质量浓度为0.1-2％，得表层纤维悬浮液；
将碳纳米材料加入质量浓度为0.05-5wt％表面活性剂溶液中，超声分散，得碳纳米材料分散液，所述碳纳米材料为碳纳米管和/或碳纳米纤维；
将碳纳米材料分散液与表层纤维悬浮液混合搅拌均匀即得所述碳纳米材料分散混合液，其中碳纳米材料的质量浓度为0.05-0.5％；
(3)将所述底层纸设置于成型器上，将所述碳纳米材料分散混合液输送至成型器上，所述碳纳米材料分散混合液在所述底层纸上过滤成型，然后施胶烘干即得所述空气过滤纸。
在其中一个实施例中，所述碳纳米材料的尺寸为：直径为1-300nm，长度为0.5-100μm。
在其中一个实施例中，所述底层纸纤维选自涤纶纤维、玻璃纤维、碳纤维、纤维素纤维、ES纤维、聚丙烯纤维、天丝纤维、芳纶纤维、噁二唑纤维、聚乙烯醇纤维中的一种或几种。
在其中一个实施例中，所述表层纸纤维选自碳纤维、涤纶纤维、玻璃纤维、纤维素纤维、ES纤维、聚丙烯纤维、天丝纤维、芳纶纤维、噁二唑纤维、聚乙烯醇纤维中的一种或几种。
在其中一个实施例中，所述碳纤维的尺寸为：直径为6-8μm，长度为3-10mm。
在其中一个实施例中，所述施胶步骤中使用的胶水选自聚氨酯胶粘剂、聚丙烯酰胺胶粘剂、酚醛树脂胶粘剂、聚乙烯醇胶粘剂或丙烯酸酯胶粘剂；施胶量为所述空气过滤纸总质量的1-45％。
在其中一个实施例中，步骤(2)中所述表面活性剂选自十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠、辛苯昔醇中的一种或几种。
本发明的另一目的是提供一种空气过滤纸。
具体的技术方案如下：
上述制备方法制备得到的空气过滤纸。
在其中一个实施例中，包括底层和表层，所述底层的与表层接触的上表面向下延伸10-1500μm厚度区域内均匀分布有碳纳米材料。
在其中一个实施例中，所述底层的与表层接触的上表面向下延伸10-450μm厚度区域内均匀分布有碳纳米材料。
本发明的原理如下：
将碳纳米材料分散混合液(包括碳纳米材料与表层纤维材料)，在底层纸上过滤，碳纳米材料由于尺度小(直径1-300nm，长度通常小于100μm)，在过滤过程中，在液体穿过底层纸的作用下，碳纳米材料会随着流体均匀渗透到一部分底层纸区域，同时，碳纳米材料分散混合液中的表层纤维由于尺度较大(直径都在1μm以上)，而不会渗透到底层纸中，从而形成了表层；在碳纳米材料渗透到底层纸的区域形成了一个碳纳米材料和底层纸纤维均匀分布的混合区，由于是碳纳米材料与底层纸纤维的均匀分布(不是只有一层严实的碳纳米材料)，因此能实现低的过滤风阻。
本发明含碳纳米材料空气过滤纸中碳纳米材料主要分布在底层与表层之间的过滤层上，其分散均匀，与基底纤维附着作用力强。
本发明的有益效果：
1、本发明含碳纳米材料的空气过滤纸过滤效率高、过滤阻力低、不仅能过滤颗粒污染物，还能去除空气中的化学污染物、病毒。
2、本发明含碳纳米材料的空气过滤纸具有较好的导电、抗菌能力，耐高温，力学性能好，应用领域广泛。
本发明含碳纳米材料的空气过滤纸具有较好的导电功能：
(1)防静电，在有些用途上，空气滤网，由于长期和空气、灰尘摩擦产生大量静电，有产生电火花的风险。
(2)电磁屏蔽，在一些特殊应用场合，需要完全电磁屏蔽的，然后又是需要安装空气滤网，普通的滤网，不导电，如果不加处理，那里可能就是电磁波泄露的地方。
(3)功能拓展，具备导电性的空气具备一系列拓展功能：a、可以进行电催化开发，将一些催化剂负载在滤网上，就可以利用导电的滤网通电，进行电催化降解一些有害气体；b、滤网具有导电功能，对其进行通电，就可以实现加热，以达到除湿、抗病毒、吹热风取暖(雾霾大多在冬季)等功能；c、实现监测功能，通过监测其电阻的变化来监测滤网的寿命，以便掌握更换等信息。
3、本发明采用简单过滤法将碳纳米材料直接负载到过滤介质内部纤维上，制备工艺简单、成本低、无任何污染，实现了碳纳米材料在空气过滤领域大规模生产应用。
附图说明
图1为实施例2制备得到的空气过滤纸的结构示意图(1为表层，3为底层，2为底层上均匀分布的碳纳米材料)；
图2为实施例2制备得到的空气过滤纸截面的电镜照片；
图3为本发明空气过滤纸与市售空气滤纸抗菌性能的比较图片。
具体实施方式
以下通过实施例对本申请做进一步阐述。
实施例1
本实施例一种空气过滤纸的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备底层纸
取涤纶纤维、玻璃纤维、纤维素纤维按3:4:3的比例混合后，加水轻度打浆得到纸浆悬浮液；然后加水稀释至质量浓度为0.1％，的底层纤维悬浮液，再将底层纤维悬浮液送至成型器上成型，抽吸得成型湿纸；然后施以聚丙烯酰胺粘合剂(施胶量为0.1％)，抽吸施胶湿纸后采用红外干燥即得所述底层纸；
(2)制备碳纳米材料分散混合液
取涤纶纤维、玻璃纤维按4:1的比例混合后，加水打浆得到纸浆悬浮液，稀释悬浮液至质量浓度为0.1％，得表层纤维悬浮液；取平均直径为1nm的单壁碳纳米管加入质量浓度为5wt％辛苯昔醇溶液中，搅拌分散10min后，开启超声波分散机，利用搅拌和超声协同分散制得均匀的碳纳米材料分散液；再将所得碳纳米材料分散液直接倒入表层纤维悬浮液中，加水稀释使碳纳米材料的质量浓度为0.05％，然后搅拌混匀即得碳纳米材料分散混合液；
(3)将底层纸固定在成型器上，然后将碳纳米材料分散混合液送至成型器上在底层纸上直接成型，抽吸得成型的复合过滤湿纸；然后施以聚氨酯粘合剂(施胶量为5％)，抽吸施胶后的复合过滤湿纸；最后采用红外干燥即得所述空气过滤纸。
制备得到的空气过滤纸底层中碳纳米材料分布区域(从与表层接触的上表面向下延伸的区域)的厚度为380μm。
过滤性能如下：
在≥0.3μm颗粒，5.33cm/s的风速条件下，过滤效率为99.998％，空气阻力为466Pa。
实施例2
本实施例一种空气过滤纸的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备底层纸
取涤纶纤维和玻璃纤维按1:1的比例混合后，加水打浆得到纸浆悬浮液；然后加水稀释至质量浓度为0.01％，得底层纤维悬浮液，再将稀释后的悬浮液送至成型器上成型，抽吸得成型湿纸；然后施以聚乙烯纯粘合剂(施胶量为0.5％)，抽吸施胶湿纸后采用红外干燥即得底层纸；
(2)制备碳纳米材料分散混合液
取涤纶纤维、玻璃纤维按2:1的比例混合后，加水打浆得到纸浆悬浮液，稀释悬浮液至质量浓度为0.2％，得表层纤维悬浮液；取平均直径为200nm的碳纳米纤维加入至质量浓度为1wt％十二烷基硫酸钠溶液中中，搅拌分散10min后，开启超声波分散机，利用搅拌和超声协同分散制得均匀的碳纳米材料分散液；再将所得碳纳米材料分散液直接倒入表层纤维悬浮液中，加水稀释使碳纳米材料的质量浓度为0.1％，然后搅拌混匀即得碳纳米材料分散混合液。
(3)将底层纸固定在成型器上，然后将碳纳米材料分散混合液送至成型器上在底层纸上直接成型，抽吸得成型的复合过滤湿纸；然后施以酚醛树脂粘合剂(施胶量为1％)，抽吸施胶后的复合过滤湿纸；最后采用红外干燥即得所述空气过滤纸。
此空气过滤纸，结构如图1所示，两边分别是涤纶玻纤纤维，中间是碳纳米纤维和涤纶玻纤的混合部分，从图2也可看出，空气滤纸的上下表面纤维较粗，中间部分出现了一些更细的碳纳米纤维分布在粗纤维中。
制备得到的空气过滤纸底层中碳纳米材料分布区域(从与表层接触的上表面向下延伸的区域)的厚度为420μm。
过滤性能如下：
在≥0.3μm颗粒，5.33cm/s的风速条件下，过滤效率为99.982％，空气阻力为320Pa。
实施例3
本实施例一种空气过滤纸的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备底层纸
取玻璃纤维、天丝纤维、聚乙烯醇按8:1:1的比例混合后，加水打浆得到纸浆悬浮液；然后加水稀释至质量浓度为0.3％，得底层纤维悬浮液，再将稀释后的悬浮液送至成型器上成型，抽吸得成型湿纸；然后施以聚丙烯酰胺粘合剂(施胶量为0.1％)，抽吸施胶湿纸后采用红外干燥即得底层纸；
(2)制备碳纳米材料分散混合液
取芳纶纤维和玻璃纤维按1:1的比例混合后，加水打浆得到纸浆悬浮液，稀释悬浮液至质量浓度为1％，的表层纤维悬浮液；取最大直径为300nm的碳纳米纤维加入至质量浓度为0.05wt％十二烷基苯磺酸钠溶液中中，搅拌分散10min后，开启超声波分散机，利用搅拌和超声协同分散制得均匀的碳纳米材料分散液；再将所得碳纳米材料分散液直接倒入表层纤维悬浮液中，加水稀释使碳纳米材料的质量浓度为0.5％，然后搅拌混匀即得碳纳米材料分散混合液；
(3)将底层纸固定在成型器上，然后将碳纳米材料分散混合液送至成型器上在底层纸上直接成型，抽吸得成型的复合过滤湿纸；然后施以聚丙烯酰胺粘合剂(施胶量为5％)，抽吸施胶后的复合过滤湿纸；最后采用红外干燥即得所述空气过滤纸。
制备得到的空气过滤纸底层中碳纳米材料分布区域(从与表层接触的上表面向下延伸的区域)的厚度为380μm。
过滤性能如下：
在≥0.3μm颗粒，5.33cm/s的风速条件下，过滤效率为99.95％，空气阻力为275Pa。
实施例4
本实施例一种空气过滤纸的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备底层纸
取涤纶纤维和聚丙烯纤维按1:10的比例混合后，加水打浆得到纸浆悬浮液；然后加水稀释至质量浓度为0.01％，得底层纤维悬浮液，再将稀释后的悬浮液送至成型器上成型，抽吸得成型湿纸；然后施以丙烯酸酯粘合剂(施胶量为30％)，抽吸施胶湿纸后采用红外干燥即得所述底层纸；
(2)制备碳纳米材料分散混合液
取涤纶纤维、玻璃纤维按1:10的比例混合后，加水打浆得到纸浆悬浮液，稀释悬浮液至质量浓度为0.2％，的表层纤维悬浮液；取最大直径为300nm的碳纳米管加入至质量浓度为0.1wt％十二烷基磺酸钠溶液中中，搅拌分散10min后，开启超声波分散机，利用搅拌和超声协同分散制得均匀的碳纳米材料分散液；再将所得碳纳米材料分散液直接倒入表层纤维悬浮液中，加水稀释使碳纳米材料的质量浓度为0.1％，然后搅拌混匀即得碳纳米材料分散混合液；
(3)将底层纸固定在成型器上，然后将碳纳米材料分散混合液送至成型器上在底层纸上直接成型，抽吸得成型的复合过滤湿纸；然后施以聚氨酯粘合剂(施胶量为15％)，抽吸施胶后的复合过滤湿纸；最后采用红外干燥即得空气过滤纸。
制备得到的空气过滤纸底层中碳纳米材料分布区域(从与表层接触的上表面向下延伸的区域)的厚度为200μm。
过滤性能如下：
在≥0.3μm颗粒，5.33cm/s的风速条件下，过滤效率为95％，空气阻力为320Pa。
实施例5
本实施例一种空气过滤纸的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备底层纸
取涤纶纤维和ES纤维按2:1的比例混合后，加水打浆得到纸浆悬浮液；然后加水稀释至质量浓度为0.01％，得底层纤维悬浮液，再将稀释后的悬浮液送至成型器上成型，抽吸得成型湿纸；然后施以聚丙烯酰胺粘合剂(施胶量为0.1％)，抽吸施胶湿纸后采用红外干燥即得底层纸；
(2)制备碳纳米材料分散混合液
取涤纶纤维和玻璃纤维按1:1的比例混合后，加水打浆得到纸浆悬浮液，稀释悬浮液至质量浓度为0.2％，得表层纤维悬浮液；取平均直径为50nm的碳纳米管加入至质量浓度为1wt％十二烷基硫酸钠溶液中中，搅拌分散10min后，开启超声波分散机，利用搅拌和超声协同分散制得均匀的碳纳米材料分散液；再将所得碳纳米材料分散液直接倒入表层纤维悬浮液中，加水稀释使碳纳米材料的质量浓度为0.1％，然后搅拌混匀即得碳纳米材料分散混合液。
(3)将底层纸固定在成型器上，然后将碳纳米材料分散混合液送至成型器上在底层纸上直接成型，抽吸得成型的复合过滤湿纸；然后施以聚氨酯粘合剂(施胶量为1％)，抽吸施胶后的复合过滤湿纸；最后采用红外干燥即得空气过滤纸。
制备得到的空气过滤纸底层中碳纳米材料分布区域(从与表层接触的上表面向下延伸的区域)的厚度为180μm。
过滤性能如下：
在≥0.3μm颗粒，5.33cm/s的风速条件下，过滤效率为95％，空气阻力为102Pa。
实施例6
本实施例一种空气过滤纸的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备底层纸
取芳纶纤维和噁二唑纤维按2:1的比例混合后，加水打浆得到纸浆悬浮液；然后加水稀释至质量浓度为0.01％，得底层纤维悬浮液，再将稀释后的悬浮液送至成型器上成型，抽吸得成型湿纸；然后施以酚醛树脂粘合剂(施胶量为1％)，抽吸施胶湿纸后采用红外干燥即得底层纸；
(2)制备碳纳米材料分散混合液
取芳纶纤维和噁二唑纤维按1:1的比例混合后，加水打浆得到纸浆悬浮液，稀释悬浮液至质量浓度为0.01％，得表层纤维悬浮液；取平均直径为20nm的碳纳米管加入至质量浓度为2wt％十二烷基硫酸钠溶液中中，搅拌分散10min后，开启超声波分散机，利用搅拌和超声协同分散制得均匀的碳纳米材料分散液；再将所得碳纳米材料分散液直接倒入表层纤维悬浮液中，加水稀释使碳纳米材料的质量浓度为0.005％，然后搅拌混匀即得碳纳米材料分散混合液；
(3)将底层纸固定在成型器上，然后将碳纳米材料分散混合液送至成型器上在底层纸上直接成型，抽吸得成型的复合过滤湿纸；然后施以酚醛树脂粘合剂(施胶量为5％)，抽吸施胶后的复合过滤湿纸；最后采用红外干燥即得空气过滤纸。
制备得到的空气过滤纸底层中碳纳米材料分布区域(从与表层接触的上表面向下延伸的区域)的厚度为300μm。
过滤性能如下：
在≥0.3μm颗粒，5.33cm/s的风速条件下，过滤效率为98％，空气阻力为360Pa。
实施例7
本实施例一种空气过滤纸的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备底层纸
取涤纶纤维和玻璃纤维按1:10的比例混合后，加水打浆得到纸浆悬浮液；然后加水稀释至质量浓度为0.2％，得底层纤维悬浮液，再将稀释后的悬浮液送至成型器上成型，抽吸得成型湿纸；然后施以聚氨酯粘合剂(施胶量为1％)，抽吸施胶湿纸后采用红外干燥即得底层纸；
(2)制备碳纳米材料分散混合液
取涤纶纤维玻璃纤维、碳纤维按2:2:1的比例混合后，加水打浆得到纸浆悬浮液，稀释悬浮液至质量浓度为0.1％，得表层纤维悬浮液；将平均直径为10nm的碳纳米管和平均直径为100nm的碳纳米纤维按1:1比例混合后，再加入至质量浓度为2wt％十二烷基硫酸钠溶液中中，搅拌分散10min后，开启超声波分散机，利用搅拌和超声协同分散制得均匀的碳纳米材料分散液；再将所得碳纳米材料分散液直接倒入表层纤维悬浮液中，加水稀释使碳纳米材料的质量浓度为0.05％，然后搅拌混匀即得碳纳米材料分散混合液。
(3)将底层纸固定在成型器上，然后将碳纳米材料分散混合液送至成型器上在底层纸上直接成型，抽吸得成型的复合过滤湿纸；然后施以聚氨酯粘合剂(施胶量为2％)，抽吸施胶后的复合过滤湿纸；最后采用红外干燥即得空气过滤纸。
制备得到的空气过滤纸底层中碳纳米材料分布区域(从与表层接触的上表面向下延伸的区域)的厚度为380μm。
过滤性能如下：
在≥0.3μm颗粒，5.33cm/s的风速条件下，过滤效率为99.982％，空气阻力为282Pa。
实施例8
本实施例一种空气过滤纸的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备底层纸
取碳纤维和玻璃纤维按1:1的比例混合后，加水打浆得到纸浆悬浮液；然后加水稀释至质量浓度为0.02％，的底层纤维悬浮液，再将稀释后的悬浮液送至成型器上成型，抽吸得成型湿纸；然后施以酚醛树脂粘合剂(施胶量为3％)，抽吸施胶湿纸后采用红外干燥即得底层纸；
(2)制备碳纳米材料分散混合液
取碳纤维和玻璃纤维按2:1的比例混合后，加水打浆得到纸浆悬浮液，稀释悬浮液至质量浓度为0.02％，得表层纤维悬浮液；将平均直径为10nm的碳纳米管和平均直径为100nm的碳纳米纤维按1:1比例混合后，再加入至质量浓度为2wt％十二烷基硫酸钠溶液中中，搅拌分散10min后，开启超声波分散机，利用搅拌和超声协同分散制得均匀的碳纳米材料分散液；再将所得碳纳米材料分散液直接倒入表层纤维悬浮液中，加水稀释使碳纳米材料的质量浓度为0.1％，然后搅拌混匀即得碳纳米材料分散混合液。
(3)将底层纸固定在成型器上，然后将碳纳米材料分散混合液送至成型器上在底层纸上直接成型，抽吸得成型的复合过滤湿纸；然后施以酚醛树脂粘合剂(施胶量为2％)，抽吸施胶后的复合过滤湿纸；最后采用红外干燥即得空气过滤纸。
制备得到的空气过滤纸底层中碳纳米材料分布区域(从与表层接触的上表面向下延伸的区域)的厚度为380μm。
过滤性能如下：
在≥0.3μm颗粒，5.33cm/s的风速条件下，过滤效率为99.975％，空气阻力为290Pa。
实施例9
本实施例一种空气过滤纸的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备底层纸
取涤纶纤维和玻璃纤维按10:1的比例混合后，加水打浆得到纸浆悬浮液；然后加水稀释至质量浓度为0.1％，得底层纤维悬浮液，再将稀释后的悬浮液送至成型器上成型，抽吸得成型湿纸；然后施以聚乙烯纯粘合剂(施胶量为0.1％)，抽吸施胶湿纸后采用红外干燥即得底层纸；
(2)制备碳纳米材料分散混合液
取涤纶纤维和玻璃纤维按10:1的比例混合后，加水打浆得到纸浆悬浮液，稀释悬浮液至质量浓度为0.2％，得表层纤维悬浮液；将平均直径为200nm的碳纳米纤维加入至质量浓度为3wt％十二烷基硫酸钠溶液中中，搅拌分散10min后，开启超声波分散机，利用搅拌和超声协同分散制得均匀的碳纳米材料分散液；再将所得碳纳米材料分散液直接倒入表层纤维悬浮液中，加水稀释使碳纳米材料的质量浓度为0.1％，然后搅拌混匀即得碳纳米材料分散混合液；
(3)将底层纸固定在成型器上，然后将碳纳米材料分散混合液送至成型器上在底层纸基质上直接成型，抽吸得成型的复合过滤湿纸；然后施以丙烯酸酯粘合剂(施胶量为10％)，抽吸施胶后的复合过滤湿纸；最后采用红外干燥即得空气过滤纸。
制备得到的空气过滤纸底层中碳纳米材料分布区域(从与表层接触的上表面向下延伸的区域)的厚度为200μm。
过滤性能如下：
在≥0.3μm颗粒，5.33cm/s的风速条件下，过滤效率为91％，空气阻力为95Pa。
实施例10
本实施例一种空气过滤纸的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备底层纸
取碳纤维、纤维素纤维和聚乙烯醇纤维按1:2:2的比例混合后，加水打浆得到纸浆悬浮液；然后加水稀释至质量浓度为2％，得底层纤维悬浮液，再将稀释后的悬浮液送至成型器上成型，抽吸得成型湿纸；然后施以聚丙烯酰胺粘合剂(施胶量为0.1％)，抽吸施胶湿纸后采用红外干燥即得底层纸；
(2)制备碳纳米材料分散混合液
取碳纤维和玻璃纤维按1:2的比例混合后，加水打浆得到纸浆悬浮液，稀释悬浮液至质量浓度为0.2％，得表层纤维悬浮液；取平均直径为100nm的碳纳米纤维加入至质量浓度为1wt％十二烷基硫酸钠溶液中中，搅拌分散10min后，开启超声波分散机，利用搅拌和超声协同分散制得均匀的碳纳米材料分散液；再将所得碳纳米材料分散液直接倒入表层纤维悬浮液中，加水稀释使碳纳米材料的质量浓度为0.1％，然后搅拌混匀即得碳纳米材料分散混合液；
(3)将底层纸固定在成型器上，然后将碳纳米材料分散混合液送至成型器上在底层纸上直接成型，抽吸得成型的复合过滤湿纸；然后施以聚乙烯醇粘合剂(施胶量为1％)，抽吸施胶后的复合过滤湿纸；最后采用红外干燥即得空气过滤纸。
制备得到的空气过滤纸底层中碳纳米材料分布区域(从与表层接触的上表面向下延伸的区域)的厚度为300μm。
过滤性能如下：
在≥0.3μm颗粒，5.33cm/s的风速条件下，过滤效率为98％，空气阻力为260Pa。
实施例11
本实施例一种空气过滤纸的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备底层纸
取碳纤维和玻璃纤维按1:1的比例混合后，加水打浆得到纸浆悬浮液；然后加水稀释至质量浓度为0.2％，得底层纤维悬浮液，再将稀释后的悬浮液送至成型器上成型，抽吸得成型湿纸；然后施以酚醛树脂粘合剂(施胶量为3％)，抽吸施胶湿纸后采用红外干燥即得底层纸。
(2)制备碳纳米材料分散混合液
取碳纤维和玻璃纤维按5:1的比例混合后，加水打浆得到纸浆悬浮液，稀释悬浮液至质量浓度0.1％，得表层纤维悬浮液；取最大直径为300nm的碳纳米纤维加入至质量浓度为0.05wt％十二烷基硫酸钠溶液中中，搅拌分散10min后，开启超声波分散机，利用搅拌和超声协同分散制得均匀的碳纳米材料分散液；再将所得碳纳米材料分散液直接倒入表层纤维悬浮液中，加水稀释使碳纳米材料的质量浓度为0.05％，然后搅拌混匀即得碳纳米材料分散混合液；
(3)将底层纸固定在成型器上，然后将碳纳米材料分散混合液送至成型器上在底层纸上直接成型，抽吸得成型的复合过滤湿纸；然后施以酚醛树脂粘合剂(施胶量为5％)，抽吸施胶后的复合过滤湿纸；最后采用红外干燥即得空气过滤纸。
制备得到的空气过滤纸底层中碳纳米材料分布区域(从与表层接触的上表面向下延伸的区域)的厚度为1500μm。
过滤性能如下：
在≥0.3μm颗粒，5.33cm/s的风速条件下，过滤效率为96％，空气阻力为150Pa。
实施例12
本实施例一种空气过滤纸的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备底层纸
取天丝和玻璃纤维按1:1的比例混合后，加水打浆得到纸浆悬浮液；然后加水稀释至质量浓度为0.2％，得底层纤维悬浮液，再将稀释后的悬浮液送至成型器上成型，抽吸得成型湿纸；然后施以聚丙烯酰胺粘合剂(施胶量为1％)，抽吸施胶湿纸后采用红外干燥即得底层纸。
(2)制备碳纳米材料分散混合液
取碳纤维和玻璃纤维按10:1的比例混合后，加水打浆得到纸浆悬浮液，稀释悬浮液至质量浓度为0.1％，得表层纤维悬浮液；取平均直径为100nm的碳纳米纤维加入至质量浓度为1wt％十二烷基硫酸钠溶液中中，搅拌分散10min后，开启超声波分散机，利用搅拌和超声协同分散制得均匀的碳纳米材料分散液；再将所得碳纳米材料分散液直接倒入表层纤维悬浮液中，加水稀释使碳纳米材料的质量浓度为0.05％，然后搅拌混匀即得碳纳米材料分散混合液。
(3)将底层纸固定在成型器上，然后将碳纳米材料分散混合液送至成型器上在底层纸上直接成型，抽吸得成型的复合过滤湿纸；然后施以聚氨酯粘合剂(施胶量为3％)，抽吸施胶后的复合过滤湿纸；最后采用红外干燥即得空气过滤纸。
制备得到的空气过滤纸底层中碳纳米材料分布区域(从与表层接触的上表面向下延伸的区域)的厚度为400μm。
过滤性能如下：
在≥0.3μm颗粒，5.33cm/s的风速条件下，过滤效率为99.999％，空气阻力为486Pa。
实施例13
本实施例一种空气过滤纸的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备底层纸
取碳纤维、玻璃纤维、聚乙烯醇纤维按2:2:1的比例混合后，加水打浆得到纸浆悬浮液；然后加水稀释至质量浓度为0.01％，得底层纤维悬浮液，再将稀释后的悬浮液送至成型器上成型，抽吸得成型湿纸；然后施以聚氨酯粘合剂(施胶量为0.1％)，抽吸施胶湿纸后采用红外干燥即得底层纸。
(2)制备碳纳米材料分散混合液
取碳纤维和玻璃纤维按5:1的比例混合后，加水打浆得到纸浆悬浮液，稀释悬浮液至质量浓度为0.1％，得表层纤维悬浮液；取平均直径为5nm的碳纳米管加入至质量浓度为4wt％十二烷基硫酸钠溶液中中，搅拌分散10min后，开启超声波分散机，利用搅拌和超声协同分散制得均匀的碳纳米材料分散液；再将所得碳纳米材料分散液直接倒入表层纤维悬浮液中，加水稀释使碳纳米材料的质量浓度为0.05％，然后搅拌混匀即得碳纳米材料分散混合液。
(3)将底层纸固定在成型器上，然后将碳纳米材料分散混合液送至成型器上在底层纸上直接成型，抽吸得成型的复合过滤湿纸；然后施以聚氨酯粘合剂(施胶量为2％)，抽吸施胶后的复合过滤湿纸；最后采用红外干燥即得空气过滤纸成品。
制备得到的空气过滤纸底层中碳纳米材料分布区域(从与表层接触的上表面向下延伸的区域)的厚度为320μm。
过滤性能如下：
在≥0.3μm颗粒，5.33cm/s的风速条件下，过滤效率为99.98％，空气阻力为348Pa。
实施例14
本实施例一种空气过滤纸的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备底层纸
取碳纤维和玻璃纤维按1:3的比例混合后，加水打浆得到纸浆悬浮液；然后加水稀释至质量浓度为0.02％，得底层纤维悬浮液，再将稀释后的悬浮液送至成型器上成型，抽吸得成型湿纸；然后施以聚氨酯粘合剂(施胶量为2％)，抽吸施胶湿纸后采用红外干燥即得底层纸。
(2)制备碳纳米材料分散混合液
取碳纤维和玻璃纤维按1:1的比例混合后，加水打浆得到纸浆悬浮液，稀释悬浮液至质量浓度为0.2％，得表层纤维悬浮液；取平均直径为50nm的碳纳米管加入至质量浓度为2wt％十二烷基硫酸钠溶液中中，搅拌分散10min后，开启超声波分散机，利用搅拌和超声协同分散制得均匀的碳纳米材料分散液；再将所得碳纳米材料分散液直接倒入表层纤维悬浮液中，加水稀释使碳纳米材料的质量浓度为0.1％，然后搅拌混匀即得碳纳米材料分散混合液。
(3)将底层纸固定在成型器上，然后将碳纳米材料分散混合液送至成型器上在底层纸上直接成型，抽吸得成型的复合过滤湿纸；然后施以聚氨酯粘合剂(施胶量为1％)，抽吸施胶后的复合过滤湿纸；最后采用红外干燥即得空气过滤纸成品。
制备得到的空气过滤纸底层中碳纳米材料分布区域(从与表层接触的上表面向下延伸的区域)的厚度为420μm。
过滤性能如下：
在≥0.3μm颗粒，5.33cm/s的风速条件下，过滤效率为99.995％，空气阻力为339Pa。
实施例15
本实施例一种空气过滤纸的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备底层纸
取纤维素纤维和玻璃纤维按10:1的比例混合后，加水打浆得到纸浆悬浮液；然后加水稀释至质量浓度为2％，得底层纤维悬浮液，再将稀释后的悬浮液送至成型器上成型，抽吸得成型湿纸；然后施以聚丙烯酰胺粘合剂(施胶量为0.1％)，抽吸施胶湿纸后采用红外干燥即得底层纸。
(2)制备碳纳米材料分散混合液
取纤维素纤维和玻璃纤维按10:1的比例混合后，加水打浆得到纸浆悬浮液，稀释悬浮液至质量浓度为2％，得表层纤维悬浮液；取平均直径为20nm的碳纳米管加入至质量浓度为2wt％十二烷基硫酸钠溶液中中，搅拌分散10min后，开启超声波分散机，利用搅拌和超声协同分散制得均匀的碳纳米材料分散液；再将所得碳纳米材料分散液直接倒入表层纤维悬浮液中，加水稀释使碳纳米材料的质量浓度为1％，然后搅拌混匀即得碳纳米材料分散混合液。
(3)将底层纸固定在成型器上，然后将碳纳米材料分散混合液送至成型器上在底层纸上直接成型，抽吸得成型的复合过滤湿纸；然后施以聚乙烯醇粘合剂(施胶量为1％)，抽吸施胶后的复合过滤湿纸；最后采用红外干燥即得空气过滤纸成品。
制备得到的空气过滤纸底层中碳纳米材料分布区域(从与表层接触的上表面向下延伸的区域)的厚度为180μm。
过滤性能如下：
在≥0.3μm颗粒，5.33cm/s的风速条件下，过滤效率为96％，空气阻力为200Pa。
实施例16
本实施例一种空气过滤纸的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备底层纸
取碳纤维和玻璃纤维按1:10的比例混合后，加水打浆得到纸浆悬浮液；然后加水稀释至质量浓度为0.1％，得底层纤维悬浮液，再将稀释后的悬浮液送至成型器上成型，抽吸得成型湿纸；然后施以聚氨酯粘合剂(施胶量为1％)，抽吸施胶湿纸后采用红外干燥即得底层纸。
(2)制备碳纳米材料分散混合液
取碳纤维和玻璃纤维按1:10的比例混合后，加水打浆得到纸浆悬浮液，稀释悬浮液至质量浓度为0.1％，得表层纤维悬浮液；将平均直径为50nm的碳纳米管和平均直径为100nm的碳纳米纤维按1:1比例混合后，再加入至质量浓度为1wt％十二烷基硫酸钠溶液中中，搅拌分散10min后，开启超声波分散机，利用搅拌和超声协同分散制得均匀的碳纳米材料分散液；再将所得碳纳米材料分散液直接倒入表层纤维悬浮液中，加水稀释使碳纳米材料的质量浓度为0.1％，然后搅拌混匀即得碳纳米材料分散混合液。
(3)将底层纸固定在成型器上，然后将碳纳米材料分散混合液送至成型器上在底层纸上直接成型，抽吸得成型的复合过滤湿纸；然后施以聚氨酯粘合剂(施胶量为1％)，抽吸施胶后的复合过滤湿纸；最后采用红外干燥即得空气过滤纸成品。
制备得到的空气过滤纸底层中碳纳米材料分布区域(从与表层接触的上表面向下延伸的区域)的厚度为400μm。
过滤性能如下：
在≥0.3μm颗粒，5.33cm/s的风速条件下，过滤效率为99.997％，空气阻力为467Pa。
实施例17
本实施例一种空气过滤纸的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备底层纸
取碳纤维和玻璃纤维按1:1的比例混合后，加水打浆得到纸浆悬浮液；然后加水稀释至质量浓度为0.1％，得底层纤维悬浮液，再将稀释后的悬浮液送至成型器上成型，抽吸得成型湿纸；然后施以酚醛树脂粘合剂(施胶量为1％)，抽吸施胶湿纸后采用红外干燥即得底层纸。
(2)制备碳纳米材料分散混合液
取碳纤维和玻璃纤维按1:1的比例混合后，加水打浆得到纸浆悬浮液，稀释悬浮液至质量浓度为0.1％，得表层纤维悬浮液；将平均直径为20nm的碳纳米管和平均直径为80nm的碳纳米纤维按1:1比例混合后，再加入至质量浓度为wt％十二烷基硫酸钠溶液中中，搅拌分散10min后，开启超声波分散机，利用搅拌和超声协同分散制得均匀的碳纳米材料分散液；再将所得碳纳米材料分散液直接倒入表层纤维悬浮液中，加水稀释使碳纳米材料的质量浓度为0.05％，然后搅拌混匀即得碳纳米材料分散混合液。
(3)将底层纸固定在成型器上，然后将碳纳米材料分散混合液送至成型器上在底层纸上直接成型，抽吸得成型的复合过滤湿纸；然后施以酚醛树脂粘合剂(施胶量为1％)，抽吸施胶后的复合过滤湿纸；最后采用红外干燥即得空气过滤纸成品。
制备得到的空气过滤纸底层中碳纳米材料分布区域(从与表层接触的上表面向下延伸的区域)的厚度为300μm。
过滤性能如下：
在≥0.3μm颗粒，5.33cm/s的风速条件下，过滤效率为99.28％，空气阻力为160Pa。
实施例18
本实施例一种空气过滤纸的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备底层纸
取涤纶纤维和玻璃纤维按1:3的比例混合后，加水打浆得到纸浆悬浮液；然后加水稀释至质量浓度为0.1％，得底层纤维悬浮液，再将稀释后的悬浮液送至成型器上成型，抽吸得成型湿纸；然后施以聚丙烯酰胺粘合剂(施胶量为1％)，抽吸施胶湿纸后采用红外干燥即得底层纸。
(2)制备碳纳米材料分散混合液
取碳纤维和玻璃纤维按2:1的比例混合后，加水打浆得到纸浆悬浮液，稀释悬浮液至质量浓度为0.1％，得表层纤维悬浮液；将平均直径为50nm的碳纳米管和平均直径为200nm的碳纳米纤维按1:1比例混合后，再加入至质量浓度为0.5wt％十二烷基硫酸钠溶液中中，搅拌分散10min后，开启超声波分散机，利用搅拌和超声协同分散制得均匀的碳纳米材料分散液；再将所得碳纳米材料分散液直接倒入表层纤维悬浮液中，加水稀释使碳纳米材料的质量浓度为0.05％，然后搅拌混匀即得碳纳米材料分散混合液。
(3)将底层纸固定在成型器上，然后将碳纳米材料分散混合液送至成型器上在底层纸上直接成型，抽吸得成型的复合过滤湿纸；然后施以聚氨酯粘合剂(施胶量为1％)，抽吸施胶后的复合过滤湿纸；最后采用红外干燥即得以玻璃纤维和碳纤维混合纤维为基底的含碳纳米管空气过滤纸成品。
制备得到的空气过滤纸底层中碳纳米材料分布区域(从与表层接触的上表面向下延伸的区域)的厚度为380μm。
过滤性能如下：
在≥0.3μm颗粒，5.33cm/s的风速条件下，过滤效率为99.97％，空气阻力为281Pa。
实施例19
本实施例一种空气过滤纸的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备底层纸
取碳纤维和涤纶纤维按1:10的比例混合后，加水打浆得到纸浆悬浮液；然后加水稀释至质量浓度为0.2％，得底层纤维悬浮液，再将稀释后的悬浮液送至成型器上成型，抽吸得成型湿纸；然后施以聚氨酯粘合剂(施胶量为1％)，抽吸施胶湿纸后采用红外干燥即得底层纸。
(2)制备碳纳米材料分散混合液
取碳纤维和涤纶纤维按1:10的比例混合后，加水打浆得到纸浆悬浮液，稀释悬浮液至质量浓度为0.2％，得表层纤维悬浮液；取平均直径为100nm的碳纳米纤维加入至质量浓度为3wt％十二烷基硫酸钠溶液中中，搅拌分散10min后，开启超声波分散机，利用搅拌和超声协同分散制得均匀的碳纳米材料分散液；再将所得碳纳米材料分散液直接倒入表层纤维悬浮液中，加水稀释使碳纳米材料的质量浓度为0.1％，然后搅拌混匀即得碳纳米材料分散混合液。
(3)将底层纸固定在成型器上，然后将碳纳米材料分散混合液送至成型器上在底层纸上直接成型，抽吸得成型的复合过滤湿纸；然后施以聚氨酯粘合剂(施胶量为1％)，抽吸施胶后的复合过滤湿纸；最后采用红外干燥即得空气过滤纸成品。
制备得到的空气过滤纸底层中碳纳米材料分布区域(从与表层接触的上表面向下延伸的区域)的厚度为410μm。
过滤性能如下：
在≥0.3μm颗粒，5.33cm/s的风速条件下，过滤效率为99.5％，空气阻力为290Pa。
实施例20
本实施例一种空气过滤纸的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备底层纸
取碳纤维和涤纶纤维按1:1的比例混合后，加水打浆得到纸浆悬浮液；然后加水稀释至质量浓度为0.02％，得底层纤维悬浮液，再将稀释后的悬浮液送至成型器上成型，抽吸得成型湿纸；然后施以酚醛树脂粘合剂(施胶量为10％)，抽吸施胶湿纸后采用红外干燥即得底层纸。
(2)制备碳纳米材料分散混合液
取碳纤维和涤纶纤维按1:1的比例混合后，加水打浆得到纸浆悬浮液，稀释悬浮液至质量浓度为0.2％，得表层纤维悬浮液；取平均直径为10nm的碳纳米纤维加入至质量浓度为0.5wt％十二烷基硫酸钠溶液中中，搅拌分散10min后，开启超声波分散机，利用搅拌和超声协同分散制得均匀的碳纳米材料分散液；再将所得碳纳米材料分散液直接倒入表层纤维悬浮液中，加水稀释使碳纳米材料的质量浓度为0.1％，然后搅拌混匀即得碳纳米材料分散混合液。
(3)将底层纸固定在成型器上，然后将碳纳米材料分散混合液送至成型器上在底层纸上直接成型，抽吸得成型的复合过滤湿纸；然后施以酚醛树脂粘合剂(施胶量为20％)，抽吸施胶后的复合过滤湿纸；最后采用红外干燥即得空气过滤纸成品。
制备得到的空气过滤纸底层中碳纳米材料分布区域(从与表层接触的上表面向下延伸的区域)的厚度为300μm。
过滤性能如下：
在≥0.3μm颗粒，5.33cm/s的风速条件下，过滤效率为92％，空气阻力为300Pa。
实施例21
本实施例一种空气过滤纸的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备底层纸
取碳纤维和聚乙烯醇纤维按10:1的比例混合后，加水打浆得到纸浆悬浮液；然后加水稀释至质量浓度为0.1％，得底层纤维悬浮液，再将稀释后的悬浮液送至成型器上成型，抽吸得成型湿纸；然后施以聚丙烯酰胺粘合剂(施胶量为2％)，抽吸施胶湿纸后采用红外干燥即得底层纸。
(2)制备碳纳米材料分散混合液
取碳纤维和涤纶纤维按10:1的比例混合后，加水打浆得到纸浆悬浮液，稀释悬浮液至质量浓度为0.1～0.2％，得表层纤维悬浮液；取平均直径为10nm的碳纳米纤维加入至质量浓度为1wt％十二烷基硫酸钠溶液中中，搅拌分散10min后，开启超声波分散机，利用搅拌和超声协同分散制得均匀的碳纳米材料分散液；再将所得碳纳米材料分散液直接倒入表层纤维悬浮液中，加水稀释使碳纳米材料的质量浓度为0.1％，然后搅拌混匀即得碳纳米材料分散混合液。
(3)将底层纸固定在成型器上，然后将碳纳米材料分散混合液送至成型器上在底层纸上直接成型，抽吸得成型的复合过滤湿纸；然后施以聚丙烯酰胺粘合剂(施胶量为5％)，抽吸施胶后的复合过滤湿纸；最后采用红外干燥即得空气过滤纸成品。
制备得到的空气过滤纸底层中碳纳米材料分布区域(从与表层接触的上表面向下延伸的区域)的厚度为420μm。
过滤性能如下：
在≥0.3μm颗粒，5.33cm/s的风速条件下，过滤效率为99％，空气阻力为300Pa。
实施例22
本实施例一种空气过滤纸的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备底层纸
取碳纤维和涤纶纤维按1:10的比例混合后，加水打浆得到纸浆悬浮液；然后加水稀释至质量浓度为0.01％，得底层纤维悬浮液，再将稀释后的悬浮液送至成型器上成型，抽吸得成型湿纸；然后施以聚氨酯粘合剂(施胶量为1％)，抽吸施胶湿纸后采用红外干燥即得底层纸。
(2)制备碳纳米材料分散混合液
取碳纤维和涤纶纤维按1:8的比例混合后，加水打浆得到纸浆悬浮液，稀释悬浮液至质量浓度为0.1％，得表层纤维悬浮液；取平均直径为20nm的碳纳米管加入至质量浓度为2wt％十二烷基硫酸钠溶液中中，搅拌分散10min后，开启超声波分散机，利用搅拌和超声协同分散制得均匀的碳纳米材料分散液；再将所得碳纳米材料分散液直接倒入表层纤维悬浮液中，加水稀释使碳纳米材料的质量浓度为0.05％，然后搅拌混匀即得碳纳米材料分散混合液。
(3)将底层纸固定在成型器上，然后将碳纳米材料分散混合液送至成型器上在底层纸上直接成型，抽吸得成型的复合过滤湿纸；然后施以聚氨酯粘合剂(施胶量为2％)，抽吸施胶后的复合过滤湿纸；最后采用红外干燥即得空气过滤纸成品。
制备得到的空气过滤纸底层中碳纳米材料分布区域(从与表层接触的上表面向下延伸的区域)的厚度为1000μm。
过滤性能如下：
在≥0.3μm颗粒，5.33cm/s的风速条件下，过滤效率为85％，空气阻力为56Pa。
实施例23
本实施例一种空气过滤纸的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备底层纸
取碳纤维和涤纶纤维按1:1的比例混合后，加水打浆得到纸浆悬浮液；然后加水稀释至质量浓度为0.05％，得表层纤维悬浮液，得底层纤维悬浮液，再将稀释后的悬浮液送至成型器上成型，抽吸得成型湿纸；然后施以聚氨酯粘合剂(施胶量为2％)，抽吸施胶湿纸后采用红外干燥即得底层纸。
(2)制备碳纳米材料分散混合液
取碳纤维和涤纶纤维按1:1的比例混合后，加水打浆得到纸浆悬浮液，稀释悬浮液至质量浓度为0.1％，得表层纤维悬浮液；取最大直径为300nm的碳纳米纤维加入至质量浓度为0.1wt％十二烷基硫酸钠溶液中中，搅拌分散10min后，开启超声波分散机，利用搅拌和超声协同分散制得均匀的碳纳米材料分散液；再将所得碳纳米材料分散液直接倒入表层纤维悬浮液中，加水稀释使碳纳米材料的质量浓度为0.05％，然后搅拌混匀即得碳纳米材料分散混合液。
(3)将底层纸固定在成型器上，然后将碳纳米材料分散混合液送至成型器上在底层纸上直接成型，抽吸得成型的复合过滤湿纸；然后施以聚氨酯粘合剂(施胶量为2％)，抽吸施胶后的复合过滤湿纸；最后采用红外干燥即得空气过滤纸成品。
制备得到的空气过滤纸底层中碳纳米材料分布区域(从与表层接触的上表面向下延伸的区域)的厚度为1200μm。
过滤性能如下：
在≥0.3μm颗粒，5.33cm/s的风速条件下，过滤效率为70％，空气阻力为45Pa。
实施例24
本实施例一种空气过滤纸的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备底层纸
取碳纤维和涤纶纤维按10:1的比例混合后，加水打浆得到纸浆悬浮液；然后加水稀释至质量浓度为0.01％，得底层纤维悬浮液，再将稀释后的悬浮液送至成型器上成型，抽吸得成型湿纸；然后施以聚丙烯酰胺粘合剂(施胶量为2％)，抽吸施胶湿纸后采用红外干燥即得底层纸；
(2)制备碳纳米材料分散混合液
取碳纤维和涤纶纤维按5:1的比例混合后，加水打浆得到纸浆悬浮液，稀释悬浮液至质量浓度为0.1％，得表层纤维悬浮液；取最大直径为300nm的碳纳米纤维加入至质量浓度为0.05wt％十二烷基硫酸钠溶液中中，搅拌分散10min后，开启超声波分散机，利用搅拌和超声协同分散制得均匀的碳纳米材料分散液；再将所得碳纳米材料分散液直接倒入表层纤维悬浮液中，加水稀释使碳纳米材料的质量浓度为0.05％，然后搅拌混匀即得碳纳米材料分散混合液。
(3)将底层纸固定在成型器上，然后将碳纳米材料分散混合液送至成型器上在底层纸上直接成型，抽吸得成型的复合过滤湿纸；然后施以酚醛树脂粘合剂(施胶量为10％)，抽吸施胶后的复合过滤湿纸；最后采用红外干燥即得空气过滤纸成品。
制备得到的空气过滤纸底层中碳纳米材料分布区域(从与表层接触的上表面向下延伸的区域)的厚度为1000μm。
过滤性能如下：
在≥0.3μm颗粒，5.33cm/s的风速条件下，过滤效率为70％，空气阻力为58Pa。
本实施例的空气过滤纸中纤维比较粗，碳纤维用的多，施胶也比较多，导电性相对比较好，可以用于预过滤。
实施例25
本实施例一种空气过滤纸的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备底层纸
取碳纤维和芳纶纤维按1:10的比例混合后，加水打浆得到纸浆悬浮液；然后加水稀释至质量浓度为0.01％，得底层纤维悬浮液，再将稀释后的悬浮液送至成型器上成型，抽吸得成型湿纸；然后施以酚醛树脂粘合剂(施胶量为1％)，抽吸施胶湿纸后采用红外干燥即得底层纸。
(2)制备碳纳米材料分散混合液
取碳纤维和芳纶纤维按1:10的比例混合后，加水打浆得到纸浆悬浮液，稀释悬浮液至质量浓度为0.1％，得表层纤维悬浮液；将最大直径为300nm的碳纳米纤维加入至质量浓度为0.1wt％十二烷基硫酸钠溶液中中，搅拌分散10min后，开启超声波分散机，利用搅拌和超声协同分散制得均匀的碳纳米材料分散液；再将所得碳纳米材料分散液直接倒入表层纤维悬浮液中，加水稀释使碳纳米材料的质量浓度为0.05％，然后搅拌混匀即得碳纳米材料分散混合液。
(3)将底层纸固定在成型器上，然后将碳纳米材料分散混合液送至成型器上在底层纸上直接成型，抽吸得成型的复合过滤湿纸；然后施以酚醛树脂粘合剂(施胶量为2％)，抽吸施胶后的复合过滤湿纸；最后采用红外干燥即得空气过滤纸成品。
制备得到的空气过滤纸底层中碳纳米材料分布区域(从与表层接触的上表面向下延伸的区域)的厚度为1500μm。
过滤性能如下：
在≥0.3μm颗粒，5.33cm/s的风速条件下，过滤效率为53％，空气阻力为42Pa。
本实施例的空气过滤纸中芳纶纤维很粗，它和碳纤维都是耐高温的，施的胶酚醛树脂也是耐高温的，适合用在耐高温领域。
实施例26
本实施例一种空气过滤纸的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备底层纸
取碳纤维和芳纶纤维按1:1的比例混合后，加水打浆得到纸浆悬浮液；然后加水稀释至质量浓度为0.1％，得底层纤维悬浮液，再将稀释后的悬浮液送至成型器上成型，抽吸得成型湿纸；然后施以酚醛树脂粘合剂(施胶量为2％)，抽吸施胶湿纸后采用红外干燥即得底层纸。
(2)制备碳纳米材料分散混合液
取碳纤维和涤纶纤维按1:1的比例混合后，加水打浆得到纸浆悬浮液，稀释悬浮液至质量浓度为0.1％，得表层纤维悬浮液；将平均直径为50nm的碳纳米管和最大直径为300nm的碳纳米纤维按1:1比例混合后，再加入至质量浓度为1wt％十二烷基硫酸钠溶液中中，搅拌分散10min后，开启超声波分散机，利用搅拌和超声协同分散制得均匀的碳纳米材料分散液；再将所得碳纳米材料分散液直接倒入表层纤维悬浮液中，加水稀释使碳纳米材料的质量浓度为0.1％，然后搅拌混匀即得碳纳米材料分散混合液。
(3)将底层纸固定在成型器上，然后将碳纳米材料分散混合液送至成型器上在底层纸上直接成型，抽吸得成型的复合过滤湿纸；然后施以酚醛树脂粘合剂(施胶量为10％)，抽吸施胶后的复合过滤湿纸；最后采用红外干燥即得空气过滤纸成品。
制备得到的空气过滤纸底层中碳纳米材料分布区域(从与表层接触的上表面向下延伸的区域)的厚度为500μm。
过滤性能如下：
在≥0.3μm颗粒，5.33cm/s的风速条件下，过滤效率为99％，空气阻力为230Pa。
实施例27
本实施例一种空气过滤纸的制备方法，包括如下步骤：
(1)制备底层纸
取碳纤维和涤纶纤维按10:1的比例混合后，加水打浆得到纸浆悬浮液；然后加水稀释至质量浓度为0.1％，得底层纤维悬浮液，再将稀释后的悬浮液送至成型器上成型，抽吸得成型湿纸；然后施以聚丙烯酰胺粘合剂(施胶量为1％)，抽吸施胶湿纸后采用红外干燥即得底层纸。
(2)制备碳纳米材料分散混合液
取碳纤维和涤纶纤维按10:1的比例混合后，加水打浆得到纸浆悬浮液，稀释悬浮液至质量浓度为0.2％，得表层纤维悬浮液；将平均直径为5nm的碳纳米管和平均直径为80nm的碳纳米纤维按1:1比例混合后，再加入至质量浓度为3wt％十二烷基硫酸钠溶液中中，搅拌分散10min后，开启超声波分散机，利用搅拌和超声协同分散制得均匀的碳纳米材料分散液；再将所得碳纳米材料分散液直接倒入表层纤维悬浮液中，加水稀释使碳纳米材料的质量浓度为0.1％，然后搅拌混匀即得碳纳米材料分散混合液。
(3)将底层纸固定在成型器上，然后将碳纳米材料分散混合液送至成型器上在底层纸基质上直接成型，抽吸得成型的复合过滤湿纸；然后施以聚氨酯粘合剂(施胶量为2％)，抽吸施胶后的复合过滤湿纸；最后采用红外干燥即得空气过滤纸成品。
制备得到的空气过滤纸底层中碳纳米材料分布区域(从与表层接触的上表面向下延伸的区域)的厚度为300μm。
过滤性能如下：
在≥0.3μm颗粒，5.33cm/s的风速条件下，过滤效率为99.5％，空气阻力为160Pa。
过滤性能测试
对将本发明制备得到的空气滤纸与市售普通空气滤纸进行抗菌实验，结果如图3所示：
四幅图均为大肠杆菌在37℃恒温培养24小时情况，1、2分别为实施例1和12制备得到的空气过滤纸，3为市售的普通空气过滤纸，4为上述3种空气过滤纸放在一起的情况。由图中可看出，经过24小时的培养，放有普通空气过滤纸的培养皿，培养基都变浑浊了，有大量细菌滋生。1、2、4培养基均较为清澈。表明本申请的空气滤纸对细菌有杀灭作用，具有较好的抗菌性能。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (6)
1.一种空气过滤纸的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)制备底层纸
将底层纸纤维与水混合后在疏解器中充分疏解，再用水稀释至质量浓度为0.01-2％，得底层纤维悬浮液，然后将悬浮液送至成型器成型，抽吸后得成型湿纸，再施胶干燥得所述底层纸；
所述底层纸纤维选自涤纶纤维、玻璃纤维、碳纤维、纤维素纤维、ES纤维、聚丙烯纤维、天丝纤维、芳纶纤维、噁二唑纤维、聚乙烯醇纤维中的一种或几种；
(2)制备碳纳米材料分散混合液
将表层纸纤维与水混合后在疏解器中充分疏解，再用水稀释至质量浓度为0.1-2％，得表层纤维悬浮液；
所述表层纸纤维选自碳纤维、涤纶纤维、玻璃纤维、纤维素纤维、ES纤维、聚丙烯纤维、天丝纤维、芳纶纤维、噁二唑纤维、聚乙烯醇纤维中的一种或几种；
将碳纳米材料加入质量浓度为0.05-5wt％表面活性剂溶液中，超声分散，得碳纳米材料分散液，所述碳纳米材料为碳纳米管和/或碳纳米纤维；
所述碳纳米材料的尺寸为：直径为1-300nm，长度为0.5-100μm；
将碳纳米材料分散液与表层纤维悬浮液混合搅拌均匀即得所述碳纳米材料分散混合液，其中碳纳米材料的质量浓度为0.05-0.5％；
(3)将所述底层纸设置于成型器上，将所述碳纳米材料分散混合液输送至成型器上，所述碳纳米材料分散混合液在所述底层纸上过滤成型，然后施胶烘干即得所述空气过滤纸；
所述空气过滤纸，包括底层和表层，所述底层的与表层接触的上表面向下延伸10-1500μm厚度区域内均匀分布有碳纳米材料；
所述施胶步骤中使用的胶水选自聚氨酯粘合剂、聚丙烯酰胺粘合剂、酚醛树脂粘合剂、聚乙烯醇粘合剂或丙烯酸酯粘合剂；施胶量为所述空气过滤纸总质量的0.1-45％。
2.根据权利要求1所述的空气过滤纸的制备方法，其特征在于，所述碳纤维的尺寸为：直径为6-8μm，长度为3-10mm。
3.根据权利要求1所述的空气过滤纸的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述表面活性剂选自十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠、辛苯昔醇中的一种或几种。
4.通过权利要求1-3任一项所述制备方法得到的空气过滤纸。
5.根据权利要求4所述的空气过滤纸，其特征在于，包括底层和表层，所述底层的与表层接触的上表面向下延伸10-1500μm厚度区域内均匀分布有碳纳米材料。
6.根据权利要求5所述的空气过滤纸，其特征在于，所述底层的与表层接触的上表面向下延伸10-450μm厚度区域内均匀分布有碳纳米材料。
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