酸对玻纤滤纸性能影响的研究.pdf

第43卷第1期2024年1月造纸科学与技术Paper Science and TechnologyVol.43No.1Jan.2024酸对玻纤滤纸性能影响的研究班俊明唐敏*梁云徐桂龙（华南理工大学轻工科学与工程学院，广东广州，510 6 40）摘要：对于玻纤滤纸，加酸分散纤维是其生产过程中的通用工艺。以往研究侧重于分析酸对于纤维分散效果的影响，重点研究了酸的加入对玻纤滤纸力学性能和过滤性能产生的影响。实验结果表明：酸会与玻璃纤维反应导致纤维表面生成了更多的Si-OH；当玻纤滤纸抄造过程中加酸控制浆料pH为2.5时，使用39 SR和49 SR玻璃棉所抄造滤纸的抗张强度比不加酸时分别高了54%和58%，透气度分别下降了11%和14%，平均孔径分别下降了12%和14%。班俊明先生过滤性能测试结果表明，加酸制备滤纸的液体过滤比要明显高于未加酸制备的滤纸。关键词：玻纤滤纸；酸；力学性能；过滤性能中图分类号：TS75D0I:10.19696/j.issn1671-4571.2024.1.004引文格式：班俊明，唐敏，梁云，等.酸对玻纤滤纸性能影响的研究J.造纸科学与技术，2 0 2 4，43（1)：16-2 1.文献标识码：A文章编号：16 7 1-457 1(2 0 2 4)0 1-0 0 16-6Research on the Effect of Acid on the Properties of Fiberglass Filter PaperBAN Junming TANG Min*LIANG Yun XU Guilong(School of Light Industry Science and Engineering,South China University of Technology,Guangzhou 510640,China)Abstract:For fiberglass filter paper,adding acid to disperse fibers is a common process in its production process.Previous studieshave focused on analyzing the effect of acid on fiber dispersion,while this paper focuses on the effect of acid addition on the mechanicaland filtration properties of fiberglass filter paper.The experimental results indicate that acid will react with glass fibers,leading to thegeneration of more Si OH on the fiber surface;When acid was added to control the pH of the slurry during the production of fiberglassfilter paper at 2.5,the tensile strength of the filter paper made from 39 SR and 49 SR glass wool was 54%and 58%higher thanthat without acid,respectively.The air permeability decreased by 11%and 14%,and the average pore size decreased by 12%and14%,respectively.The filtration performance test results show that the liquid filtration ratio of filter paper prepared with acid issignificantly higher than that of filter paper prepared without acid.Key words:fiberglass filter paper;acid;mechanical properties;filtering performance0引言液压传动是一种利用液压系统实现高精度、高响应速度、高稳定性控制的工程技术，已被广泛应用于各行各业的核心装备中。其中液压油作为液压系统的“血液”,其清洁度对液压系统的稳定性起着至关重要的作用。如果液压油中存在一些杂质,就会导致液压元件磨损、工程机械操作失灵，从而引发一系列设备故障和灾难性事故2-3。据统计,液压系统大约7 0%的液压设备故障是由于液压系统污染引起的4。因此，需要使用过滤器来保持液压油的清洁度，保障液压传动装置的稳定运行5-6 1作者简介：班俊明，男，生于19 9 7 年，硕士研究生，主要从事液压过滤材料的研究。*通讯作者：唐敏，男，生于19 8 8 年，博士，副教授，主要从事高性能纸基复合材料的研究。E-mail:。基金项目：中央高校基本科研业务费专项资金资助。第1期玻璃纤维滤纸是液压过滤器中起过滤作用的核心材料7 。由于玻璃纤维在水中分散时表面容易产生不稳定的电荷，使得纤维之间容易互相吸引，进而出现絮聚成团的现象8-9 。因此，工业生产玻纤滤纸时通常需要加入酸来改变玻璃纤维表面的电荷分布（pH控制在2.5）,使玻璃纤维间排斥力增大,从而提高玻璃纤维在水中的分散性10 。目前,关于酸对玻纤浆料分散性的影响已做了大量研究。罗果I 等人对玻璃纤维浆料的分散性进行了研究,结果表明加酸有利于提高玻璃纤维浆料的分散性。张素风12 等人的实验表明,酸能降低玻璃纤维浆料的Zeta电位,从而提高玻璃纤维浆料的分散性。郑新苗13 研究了酸对玻璃纤维浆料分散性的影响,结果表明使用硫酸调节浆料pH值为2.5时,玻璃纤维浆料的Zeta电位最小,浆料的分散性也最好。上述研究侧重于分析酸对于纤维分散效果的影响,加酸分散纤维也已成为玻纤滤纸生产过程中的通用工艺。但是，目前很少有研究关注酸对玻纤滤纸性能产生的影响,这主要是因为不加酸的情况下难以抄造出匀度较好的玻纤纸,无法开展酸对性能影响的系统39平均直径/m1.6表2 玻璃棉纤维化学成分化学成分Si02含量/%555.0-60.0 4.0-7.0 8.0-11.5 9.5-13.5 1.8-4.0 1.0-5.0实验设备：XSE204分析天平，瑞士METTLERTOLEDO公司；NO.2530纤维疏解器，日本KPK公司;RK3AKWT抄片器，奥地利PTI公司Modles140平板干燥器，美国Emerson公司;DHG-9070A电热鼓风干燥箱，上海一恒科学仪器有限公司;TENSOR27傅里叶变换红外光谱仪，德国Bruker公司；Testo206pH计，德国德图公司;2 DLABF/SENSOR尘埃匀度仪，德国Thchpap公司;RH-KZY卧式抗张试验机，广州润湖仪器有限公司；FX3300透气度测定仪,瑞士TEXTEST公司;CFP-1100A 孔隙仪,美国PMI公司;MPTB-102 0 多次通过试验台，德国GMN公司。1.2实验方法1.2.1滤纸红外光谱分析使用傅里叶变换红外光谱仪对玻纤滤纸进行红外检测，检测方法采用溴班俊明等：酸对玻纤滤纸性能影响的研究研究。随着玻璃纤维分散工艺的改进，通过超低浓成形等方式已经能够在实验室不加酸条件下制备出匀度得到极大改善的玻纤纸,这为研究酸的影响创造了良好的基础。本研究以不同直径的玻璃棉为原料,采用湿法成型工艺制备玻纤滤纸。通过红外光谱分析酸对玻璃纤维表面基团的影响,探究玻璃纤维在水中pH 的变化情况，最后探究了酸对玻纤滤纸力学性能和过滤性能产生的影响,以期能为工业上生产玻纤滤纸提供一定参考。1实验1.1实验原料与设备实验原料：火焰喷吹法47 5型玻璃棉纤维5种，打浆度分别为19 SR、39 SR、49 SR、59 SR 和79SR,榆林天盛缘玻璃纤维科技有限公司；丙烯酸树脂，广东柯力森树脂有限公司；去离子水，实验室自制;2 0%稀硫酸,实验室自配。玻璃棉纤维不同打浆度所对应的纤维直径如表1所示,其化学成分如表2 所示。表1玻璃棉纤维不同打浆度及其直径打浆度/SR19Al203B2031749590.60.4Na2 03K20化钾压片法。所检测玻纤纸定量为40 g/m,纤维组成为10 0%39 SR玻璃棉。玻纤纸A，在抄造过程中通过稀硫酸控制浆料pH值为2.5,玻纤纸A,在抄造过程中不加酸处理。1.2.2玻璃纤维浆料pH的测试使用分析天平称取5种玻璃棉纤维，分别配制质量浓度为0.5%、体积为2 L的玻璃纤维浆料。使用纤维疏解器对玻璃棉纤维进行疏解，疏解转数为2 50 0 0 转（转速为3000 rpm)。为了减少疏解液中的离子成分对实验结果的干扰,本实验采用去离子水来疏解纤维。纤维直径对酸与玻璃纤维反应的影响：向五种的不同打浆度玻璃棉浆料中加人等量的稀硫酸,用Testo 206 pH计测试对比不同打浆度的玻璃纤维浆料pH 值的差异。反应时间对酸与玻璃纤维反应的影响：向玻璃790.30.2CaoMgo23.2C,2.92.52.4平均过滤比6663130441972523462184433855C2453结论本文围绕玻纤滤纸制备过程中加酸的问题，采用红外光谱分析了酸对玻璃纤维表面基团的影响，探究了不同纤维直径和反应时间下玻纤浆料pH的变化情况，最后研究了酸的加人对玻纤滤纸力学性能和过滤性能的影响。(1)红外分析结果表明,玻纤滤纸抄造过程中加人的酸会与玻璃纤维发生反应，破坏玻璃纤维表面的Si-O-Si 键,并使得玻璃纤维表面生成更多的 Si-OH。(2)基于玻纤浆料pH的变化情况可知,玻纤的直径越小,与酸反应的位点越多,玻纤浆料消耗的酸越多;酸与玻纤的反应速率在前10 小时比较快,之后逐渐减慢并在48 小时左右趋于稳定。（3）对于加酸抄造的玻纤滤纸，使用19 SR、39SR和49 SR玻璃棉所抄造滤纸的抗张强度比不加酸情况下分别提高了4%、54%和58%，透气度分别下降了0.2%、11%和14%，平均孔径分别下降了1.1%、12%和14%。当把加酸浆料放置10 小时再抄纸，滤纸的抗张强度又会下降，透气度和平均孔径也会进一步减小。过滤性能测试结果表明,在相同纤维组成下，加酸制备滤纸的液体过滤比要明显高于未加酸制备的滤纸。参考文献1户艳。我国液压技术发展现状分析及展望J.液压气动与密封，57406544第1期2019,39(7):1-2.D01:10.3969/j.issn.1008-0813.2019.07.001.2ZHANG R C,YU X,HU Y L,et al.Active Control of HydraulicOil Contamination to Extend the Service Life of Aviation HydraulicSystem J.The International Journal of Advanced 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