内燃机用空气过滤纸长期以来一直对阻燃性能没有要求,但近年来,由于气缸的高温、热气回流等原因导致的空气过滤纸燃烧事故频发,越来越多的发动机主机厂商对空气过滤纸的阻燃性能提出了要求。目前,德国Gessner、美国HV等公司都已推出了阻燃性能优异且环保的空气过滤纸。国内也有少数厂家生产出了相应产品,但其阻燃性能和环保性往往难以达到要求。因此,研发阻燃且环保的空气过滤纸目前成为了这一领域的重要研究方向。
纸张用阻燃剂的种类比较多,大致可分为以下几个系列:卤系阻燃剂、氮系阻燃剂和无机阻燃剂。其中,卤系阻燃剂相对便宜,性能优良,应用广泛。但欧盟议会及欧盟委员会陆续发布了《WEEE指令》和《RoHS指令》,对十溴双酚A等溴系阻燃剂的使用提出了要求;美国各州也相继对五溴联苯醚、八溴联苯醚等溴系阻燃剂提出了明确的禁用法规。
主要是由于这些溴系阻燃剂燃烧时容易产生二恶英等有害物质。考虑到环保和阻燃效果,十溴二苯乙烷热裂解或燃烧时不产生有毒的多溴代二苯并二恶烷(DBDO)及多溴代二苯并呋喃(DBDF),用它做阻燃材料符合欧盟关于二恶英条例的要求,对环境不造成危害;另外,十溴二苯乙烷的溴含量高,阻燃效果和热稳定性好,抗紫外线性能佳,较其他阻燃剂的渗出性低。
阻燃纸通常是通过浆内添加、浸渍和涂布等加工工艺将阻燃剂添加到纸张内部或涂覆在纸张表面而制得,阻燃剂通过阻碍纤维的热分解,减少可燃性气体的生成,或者通过隔离热和空气以及稀释可燃性气体等一种或几种途径达到阻燃目的。但浆内添加会使阻燃剂在滤纸抄造过程中严重流失,而涂布法又会使阻燃剂在纸张表面大量积聚造成堵孔。
为了避免前述两种方法带来的缺点,本实验采用浸渍法来制备阻燃型空气过滤纸。由于购得的十溴二苯乙烷商品样的粒径较大,直接用其浸渍过滤纸原纸仍然容易造成堵孔,降低过滤纸的透气度。为了使阻燃剂颗粒在过滤纸中分布更均匀,减小其对过滤纸透气性能的影响,应当减小其粒径。