CN102515570A - 玄武岩纤维短切细纱用前处理增强型浸润剂及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种玄武岩纤维短切细纱用前处理增强型浸润剂及制备方法，属于浸润剂技术领域。所述的前处理增强型浸润剂，其配料重量百分组成如下：水溶性环氧树脂2～4％；水溶性聚氨酯2～4％；有机硅乳液0.5～1％；阳离子表面活性剂0～0.1％；抗静电剂0.5～1％；有机硅烷偶联剂0.2～0.5％；pH调节剂0.1～0.2％和余量的水。本发明制备工艺简单，适用于单纤维直径为3.5～7.5微米的玄武岩纤维短切细纱的生产。该前处理型浸润剂生产出的细玄武岩纤维短切纱，强度高、柔韧性好，制成的高温针刺过滤毡，不需要热处理，可以直接涂覆硅油和四氟涂层，节约了能源，减少了环境污染，与制品基材的界面结合好、强度高。

Description

玄武岩纤维短切细纱用前处理增强型浸润剂及制备方法

技术领域

本发明涉及一种玄武岩纤维短切细纱用前处理增强型浸润剂及制备方法，属于浸润剂技术领域。

背景技术

玄武岩纤维短切细纱是制作高温针刺过滤毡用的一种耐高温短切纤维，该短切纱用于制作高温过滤针刺毡的表层，通过无纺针刺技术在基布表面上相互勾连，与基布结合互相缠绕，形成具有微孔的三维立体结构，起着阻挡灰尘的作用。这种玄武岩纤维纱制作的高温针刺过滤毡，不需要热处理，可以直接涂覆硅油和四氟涂层，节约了能源，减少了环境污染。与制品基材的界面结合好、强度高。

目前高温针刺过滤毡用短切纱的材质一般有无机纤维中的中碱玻璃纤维和无碱玻璃纤维；化学纤维当中耐温性较高的聚苯硫醚纤维、聚四氟乙烯纤维、芳砜纶纤维和聚亚酰胺纤维等。这些纤维的使用温度都在260度以下，并且耐高温化学纤维的价格十分昂贵，有一些还要依靠进口。玄武岩纤维制成的大气环保用针刺过滤毡能在300度高温下长期使用，瞬间使用温度可达到350度，无碱玻璃纤维和高温化纤的使用温度只有260度，玄武岩纤维制品成本略高于无碱玻璃纤维纱，只有耐高温化纤的三分之一到五分之一，其经、纬向拉断强力高于无碱玻璃纤维10-20％，其耐酸碱性能优于无碱玻璃纤维纱，性价比高，使用寿命长。制成的针刺过滤毡几乎能适应所有工况，尤其适用高温垃圾焚烧和钢铁厂高温高炉煤气净化，广泛应用于冶金、电力、化工、水泥等多种领域。

国内也有部分生产厂家尝试采用现有的增强型浸润剂生产玄武岩纤维细短切纱，但浸润剂的应用仅限于较粗直径纤维(11微米以上)的玄武岩纤维的生产，粗玄武岩纤维用于制作土工布或水泥加强筋等建材用。当它应用于7.5微米以下的玄武岩纤维短切细纱生产时，其耐折耐磨性就不能满足它的后加工的针刺的要求，影响它的制品性能，到目前为止，对于单纤维直径7.5微米以下的玄武岩纤维短切细纱生产用浸润剂仍无专用前处理增强型浸润剂。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提出一种适用于单纤维直径为3.5～7.5微米的玄武岩纤维短切细纱用前处理增强型浸润剂，本发明同时提供了其制备方法。

所述的玄武岩纤维短切细纱用前处理增强型浸润剂，其配料重量百分组成如下：

水溶性环氧树脂        2～4％；

水溶性聚氨酯            2～4％；

有机硅乳液              0.5～1％；

阳离子表面活性剂        0～0.1％；

抗静电剂                0.5～1％；

有机硅烷偶联剂          0.2～0.5％；

PH调节剂                0.1～0.2％；

水                      余量。

所述的水为软化水、去离子水或蒸馏水。考虑其成本，优选软化水。

所述的PH调节剂为冰醋酸。冰醋酸选用工业纯，优选淄博制酸厂的产品。

所述的水溶性环氧树脂与水溶性聚氨酯两种不同结构的水溶性树脂为本发明的水溶性成膜剂。

水溶性环氧树脂是通过含氢烷基胺对环氧树脂改性，使得环氧树脂中的环氧基团变成亲水性和极性较强的羟基，因此该树脂与后道加工涂覆的热塑性基材如聚四氟乙烯等具有好的亲和性。水溶性环氧树脂优选681或NBR-290，固含量大于55％，681的产地为江阴双雄化工，NBR-290的产地为中材科技复材事业部。

水溶性聚氨酯是在聚氨酯树脂中引入亲水基团，亲水基团能与水起作用形成氢键或者直接生成水合离子溶于水中，该树脂涂覆在玄武岩纤维成膜具有韧性强耐折耐磨的特点，特别适合在高温过滤材料玄武岩纤维上使用。水溶性聚氨酯优选106或5010，固含量大于40％，产地为上海新光化工厂。

本发明中采用以有机硅乳液为主，阳离子表面活性剂为辅的润滑剂体系，是由于硅油乳液有良好的柔软润滑性，阳离子表面活性剂有润滑和防静电性，因此该润滑剂体系的使用可以满足浸润剂的润滑和抗静电的双重要求。有机硅乳液优选四川晨光化工研究院的牌号为285。阳离子表面活性剂1631(学名十六烷基三甲基氯化铵或溴化铵)，活性物含量在50-70％，产地为上海经纬化工厂。

本发明中的抗静电剂可以满足短切纱在针刺梳理过程中防静电的要求。抗静电剂SN，优选浙江闰土化工股份有限公司或上海助剂厂的产品。

本发明中有机硅烷偶联剂的采用，可以在玄武岩纤维和树脂的界面之间将物理的粘合变为化学粘合，增加了粘结强度，把无机材料和有机材料连接的更加牢固。本发明中的分散有机硅烷偶联剂用的PH调节剂为冰醋酸，本材料廉价易得，而且在使用过程中稀释后容易挥发，对纱的强度损失较小。

有机硅烷偶联剂优选牌号为KH-550、KH-560或KH-570，KH偶联剂优选曲阜万达化工厂和丹阳有机硅实业公司的产品。

所述的玄武岩纤维短切细纱用前处理增强型浸润剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)在水中加入PH调节剂，搅拌下加入有机硅烷偶联剂，再继续搅拌25～35分钟至水溶液澄清透明为止；水的用量占浸润剂总重量的1/20；

(2)将水溶性环氧树脂加入到水中搅拌均匀，水温为50～70度；水的用量为水溶性环氧树脂重量的5～10倍；

(3)将水溶性聚氨酯加入到水中搅拌均匀，水温为50～70度；水的用量为水溶性聚氨酯重量的5～10倍；

(4)将有机硅乳液加入到水中搅拌均匀；水的用量为有机硅乳液重量的5～10倍；

(5)将阳离子表面活性剂加入到水中搅拌均匀，水温80～100度；水的用量为阳离子表面活性剂重量的10～30倍。

(6)将抗静电剂加入到水中搅拌均匀，水温为50～70度；水的用量为抗静电剂重量的5～10倍；

(7)将步骤(1)、(2)、(3)、(4)、(5)和(6)配制好的物料加入到配制罐中，加入剩余的水，搅拌均匀制得。

所述的玄武岩纤维短切细纱经前处理后，可以用于制作高温过滤针刺毡的表层，通过无纺针刺技术在基布表面上相互勾连，与基布结合互相缠绕，形成具有微孔的三维立体结构，起着阻挡灰尘的作用。

本发明具有如下有益效果：

本发明制备工艺简单，适用于单纤维直径为3.5～7.5微米的玄武岩纤维短切细纱的生产。该前处理增强型浸润剂生产出的细玄武岩纤维短切纱，强度高、柔韧性好，制成的高温针刺过滤毡，不需要热处理，可以直接涂覆硅油和四氟涂层，节约了能源，减少了环境污染，与制品基材的界面结合好、强度高。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明做进一步描述，实施例中各物质均以重量百分数计。

实施例1

所述的玄武岩纤维短切细纱用前处理增强型浸润剂，其配料重量百分组成如下：

其制备工艺如下：(按照配制100公斤浸润剂计算)

(1)称取5公斤软化水，加入冰醋酸，于搅拌条件下缓缓加入硅烷偶联剂，搅拌30分钟至水溶液澄清透明为止；

(2)将水溶性环氧树脂用40公斤的60±5度的软化水搅拌均匀；

(3)将水溶性聚氨酯用20公斤的60±5度的软化水搅拌均匀；

(4)将有机硅乳液用5公斤的软化水搅拌均匀；

(5)将阳离子表面活性剂用3公斤的90±5度的软化水搅拌均匀；

(6)将抗静电剂用5公斤的60±5度的软化水搅拌均匀；

(7)将步骤(1)、(2)、(3)、(4)、(5)和(6)配制好的物料依次加入到配制罐中，再补加软化水14.55公斤，总重量补齐100公斤搅拌均匀即可使用。

实施例2

所述的玄武岩纤维短切细纱用前处理增强型浸润剂，其配料重量百分组成如下：

其制备工艺如下：(按照配制100公斤浸润剂计算)

(1)称取5公斤软化水，加入冰醋酸，于搅拌条件下缓缓加入硅烷偶联剂，搅拌30分钟至水溶液澄清透明为止；

(2)将水溶性环氧树脂用20公斤的65±5度的软化水搅拌均匀；

(3)将水溶性聚氨酯用40公斤的60±5度的软化水搅拌均匀；

(4)将有机硅乳液用8公斤的软化水搅拌均匀；

(5)将抗静电剂用3公斤的55±5度的软化水搅拌均匀；

(6)将步骤(1)、(2)、(3)、(4)、(5)和(6)配制好的物料依次加入到配制罐中，再补加软化水16.3公斤，总重量补齐100公斤搅拌均匀即可使用。

实施例3

所述的玄武岩纤维短切细纱用前处理增强型浸润剂，其配料重量百分组成如下：

其制备工艺如下：(按照配制100公斤浸润剂计算)

(1)称取5公斤软化水，加入冰醋酸，于搅拌条件下缓缓加入硅烷偶联剂，搅拌30分钟至水溶液澄清透明为止；

(2)将水溶性环氧树脂用35公斤的55±5度的软化水搅拌均匀；

(3)将水溶性聚氨酯用25公斤的55±5度的软化水搅拌均匀；

(4)将有机硅乳液用2.5公斤的软化水搅拌均匀；

(5)将阳离子表面活性剂用2公斤的95±5度的软化水搅拌均匀；

(6)将抗静电剂用5公斤的60±5度的软化水搅拌均匀；

(7)将步骤(1)、(2)、(3)、(4)、(5)、(6)和(7)配制好的物料依次加入到配制罐中，再补加软化水17.65公斤，总重量补齐100公斤搅拌均匀即可使用。

Claims (4)

1.一种玄武岩纤维短切细纱用前处理增强型浸润剂，其配料重量百分组成如下：

水溶性环氧树脂      2～4％；

水溶性聚氨酯        2～4％；

有机硅乳液          0.5～1％；

阳离子表面活性剂    0～0.1％；

抗静电剂            0.5～1％；

有机硅烷偶联剂      0.2～0.5％；

PH调节剂            0.1～0.2％；

水                  余量。

2.根据权利要求1所述的玄武岩纤维短切细纱用前处理增强型浸润剂，其特征在于所述的PH调节剂为冰醋酸。

3.根据权利要求1所述的玄武岩纤维短切细纱用前处理增强型浸润剂，其特征在于所述的水为软化水、去离子水或蒸馏水。

4.一种权利要求1所述的玄武岩纤维短切细纱用前处理增强型浸润剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)在水中加入PH调节剂，搅拌下加入有机硅烷偶联剂，再继续搅拌25～35分钟至水溶液澄清透明为止；水的用量占浸润剂总重量的1/20；

(2)将水溶性环氧树脂加入到水中搅拌均匀，水温为50～70度；水的用量为水溶性环氧树脂重量的5～10倍；

(3)将水溶性聚氨酯加入到水中搅拌均匀，水温为50～70度；水的用量为水溶性聚氨酯重量的5～10倍；

(4)将有机硅乳液加入到水中搅拌均匀；水的用量为有机硅乳液重量的5～10倍；

(5)将阳离子表面活性剂加入到水中搅拌均匀，水温80～100度；水的用量为阳离子表面活性剂重量的10～30倍；

(6)将抗静电剂加入到水中搅拌均匀，水温为50～70度；水的用量为抗静电剂重量的5～10倍；

(7)将步骤(1)、(2)、(3)、(4)、(5)和(6)配制好的物料加入到配制罐中，加入剩余的水，搅拌均匀制得。