CN106120344A - 表面处理组合物及绝缘纤维、纱线、绳索及其制备方法 - Google Patents

表面处理组合物及绝缘纤维、纱线、绳索及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106120344A
CN106120344A CN201610471459.9A CN201610471459A CN106120344A CN 106120344 A CN106120344 A CN 106120344A CN 201610471459 A CN201610471459 A CN 201610471459A CN 106120344 A CN106120344 A CN 106120344A
Authority
CN
China
Prior art keywords
compositions
fiber
pbo
yarn
waterproofing agent
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201610471459.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106120344B (zh
Inventor
邹德华
刘兰兰
刘夏清
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hunan Peace Prosperity Electric Ltd
Xinghua Jiahui Electric Power Appliance Co ltd
State Grid Corp of China SGCC
State Grid Hunan Electric Power Co Ltd
Changzhou Vocational Institute of Textile and Garment
Live Working Center of State Grid Hunan Electric Power Co
Maintenance Co of State Grid Hunan Electric Power Co Ltd
Original Assignee
Hunan Taiping Changsheng Electric Appliances Co Ltd
Xinghua Jiahui Electrical Apparatus Co Ltd
State Grid Corp of China SGCC
State Grid Hunan Electric Power Co Ltd
Changzhou Vocational Institute of Textile and Garment
Live Working Center of State Grid Hunan Electric Power Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hunan Taiping Changsheng Electric Appliances Co Ltd, Xinghua Jiahui Electrical Apparatus Co Ltd, State Grid Corp of China SGCC, State Grid Hunan Electric Power Co Ltd, Changzhou Vocational Institute of Textile and Garment, Live Working Center of State Grid Hunan Electric Power Co filed Critical Hunan Taiping Changsheng Electric Appliances Co Ltd
Priority to CN201610471459.9A priority Critical patent/CN106120344B/zh
Publication of CN106120344A publication Critical patent/CN106120344A/zh
Priority to US15/475,825 priority patent/US10272653B2/en
Application granted granted Critical
Publication of CN106120344B publication Critical patent/CN106120344B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/12Layered products comprising a layer of synthetic resin next to a fibrous or filamentary layer
    • DTEXTILES; PAPER
    • D06TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06MTREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M13/00Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with non-macromolecular organic compounds; Such treatment combined with mechanical treatment
    • D06M13/50Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with non-macromolecular organic compounds; Such treatment combined with mechanical treatment with organometallic compounds; with organic compounds containing boron, silicon, selenium or tellurium atoms
    • D06M13/51Compounds with at least one carbon-metal or carbon-boron, carbon-silicon, carbon-selenium, or carbon-tellurium bond
    • D06M13/513Compounds with at least one carbon-metal or carbon-boron, carbon-silicon, carbon-selenium, or carbon-tellurium bond with at least one carbon-silicon bond
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/28Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising synthetic resins not wholly covered by any one of the sub-groups B32B27/30 - B32B27/42
    • DTEXTILES; PAPER
    • D01NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01FCHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F6/00Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof
    • D01F6/58Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolycondensation products
    • D01F6/74Monocomponent artificial filaments or the like of synthetic polymers; Manufacture thereof from homopolycondensation products from polycondensates of cyclic compounds, e.g. polyimides, polybenzimidazoles
    • DTEXTILES; PAPER
    • D02YARNS; MECHANICAL FINISHING OF YARNS OR ROPES; WARPING OR BEAMING
    • D02GCRIMPING OR CURLING FIBRES, FILAMENTS, THREADS, OR YARNS; YARNS OR THREADS
    • D02G3/00Yarns or threads, e.g. fancy yarns; Processes or apparatus for the production thereof, not otherwise provided for
    • D02G3/02Yarns or threads characterised by the material or by the materials from which they are made
    • DTEXTILES; PAPER
    • D06TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06MTREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M13/00Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with non-macromolecular organic compounds; Such treatment combined with mechanical treatment
    • D06M13/50Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with non-macromolecular organic compounds; Such treatment combined with mechanical treatment with organometallic compounds; with organic compounds containing boron, silicon, selenium or tellurium atoms
    • DTEXTILES; PAPER
    • D06TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06MTREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M13/00Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with non-macromolecular organic compounds; Such treatment combined with mechanical treatment
    • D06M13/50Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with non-macromolecular organic compounds; Such treatment combined with mechanical treatment with organometallic compounds; with organic compounds containing boron, silicon, selenium or tellurium atoms
    • D06M13/503Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with non-macromolecular organic compounds; Such treatment combined with mechanical treatment with organometallic compounds; with organic compounds containing boron, silicon, selenium or tellurium atoms without bond between a carbon atom and a metal or a boron, silicon, selenium or tellurium atom
    • D06M13/507Organic silicon compounds without carbon-silicon bond
    • DTEXTILES; PAPER
    • D06TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06MTREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M15/00Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment
    • D06M15/19Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment with synthetic macromolecular compounds
    • D06M15/21Macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D06M15/263Macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds of unsaturated carboxylic acids; Salts or esters thereof
    • DTEXTILES; PAPER
    • D06TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06MTREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M15/00Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment
    • D06M15/19Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment with synthetic macromolecular compounds
    • D06M15/21Macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D06M15/263Macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds of unsaturated carboxylic acids; Salts or esters thereof
    • D06M15/277Macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds of unsaturated carboxylic acids; Salts or esters thereof containing fluorine
    • DTEXTILES; PAPER
    • D06TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06MTREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M15/00Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment
    • D06M15/19Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment with synthetic macromolecular compounds
    • D06M15/37Macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D06M15/564Polyureas, polyurethanes or other polymers having ureide or urethane links; Precondensation products forming them
    • DTEXTILES; PAPER
    • D06TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06PDYEING OR PRINTING TEXTILES; DYEING LEATHER, FURS OR SOLID MACROMOLECULAR SUBSTANCES IN ANY FORM
    • D06P3/00Special processes of dyeing or printing textiles, or dyeing leather, furs, or solid macromolecular substances in any form, classified according to the material treated
    • D06P3/02Material containing basic nitrogen
    • D06P3/022Material containing basic nitrogen using basic dyes
    • DTEXTILES; PAPER
    • D07ROPES; CABLES OTHER THAN ELECTRIC
    • D07BROPES OR CABLES IN GENERAL
    • D07B1/00Constructional features of ropes or cables
    • DTEXTILES; PAPER
    • D07ROPES; CABLES OTHER THAN ELECTRIC
    • D07BROPES OR CABLES IN GENERAL
    • D07B1/00Constructional features of ropes or cables
    • D07B1/02Ropes built-up from fibrous or filamentary material, e.g. of vegetable origin, of animal origin, regenerated cellulose, plastics
    • DTEXTILES; PAPER
    • D07ROPES; CABLES OTHER THAN ELECTRIC
    • D07BROPES OR CABLES IN GENERAL
    • D07B1/00Constructional features of ropes or cables
    • D07B1/02Ropes built-up from fibrous or filamentary material, e.g. of vegetable origin, of animal origin, regenerated cellulose, plastics
    • D07B1/025Ropes built-up from fibrous or filamentary material, e.g. of vegetable origin, of animal origin, regenerated cellulose, plastics comprising high modulus, or high tenacity, polymer filaments or fibres, e.g. liquid-crystal polymers
    • DTEXTILES; PAPER
    • D06TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06MTREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M2101/00Chemical constitution of the fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, to be treated
    • D06M2101/16Synthetic fibres, other than mineral fibres
    • D06M2101/30Synthetic polymers consisting of macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • DTEXTILES; PAPER
    • D06TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06MTREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M2200/00Functionality of the treatment composition and/or properties imparted to the textile material
    • D06M2200/10Repellency against liquids
    • D06M2200/12Hydrophobic properties
    • DTEXTILES; PAPER
    • D06TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06MTREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M2200/00Functionality of the treatment composition and/or properties imparted to the textile material
    • D06M2200/25Resistance to light or sun, i.e. protection of the textile itself as well as UV shielding materials or treatment compositions therefor; Anti-yellowing treatments
    • DTEXTILES; PAPER
    • D07ROPES; CABLES OTHER THAN ELECTRIC
    • D07BROPES OR CABLES IN GENERAL
    • D07B2201/00Ropes or cables
    • D07B2201/20Rope or cable components
    • D07B2201/2001Wires or filaments
    • D07B2201/201Wires or filaments characterised by a coating
    • D07B2201/2012Wires or filaments characterised by a coating comprising polymers
    • DTEXTILES; PAPER
    • D07ROPES; CABLES OTHER THAN ELECTRIC
    • D07BROPES OR CABLES IN GENERAL
    • D07B2205/00Rope or cable materials
    • D07B2205/20Organic high polymers
    • D07B2205/2096Poly-p-phenylenebenzo-bisoxazole [PBO]
    • DTEXTILES; PAPER
    • D07ROPES; CABLES OTHER THAN ELECTRIC
    • D07BROPES OR CABLES IN GENERAL
    • D07B2401/00Aspects related to the problem to be solved or advantage
    • D07B2401/20Aspects related to the problem to be solved or advantage related to ropes or cables
    • D07B2401/202Environmental resistance
    • D07B2401/204Moisture handling

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Treatments For Attaching Organic Compounds To Fibrous Goods (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)

Abstract

本发明公开了一种纤维表面处理组合物,其特征在于,所述组合物包括硅烷偶联剂、聚合物和防水剂,其中所述聚合物为聚氨酯/丙烯酸聚合物的共聚物,其中所述丙烯酸聚合物选自聚丙烯酸、聚丙烯酸酯或丙烯酸‑丙烯酸酯共聚物。还公开了一种表面具有该组合物的绝缘纤维及其制备方法以及绝缘纱线和绝缘绳索。本发明的绝缘纤维、纱线及绳索具有防潮、耐洗涤、抗紫外老化等优点,特别是绝缘绳索能够应用于输电线路尤其是特高压输电线路的带电作业。

Description

表面处理组合物及绝缘纤维、纱线、绳索及其制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料技术领域,具体涉及纤维表面处理组合物以及绝缘纤维、绝缘纱线和绝缘绳索及其制备方法。
背景技术
目前,市场上绝缘绳索主要由蚕丝或合成纤维编织、绞制而成。在带电作业领域,考虑到对绳索的绝缘性能以及绳索的变形性的要求,主要使用蚕丝绳、合成纤维绳。由于蚕丝绳及合成纤维绳的防潮处理一般采用的是防潮剂的物理附着,而非化学键连接,导致洗涤一定次数后,其防潮性能大幅度地下降,致使其使用寿命短。而且,随着特高压输电线路的架设,输电线路上的各金具的体积和重量都随之增加,在带电作业过程中,需要对金具进行提吊,现有的蚕丝绳和合成纤维绳的强度在一定程度上已不能满足带电作业的需要,致使某些作业项目无法顺利开展。因此,需要研制新的带电作业用绝缘绳索,相比于蚕丝绳以及现有合成纤维绳,其防潮性能更持久、稳定,强度更高,并且具有较高的抗紫外老化性能。新型高强度、防潮、抗紫外老化的绝缘绳可以将塔上带电作业项目的大吨位受力转移到地面,降低杆塔上作业人员的劳动强度,保证作业的安全性,该绝缘绳的研制成功将为特高压带电作业带来第三次革命。
PBO纤维即聚对苯撑苯并二噁唑纤维,其原纤由沿着纤维轴方向高度取向的PBO分子链构成,直径在10~50nm之间,原纤之间存在许多毛细管状的微孔,这些微孔依靠原纤之间的裂纹或原纤的开口彼此连接。
PBO纤维综合性能优异,被誉为新时代的超高性能纤维。其抗拉能力强,单纤强力高达5Gpa(吉帕),拉伸模量最高可达300Gpa,是等径对位芳纶纤维的两倍、等径钢丝的十倍,而其密度仅为钢丝的1/5;对金属的耐磨性能优于芳纶纤维;受力后变形小,热膨胀因子仅为-6ppm/℃;在空气中的热降解温度约为650℃,在氮气或氩气环境中的热降解温度超过700℃,比芳纶纤维高100℃;其极限吸氧指数达到68,在聚合物中是最高的,即使在明火中也呈阴燃状态,所以具有自阻燃性;另外具有较高的耐冲击性能,其织物穿透所需能量为杜邦芳纶Kevlar纤维的2倍。因此,PBO纤维不但被广泛应用于国防军工及航空航天等尖端领域,而且还可广泛应用于常规工业生产过程和耐高温、阻燃等高性能产品的替代升级,如光缆增强材料、绳索和缆绳等高拉力材料、桥梁缆绳、航海运动帆船的主缆、操作杆以及赛艇用帆布、防弹衣、航海服、高温防切割手套、耐高压电手套,其复合材料应用于战斗机、空间飞行器、火箭等外层结构和内部承力结构。
鉴于PBO纤维的优异的力学性能以及热稳定性等,使其成为带电作业用绝缘绳的首选候选材料。然而,尽管PBO纤维具有众多优点,但仍存在一些严重的缺陷,例如PBO纤维易吸潮,并且在受潮后易于发生深度原纤化,致使PBO原纤发生滑移,导致其力学性能急剧下降;又例如PBO纤维在紫外光照射下容易发生快速老化的现象。这些缺陷的存在致使PBO纤维绳索的使用寿命短、成本高,其应用范围也受到严重受限。
现有技术中通常采用的表面处理手段是利用防水剂和紫外线吸收剂或屏蔽剂对PBO纤维进行表面处理,然而由于PBO分子结构中不存在弱化学键,缺少活性基团,表面光滑,导致纤维表面自由能低,使其表面很难连接其它功能团,如防水基团、抗紫外线基团等。因此,这些现有技术手段效果不明显,难以有效解决PBO纤维易于吸湿受潮、强力下降以及室外应用快速老化等技术问题。
发明内容
为了解决上述技术问题,本发明的目的在于提供一种用于绝缘纤维的表面处理组合物、经该组合物表面处理得到的绝缘纤维及其制备方法。
本发明的目的还在于提供一种绝缘纱线及绝缘绳索。
基于上述目的,本发明第一方面提供一种纤维表面处理组合物,所述组合物包括硅烷偶联剂、聚合物和防水剂,其中所述聚合物为聚氨酯/丙烯酸类聚合物的共聚物,所述丙烯酸类聚合物选自聚丙烯酸、聚丙烯酸酯或丙烯酸-丙烯酸酯共聚物。
在一个优选实施方案中,所述聚合物可以是核壳结构,其中核为聚氨酯,壳为丙烯酸类聚合物。
在一个优选实施方案中,当丙烯酸类聚合物选自聚丙烯酸酯或丙烯酸-丙烯酸酯共聚物时,丙烯酸酯单体中与丙烯酸成酯的醇是碳链长度大于等于8个碳原子的直链醇,例如丙烯酸酯单体可以选自丙烯酸辛酯、丙烯酸癸酯、丙烯酸月桂酯中的至少一种。
在一个优选实施方案中,所述聚合物为纳米颗粒,其粒径范围为5~200纳米。
在一个优选实施方案中,所述聚合物可以是聚合物悬液或聚合物乳液的形式,其中所述聚合物形成分散体颗粒。
在一个优选实施方案中,所述聚氨酯包括二异氰酸酯单体与多元醇聚合形成的聚氨酯,其中二异氰酸酯单体可选自异佛尔酮二异氰酸酯。
在一个优选实施方案中,所述硅烷偶联剂可选自KH系列硅烷偶联剂,例如选自KH550,KH560,KH570,KH792中的至少一种。
在一个优选实施方案中,所述防水剂可选自全氟六碳链防水剂和全氟八碳链防水剂。
在一个优选实施方案中,所述组合物还包括阳离子染料,所述阳离子染料可选自C.I.Basic Yellow 24和C.I.Basic Yellow 28中的至少一种。
本发明的第二方面提供一种绝缘纤维,其中所述绝缘纤维的表面上具有所述组合物。
在一个优选实施方案中,所述绝缘纤维是聚对苯撑苯并二噁唑(PBO)纤维。
在一个优选实施方案中,绝缘纤维表面上的所述组合物占所述绝缘纤维重量的1~20%。
在一个优选实施方案中,绝缘纤维表面上的防水剂占所述绝缘纤维重量的1~18%。
在一个优选实施方案中,绝缘纤维上的阳离子染料占所述绝缘纤维重量的0.001~0.002%。
本发明的第三方面提供一种制备如本发明第二方面所述的绝缘纤维的方法,包括以下步骤:
1)将如权利要求1~10中任一项所述的组合物与纤维接触,使得所述组合物附着在所述纤维的表面上;和
2)将附着有所述组合物的纤维进行烘焙。
所述纤维是聚对苯撑苯并二噁唑(PBO)纤维。
在一个优选实施方案中,所述接触包括将所述纤维依次在硅烷偶联剂、聚合物乳液和防水剂中浸渍。
在一个优选实施方案中,所述接触包括将纤维先在硅烷偶联剂和聚合物乳液的混合物中浸渍,洗涤、干燥后再于防水剂中浸渍。
在一个优选实施方案中,所述表面处理的温度为约100~130℃,处理时间为约60~120分钟。
在一个优选实施方案中,烘焙温度为180~250℃。
本发明的第四方面涉及一种绝缘纱线,其可以由如本发明第二方面所述的绝缘纤维经纺织加工制成。
作为一种替代方案,所述绝缘纱线也可以通过包括以下步骤的方法制成:
1)将纤维经纺织加工制成纱线;
2)将如权利要求1~10中任一项所述的组合物与所述纱线接触,使得所述组合物附着在所述纱线的表面上;和
3)将附着有所述组合物的纱线进行烘焙,得到绝缘纱线。
在一个优选实施方案中,所述纤维是聚对苯撑苯并二噁唑(PBO)纤维。
本发明的第五方面涉及一种绝缘绳索,其可以由如本发明第四方面所述的绝缘纱线加工制成。
在一个替代实施方案中,所述绝缘绳索也可以通过包括以下步骤的方法制成:
1)将纤维经纺织加工制成纱线;
2)将所述纱线加工制成12股松散型初级绳索;
3)将所述12股松散型初级绳索与如权利要求1~10中任一项所述的组合物接触,使得所述组合物附着在所述12股松散型初级绳索的表面上;
4)将附着有所述组合物的12股松散型初级绳索进行烘焙,得到12股松散型绝缘初级绳索;和
5)将所述12股松散型绝缘初级绳索定型整理,随后用如本发明第四方面所述的绝缘纱线对其进行包皮处理,得到绝缘绳索。
在一个优选实施方案中,所述纤维是聚对苯撑苯并二噁唑(PBO)纤维。
技术效果:
本发明的纤维表面处理组合物包括硅烷偶联剂、聚合物和防水剂,三者之间通过相互作用产生协同效果,有效地解决了现有技术中存在的技术问题。
在上述组合物的各个组分的具体作用如下:
硅烷偶联剂:
1)可以防止纤维发生原纤化滑移:PBO纤维由于自身化学结构具有发生原纤化的倾向,利用硅烷偶联剂对其进行表面处理可以显著降低这一趋势。硅烷偶联剂水解后形成的-SiOH基团能够与纤维上的N原子形成化学键以及与纤维上的O原子形成氢键,从而在微原纤之间形成交联,阻止微原纤发生原纤化滑移,有利于保持强度。
2)为聚合物连接在纤维表面上提供活性基团位点:硅烷偶联剂水解后残余的活性基团例如-NH2、-OH、-OC2H5等可以与聚合物乳液中的乳胶粒上的残基例如羧基反应,形成酰胺键、酯键等,从而提供聚合物与纤维表面连接的位点。
聚合物:
3)聚合物中的聚氨酯部分具有良好的成膜性和包覆性,能够起到物理保护和隔水的作用。
4)聚合物中的聚丙烯酸部分或聚丙烯酸酯水解后在纤维表面引入阴离子基团如-COO-,有利于阳离子防水剂如全氟六碳链防水剂和全氟八碳链防水剂吸附或键合在其上,从而能够增强防水剂在纤维表面的结合力,提高纤维防水性能的耐洗涤性和耐久性。
5)通过聚合物对纤维表面的覆膜和遮盖,能够显著改变折光率,有利于增加对紫外光的反射和折射,从而提高纤维的抗紫外线能力。
防水剂:
6)由于纤维表面的阴离子聚合物的存在,使得弱阳离子/阳离子性的防水剂与纤维表面的结合速率和结合量能够得到显著增加,从而明显提高纤维的拒水能力,并且防水剂与聚合物之间的结合力显著大于现有技术中防水剂与纤维表面的吸附力,因此能够显著提高纤维的耐洗涤性。
在进一步优选的实施方案中,本发明还具有以下优点:
7)组合物中的聚合物采取聚合物乳液形式制备有利于聚合物的稳定性,防止在与其它组分混合时发生凝聚,并且有利于控制粒径分布。
8)由于PBO原纤之间存在大量纳米微孔,因此纳米尺寸的聚合物颗粒能够有效地填充这些微孔,有效地增大聚合物与PBO原纤之间的接触面积。
9)由于防水剂连接在聚合物的丙烯酸基团上,使得防水剂分子被夹持在丙烯酸酯链段的侧链之间,当该侧链为C8以上时,能够有利地改善防水剂的拒水能力,特别是能够显著提高全氟六碳链防水剂的拒水能力。
在本领域中常用的防水剂是全氟六碳链防水剂和全氟八碳链防水剂,其中全氟六碳链防水剂的拒水能力低于全氟八碳链防水剂。但是,由于全氟八碳链防水剂会产生PFOS(全氟辛烷磺酰基化合物)和PFOA(全氟辛酸),而欧盟已经全面禁止使用含有PFOS和PFOA的化学品,因此全氟八碳链防水剂的使用受到了极大的限制。本发明利用聚合物上的C8以上直链侧链夹持防水剂分子,能够显著提高全氟C6防水剂的拒水能力,从而能够利用全氟六碳链防水剂有效替代全氟八碳链防水剂。
10)异佛尔酮二异氰酸酯与多元醇合成的聚氨酯具有优异的耐紫外线性能,有利于防止纤维紫外线老化。
11)利用纤维纱线对12股松散型初级纤维绳索进行包皮处理,能够进一步增强绝缘绳索的耐磨性和防潮性。
本发明克服了现有技术中的缺陷,提供一种能够显著改善纤维的防潮性能和抗紫外性能的纤维表面处理组合物以及经该组合物表面处理得到的绝缘纤维,并且可以进行工业化大流程生产出合格产品,彻底突破了既往的技术的困境和壁垒,使防潮绝缘绳的保管和运输更省心,使用更安全,并且是在高湿度环境下可以使用的带电作业绝缘绳。
本发明的关键技术原理是:通过对纤维的综合拒水处理,阻止纤维吸收水分子后引起的原纤相对滑移,从而造成的强力下降;通过对纤维表面的覆膜、遮盖,改变了折光率,并可添加极少量高耐光阳离子染料对紫外线光能进行吸收和转化,从而提高PBO纤维的抗紫外线性能。
而且本发明提供的绝缘纤维的制备方法具有过程简单,操作方便的优点,由此制得的绝缘绳在强度、防潮性能、抗紫外性能等方面,比现有各类技术有较大提高,且可以进行工业化大流程生产。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,以下结合具体实施例,对本发明进一步详细说明。
实施例1 水性聚氨酯/聚丙烯酸-丙烯酸辛酯纳米乳液的制备
将50克聚乙二醇投入三口烧瓶中,于110℃抽滤除水2h,然后降温至80℃,投入100克异佛尔酮二异氰酸酯,通入氮气,保温搅拌2h。降温至70℃,投入9克二羟甲基丙酸、1.5克三羟甲基丙烷,加入溶剂N-甲基吡咯烷酮和丙酮300毫升和适量催化剂二丁基二月桂酸锡,升温到80℃反应7h,停止通入氮气,降温至60~65℃,加入三乙胺进行封端,保温4h,降温至50℃,投入三乙胺进行中和,反应20min。室温下加入蒸馏水搅拌乳化2~3h,得到乳白半透明乳液。于65℃下抽滤1~2h除去丙酮,之后加入等量去离子水搅拌10min。在搅拌和通入氮气条件下升温到80~85℃,缓慢滴加10克丙烯酸、20克丙烯酸辛酯单体及引发剂偶氮二异丁腈混合液(约2h滴完),保温4h,降温到50~60℃,加入乳化剂司盘80和吐温80搅拌乳化,待乳液呈蓝光透明状,出料得到水性聚氨酯/聚丙烯酸-丙烯酸辛酯纳米乳液,其粒径分布范围为50~100纳米。
实施例2 水性聚氨酯/聚丙烯酸-丙烯酸癸酯纳米乳液的制备
将50克聚乙二醇投入三口烧瓶中,于110℃抽滤除水2h,然后降温至80℃,投入100克异佛尔酮二异氰酸酯,通入氮气,保温搅拌2h。降温至70℃,投入9克二羟甲基丙酸、1.5克三羟甲基丙烷,加入溶剂N-甲基吡咯烷酮和丙酮300毫升和适量催化剂二丁基二月桂酸锡,升温到80℃反应7h,停止通入氮气,降温至60~65℃,加入三乙胺进行封端,保温4h,降温至50℃,投入三乙胺进行中和,反应20min。室温下加入蒸馏水搅拌乳化2~3h,得到乳白半透明乳液。于65℃下抽滤1~2h除去丙酮,之后加入等量去离子水搅拌10min。在搅拌和通入氮气条件下升温到80~85℃,缓慢滴加10克丙烯酸、20克丙烯酸癸酯单体及引发剂偶氮二异丁腈混合液(约2h滴完),保温4h,降温到50~60℃,加入乳化剂司盘80和吐温80搅拌乳化,待乳液呈蓝光透明状,出料得到水性聚氨酯/聚丙烯酸-丙烯酸癸酯纳米乳液,其粒径分布范围为30~100纳米。
实施例3 水性聚氨酯/聚丙烯酸纳米乳液的制备
将45克聚乙二醇醚投入三口烧瓶中,于120℃抽滤除水2.5h,然后降温至78℃,投入95克异佛尔酮二异氰酸酯,通入氮气,保温搅拌1.8h。降温至72℃,投入9克二羟甲基丙酸、1.8克三羟甲基丙烷,加入溶剂N-甲基吡咯烷酮和丙酮280毫升和适量催化剂二丁基二月桂酸锡,升温到75℃反应6.5h,停止通入氮气,降温至60~65℃,加入三乙胺进行封端,保温5h,降温至45℃,投入三乙胺进行中和,反应20min。室温下加入蒸馏水搅拌乳化1~2.5h,得到乳白半透明乳液。于62℃下抽滤1~2h除去丙酮,之后加入等量去离子水搅拌15min。在搅拌和通入氮气条件下升温到82~88℃,缓慢滴加32克丙烯酸单体及引发剂偶氮二异丁腈混合液(约2.5h滴完),保温5h,降温到50~55℃,加入乳化剂司盘80和吐温80搅拌乳化,待乳液呈蓝光透明状,出料得到水性聚氨酯/聚丙烯酸纳米乳液的制备,其粒径分布范围为5~100纳米。
实施例4 水性聚氨酯/聚丙烯酸月桂醇酯纳米乳液的制备
将55克聚乙二醇醚投入三口烧瓶中,于105℃抽滤除水1.8h,然后降温至83℃,投入105克异佛尔酮二异氰酸酯,通入氮气,保温搅拌2.5h。降温至65℃,投入10克二羟甲基丙酸、1.6克三羟甲基丙烷,加入溶剂N-甲基吡咯烷酮和丙酮350毫升和适量催化剂二丁基二月桂酸锡,升温到82℃反应7.2h,停止通入氮气,降温至60~65℃,加入三乙胺进行封端,保温3.5h,降温至53℃,投入三乙胺进行中和,反应25min。室温下加入蒸馏水搅拌乳化2~2.5h,得到乳白半透明乳液。于68℃下抽滤1.5~2h除去丙酮,之后加入等量去离子水搅拌8min。在搅拌和通入氮气条件下升温到85~90℃,缓慢滴加28克丙烯酸月桂醇酯单体及引发剂偶氮二异丁腈混合液(约2h滴完),保温3.5h,降温到53~60℃,加入乳化剂司盘80和吐温80搅拌乳化,待乳液呈蓝光透明状,出料得到水性聚氨酯/丙烯酸酯纳米乳液,,其粒径分布范围为20~200纳米。
实施例5 PBO防潮速干绝缘纤维的制备
1)将5千克实施例1的水性聚氨酯/聚丙烯酸-丙烯酸辛酯纳米乳液和15千克硅烷偶联剂KH792混合均匀,制得混合处理液,将200千克PBO纤维浸渍在混合处理液中,控制混合处理液的温度在125℃,处理时间为35分钟。
2)从混合处理液中取出PBO纤维,取出后用水洗涤,并将其干燥;接着,将PBO纤维浸渍到10千克全氟八碳链防水剂(TG-581(日本大金公司))中,并向全氟八碳链防水剂中添加4克C.I.Basic Yellow 28,控制全氟六碳链防水剂的温度在100℃,处理时间为50分钟。
4)将防水处理后的PBO纤维进行高温烘焙,控制烘焙温度为220℃,即得PBO绝缘纤维。
实施例6 PBO防潮速干绝缘纱线及绝缘绳索的制备
将实施例5的PBO绝缘纤维进行纺织加工,经并丝、加捻,制成PBO绝缘纱线。
将该PBO绝缘纱线进行进一步加工例如编织得到绝缘绳索。该绝缘绳索在洗涤10次后,水下15~20厘米处浸泡15分钟的吸湿率为2.43%,在环境温度为30℃,相对湿度85%,紫外波长为340nm,辐照量≤50W/m2,保持150小时,模拟恶劣自然条件,加速老化试验结果为拉伸强度下降12.50%。
实施例7 PBO防潮速干绝缘纱线及绝缘绳索的制备
1)将PBO纤维经并丝、加捻,制成PBO纱线。
2)将1.5千克实施例1的水性聚氨酯/聚丙烯酸-丙烯酸辛酯纳米乳液、2千克硅烷偶联剂KH550和1千克硅烷偶联剂KH570混合均匀,制得混合处理液,将150千克PBO纱线浸渍在混合处理液中,控制混合处理液的温度在115℃,PBO纱线在混合处理液中的处理时间为52分钟。
3)从混合处理液中取出PBO纱线,取出后用水洗涤,并将其干燥;接着,将PBO纱线浸渍到22.5千克全氟六碳链防水剂(TG-5521(日本大金公司))中,并向全氟六碳链防水剂中添加1.95克C.I.Basic Yellow 24,控制全氟六碳链防水剂的温度在118℃,处理时间为36分钟。
4)将防水处理后的PBO纱线进行高温烘焙,控制烘焙温度为225℃,即得PBO绝缘纱线。
将该PBO绝缘纱线进行进一步加工例如编织得到绝缘绳索。该绝缘绳索在洗涤10次后,水下15~20厘米处浸泡15分钟的吸湿率为1.21%,在环境温度为30℃,相对湿度85%,紫外波长为340nm,辐照量≤50W/m2,保持150小时,模拟恶劣自然条件,加速老化试验结果为拉伸强度下降10.25%。
实施例8 PBO防潮速干绝缘纱线及绝缘绳索的制备
1)将PBO纤维经并丝、加捻,制成PBO纱线。
2)将1kg实施例2的水性聚氨酯/聚丙烯酸-丙烯酸癸酯纳米乳液和10kg硅烷偶联剂KH550混合均匀,制得混合处理液,将110千克PBO线浸渍在混合处理液中,控制混合处理液的温度在120℃,PBO线在混合处理液中的处理时间为40分钟。
3)从混合处理液中取出PBO线,取出后用水洗涤,并将其干燥;接着,将PBO线浸渍到12kg全氟六碳链防水剂(TG-5521(日本大金公司))中,并向全氟六碳链防水剂中添加1.32克C.I.Basic Yellow 24,控制全氟六碳链防水剂的温度在130℃,处理时间为45分钟。
4)将防水处理后的PBO线进行高温烘焙,控制烘焙温度为200℃,即得PBO绝缘纱线。
将该PBO绝缘纱线编织成绳索,即得绝缘绳索。该绝缘绳索在洗涤10次后,水下15~20厘米处浸泡15分钟的吸湿率为1.15%,在环境温度为30℃,相对湿度85%,紫外波长为340nm,辐照量≤50W/m2,保持150小时,模拟恶劣自然条件,加速老化试验结果为拉伸强度下降8.21%。
实施例9 PBO防潮速干绝缘纱线及绝缘绳索的制备
1)将PBO纤维经并丝、加捻,制成PBO线。
2)将7千克实施例3的水性聚氨酯/聚丙烯酸纳米乳液和20千克硅烷偶联剂KH560混合均匀,制得混合处理液,将150千克PBO线浸渍在混合处理液中,控制混合处理液的温度在105℃,PBO线在混合处理液中的处理时间为60分钟。
3)从混合处理液中取出PBO线,取出后用水洗涤PBO线,并将其干燥;接着,将PBO线浸渍到7.5千克全氟六碳链防水剂中,并向全氟六碳链防水剂中添加1.5克C.I.BasicYellow24和0.6克C.I.Basic Yellow 28,控制全氟六碳链防水剂的温度在102℃,处理时间为55分钟。
4)将防水处理后的PBO线进行高温烘焙,控制烘焙温度为250℃,即得PBO绝缘纱线。
将该PBO绝缘纱线编织成绳索,即得绝缘绳索。该绝缘绳索在洗涤10次后,水下15~20厘米处浸泡15分钟的吸湿率为1.56%,在环境温度为30℃,相对湿度85%,紫外波长为340nm,辐照量≤50W/m2,保持150小时,模拟恶劣自然条件,加速老化试验结果为拉伸强度下降8.4%。
实施例10 PBO防潮速干绝缘纱线及绝缘绳索的制备
1)将PBO纤维经并丝、加捻,制成PBO线。
2)将2千克实施例4的水性聚氨酯/聚丙烯酸月桂醇酯纳米乳液、2千克硅烷偶联剂KH550和2千克硅烷偶联剂KH560混合均匀,制得混合处理液,将50千克PBO线浸渍在混合处理液中,控制混合处理液的温度在116℃,PBO线在混合处理液中的处理时间为41分钟。
3)从混合处理液中取出PBO线,取出后用水洗涤PBO线,并将其干燥;接着,将PBO线浸渍到2.5千克全氟六碳链防水剂中,并向全氟六碳链防水剂中添加0.8克C.I.BasicYellow24,控制全氟六碳链防水剂的温度在128℃,处理时间为45分钟。
4)将防水处理后的PBO线进行高温烘焙,控制烘焙温度为180℃,即得PBO绝缘纱线。
将该PBO绝缘纱线编织成绳索,即得绝缘绳索。该绝缘绳索在洗涤10次后,水下15~20厘米处浸泡15分钟的吸湿率为1.41%,在环境温度为30℃,相对湿度85%,紫外波长为340nm,辐照量≤50W/m2,保持150小时,模拟恶劣自然条件,加速老化试验结果为拉伸强度下降7.83%。
实施例11 PBO防潮速干绝缘纱线及绝缘绳索的制备
1)将PBO纤维经并丝、加捻,制成PBO线。
2)将5千克实施例1的水性聚氨酯/聚丙烯酸-丙烯酸辛酯纳米乳液和15千克硅烷偶联剂KH792混合均匀,制得混合处理液,将200千克PBO线浸渍在混合处理液中,控制混合处理液的温度在125℃,PBO线在混合处理液中的处理时间为35分钟。
3)从混合处理液中取出PBO线,取出后用水洗涤PBO线,并将其干燥;接着,将PBO线浸渍到10千克全氟八碳链防水剂(TG-581(日本大金公司))中,并向全氟八碳链防水剂中添加4克C.I.Basic Yellow 28,控制全氟六碳链防水剂的温度在100℃,处理时间为50分钟。
4)将防水处理后的PBO线进行高温烘焙,控制烘焙温度为220℃,即得PBO绝缘纱线。
将该PBO绝缘纱线编织成绳索,即得绝缘绳索。该绝缘绳索在洗涤10次后,水下15~20厘米处浸泡15分钟的吸湿率为1.15%,在环境温度为30℃,相对湿度85%,紫外波长为340nm,辐照量≤50W/m2,保持150小时,模拟恶劣自然条件,加速老化试验结果为拉伸强度下降8.21%。
实施例12 PBO防潮速干绝缘纱线及绝缘绳索的制备
1)将PBO纤维经加捻,并丝(线)制成PBO线。
2)将10千克实施例3的水性聚氨酯/聚丙烯酸纳米乳液和44千克硅烷偶联剂KH550混合均匀,制得混合处理液,将300千克PBO线浸渍在混合处理液中,控制混合处理液的温度在118℃,PBO线在混合处理液中的处理时间为45分钟。
3)从混合处理液中取出PBO线,取出后用水洗涤PBO线,并将其干燥;接着,将PBO线浸渍到24千克全氟八碳链防水剂中,控制全氟六碳链防水剂的温度在114℃,处理时间为52分钟。
4)将防水处理后的PBO线进行高温烘焙,控制烘焙温度为220℃,得到PBO绝缘纱线。
将烘焙后的PBO纱线编织成绳索,即得绝缘绳索。
该绝缘绳索在洗涤10次后,水下15~20厘米处浸泡15分钟的吸湿率为1.42%,在环境温度为30℃,相对湿度85%,紫外波长为340nm,辐照量≤50W/m2,保持150小时,模拟恶劣自然条件,加速老化试验结果为拉伸强度下降10.18%。
实施例13 PBO防潮速干绝缘纱线及绝缘绳索的制备
1)将PBO纤维经并丝、加捻,制成PBO线。
2)将1.5千克实施例2的水性聚氨酯/聚丙烯酸-丙烯酸癸酯纳米乳液、2千克硅烷偶联剂KH550和1千克硅烷偶联剂KH570混合均匀,制得混合处理液,将150千克PBO线浸渍在混合处理液中,控制混合处理液的温度在115℃,PBO线在混合处理液中的处理时间为52分钟。
3)从混合处理液中取出PBO线,取出后用水洗涤PBO线,并将其干燥;接着,将PBO线浸渍到22.5千克全氟六碳链防水剂中,并向全氟六碳链防水剂中添加1.95克C.I.BasicYellow 24,控制全氟六碳链防水剂的温度在118℃,处理时间为36分钟。
4)将防水处理后的PBO线进行高温烘焙,控制烘焙温度为225℃,即得PBO绝缘纱线。
将该PBO绝缘纱线编织成绳索,即得绝缘绳索。该绝缘绳索在洗涤10次后,水下15~20厘米处浸泡15分钟的吸湿率为1.18%,在环境温度为30℃,相对湿度85%,紫外波长为340nm,辐照量≤50W/m2,保持150小时,模拟恶劣自然条件,加速老化试验结果为拉伸强度下降8.33%。
实施例14 PBO防潮速干绝缘纱线及绝缘绳索的制备
1)将PBO纤维经并丝、加捻,制成PBO线。
2)将2千克实施例4的水性聚氨酯/聚丙烯酸月桂醇酯纳米乳液和7.6千克硅烷偶联剂KH792混合均匀,制得混合处理液,将80千克PBO线浸渍在混合处理液中,控制混合处理液的温度在112℃,PBO线在混合处理液中的处理时间为38分钟。
3)从混合处理液中取出PBO线,取出后用水洗涤PBO线,并将其干燥;接着,将PBO线浸渍到4千克全氟八碳链防水剂中,并向全氟八碳链防水剂中添加1.04克C.I.BasicYellow28,控制全氟六碳链防水剂的温度在122℃,处理时间为48分钟。
4)将防水处理后的PBO线进行高温烘焙,控制烘焙温度为192℃,即得PBO绝缘纱线。
将该PBO绝缘纱线编织成绳索,即得绝缘绳索。该绝缘绳索在洗涤10次后,水下15~20厘米处浸泡15分钟的吸湿率为1.37%,在环境温度为30℃,相对湿度85%,紫外波长为340nm,辐照量≤50W/m2,保持150小时,模拟恶劣自然条件,加速老化试验结果为拉伸强度下降8.21%。
实施例15 PBO防潮速干绝缘绳索的制备
1)将PBO纤维经并丝,加捻制成12股松散型PBO纤维初级绳索。
2)将0.5千克实施例1的水性聚氨酯/聚丙烯酸-丙烯酸辛酯纳米乳液和1.5千克硅烷偶联剂KH792混合均匀,制得混合处理液,将200千克12股松散型PBO纤维初级绳索浸渍在混合处理液中,控制混合处理液的温度在100℃,12股松散型PBO纤维初级绳索在混合处理液中的处理时间为60分钟。
3)从混合处理液中取出12股松散型PBO纤维初级绳索,取出后用水洗涤12股松散型PBO纤维初级绳索,并将其干燥;接着,将12股松散型PBO纤维初级绳索浸渍到6千克全氟六碳链防水剂中,并向全氟六碳链防水剂中添加2克C.I.Basic Yellow 28,控制全氟六碳链防水剂的温度在128℃,处理时间为30分钟。
4)将防水处理后的12股松散型PBO纤维初级绳索进行高温烘焙,控制烘焙温度为182℃,即得12股松散型PBO纤维初级绝缘绳索。
5)将12股松散型初级绳索经整理定型后,使用实施例9的PBO绝缘纱线对其进行包皮处理,得到绝缘绳索。
该绝缘绳索在水下15~20厘米处浸泡15分钟后吸湿率为1.08%,在环境温度为30℃,相对湿度85%,紫外波长为340nm,辐照量≤50W/m2,保持150小时,模拟恶劣自然条件,加速老化试验结果为拉伸强度下降5.14%。
实施例16 PBO防潮速干绝缘绳索的制备
1)将PBO纤维长丝经并丝,加捻制成12股松散型PBO纤维初级绳索。
2)将8千克实施例2的水性聚氨酯/聚丙烯酸-丙烯酸癸酯纳米乳液、14千克硅烷偶联剂KH550和10千克硅烷偶联剂KH70混合均匀,制得混合处理液,将160千克12股松散型PBO纤维初级绳索浸渍在混合处理液中,控制混合处理液的温度在105℃,12股松散型PBO纤维初级绳索在混合处理液中的处理时间为52分钟。
3)从混合处理液中取出12股松散型PBO纤维初级绳索,取出后用水洗涤12股松散型PBO纤维初级绳索,并将其干燥;接着,将12股松散型PBO纤维初级绳索浸渍到17.6千克全氟六碳链防水剂中,并向全氟六碳链防水剂中添加1.6克C.I.Basic Yellow 24,控制全氟六碳链防水剂的温度在130℃,处理时间为44分钟。
4)将防水处理后的12股松散型PBO纤维初级绳索进行高温烘焙,控制烘焙温度为180℃,即得12股松散型PBO纤维初级绝缘绳索。
5)将12股松散型初级绳索经整理定型后,使用实施例10的PBO绝缘纱线对其进行包皮处理,得到绝缘绳索。
该绝缘绳索在水下15~20厘米处浸泡15分钟后吸湿率为1.22%,在环境温度为30℃,相对湿度85%,紫外波长为340nm,辐照量≤50W/m2,保持150小时,模拟恶劣自然条件,加速老化试验结果为拉伸强度下降8.06%。
实施例17 PBO防潮速干绝缘绳索的制备
1)将PBO纤维长丝经并丝,加捻制成12股松散型PBO纤维初级绳索。
2)将0.5千克实施例3的水性聚氨酯/聚丙烯酸纳米乳液和4千克硅烷偶联剂KH570混合均匀,制得混合处理液,将90千克12股松散型PBO纤维初级绳索浸渍在混合处理液中,控制混合处理液的温度在125℃,12股松散型PBO纤维初级绳索在混合处理液中的处理时间为58分钟。
3)从混合处理液中取出12股松散型PBO纤维初级绳索,取出后用水洗涤12股松散型PBO纤维初级绳索,并将其干燥;接着,将12股松散型PBO纤维初级绳索浸渍到7.2千克全氟六碳链防水剂中,并向全氟六碳链防水剂中添加0.32克C.I.Basic Yellow 28,控制全氟六碳链防水剂的温度在122℃,处理时间为41分钟。
4)将防水处理后的12股松散型PBO纤维初级绳索进行高温烘焙,控制烘焙温度为250℃,即得12股松散型PBO纤维初级绝缘绳索。
5)将12股松散型初级绳索经整理定型后,使用实施例11的PBO绝缘纱线对其进行包皮处理,得到绝缘绳索。
该12股松散型PBO纤维初级绝缘绳索水下15~20厘米处浸泡15分钟后吸湿率为1.17%,在环境温度为30℃,相对湿度85%,紫外波长为340nm,辐照量≤50W/m2,保持150小时,模拟恶劣自然条件,加速老化试验结果为拉伸强度下降4.88%。
实施例18 PBO防潮速干绝缘绳索的制备
1)将PBO纤维长丝材料经并丝,加捻制成12股松散型PBO纤维初级绳索。
2)将0.8千克实施例4的水性聚氨酯/聚丙烯酸月桂醇酯纳米乳液和1.9千克硅烷偶联剂KH560混合均匀,制得混合处理液,将90千克12股松散型PBO纤维初级绳索浸渍在混合处理液中,控制混合处理液的温度在112℃,12股松散型12股PBO纤维初级绳索在混合处理液中的处理时间为52分钟。
3)从混合处理液中取出12股松散型PBO纤维初级绳索,取出后用水洗涤12股松散型PBO纤维初级绳索,并将其干燥;接着,将12股松散型PBO纤维初级绳索浸渍到16千克全氟六碳链防水剂中,并向全氟六碳链防水剂中添加1.53克C.I.Basic Yellow 24,控制全氟六碳链防水剂的温度在110℃,处理时间为45分钟。
4)将防水处理后的12股松散型PBO纤维初级绳索进行高温烘焙,控制烘焙温度为222℃,即得12股松散型PBO纤维初级绝缘绳索。
5)将12股松散型初级绳索经整理定型后,使用实施例12的PBO绝缘纱线对其进行包皮处理,得到绝缘绳索。
该绝缘绳索在水下15~20厘米处浸泡15分钟后吸湿率为1.30%,在环境温度为30℃,相对湿度85%,紫外波长为340nm,辐照量≤50W/m2,保持150小时,模拟恶劣自然条件,加速老化试验结果为拉伸强度下降3.30%。
对比实施例1
1)将PBO纤维长丝材料经并丝、加捻,制成PBO线。
2)将80千克PBO线用水洗涤并干燥;接着,将PBO线浸渍到4千克全氟八碳链防水剂中,控制全氟八碳链防水剂的温度在122℃,处理时间为48分钟。
3)将防水处理后的PBO线进行高温烘焙,控制烘焙温度为192℃。
将处理后的PBO纤维编织成绳索。该绳索在洗涤10次后,水下15~20厘米处浸泡15分钟的吸湿率为10.37%,在环境温度为30℃,相对湿度85%,紫外波长为340nm,辐照量≤50W/m2,保持150小时,模拟恶劣自然条件,加速老化试验结果为拉伸强度下降35.89%。
对比实施例2
1)将PBO长丝材料经并丝、加捻,制成PBO线。
2)将80千克PBO线用水洗涤并干燥;接着,将PBO线浸渍到4千克全氟六碳链防水剂中,并向全氟八碳链防水剂中添加1.04克C.I.Basic Yellow 28,控制全氟六碳链防水剂的温度在122℃,处理时间为48分钟。
3)将防水处理后的PBO线进行高温烘焙,控制烘焙温度为192℃。
将处理后的PBO纤维编织成绳索。该绳索在洗涤10次后,水下15~20厘米处浸泡15分钟的吸湿率为13.76%,在环境温度为30℃,相对湿度85%,紫外波长为340nm,辐照量≤50W/m2,保持150小时,模拟恶劣自然条件,加速老化试验结果为拉伸强度下降23.21%。
综上所述,经本发明的纤维表面处理组合物处理的PBO绝缘绳与对比例的仅经防水剂处理的PBO绝缘绳相比较,多次洗涤后的防水性能显著提高,并且显著提高了抗老化性能。因此,本发明的纤维表面处理组合物对于改善纤维的防水性能、抗紫外性能和抗老化性能具有出乎意料的技术效果,经该组合物表面处理的绝缘纤维和绝缘绳索彻底突破了现有技术的困境和壁垒,使防潮绝缘绳的保管和运输更省心,长期使用更安全,并且是在高湿度环境下可以长期使用的带电作业绝缘绳。
所属领域的普通技术人员应当理解:以上任何实施例的讨论仅为示例性的,并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子;在本发明的思路下,以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合,步骤可以以任意顺序实现,并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化,为了简明它们没有在细节中提供。因此,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何省略、修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (21)

1.一种纤维表面处理组合物,其特征在于,所述组合物包括硅烷偶联剂、聚合物和防水剂,其中所述聚合物为聚氨酯/丙烯酸聚合物的共聚物,其中所述丙烯酸聚合物选自聚丙烯酸、聚丙烯酸酯或丙烯酸-丙烯酸酯共聚物。
2.如权利要求1所述的组合物,其特征在于,所述聚合物为核壳结构,其中核为聚氨酯,壳为丙烯酸聚合物。
3.如权利要求1所述的组合物,其特征在于,当丙烯酸聚合物选自聚丙烯酸酯或丙烯酸-丙烯酸酯共聚物时,丙烯酸酯单体中与丙烯酸成酯的醇是碳链长度大于等于8个碳原子的直链醇。
4.如权利要求3所述的表面处理组合物,其中所述丙烯酸酯单体选自丙烯酸辛酯、丙烯酸癸酯、丙烯酸月桂酯中的至少一种。
5.如权利要求1所述的组合物,其特征在于,所述聚合物为纳米颗粒,其粒径范围为5~200纳米。
6.如权利要求1所述的组合物,其特征在于,所述聚合物包括聚合物乳液。
7.如权利要求1所述的组合物,其特征在于,形成所述聚氨酯的二异氰酸酯单体选自异佛尔酮二异氰酸酯。
8.如权利要求1所述的组合物,其中所述硅烷偶联剂选自KH系列硅烷偶联剂。
9.如权利要求1所述的组合物,其中所述硅烷偶联剂选自KH550,KH560,KH570,KH792中的至少一种。
10.如权利要求1所述的组合物,其中所述防水剂选自全氟六碳链防水剂和全氟八碳链防水剂。
11.如权利要求1所述的表面处理组合物,还包括阳离子染料,所述阳离子染料选自C.I.Basic Yellow 24和C.I.Basic Yellow 28中的至少一种。
12.一种绝缘纤维,其特征在于,所述绝缘纤维的表面上附着有如权利要求1-10中任一项所述的组合物。
13.如权利要求12所述的绝缘纤维,其中所述绝缘纤维选自聚对苯撑苯并二噁唑纤维。
14.如权利要求12所述的绝缘纤维,其中所述绝缘纤维表面上的所述组合物占所述绝缘纤维重量的1~20%。
15.如权利要求12所述的绝缘纤维,其中所述绝缘纤维表面上的防水剂占所述绝缘纤维重量的1~18%。
16.如权利要求12所述的绝缘纤维,其中所述绝缘纤维上的阳离子染料占所述绝缘纤维重量的0.001~0.002%。
17.一种绝缘纤维的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)将如权利要求1~10中任一项所述的组合物与纤维接触,使得所述组合物附着在所述纤维的表面上;和
2)将附着有所述组合物的纤维进行烘焙;
其中所述纤维为聚对苯撑苯并二噁唑纤维。
18.如权利要求17所述的方法,其中所述接触包括所述纤维依次在硅烷偶联剂、聚合物乳液和防水剂中浸渍。
19.如权利要求17所述的方法,所述接触包括将所述纤维先在硅烷偶联剂和聚合物乳液的混合物中浸渍,洗涤、干燥后再于防水剂中浸渍。
20.一种绝缘纱线,其特征在于,其由如权利要求12-16中任一项所述的绝缘纤维经纺织加工制成,或者其由包括以下步骤的方法制成:
1)将纤维经纺织加工制成纱线;
2)将如权利要求1~10中任一项所述的组合物与所述纱线接触,使得所述组合物附着在所述纱线的表面上;和
3)将附着有所述组合物的纱线进行烘焙,得到绝缘纱线。
21.一种绝缘绳索,其特征在于,其由如权利要求20所述的绝缘纱线加工制成,或者其由包括以下步骤的方法制成:
1)将纤维经纺织加工制成纱线;
2)将所述纱线加工制成12股松散型初级绳索;
3)将所述12股松散型初级绳索与如权利要求1~10中任一项所述的组合物接触,使得所述组合物附着在所述12股松散型初级绳索的表面上;
4)将附着有所述组合物的12股松散型初级绳索进行烘焙,得到12股松散型绝缘初级绳索;和
5)将所述12股松散型绝缘初级绳索定型整理,随后用如权利要求20所述的绝缘纱线对其进行包皮处理,得到绝缘绳索。
CN201610471459.9A 2016-06-24 2016-06-24 表面处理组合物及绝缘纤维、纱线、绳索及其制备方法 Active CN106120344B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610471459.9A CN106120344B (zh) 2016-06-24 2016-06-24 表面处理组合物及绝缘纤维、纱线、绳索及其制备方法
US15/475,825 US10272653B2 (en) 2016-06-24 2017-03-31 Surface treatment composition, insulating fiber, yarn, rope and preparation method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610471459.9A CN106120344B (zh) 2016-06-24 2016-06-24 表面处理组合物及绝缘纤维、纱线、绳索及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106120344A true CN106120344A (zh) 2016-11-16
CN106120344B CN106120344B (zh) 2017-11-28

Family

ID=57268392

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610471459.9A Active CN106120344B (zh) 2016-06-24 2016-06-24 表面处理组合物及绝缘纤维、纱线、绳索及其制备方法

Country Status (2)

Country Link
US (1) US10272653B2 (zh)
CN (1) CN106120344B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109832621A (zh) * 2019-01-25 2019-06-04 芜湖航天特种电缆厂股份有限公司 轻型抗冲击防波套及其制备方法
CN111455727A (zh) * 2020-04-17 2020-07-28 浙江莱勒克纸业有限公司 一种高压低阻抗电解电容器纸及其制备方法
CN112323248A (zh) * 2020-09-29 2021-02-05 扬州巨神绳缆有限公司 一种耐高温绳缆及其制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005273093A (ja) * 2004-03-25 2005-10-06 Teijin Techno Products Ltd 防汚性に優れた耐熱性作業服
CN100999866A (zh) * 2006-01-11 2007-07-18 丹东恒星精细化工有限公司 纺织品防水、防油、防污剂及生产方法
CN101654869A (zh) * 2009-09-21 2010-02-24 江西科技师范学院 一种含硅聚氨酯-丙烯酸酯水性织物涂层胶的制备方法
CN102199255A (zh) * 2011-04-07 2011-09-28 合肥工业大学 一种热解封型聚氨酯-丙烯酸酯乳液及其制备方法
CN103078269A (zh) * 2013-01-16 2013-05-01 湖北省电力公司检修分公司 特高压带电作业用绝缘软拉棒

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4010176A1 (de) * 1990-03-30 1991-10-02 Basf Lacke & Farben Verfahren zur herstellung einer mehrschichtigen lackierung und waessriger lack
ES2101428T3 (es) * 1993-01-21 1997-07-01 Akzo Nobel Nv Polimero hibrido dispersable en agua.
JPH09157342A (ja) * 1995-12-07 1997-06-17 Nof Corp ポリウレタン樹脂の水系分散物、ポリウレタン樹脂グラフト重合体の水系分散物および水系塗料組成物
CA2517059C (en) * 2003-02-25 2012-10-23 Chemetall Gmbh Process for coating metallic surfaces with a composition that is rich in polymer
DE10308103A1 (de) * 2003-02-26 2004-09-09 Bayer Ag Wässrige Beschichtungsmittel auf Basis von PUR-PAC-Hybriddispersionen
KR100807697B1 (ko) * 2004-02-25 2008-02-28 간사이 페인트 가부시키가이샤 광도파로 형성용 광경화성 수지 조성물, 광도파로 형성용광경화성 드라이 필름 및 광도파로

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005273093A (ja) * 2004-03-25 2005-10-06 Teijin Techno Products Ltd 防汚性に優れた耐熱性作業服
CN100999866A (zh) * 2006-01-11 2007-07-18 丹东恒星精细化工有限公司 纺织品防水、防油、防污剂及生产方法
CN101654869A (zh) * 2009-09-21 2010-02-24 江西科技师范学院 一种含硅聚氨酯-丙烯酸酯水性织物涂层胶的制备方法
CN102199255A (zh) * 2011-04-07 2011-09-28 合肥工业大学 一种热解封型聚氨酯-丙烯酸酯乳液及其制备方法
CN103078269A (zh) * 2013-01-16 2013-05-01 湖北省电力公司检修分公司 特高压带电作业用绝缘软拉棒

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
潘季荣等: "水性聚氨酯的改性研究新进展", 《河南化工》 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109832621A (zh) * 2019-01-25 2019-06-04 芜湖航天特种电缆厂股份有限公司 轻型抗冲击防波套及其制备方法
CN109832621B (zh) * 2019-01-25 2022-05-17 芜湖航天特种电缆厂股份有限公司 轻型抗冲击防波套及其制备方法
CN111455727A (zh) * 2020-04-17 2020-07-28 浙江莱勒克纸业有限公司 一种高压低阻抗电解电容器纸及其制备方法
CN112323248A (zh) * 2020-09-29 2021-02-05 扬州巨神绳缆有限公司 一种耐高温绳缆及其制备方法
CN112323248B (zh) * 2020-09-29 2022-01-14 扬州巨神绳缆有限公司 一种耐高温绳缆及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
US10272653B2 (en) 2019-04-30
CN106120344B (zh) 2017-11-28
US20170370023A1 (en) 2017-12-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105821656B (zh) 改性芳纶纤维、采用该纤维制成的绝缘绳及其制备方法
CN106120344B (zh) 表面处理组合物及绝缘纤维、纱线、绳索及其制备方法
JP6068621B2 (ja) 連続アラミド糸条を含む布強化材
JPH0320423B2 (zh)
EA026047B1 (ru) Армированная текстильная основа из целлюлозных многоволоконных нитей для битумных мембран
CN101122058B (zh) 一种聚酯和毛混纺织物及其制备方法
WO2018021230A1 (ja) メッシュ及びコンクリート剥落防止材
CN101265660B (zh) 一种阻燃型涤纶工业长丝及其生产工艺
CN115354502B (zh) 一种耐磨耐水复合面料及其制备方法
CN116815505A (zh) 一种无卤素拒水阻燃涤纶面料的制备方法
JP4391379B2 (ja) 撥水性高強度合成繊維構造物および撥水加工方法
JPH0479982B2 (zh)
CN109667153A (zh) 一种织物用阻燃涂料及应用该阻燃涂料的阻燃布料
CN115028361A (zh) 一种玻璃纤维布及其制备方法
CN101760846A (zh) 一种低起球降解面料
CN210765776U (zh) 一种具有防灼、微缓冲功能的高强投物伞伞绳
CN208455338U (zh) 一种阻燃绝缘绳
KR200482233Y1 (ko) 내구성 및 인장강도가 우수한 구조용 로프
CN110424096B (zh) 一种具有防灼、微缓冲功能的高强投物伞伞绳及其制作方法
CN107365419A (zh) 一种使用增强纤维帘线的浸胶帘子布的制造方法
CN1880572A (zh) 一种芳香族聚酰胺纱线的染色方法
KR102143136B1 (ko) 고흡수성 실의 제조방법
CN117645090B (zh) 一种防静电特氟龙输送带及其制备工艺
CN118272981B (zh) 一种汽车篷布用高强复合纤维面料及其制作工艺
CN215680191U (zh) 环保型风力发电用综合电缆

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CP01 Change in the name or title of a patent holder

Address after: 410100 No. 8 Lixiangzhong Road, Changsha Economic Development Zone, Hunan Province

Co-patentee after: STATE GRID CORPORATION OF CHINA

Patentee after: THE LIVE WORKING CENTER OF HUNAN ELECTRIC POWER Corp.

Co-patentee after: STATE GRID HUNAN ELECTRIC POWER Co.,Ltd.

Co-patentee after: HUNAN PEACE PROSPERITY ELECTRIC Ltd.

Co-patentee after: XINGHUA JIAHUI ELECTRIC POWER APPLIANCE CO.,LTD.

Co-patentee after: Changzhou Vocational Institute of Textile and Garment

Address before: 410100 No. 8 Lixiangzhong Road, Changsha Economic Development Zone, Hunan Province

Co-patentee before: State Grid Corporation of China

Patentee before: THE LIVE WORKING CENTER OF HUNAN ELECTRIC POWER Corp.

Co-patentee before: STATE GRID HUNAN ELECTRIC POWER Co.

Co-patentee before: HUNAN PEACE PROSPERITY ELECTRIC Ltd.

Co-patentee before: XINGHUA JIAHUI ELECTRIC POWER APPLIANCE CO.,LTD.

Co-patentee before: Changzhou Vocational Institute of Textile and Garment

CP01 Change in the name or title of a patent holder
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20190327

Address after: 410004 Xiangchaoyuan Experimental Building, 339 Xinshaodong Road, Tianxin District, Changsha City, Hunan Province

Co-patentee after: STATE GRID HUNAN ELECTRIC POWER Co.,Ltd.

Patentee after: STATE GRID HUNAN ELECTRIC POWER COMPANY LIMITED, MAINTENANCE Co.

Co-patentee after: STATE GRID CORPORATION OF CHINA

Co-patentee after: Changzhou Vocational Institute of Textile and Garment

Address before: 410100 No. 8 Lixiangzhong Road, Changsha Economic Development Zone, Hunan Province

Co-patentee before: STATE GRID CORPORATION OF CHINA

Patentee before: THE LIVE WORKING CENTER OF HUNAN ELECTRIC POWER Corp.

Co-patentee before: STATE GRID HUNAN ELECTRIC POWER Co.,Ltd.

Co-patentee before: HUNAN PEACE PROSPERITY ELECTRIC Ltd.

Co-patentee before: XINGHUA JIAHUI ELECTRIC POWER APPLIANCE CO.,LTD.

Co-patentee before: Changzhou Vocational Institute of Textile and Garment

TR01 Transfer of patent right