CN107313243B - 一种芳纶浆粕的制备方法及其制备的芳纶浆粕 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及有机纤维及其制备领域，具体涉及一种芳纶浆粕的制备方法，其主要步骤为：将芳纶纤维依次通过电晕处理、加湿处理、高速旋转粉碎机干法制浆等工艺过程，该法工艺流程短、能耗低、不使用溶剂或其他有机材料，对环境无害，所得的产品纯净、无杂质污染，芳纶浆粕的平均长度为0.5～1.5mm，比表面积为5～12g/m2，原纤化程度高，毛羽丰富，适用于密封材料等领域。

Description

一种芳纶浆粕的制备方法及其制备的芳纶浆粕
技术领域
本发明涉及一种有机纤维及其制备领域，具体涉及一种纤维浆粕及其制备方法.
背景技术
芳纶浆粕是芳纶纤维表面原纤化的一种产品，呈毛绒状，毛羽丰富，具有强度高、尺寸稳定性好、耐高温、耐腐蚀、韧性强、收缩率小、耐磨性好、比表面积大等特性，可应用于芳纶纸、摩擦材料、密封材料等多种领域。
目前，芳纶浆粕的制备方法主要是湿法磨浆法，其技术路线是将芳纶长丝短切成需要的长度后，分散于特定的介质溶液中，形成纤维悬浮液，再经过疏解、磨浆、筛浆、过滤、干燥、开松等工艺步骤，得到芳纶浆粕成品。该法不仅工艺流程长，耗能大，生产成本高，而且当纤维悬浮液经过湿法磨浆机的金属磨盘而被分丝帚化时，磨浆机内的金属磨盘相互之间直接研磨接触，会产生少量金属碎屑混杂在产品中，影响产品性能。
专利CN 106087411 A公开了一种改性芳纶浆粕的制备方法，该法属于干法制浆粕，其技术路线是将芳纶短切纤维依次经过蒸汽爆破处理、离子液体喷淋处理后，然后加入气流磨进行原纤化，该法在一定程度上缩短了工艺流程，但是其缺点也很明显：1、所得产品为离子液体改性的芳纶浆粕，产品不纯，影响其实际应用；2、所得改性芳纶浆粕的平均长度为5mm～8mm，无法得到更短的芳纶浆粕，不能满足密封材料等领域的应用要求。
发明内容
针对现有技术中出现的产品不纯、工艺流程过长、芳纶浆粕过长的问题，本发明提供一种芳纶浆粕的制备方法，该法工艺流程短，所得的产品纯净、无杂质污染，芳纶浆粕的平均长度为0.5～1.5mm，原纤化程度高，适用于密封材料等领域。
一种芳纶浆粕的制备方法，包括以下步骤：
(1)电晕处理：将芳纶纤维进行电晕处理，处理时间为5～15s；
(2)加湿处理：用水喷淋处理上述步骤(1)得到的芳纶纤维；
(3)制备浆粕：上述步骤(2)得到的芳纶纤维在空气的带动下进入高速旋转粉碎机中，在旋转速度为1000～5000rpm的条件下，进行干法制浆，得到芳纶浆粕。
所述步骤(1)中芳纶纤维的长度为3～8mm。
所述步骤(1)中电晕处理的电压为5000～15000V，频率为15～25KHz，电极棒与芳纶纤维的距离为1～10mm。
所述步骤(2)中水的质量用量是芳纶纤维质量用量的50～300％。
所述步骤(3)中空气的温度为50～120℃。
所述步骤(3)中空气的流量为300～6000m3/h。
在所述步骤(3)后还包括步骤(4)，即芳纶浆粕的收集和空气的回收：步骤(3)得到的芳纶浆粕在空气的带动下进入旋风过滤分离器进行分离，芳纶浆粕通过下料装置收集，空气通过风机进入热回收装置，去除水分并回收空气。
优选所述步骤(4)空气通过风机先进入消音器，消音后再进入热回收装置。
所述步骤(4)中空气的流量为300～6000m3/h。
上述方法制备的芳纶浆粕。
所述芳纶浆粕的平均长度为0.5～1.5mm。
所述芳纶浆粕的比表面积为5～12g/m2。
本发明的有益效果：
(1)本发明芳纶纤维经电晕处理后，表层分子结构遭到破坏，变得粗糙不平，既能促进对水分的吸收，又有利于后续的断裂与原纤化。芳纶纤维经加湿处理后，吸收了大量水分，芳纶纤维出现膨胀现象，在原纤化时易于断裂及纵向劈裂，另外，纤维内部的水分在热空气以及高速旋转的共同作用下，以气流的形式从封闭的纤维孔隙中释放出来，起到加速纤维断裂与原纤化作用。芳纶纤维进入高速旋转粉碎机后，高速旋转的转子对芳纶纤维进行切割、粉碎，纤维与纤维、纤维与热空气、纤维与高速旋转粉碎机内的静止部件和转动部件之间发生高能量的撞击，使芳纶纤维碎裂、分丝帚化并微纤化，得到芳纶浆粕。因此，本发明芳纶浆粕的毛羽丰富，原纤化程度高，芳纶浆粕的平均长度为0.5～1.5mm，比表面积为5～12g/m2，适用于密封材料等领域。
(2)本发明在芳纶浆粕的制备过程中，无需有机溶剂或其它材料，所得的芳纶浆粕无杂质污染。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明及其有益效果作进一步详细地描述，但本发明的实施方式不限于此。
芳纶浆粕的测试方法：
(1)芳纶浆粕的纤维平均长度按照《GB/T 29779-2013纸浆纤维长度的测定非偏振光法》标准进行测试；
(2)芳纶浆粕的比表面积按照《GB/T 19587-2004气体吸附BET法测定固态物质比表面积》标准进行测试；
(3)芳纶浆粕的加拿大标准游离度按照《GB/T 12660-2008纸浆滤水性能的测定“加拿大标准”游离度法》标准进行测试。
实施例1
(1)电晕处理：将芳纶纤维进行电晕处理，芳纶纤维的长度为6mm，电晕处理的电压为10000V，频率为15KHz，电极棒与芳纶纤维的距离为5mm，处理时间为10s；
(2)加湿处理：用水喷淋处理上述步骤(1)得到的芳纶纤维，水的质量用量是芳纶纤维质量用量的200％；
(3)制备浆粕：上述步骤(2)得到的芳纶纤维在空气的带动下进入高速旋转粉碎机中，空气的温度为90℃，空气的流量为3000m3/h，粉碎机中转子的旋转速度为3000rpm，进行干法制浆，得到芳纶浆粕。
对比实施例1-1
本对比实施例中不进行电晕处理，其它按实施例1的材料和步骤制备芳纶浆粕。
对比实施例1-2
本对比实施例中不进行加湿处理，其它按实施例1的材料和步骤制备芳纶浆粕。
对比实施例1-3
本对比实施例中既不进行电晕处理，也不进行加湿处理，其它按实施例1的材料和步骤制备芳纶浆粕。
对比实施例1-4
本对比实施例中步骤(2)中水的质量用量是芳纶纤维质量用量的400％，其它按实施例1的材料和步骤制备芳纶浆粕。
对比实施例1-5
本对比实施例中步骤(3)中空气温度为25℃，其它按实施例1的材料和步骤制备芳纶浆粕。
实施例2
(1)电晕处理：将芳纶纤维进行电晕处理，芳纶纤维的长度为3mm，电晕处理的电压为5000V，频率为15KHz，电极棒与芳纶纤维的距离为1mm，处理时间为5s；
(2)加湿处理：用水喷淋处理上述步骤(1)得到的芳纶纤维，水的质量用量是芳纶纤维质量用量的300％；
(3)制备浆粕：上述步骤(2)得到的芳纶纤维在空气的带动下进入高速旋转粉碎机中，空气的温度为120℃，空气的流量为300m3/h，粉碎机中转子的旋转速度为5000rpm，进行干法制浆，得到芳纶浆粕。
实施例3
(1)电晕处理：将芳纶纤维进行电晕处理，芳纶纤维的长度为8mm，电晕处理的电压为15000V，频率为25KHz，电极棒与芳纶纤维的距离为10mm，处理时间为15s；
(2)加湿处理：用水喷淋处理上述步骤(1)得到的芳纶纤维，水的质量用量是芳纶纤维质量用量的300％；
(3)制备浆粕：上述步骤(2)得到的芳纶纤维在空气的带动下进入高速旋转粉碎机中，空气的温度为50℃，空气的流量为6000m3/h，粉碎机中转子的旋转速度为5000rpm，进行干法制浆，得到芳纶浆粕。
实施例4
(1)电晕处理：将芳纶纤维进行电晕处理，芳纶纤维的长度为8mm，电晕处理的电压为10000V，频率为25KHz，电极棒与芳纶纤维的距离为5mm，处理时间为5s；
(2)加湿处理：用水喷淋处理上述步骤(1)得到的芳纶纤维，水的质量用量是芳纶纤维质量用量的50％；
(3)制备浆粕：上述步骤(2)得到的芳纶纤维在空气的带动下进入高速旋转粉碎机中，空气的温度为100℃，空气的流量为4000m3/h，粉碎机中转子的旋转速度为1000rpm，进行干法制浆，得到芳纶浆粕。
在上述实施例和对比实施例中，制备芳纶浆粕后，还要进行芳纶浆粕的收集和空气的回收，具体操作为：将芳纶浆粕在空气的带动下进入旋风过滤分离器进行分离，芳纶浆粕通过下料装置收集，空气通过风机进入热回收装置，去除水分并回收热空气。
表1 芳纶浆粕的性能参数
从表1的数据可知，本发明实施例经电晕处理、加湿处理制备的芳纶浆粕的平均长度在0.5～1.5mm之间，比表面积在5～12g/m2之间，加拿大标准游离度较大，原纤化程度高。对比实施例中不经电晕处理或加湿处理制备的芳纶浆粕的长度较长，比表面积和加拿大标准游离度较低，原纤化程度不高，这说明电晕处理和加湿处理缺一不可。当芳纶纤维在温度为25℃的空气的带动下进入高速旋转粉碎机时，得到的芳纶浆粕的长度较长，原纤化程度较低，这可能是因为空气温度较低时，纤维断裂与原纤化的能量不足，并且水分气流难以快速地从封闭的纤维孔隙中释放出来，影响原纤化效果。在加湿处理过程中，当水的用量过多时，不仅造成浪费，而且水分蒸发吸收过多的热量，造成纤维断裂与原纤化的能量不足，导致芳纶浆粕的长度较长，原纤化程度较低。

Claims (8)

1.一种芳纶浆粕的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)电晕处理：将芳纶纤维进行电晕处理，处理时间为5～15s；
(2)加湿处理：用水喷淋处理上述步骤(1)得到的芳纶纤维；
(3)制备浆粕：上述步骤(2)得到的芳纶纤维在空气的带动下进入高速旋转粉碎机中，在旋转速度为1000～5000rpm的条件下，进行干法制浆，得到芳纶浆粕；
所述步骤(2)中水的质量用量是芳纶纤维质量用量的50～300％；
所述步骤(3)中空气的温度为50～120℃。
2.根据权利要求1所述的一种芳纶浆粕的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中芳纶纤维的长度为3～8mm。
3.根据权利要求1所述的一种芳纶浆粕的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中电晕处理的电压为5000～15000V，频率为15～25KHz，电极棒与芳纶纤维的距离为1～10mm。
4.根据权利要求1所述的一种芳纶浆粕的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中空气的流量为300～6000m3/h。
5.如权利要求1所述的一种芳纶浆粕的制备方法，其特征在于，在所述步骤(3)后还包括步骤(4)芳纶浆粕的收集和空气的回收。
6.权利要求1～5任一项所述方法制备的芳纶浆粕。
7.根据权利要求6所述的芳纶浆粕，其特征在于，所述芳纶浆粕的平均长度为0.5～1.5mm。
8.根据权利要求7所述的芳纶浆粕，其特征在于，所述芳纶浆粕的比表面积为5～12g/m2。
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