CN107574490A - 一种多功能聚丙烯纺丝专用改性硅藻土配方及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种多功能聚丙烯纺丝专用改性硅藻土配方及其制备方法，属于新型工业材料制备技术领域，按照配方比例，将以重量百分比的95％～99％硅藻土、0.5％～2.0％铝酸酯偶联剂及0.5％～1.0％工业氯化钠投入高速混合机内，温度控制在55℃～85℃，在600转/分～1000转/分的条件下搅拌5分钟～30分钟，搅拌完成后，自然冷却到常温，得到多功能聚丙烯纺丝专用改性硅藻土。本发明是采用硅藻土为主体，选用铝酸酯偶联剂为改性剂，以工业氯化钠为稳定剂，对硅藻土进行改性处理的一种方法，改善硅藻土与聚丙烯的亲和性、相容性及加工分散性、纺丝流动性，提高它与聚丙烯界面之间的结合力，增加填充量，降低生产成本，增加多功能性。

Description

一种多功能聚丙烯纺丝专用改性硅藻土配方及其制备方法

技术领域

本发明属于新型工业材料制备技术领域，特别是涉及到一种多功能聚丙烯纺丝专用改性硅藻土配方及其制备方法。

背景技术

就目前汽车内饰材料而言，都是以再生纤维毡、玻璃纤维板和麻纤维板为主体。在这三种内饰材料当中，聚丙烯纤维在玻璃纤维板、麻纤维板和再生纤维毡中发挥了巨大的作用，即起到了粘结纤维的作用，因为聚丙烯纤维是所用合成纤维中比重最小的(0.91g/cm³),能够实现汽车内饰材料轻体复合增强的目的，由于聚丙烯纤维存在于三种内饰材料当中，使它们既可以加工成热塑性材料，也可以加工热固性材料。既能加工成简单的形状，也可以加工复杂形状的汽车零部件。随着汽车工业的快速发展，聚丙烯纤维在汽车内饰材料当中的应用量越来越大，但聚丙烯材料耐低温冲击性差，较易老化的缺点。为了增强汽车内饰材料的功能性，为了使聚丙烯具有多功能性，现有技术中选用具有多微孔、高吸附能力的硅藻土为聚丙烯的添加剂，可以使聚丙烯得到改性，从而使其具有多功能性，如申请号为201410162078.3的中国专利申请文献中公开了“硅藻土/聚丙烯复合板材的制备方法”，申请号为201510366415.5的中国专利申请文献中公开了“一种硅藻土/聚丙烯复合材料及其制备方法”，申请号201210246775.8的中国专利文献中公开了“一种聚丙烯与硅藻土复合材料及其制备方法”。但是，硅藻土应用于聚丙烯纺丝，技术上存在很大难度，硅藻土与聚丙烯结构存在着差异，两者很难结合到一起，所以熔融共混造粒二者之间亲和力差，分散不匀，硅藻土容易团聚，因此必须对硅藻土进行改性，使其成为具有反应活性的填料。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对硅藻土与聚丙烯结构存在着差异，所以熔融共混造粒二者之间亲和力差，分散不匀，硅藻土容易团聚，提出了一种多功能聚丙烯纺丝专用改性硅藻土配方及其制备方法。

本发明采用如下的技术方案：

本发明提出了一种多功能聚丙烯纺丝专用改性硅藻土配方，其特征在于：由以下重量百分比的原料制备而成：95％～99％硅藻土、0.5％～2.0％铝酸酯偶联剂及0.5％～1.0％工业氯化钠，以上各原料重量百分比之和为100％，其中硅藻土粒径范围7um～15um，硅藻土的二氧化硅含量95％以上，硅藻土的含水量低于0.30％。

优选的，所述工业氯化钠的目数为325目。

所述铝酸酯偶联剂的熔点为60℃～90℃，熔化时间为小于41分钟，降粘幅度大于98％，分解温度大于300℃。

本发明还提出了一种多功能聚丙烯纺丝专用改性硅藻土的制备方法，其特征在于该制备方法采用所述的配方制备而成，具体如下：按照配方比例将硅藻土、铝酸酯偶联剂及工业氯化钠投入高速混合机内，温度控制在55℃～85℃，在600转/分～1000转/分的条件下搅拌5分钟～30分钟，搅拌完成后，自然冷却到常温，得到多功能聚丙烯纺丝专用改性硅藻土。

通过上述设计方案，本发明可以带来如下有益效果：本发明是采用硅藻土为主体，选用铝酸酯偶联剂为改性剂，以工业氯化钠为稳定剂，对硅藻土进行改性处理的一种方法，得到的多功能聚丙烯纺丝专用改性硅藻土，改善硅藻土与聚丙烯的亲和性、相容性及加工分散性、纺丝流动性，提高它与聚丙烯界面之间的结合力，增加填充量，增加多功能性，本发明的硅藻土改性方法，技术操作简单，改性成本低，降低生产成本，效率高，利用铝酸酯偶联剂做为改性剂，使硅藻土表面形成一层薄薄的包覆膜，在聚丙烯纺丝过程中，改性硅藻土能够借助铝酸酯薄膜，与聚丙烯之间形成良好的界面强度，使之牢牢地粘结在一起，从而提高聚丙烯纤维的强度，同时具有多功能性，非常适用于聚丙烯纺丝。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明：

图1本发明一种多功能聚丙烯纺丝专用改性硅藻土的制备方法工艺流程图。

具体实施方式

以下重量百分比计，本发明采用95％～99％的硅藻土为改性对象，以0.5％～2.0％铝酸酯偶联剂为改性剂，以0.5％～1.0％的工业氯化钠作为稳定剂，采用机械力化学改性方法，制得改性硅藻土，从而满足多功能聚丙烯纺丝的工艺技术要求。如图1所示，本发明的具体方法如下：将7um～15um(600目～1250目)、含水量低于0.30％及二氧化硅含量在95％以上的硅藻土与熔点为60℃～90℃、熔化时间为小于41分钟、降粘幅度大于98％及分解温度大于300℃的铝酸酯偶联剂和325目的工业氯化钠按照配方比例投入高速混合机，在600转/分～1000转/分的条件下搅拌5分钟～30分钟，就完成了硅藻土的改性。在高速混合机中，硅藻土在机械力的作用下，不仅仅是简单的搅拌作用，而且还包括复杂的物理化学过程，高速搅拌对硅藻土所施加的机械能，是一种摩擦、挤压与撞击的综合作用，从而改变了硅藻土粒子的晶格结构和表面活性，使硅藻土分子晶格发生位移内能增大，粒子温度升高，局部溶解或热分解，即对硅藻土表面产生激活作用，因此使硅藻土颗粒处于高能态，能量主要聚集在硅藻土颗粒的表面，硅藻土颗粒表面这种高能态，将导致硅藻土颗粒的反应活性增强，使硅藻土与铝酸酯偶联剂表面形成极强的化学键，使硅藻土表面形成一层薄薄的包覆膜，即在一定程度上改变了硅藻土颗粒表面的晶格结构、溶体性能(表面无定形化)，化学吸附和反应活性增加表面活性或活性基团等，从而达到了对硅藻土表面改性的目的。

在改性过程中，高速混合机搅拌的机械力作用，不仅要保证铝酸酯偶联剂在硅藻土中分散均匀，硅藻土的表面才能与铝酸酯偶联剂分子达到很好的接触，进而产生反应达到改性效果。而且，硅藻土与铝酸酯偶联剂之间，必须经过一定的化学反应和吸附时间(5分钟～30分钟)，才能实现铝酸酯偶联剂分子与硅藻土表面质点间的结合。硅藻土的改性过程，实际上是铝酸酯偶联剂分子与硅藻土表面质点之间的化学反应或吸附的过程，实质上，硅藻土表面的活性基与铝酸酯偶联剂分子之间的结合，是通过表面羟基基团实现亲和反应来完成的。

实际上，机械力化学硅藻土改性，首先在硅藻土的超细粉体搅拌的过程中，机械应力的作用能够激活硅藻土颗粒表面，使硅藻土的表面晶格结构与物化性质发生变化。另外，利用机械应力对硅藻土颗粒表面的激活和由此产生的离子及游离基，引发铝酸酯偶联剂单体在硅藻土颗粒表面聚合，使铝酸酯偶联剂在硅藻土颗粒表面发生高效反应和反应附着，从而在硅藻土颗粒表面形成一层薄薄的完全包覆膜。本发明的硅藻土改性方法，技术操作简单，改性成本低，效率高，偶联剂对硅藻土的颗粒表面包覆全面稳定，制备了一种高品质的功能填料活性硅藻土，非常适用于聚丙烯纺丝，是一种行之有效的硅藻土改性方法。

机械力化学硅藻土改性方法，其技术关键是控制改性硅藻土的表面温度，换句话说，就是适当控制高速混合机的搅拌速度，本发明优选了高速混合机的搅拌速度为600转/分～1000转/分，可有效控制改性硅藻土表面的温度在55℃～85℃之间，从而达到对硅藻土的改性目的。

本发明利用铝酸酯偶联剂做为改性剂，使硅藻土表面形成一层薄薄的包覆膜，在聚丙烯纺丝过程中，改性硅藻土能够借助铝酸酯薄膜，与聚丙烯之间形成良好的界面强度，使之牢牢地粘结在一起，从而提高聚丙烯纤维的强度，同时具有多功能性。可以采用改性硅藻土与聚丙烯熔融共混制成多功能聚丙烯母粒，然后纺丝得到多功能聚丙烯纤维。采用多功能聚丙烯纤维，加工制成的再生纤维毡、玻璃纤维板、麻纤维板，就成为一种多功能汽车内饰材料。除具有隔音减震、防寒保暖、轻体化以外，还具有吸甲醛功能；吸异味除臭功能；杀菌消毒功能；释放负氧离子功能；净化空气功能；吸光消光功能；呼吸调湿功能；耐热阻燃功能；耐疲劳抗老化功能等等。

Claims (4)

1.一种多功能聚丙烯纺丝专用改性硅藻土配方，其特征在于：由以下重量百分比的原料制备而成：95％～99％硅藻土、0.5％～2.0％铝酸酯偶联剂及0.5％～1.0％工业氯化钠，以上各原料重量百分比之和为100％，其中硅藻土粒径范围7um～15um，硅藻土的二氧化硅含量95％以上，硅藻土的含水量低于0.30％。

2.根据权利要求1所述的一种多功能聚丙烯纺丝专用改性硅藻土配方，其特征在于：所述工业氯化钠的目数为325目。

3.根据权利要求1所述的一种多功能聚丙烯纺丝专用改性硅藻土配方，其特征在于：所述铝酸酯偶联剂的熔点为60℃～90℃，熔化时间为小于41分钟，降粘幅度大于98％，分解温度大于300℃。

4.一种多功能聚丙烯纺丝专用改性硅藻土的制备方法，其特征在于该制备方法采用权利要求1、2或3所述的配方制备而成，具体如下：按照配方比例将硅藻土、铝酸酯偶联剂及工业氯化钠投入高速混合机内，温度控制在55℃～85℃，在600转/分～1000转/分的条件下搅拌5分钟～30分钟，搅拌完成后，自然冷却到常温，得到多功能聚丙烯纺丝专用改性硅藻土。