CN108442105A - 无机纤维复合型改性剂及其制备方法 - Google Patents

无机纤维复合型改性剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及材料领域，且特别涉及一种无机纤维复合型改性剂及其制备方法。无机纤维复合型改性剂，按重量份计，其包括1‑1.5份十二胺、0.8‑1.5份氯乙酸钠、0.5‑2氢氧化钠、0.3‑0.7份硅油类物质以及0.05‑0.15份消泡剂。能够有效抑制气泡的产生，保证改性过程中改性剂的比例不会发生变化，能够对无机纤维进行软化，增强无机纤维的柔韧强度。

Description

无机纤维复合型改性剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及材料领域，且特别涉及一种无机纤维复合型改性剂及其制备方法。
背景技术
无机纤维是以矿物质为原料制成的化学纤维。主要品种有玻璃纤维、石英玻璃纤维、硼纤维、陶瓷纤维和金属纤维等。无机纤维是由矿石与焦炭按比例经高温熔融经离心而产出。但是无极纤维在制备过程中分散性差且柔软性差，因此，需要添加助剂提升无机纤维的柔软度，但是采用十二胺、氯乙酸钠和氢氧化钠作为柔软剂在添加过程中会产生大量的气泡，继而导致溶液大量溢出，影响无机纤维的分散，改变了溶液中改性剂的比例，继而影响助剂的效果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无机纤维复合型改性剂，其能够有效抑制气泡的产生，保证改性过程中改性剂的比例不会发生变化，能够对无机纤维进行软化，增强无机纤维的柔韧强度。
本发明的另一目的在于提供一种无机纤维复合型改性剂的制备方法，该方法操作简单，且能够确保制备得到的无机纤维复合型改性剂的质量。
本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的：
本发明提出一种无机纤维复合型改性剂，按重量份计，其包括1-1.5份十二胺、0.8-1.5份氯乙酸钠、0.5-2氢氧化钠、0.3-0.7份硅油类物质以及0.05-0.15份消泡剂。
本发明提出一种无机纤维复合型改性剂的制备方法，包括以下步骤：将十二胺、氯乙酸钠、氢氧化钠、硅油类物质以及消泡剂混合。
本发明的有益效果是：本发明的无机纤维复合型改性剂通过将1-1.5份十二胺、0.8-1.5份氯乙酸钠、0.5-2份氢氧化钠、0.3-0.7份硅油类物质以及0.05-0.15份消泡剂进行复配，使得其发挥协同作用，既能够对无机纤维进行软化，使纤维韧度增强，不易折断，耐拉，增加纤维的可纺性。同时，避免改性过程中产生泡沫，保证改性过程中改性剂的比例，继而保证改性的效果。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
下面对本发明实施例的无机纤维复合型改性剂及其制备方法具体说明。
一种无机纤维复合型改性剂，其能够增加无机纤维的柔韧度，具体地，按重量份计，其包括1-1.5份十二胺、0.8-1.5份氯乙酸钠、0.5-2氢氧化钠、0.3-0.7份硅油类物质以及0.05-0.15份消泡剂。优选，按重量份计，其包括1.2-1.4份十二胺、1-1.2份氯乙酸钠、1-1.5氢氧化钠、0.4-0.6份硅油类物质以及0.08-0.1份消泡剂。或者按重量份计，其包括1.1-1.3份十二胺、1.1-1.3份氯乙酸钠、0.8-1.2氢氧化钠、0.3-0.5份硅油类物质以及0.07-0.12份消泡剂。
通过十二胺、氯乙酸钠、氢氧化钠、硅油类物质以及消泡剂相互协同作用能够保证改性剂有效提升矿物纤维的柔韧度，同时，保证改性剂不会发生大量气泡，能够有效防止改性池中水分溢出，保证改性池中改性剂比例不会发生变化，继而保证改性剂对矿物纤维的改性增强效果。
同时，通过发明人付出创造性劳动发现十二胺、氯乙酸钠、氢氧化钠、硅油类物质以及消泡剂的比例对改性剂的性能影响极大，因此，不能随意改变各个物质之间的比例，更改物质之间的比例将对导致改性剂的性能降低或者丧失，或者使用改性剂的过程中仍会产生大量气泡。
其中，十二胺、氯乙酸钠和氢氧化钠反应得到氨基酸型两性离子表面活性剂，能够有效提升矿物纤维的柔韧度，而硅油类物质则能够进一步提升柔韧度的，同时能够进一步抑制反应产生气泡。而消泡剂不仅仅在反应开始有效抑制气泡的产生，同时，能够使得已经生成的气泡快速的破裂，进一步减少改性池气泡的数量。
进一步地，硅油类物质包括有机硅油和改性硅油；
优选，有机硅油包括芳香基硅油，更优选为苯基硅油、甲基苯基硅油和甲基氯苯基硅油中的至少一种；
优选，改性硅油为氨基改性硅油、聚醚改性硅油、醇羟基改性硅油以及羧基改性硅油中的至少一种。
采用上述硅油不仅仅可以有效提升纤维的柔软性，同时增加纤维的光泽度和抗皱能力等，继而能提升矿物纤维的综合性能。
进一步地，消泡剂包括聚醚类混合消泡剂。
每份聚醚类混合消泡剂包括1-3份GP型的消泡剂和3-5份GPE型消泡剂。消泡剂采用上述原料混合制备，能够从根本上抑制泡沫的产生，减少产生的泡沫的数量，或者抑制泡沫产生的体积的大小。同时，又能快速使得生成的泡沫破裂，进一步加速泡沫的消亡，能够很好的消泡。同时，采用上述比例，能够进一步保证二者的协同作用，同时，能够促进硅油类物质提升纤维的柔软度，也有利于纤维的分散。
具体地，GP型的消泡剂具有良好的抑泡能力，能够有效抑制泡沫的产生，在本发明实施例中，GP型的消泡剂包括GP型甘油聚醚。
而GPE型消泡剂消泡能力强，能够快速在介质中展开，加速消泡速度。本发明实施例中，GPE型消泡剂包括GPE型聚氧乙烯聚氧丙烯甘油醚。
进一步地，本发明实施例中，无机纤维复合型改性剂还包括0.03-0.08份分散剂，添加分散剂有利于无机纤维在改性池中分散，继而能够保证每根矿物纤维得到良好的柔软改性，同时能够有效避免矿物纤维团聚，利于提升矿物纤维的综合性能。
具体地，本发明实施例中采用的分散剂包括亚甲基双萘磺酸钠，其能够快速溶解在水中，能够促进矿物纤维的分，同时其不会产生泡沫，能够进一步减少改性池中泡沫的数量，同时，其能够提升纤维的柔韧性，进一步提升矿物纤维的综合性能。也可采用现有技术中的其他分散剂，例如HPMA，聚乙二醇400或者液体石蜡等。
本发明实施例还提供一种无机纤维复合型改性剂的制备方法，包括以下步骤：
先将十二胺溶解在水中形成饱和的十二胺溶液，采用十二胺的饱和溶液更便于氯乙酸钠、氢氧化钠和十二胺发生反应，保证改性剂的效果。
而后在40-60℃的条件下将氯乙酸钠和GP型的消泡剂加入到十二胺饱和溶液中反应30-45分钟，在此时加入GP型的消泡剂既不会影响反应的进行，同时能够在反应最开始便抑制泡沫的产生，继而能够有效减少泡沫产生的数量，降低气泡概率。
将氢氧化钠溶解在水中，便于氢氧化钠与十二胺等物质进行反应。
而后将氢氧化钠溶液与十二胺、氯乙酸钠和GP型的消泡剂的混合物进行混合以及反应，反应温度为40-60℃，反应30-45分钟。
而后再依次与GPE型消泡剂和硅油类物质混合搅拌，GPE型消泡剂能够将反应产生的气泡快速分解，进一步减少气泡的数量，继而保证改性池中无机纤维复合型改性剂的含量，继而保证其改性效果。同时，硅油类物质能够进一步提升矿物纤纤维的柔韧性，并减少泡沫的数量。
进一步地，在加入硅油类物质的同时加入分散剂，进一步提升无机纤维复合型改性剂的综合性能。
本发明实施例还提供一种对无机纤维进行改性的方法，将上述制备得到的无机纤维复合型改性剂加入改性池中，完全溶解后加入无机纤维浸泡10-20分钟，得到软化且分散的无机纤维束。无机纤维复合型改性剂的添加量为改性池内物质的质量的千分之三到千分之五，继而能够保证无机纤维复合型改性剂能够对无机纤维进行软化，使纤维韧度增强，不易折断，耐拉，增加纤维的可纺性。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本实施例提供一种无机纤维复合型改性剂，其包括1份十二胺、0.8份氯乙酸钠、0.5份氢氧化钠、0.3份硅油类物质以及0.05份消泡剂。其中，硅油类物质为氨基改性硅油和醇羟基改性硅油；每份聚醚类混合消泡剂包括1份GP型甘油聚醚和3份GPE型聚氧乙烯聚氧丙烯甘油醚。
本实施例还包括无机纤维复合型改性剂的制备方法，包括以下步骤：
先将十二胺溶解在水中形成饱和的十二胺溶液，而后在40℃的条件下将氯乙酸钠和GP型的消泡剂加入到十二胺饱和溶液中反应30分钟。同时，将氢氧化钠溶解在水中。
而后将氢氧化钠溶液与十二胺、氯乙酸钠和GP型的消泡剂的混合物进行混合以及反应，反应温度为40℃，反应30分钟。
而后再依次与GPE型消泡剂和硅油类物质混合搅拌。
本实施例还提供一种无机纤维进行改性的方法，将上述制备得到的无机纤维复合型改性剂加入改性池中，完全溶解后加入无机纤维浸泡10分钟，得到软化且分散的无机纤维束。无机纤维复合型改性剂的添加量为改性池内物质的质量的千分之三。
实施例2
本实施例提供一种无机纤维复合型改性剂，其包括1.5份十二胺、1.5份氯乙酸钠、2份氢氧化钠、0.7份硅油类物质、0.03份分散剂以及0.15份消泡剂。其中，硅油类物质为羧基改性硅油、甲基苯基硅油和甲基氯苯基硅油；每份聚醚类混合消泡剂包括3份GP型甘油聚醚和5份GPE型聚氧乙烯聚氧丙烯甘油醚，分散剂为亚甲基双萘磺酸钠。
本实施例还包括无机纤维复合型改性剂的制备方法，包括以下步骤：
先将十二胺溶解在水中形成饱和的十二胺溶液，而后在50℃的条件下将氯乙酸钠和GP型的消泡剂加入到十二胺饱和溶液中反应45分钟。同时，将氢氧化钠溶解在水中。
而后将氢氧化钠溶液与十二胺、氯乙酸钠和GP型的消泡剂的混合物进行混合以及反应，反应温度为50℃，反应45分钟。
而后再依次与GPE型消泡剂、硅油类物质和分散剂混合搅拌。
本实施例还提供一种无机纤维进行改性的方法，将上述制备得到的无机纤维复合型改性剂加入改性池中，完全溶解后加入无机纤维浸泡15分钟，得到软化且分散的无机纤维束。无机纤维复合型改性剂的添加量为改性池内物质的质量的千分之五。
实施例3
本实施例提供一种无机纤维复合型改性剂，其包括1.2份十二胺、1.4份氯乙酸钠、1份氢氧化钠、0.6份硅油类物质、0.08份分散剂以及0.08份消泡剂。其中，硅油类物质为苯基硅油；每份聚醚类混合消泡剂包括1.5份GP型甘油聚醚和4份GPE型聚氧乙烯聚氧丙烯甘油醚，分散剂为聚乙二醇400。
本实施例还包括无机纤维复合型改性剂的制备方法，包括以下步骤：
先将十二胺溶解在水中形成饱和的十二胺溶液，而后在50℃的条件下将氯乙酸钠和GP型的消泡剂加入到十二胺饱和溶液中反应40分钟。同时，将氢氧化钠溶解在水中。
而后将氢氧化钠溶液与十二胺、氯乙酸钠和GP型的消泡剂的混合物进行混合以及反应，反应温度为60℃，反应35分钟。
而后再依次与GPE型消泡剂、硅油类物质和分散剂混合搅拌。
本实施例还提供一种无机纤维进行改性的方法，将上述制备得到的无机纤维复合型改性剂加入改性池中，完全溶解后加入无机纤维浸泡20分钟，得到软化且分散的无机纤维束。无机纤维复合型改性剂的添加量为改性池内物质的质量的千分之四。
实施例4
本实施例提供一种无机纤维复合型改性剂，其包括1.4份十二胺、1.2份氯乙酸钠、1.5份氢氧化钠、0.4份硅油类物质、0.05份分散剂以及0.1份消泡剂。其中，硅油类物质为氨基改性硅油和醇羟基改性硅油；每份聚醚类混合消泡剂包括1份GP型甘油聚醚和3份GPE型聚氧乙烯聚氧丙烯甘油醚，分散剂为亚甲基双萘磺酸钠。
本实施例还包括无机纤维复合型改性剂的制备方法，包括以下步骤：
先将十二胺溶解在水中形成饱和的十二胺溶液，而后在55℃的条件下将氯乙酸钠和GP型的消泡剂加入到十二胺饱和溶液中反应35分钟。同时，将氢氧化钠溶解在水中。
而后将氢氧化钠溶液与十二胺、氯乙酸钠和GP型的消泡剂的混合物进行混合以及反应，反应温度为45℃，反应40分钟。
而后再依次与GPE型消泡剂、硅油类物质和分散剂混合搅拌。
本实施例还提供一种无机纤维进行改性的方法，将上述制备得到的无机纤维复合型改性剂加入改性池中，完全溶解后加入无机纤维浸泡12分钟，得到软化且分散的无机纤维束。无机纤维复合型改性剂的添加量为改性池内物质的质量的千分之三。
实施例5
本实施例提供一种无机纤维复合型改性剂，其包括1.1份十二胺、1.1份氯乙酸钠、0.8份氢氧化钠、0.3份硅油类物质以及0.07份消泡剂。其中，硅油类物质为氨基改性硅油、聚醚改性硅油、醇羟基改性硅油以及羧基改性硅油；每份聚醚类混合消泡剂包括2.2份GP型甘油聚醚和4.8份GPE型聚氧乙烯聚氧丙烯甘油醚。
本实施例还包括无机纤维复合型改性剂的制备方法，包括以下步骤：
先将十二胺溶解在水中形成饱和的十二胺溶液，而后在47℃的条件下将氯乙酸钠和GP型的消泡剂加入到十二胺饱和溶液中反应33分钟。同时，将氢氧化钠溶解在水中。
而后将氢氧化钠溶液与十二胺、氯乙酸钠和GP型的消泡剂的混合物进行混合以及反应，反应温度为52℃，反应37分钟。
而后再依次与GPE型消泡剂和硅油类物质混合搅拌。
本实施例还提供一种无机纤维进行改性的方法，将上述制备得到的无机纤维复合型改性剂加入改性池中，完全溶解后加入无机纤维浸泡17分钟，得到软化且分散的无机纤维束。无机纤维复合型改性剂的添加量为改性池内物质的质量的千分之四。
实施例6
本实施例提供一种无机纤维复合型改性剂，其包括1.3份十二胺、1.3份氯乙酸钠、1.2份氢氧化钠、0.5份硅油类物质、0.07份分散剂以及0.12份消泡剂。其中，硅油类物质为甲基苯基硅油、甲基氯苯基硅油和醇羟基改性硅油；每份聚醚类混合消泡剂包括2.5份GP型甘油聚醚和4.2份GPE型聚氧乙烯聚氧丙烯甘油醚，分散剂为液体石蜡。
本实施例还包括无机纤维复合型改性剂的制备方法，包括以下步骤：
先将十二胺溶解在水中形成饱和的十二胺溶液，而后在53℃的条件下将氯乙酸钠和GP型的消泡剂加入到十二胺饱和溶液中反应37分钟。同时，将氢氧化钠溶解在水中。
而后将氢氧化钠溶液与十二胺、氯乙酸钠和GP型的消泡剂的混合物进行混合以及反应，反应温度为56℃，反应38分钟。
而后再依次与GPE型消泡剂、硅油类物质和分散剂混合搅拌。
本实施例还提供一种无机纤维进行改性的方法，将上述制备得到的无机纤维复合型改性剂加入改性池中，完全溶解后加入无机纤维浸泡18分钟，得到软化且分散的无机纤维束。无机纤维复合型改性剂的添加量为改性池内物质的质量的千分之五。
对比例
对比例1-3
对比例1：采用实施例1提供的配方制备无机纤维复合型改性剂，区别在于不含消泡剂。
对比例2：采用实施例1提供的配方制备无机纤维复合型改性剂，区别在于不含硅油类物质。
对比例3：采用实施例1提供的配方制备无机纤维复合型改性剂，区别在于2份十二胺、4份氯乙酸钠、5份氢氧化钠、1份硅油类物质以及0.2份消泡剂。
利用对比例1-3和实施例1的制备无机纤维复合型改性剂按照实施例1提供的无机纤维进行改性的方法处理相同质量、相同体积的矿物纤维，而后将处理后的相同长度矿物纤维在直径为100mm的圆筒上卷绕一圈、两圈乃至无机纤维断裂，记录缠绕的圈数，具体检测结果参见表1。
在相同大小、相同体积的4个透明容器里倒入相同体积高度的水溶液，而后分别在透明容器内加入相同体积的对比例1-3和实施例1的制备无机纤维复合型改性剂，并进行搅拌，而后判断4个透明容器内有无气泡产生，以及气泡产生的高度，具体检测结果参见表1。
表1检测结果
根据表1可知，本发明实施例提供的无机纤维复合型改性剂能够增加无机纤维的柔韧性，且能够大幅度减少泡沫的产生。
综上所述，本发明的无机纤维复合型改性剂通过将1-1.5份十二胺、0.8-1.5份氯乙酸钠、0.5-2份氢氧化钠、0.3-0.7份硅油类物质以及0.05-0.15份消泡剂进行复配，使得其发挥协同作用，既能够对无机纤维进行软化，使纤维韧度增强，不易折断，耐拉，增加纤维的可纺性。同时，避免改性过程中产生泡沫，保证改性过程中改性剂的比例，继而保证改性的效果。
以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种无机纤维复合型改性剂，其特征在于，按重量份计，其包括1-1.5份十二胺、0.8-1.5份氯乙酸钠、0.5-2份氢氧化钠、0.3-0.7份硅油类物质以及0.05-0.15份消泡剂。
2.根据权利要求1所述的无机纤维复合型改性剂，其特征在于，按重量份计，其包括1.2-1.4份所述十二胺、1-1.2份所述氯乙酸钠、1-1.5份所述氢氧化钠、0.4-0.6份所述硅油类物质以及0.08-0.1份所述消泡剂。
3.根据权利要求1所述的无机纤维复合型改性剂，其特征在于，按重量份计，其包括1.1-1.3份所述十二胺、1.1-1.3份所述氯乙酸钠、0.8-1.2份所述氢氧化钠、0.3-0.5份所述硅油类物质以及0.07-0.12份所述消泡剂。
4.根据权利要求1-3任意一项所述的无机纤维复合型改性剂，其特征在于，所述硅油类物质包括有机硅油和改性硅油；
优选，所述有机硅油包括芳香基硅油，更优选为苯基硅油、甲基苯基硅油和甲基氯苯基硅油中的至少一种；
优选，所述改性硅油为氨基改性硅油、聚醚改性硅油、醇羟基改性硅油以及羧基改性硅油中的至少一种。
5.根据权利要求1-3任意一项所述的无机纤维复合型改性剂，其特征在于，所述消泡剂包括聚醚类混合消泡剂。
6.根据权利要求5所述的无机纤维复合型改性剂，其特征在于，按重量份计，每份所述聚醚类混合消泡剂包括1-3份GP型的消泡剂和3-5份GPE型消泡剂。
7.权利要求1所述的无机纤维复合型改性剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将十二胺、氯乙酸钠、氢氧化钠、硅油类物质以及消泡剂混合。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，将所述十二胺、所述氯乙酸钠、所述氢氧化钠、所述硅油类物质以及所述消泡剂混合是将所述十二胺、所述氯乙酸钠以及GP型的消泡剂混合后再于所述氢氧化钠、所述硅油类物质以及GPE型消泡剂混合。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述十二胺、所述氯乙酸钠、所述GP型的消泡剂以及所述氢氧化钠混合后在40-60℃的条件下反应30-45分钟。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述十二胺、所述氯乙酸钠、所述GP型的消泡剂、所述氢氧化钠、所述硅油类物质以及所述GPE型消泡剂混合是在40-60℃的条件下将所述十二胺、所述氯乙酸钠、所述GP型的消泡剂混合反应30-45分钟后再依次与所述氢氧化钠、所述GPE型消泡剂和所述硅油类物质混合。
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