CN110029485B - 一种滤布喷涂的预处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种滤布喷涂的预处理方法，涉及滤布加工技术领域，采用等离子处理和酶‑电气浮处理相结合的方法对滤布进行预处理，等离子处理，使滤布纤维的表面刻蚀，增加纤维表面的粗糙度，从而提高滤布纤维与树脂的界面黏结牢度，主要为物理改性，然后结合酶‑电气浮处理从化学改性的角度对滤布的纤维进行二次处理，增加滤布纤维的功能基团如富氧官能团，从化学和物理两个方面去预处理滤布，提升其界面效应，且防止了单一处理对滤布纤维强度的过渡破坏。

Description

一种滤布喷涂的预处理方法
技术领域
本发明涉及滤布加工技术领域，特别是指一种滤布喷涂的预处理方法。
背景技术
滤布分为单丝滤布和复丝滤布，与复丝滤布相比较，单丝滤布的纤维强度大、韧性好，且表面光滑、不易阻塞，透气、透水性能好。单丝滤布的过滤阻力相对较小、在过滤精度满足要求的前提下，其综合性能优于复丝滤布。目前采用的单丝滤布主要是锦纶、涤纶等，其中涤纶由于聚酯纤维有高度的初缩性，可使滤布的质地较细密，因此，涤纶具有优越的颗粒截留性。但涤纶的分子结构导致涤纶的表面性能较差，为了提高涤纶滤布的表面性能，目前主要的做法是采用表面涂覆的方法进行改善，这种做法只是在涤纶纤维的表面进行了涂覆，并没有从根本上改变涤纶的表面性能较差的本质问题，从而导致在涂覆的涤纶滤布使用过程中，由于冲击力和摩擦力的作用，表层喷涂的树脂覆盖膜易出现脱落，从而影响涤纶滤布的使用效果。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提出一种滤布喷涂的预处理方法，已改善滤布与树脂覆盖物的界面黏结牢度，提高滤布的使用效果。
基于上述目的本发明提供的一种滤布喷涂的预处理方法，包括等离子处理和酶-电气浮处理，所述酶-电气浮处理的工艺参数为，电极间距3～7cm，电流密度100～200A/m2，酶活性150～300U/mL。
可选的，所述等离子处理包括如下步骤：将编织好的滤布，在温度70～90℃下先进行展平处理，然后采用等离子体发射仪进行等离子处理50～90s。
可选的，所述等离子处理的放电功率35～55w，放电压强30～40pa。
可选的，所述酶-电气浮处理包括如下步骤，将等离子处理的滤布，浸没在酶处理液中，在温度30～38℃下，酶处理55～75min，然后向酶处理液中通电进行电气浮反应40～65min。
可选的，所述酶处理液包括如下成分HRP酶和H2O2溶液，所述H2O2的体积分数为15～30％。
可选的，所述酶处理液相对过滤布的添加量为2～8L/m3。
可选的，所述滤布为涤纶。
可选的，所述预处理方法还包括超声处理。
可选的，所述超声处理的功率为100～200w，频率为0.1～0.8MHz。
从上面所述可以看出，本发明提供的一种滤布喷涂的预处理方法，采用等离子处理和酶-电气浮处理相结合的方法对滤布进行预处理，等离子处理，使滤布纤维的表面刻蚀，增加纤维表面的粗糙度，从而提高滤布纤维与树脂的界面黏结牢度，主要为物理改性，然后结合酶-电气浮处理从化学改性的角度对滤布的纤维进行二次处理，由于等离子处理过后滤布纤维的表面出现不同程度的蚀刻，通过HRP酶氧化处理，一方面有利于进一步加强蚀刻痕迹，另一方面使滤布纤维的表面出现新功能基团如羧酸基团，然后向酶溶液中通电，对H2O2溶液电解，产生H2、O2和O3再次对滤布纤维表面进行氧化蚀刻，增加滤布纤维的功能基团如富氧官能团，从化学和物理两个方面去预处理滤布，提升其界面效应，且防止了单一处理对滤布纤维强度的过渡破坏。
附图说明
图1为本发明实施例原始滤布纤维的表面形貌图；
图2为本发明实施例无超声辅助滤布纤维的表面形貌图；
图3为本发明实施例超声辅助滤布纤维的表面形貌图。
具体实施方式
为下面通过对实施例的描述，本发明的具体实施方式如所涉及的制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
为了解决现有技术中滤布与涂覆层之间的界面粘结性差的问题，本发明实施例提供的一种滤布喷涂的预处理方法，包括等离子处理和酶-电气浮处理，所述酶-电气浮处理的工艺参数为，极板间距3～7cm，电流密度100～200A/m2，酶活性150～300U/mL。
等离子处理，使滤布纤维的表面刻蚀，增加纤维表面的粗糙度，从而提高滤布纤维与树脂的界面黏结牢度，主要为物理改性，然后结合酶-电气浮处理从化学改性的角度对滤布的纤维进行二次处理，由于等离子处理过后滤布纤维的表面出现不同程度的蚀刻，通过HRP酶氧化处理，一方面有利于进一步加强蚀刻痕迹，另一方面使滤布纤维的表面出现新功能基团如羧酸基团，然后向酶溶液中通电，对H2O2溶液电解，产生H2、O2和O3再次对滤布纤维表面进行氧化蚀刻，增加布纤维的功能基团如富氧官能团，从化学和物理两个方面去预处理滤布，提升其界面效应，且防止了单一处理对滤布纤维强度的过渡破坏。
在一些可选实施例中，本发明第一实施例提供的一种滤布喷涂的预处理方法，包括如下步骤：
滤布展平处理，取湿态抗拉强度为35.6N.tex，断裂伸长率为25.1％的涤纶编织的单丝滤布，滤布的尺寸为1×1m，然后将滤布置于70～90℃下进行喷气式烫平，烫平的作用，一方面是为了防止滤布的不平整，导致后续处理过程出现处理不混匀，不利于数据的评判，另一方面由于单丝涤纶滤布在编织的过程，会产生编织应力，若不对滤布纤维进行泄编织应力，将会对后续处理测试的断裂强度产生影响，因此另一个作用是泄编织应力；
等离子处理，将展平处理后的滤布，放入等离子发射仪的置物架上，调节放电功率40w，放电压强35pa，采用等离子体发射仪进行等离子处理80s，等离子体对滤布的纤维进行蚀刻，从而在短时间内导致滤布纤维表面变粗糙，从而提升滤布纤维表面的比表面积，提升与树脂涂覆层的黏合度，且等离子改成过程简单，不会引入杂质；
酶-电气浮处理，将等离子处理的滤布，浸没在装有酶处理液的电解箱内，电解箱的极板间距5cm，在不通电的状况下先进行酶催化反应，酶处理液包括如下成分HRP酶和H2O2溶液，H2O2的体积分数为25％，HRP酶活性250U/mL，酶处理液的体积为5L，在温度30～38℃下，酶处理60min，酶的催化反应，一方面加强等离子蚀刻的纹路，另一方面，滤布纤维的表面进行化学反应，增加纤维表面的官能团，如羧酸基，为了产生更多的功能基团；然后将向酶处理液接通电源，控制电流密度150A/m2，进行电气浮反应60min。此时H2O2溶液电解，产生H2、O2和O3再次对滤布纤维表面进行氧化蚀刻，增加滤布纤维的功能基团如富氧官能团，然后将滤布取出，自然风干。滤布标记上A。
在一些可选实施例中，本发明第二实施例同第一实施例，不同的是本发明第二实施例在酶-电气浮处理时，在酶解过程增加了超声辐射，超声的功率为，功率为100～200w，频率为0.1～0.8MHz。滤布标记上B。
在一些可选实施例中，本发明第三实施例同第一实施例，不同的是本发明第三实施例等离子处理的放电功率35w，放电压强30pa，时间50s，酶-电气浮处理中酶处理液包括如下成分HRP酶和H2O2溶液，H2O2的体积分数为15％，酶活性150U/mL，酶处理55min，酶处理液相对过滤布的添加量为2L/m3，电气浮极板间距3cm，电流密度100A/m2，反应40min。滤布标记上C。
在一些可选实施例中，本发明第四实施例同第一实施例，不同的是本发明第四实施例等离子处理的放电功率55w，放电压强40pa，时间90s，酶-电气浮处理中酶处理液包括如下成分HRP酶和H2O2溶液，H2O2的体积分数为30％，酶活性300U/mL，酶处理55min，酶处理液相对过滤布的添加量为8L/m3，电气浮极板间距7cm，电流密度200A/m2，反应65min。滤布标记上D。
在一些可选实施例中，本发明第五实施例同第三实施例，不同的是本发明第五实施例在酶-电气浮处理时，在酶解过程增加了超声辐射，超声的功率为，功率为100～200w，频率为0.1～0.8MHz。滤布标记上E。
在一些可选实施例中，本发明第六实施例同第四实施例，不同的是本发明第六实施例在酶-电气浮处理时，在酶解过程增加了超声辐射，超声的功率为，功率为100～200w，频率为0.1～0.8MHz。滤布标记上F。
性能测试与分析
1、使用扫描电子显微镜(SEM,JSM-5610LV,JEOL Ltd,Japan)在5kV下观察滤布A、B和原始滤布纤维的表面形貌(50μm)，测试结果如图1～3所示，从图中可以看出，原始滤布纤维如图1所示，表面光滑，滤布A图2所示，表面粗糙度次之，滤布B如图3所示，表面粗糙度最大，出现滤布A粗糙度大于原始的原因是因为等离子处理对纤维表面的蚀刻作用，加上酶-电气浮处理过程酶的催化和电气浮产生的氧化气体对纤维的化学反应所致，滤布B粗糙度大于滤布A粗糙的原因可能是酶催化在超声的空化效应下，酶液颗粒变得细小而侵入到纤维的表层，对纤维表层进行化学反应，同时超声机械作用加入了纤维表层的破损程度，从而导致滤布B的表面粗糙程度最强。
2、力学性能
采用温州大荣公司的YG(B)026D-250型电子织物强力机进行拉伸性能测试。测试方法参照标准《GBT 3923.1-2013织物断裂强力与断裂伸长率的测定》，将涤纶机织滤布A～F分别制成长30cm、宽5cm的条样，并以原始未处理的条样作为对比，每种试样各测试5次，然后取平均值。测试结果如表1所示。
表1断裂强力与断裂伸长率的测量结果
样条 断裂强力/N 断裂伸长率/％
A 72.5 22.5
B 52.3 18.1
C 59.8 20.4
D 64.5 21.7
E 54.6 19.7
F 58.9 19.7
原始 74.8 24.1
从表1的数据可以看出，有超声处理的样条的断裂强力与断裂伸长率均小于没有超声处理的样条，可能的原因是超声辅助的机械效应和空化效应对滤布的纤维结构造成了深度的损坏，导致断裂强力与断裂伸长率降低，这也和SEM图的微观结构的结果相适应。
3、抽拔力测试
采用样条从PMMA弹性体中拔出所需的力来直观地表征滤布与PMMA弹性体界面的黏结牢度。
样品的制备，取滤布A～F和原始滤布一共7组产品，分别制成长20cm、宽1cm的条样，在每个样条10cm处画上横线，然后将每个样条放入PMMA胶液中，添加胶液的深度刚好与画的横线相齐平，然后将样条的另一端沿竖直方向进行固定，制备好后，将胶液和样条在真空干燥箱内放置24h，采用多功能织物强力仪测试将涤纶线从弹性体中拔出所需的力，每个样条测试5次，取平均值。测试的结果如表2所示。
表2抽拔力测试结果
样条 抽拔力/N
A 48.5
B 56.7
C 44.5
D 47.6
E 53.1
F 57.6
原始 31.5
表2的数据显示，样条A～F抽拔力大于原始样条，超声处理的大于非超声处理的，结合图1，可能的原因是和滤布纤维表面的粗糙度有关，粗糙度的增加，增加了滤布纤维与PMMA弹性体的接触的比表面积，PMMA弹性体能填入刻蚀的孔隙中，形成机械嵌合作用，从而使黏结牢度提高。酶-电气浮处理后滤布纤维表面面产生自由基，自由基与空气接触时会与空气中的氧分子和氮分子发生反应，在涤纶表面引入极性基团，提高了滤布纤维的反应性，PMMA弹性体部分基团与处理后的滤布纤维表面的极性基团发生化学反应，从而提高PMMA弹性体与滤布纤维界面的黏结牢度。
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。
本发明的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。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 (5)

1. 一种滤布喷涂的预处理方法，其特征在于，包括等离子处理和酶-电气浮处理，所述酶-电气浮处理的工艺参数为，极板间距3~7cm，电流密度
Figure IMAGE001
，酶活性150~300
Figure IMAGE002
；
所述等离子处理包括如下步骤：将编织好的滤布，在温度70~90℃下先进行展平处理，然后采用等离子体发射仪进行等离子处理50~90s；
所述等离子处理的放电功率35~55w，放电压强30~40
Figure IMAGE003
；
所述酶-电气浮处理包括如下步骤，将等离子处理的滤布，浸没在酶处理液中，在温度30~38℃下，酶处理55~75min，然后向酶处理液中通电进行电气浮反应40~65min；
所述酶处理液包括如下成分
Figure IMAGE004
酶和
Figure IMAGE005
溶液，所述
Figure IMAGE005
的体积分数为15~30%。
2. 根据权利要求1所述的滤布喷涂的预处理方法，其特征在于，所述酶处理液相对过滤布的添加量为2~8
Figure IMAGE006
。
3.根据权利要求1所述的滤布喷涂的预处理方法，其特征在于，所述滤布为涤纶。
4.根据权利要求1所述的滤布喷涂的预处理方法，其特征在于，所述预处理方法还包括超声处理。
5.根据权利要求4所述的滤布喷涂的预处理方法，其特征在于，所述超声处理的功率为100~200w，频率为0.1~0.8MHz。
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