CN110280046A - 一种绝缘耐高温阻燃聚酰亚胺油棉 - Google Patents

Abstract

本发明涉及到一种油棉，尤其涉及一种绝缘、耐高温、阻燃聚酰亚胺油棉。所述油棉本体为聚酰亚胺毛毡，吸油率高达500％以上，在300～350℃高温环境下可长期使用，极限氧指数>38，属于耐高温防火吸油材料。本发明采用聚酰亚胺毛毡为基体，结构紧密不易松散，不仅具有防震、吸油功能，而且耐磨、降噪、绝缘、耐高温、阻燃和环保，广泛应用于控制和清理商业、工业、航空业、江海湖泊的油污污染、拦截、围隔扩散、机械车间油污净化、工业及民排水油污处理、空气净化等领域。

Description

一种绝缘耐高温阻燃聚酰亚胺油棉

技术领域

本发明涉及到一种油棉，尤其涉及一种绝缘、耐高温、阻燃聚酰亚胺油棉。

背景技术

CN103706184A公开了一种聚酰亚胺纤维复合耐高温过滤毡及其制备方法，所述PI纤维复合耐高温过滤毡的制备方法，包括下述步骤：(1)将经纱玄武岩纱线和纬纱PI纱线相互垂直交织，制成基布；(2)将PI纤维经气流成网工艺或机械成网工艺制成PI纤维层；(3)基布上、下面铺网叠放PI纤维层，初步预针刺；(4)主针刺。所得到的PI纤维复合耐高温过滤毡，粉尘剥离率和100小时加热后强度保持率较高，适用于220-240℃高温工作环境中过滤除尘。

CN105459533A公开了一种玻璃纤维与PI纤维复合针刺毡，所述的玻璃纤维与PI纤维复合针刺毡结构由上到下依次是：玻璃纤维复合层、玻璃纤维基布、玻璃纤维复合层，玻璃纤维复合层上下刺入玻璃纤维基布中，玻璃纤维复合层为玻璃纤维与PI纤维的混合物，玻璃纤维复合层中玻璃纤维与PI纤维的质量比如下：玻璃纤维70-90％，PI纤维30-10％，其中玻璃纤维基布为420g/m²或280- 300g/m²的玻璃纤维短切丝。

CN105688511A公开一种超低排放超细面层PI纤维复合针刺毡，包括基布层、上复合针刺毡层和下复合针刺毡层，所述上复合针刺毡层由内朝外依次包括第一超细纤维针刺毡层、上混合纤维层、PI纤维层和第二超细纤维针刺毡层；所述下复合针刺毡层由内朝外依次包括第一超细纤维针刺毡层、下混合纤维层和第二超细纤维针刺毡层。将芳砜纶纤维、PI纤维和玄武岩纤维按一定比例混合得到耐高温、阻燃性能好的混合纤维，将混合纤维与超细PS-PA海岛纤维连用，制得了极限氧指数为≥42％，捕获微尘效果好、拉伸强度高，耐磨性能好，使用寿命长的复合针刺毡，对工业粉尘中的PM2.5的捕获率可达99.99％，可有效预防雾霾的形成。

CN106087243A公开了一种PI和聚砜酰胺共混的过滤毡及其制备方法，所述过滤毡由下述重量份的原料组成：25-45份PI纤维、55-75份聚砜酰胺纤维；所述全间位芳香族聚砜酰胺纤维，含有2-8wt％改性二氧化钛，0.1-1wt％光稳定剂。通过选择合适的光稳定剂和无机填料，并优选合适的偶联剂对无机填料表面改性处理，得到全间位芳香族聚砜酰胺纤维，使其具有良好的耐紫外性能和力学性能；以这种短纤维与PI纤维共混物制成的过滤毡具有较高的透气性，提高了粉尘过滤效率，降低滤料阻力，改善了过滤毡的过滤性能，该过滤毡还具有更好的耐紫外性能和力学性能，可以有效延长过滤毡的使用寿命。

CN106494010A公开了一种PI阻燃耐高温覆膜毡及其制备方法，涉及覆膜毡技术领域，说书PI阻燃耐高温覆膜毡，由微孔膜构成表面防水透气层和由PI毡构成阻燃耐高温主体层，且表面防水透气层和阻燃耐高温主体层通过阻燃胶黏剂粘结。所得覆膜毡具有优良的耐高温、自熄性和耐热辐射性，还具有良好的防水透气性，缠结牢固，机械强力大，而且表面平整，安全无毒。

综上，现有技术PI毡均是用于过滤，较少涉及PI吸油性能的研究。

油由一种或多种液态的碳氢化合物组成(硅油有很大部分由硅氧化合物组成)，与醇、酮和醚等碳氢化合物的区别在于油的组成部分不极化。与脂肪的区别在于组成油的化合物的分子长度和分子之间的连接比较小。油一般分为：(1) 植物油；(2)动物油；(3)矿物油；(4)精油(香精油)；(5)硅油。现如今油的应用已经遍及生活的各个方面，油的出现确实满足了生活的需求，但是在使用过程中难以避免油的泄露问题，尤其是矿物油。油与水互不相容，在环境中很难自然分解而消失，这势必造成不必要的环境污染现象。为了解决这一问题，专家们也想出很多解决办法，根据专利CN201420752094.3叙述解决方法有三：第一，采用油分散剂法，将油分解为颗粒，分散剂包覆在油颗粒的表面，然后分散到水相中，此房所用分散剂往往具有毒性，造成一定程度的环境污染；第二，采用油凝固法，将泄露的油固化成块，回收，但是此法工艺复杂，成本较大，真正运用难度较大；第三，吸附法，采用吸附材料吸附，此法操作简单，成本较低，而且便于泄露油品的回收利用。

第三种方法被广泛采用，目前采用最普遍的吸油材料是羊毛油棉，还有一些合成材料，羊毛与合成材料均具有很好的吸油效果(吸油率在300％)，但是其耐温性欠佳(耐温性低于200℃)，遇火自燃，呈融滴状态，在一些高温环境下难以满足要求，特别是合成材料由于存在一些粘合剂，更容易造成环境的二次污染，所以羊毛油棉占领了最大的应用市场。但是羊毛油棉耐温不够高，容易造成油棉的破损，无法达到吸油，耐磨，减震，消除噪音的功效，这使得羊毛油棉的应用显得捉襟见肘。

发明内容

迫于需求，开发新的耐高温油棉也是市场趋势。为了解决上述技术问题，本发明提供了一种新型绝缘、耐高温、阻燃聚酰亚胺油棉。此新型油棉由聚酰亚胺毛毡加工制作，吸油率高达500％。长期使用温度环境在300～350℃，不仅满足现有油棉降噪降震、抗静电、吸油、绝缘等优点，而且大大改善了耐温性和防火这一状况。聚酰亚胺油棉即使在火焰中也不发生燃烧，属于难燃物，是一种无烟无毒无焰产品，在防火材料中同样起到至关重要作用，这就是开发聚酰亚胺毛毡油棉的必要之处。

本发明是通过以下技术方案来实现：一种油棉，尤其涉及一种绝缘、耐高温、阻燃聚酰亚胺油棉。；

一种聚酰亚胺复合耐高温吸油棉的制备方法，包括下述步骤：

(1)将聚酰亚胺(PI)纱线相互垂直交织，制成基布；在基布表面喷淋纳米粘土悬浮溶液；

(2)将PI纤维经气流成网工艺或机械成网工艺制成PI纤维层；其中将纳米粘土悬浮液在开松环节通过喷淋方式喷洒到PI纤维中；

(3)基布上、下面铺网叠放上述PI纤维层，初步预针刺；

(4)主针刺，制得所述PI纤维复合耐高温吸油棉；

(5)浸渍处理；将步骤(4)得到的PI纤维复合耐高温吸油棉在浸渍溶液中浸渍，所述浸渍液由下述重量百分比原料组成：二氧化钛1-3％，硅油1-3％，硅烷偶联剂0.1-0.5％，纳米粘土0.2-0.5％，分散剂0.1-0.25％，余量为水；

(6)预烘、烘干和高温定型。

优选的，纳米粘土悬浮溶液的配置方法为将PI纤维质量0.1-0.3％的纳米粘土，纳米粘土质量20-30％的分散剂加入到PI质量10-20％水中，先使用机械搅拌器在2000-3000rpm转速下搅拌1-2h，随后在1500-2000rpm转速下搅拌2-2.5h，制备出均匀分散的纳米粘土悬浮溶液。

优选的分散剂为聚乙烯吡咯烷酮。

优选的的硅烷偶联剂为A151,A171,A172等。

优选的纳米粘土为纳米蒙脱土。

进一步，所述的绝缘、耐高温、阻燃聚酰亚胺油棉本体为聚酰亚胺毛毡。

再进一步，所述的绝缘、耐高温、阻燃聚酰亚胺油棉，可承受高温，长期使用温度可达到300～350℃。

优选的，步骤(6)预烘温度为100-120℃，烘干温度为140-150℃，高温定型温度为210-230℃

更进一步，所述的绝缘、耐高温、阻燃聚酰亚胺油棉，不仅具有减震、吸油功能，而且耐磨、降噪、绝缘、耐高温、阻燃和环保，极限氧指数>38，属于耐高温防火吸油材料，燃烧时无烟无毒无焰，可用于防火、过滤、抗震、绝缘、吸油以及耐高温等领域。

又进一步，所述的绝缘、耐高温、阻燃聚酰亚胺油棉，吸油率高达535％，高于羊毛垫片吸油率(373％)，这在油棉应用过程中，能够起到很好的吸油效果，使用效率大大提高，下表1展示了一种尺寸的聚酰亚胺油棉和一种羊毛油棉的性能对比，其中数据均为平均值，吸油率为垫片在油中浸泡5min测试的数据。

本发明的有益效果：本发明采用聚酰亚胺毛毡为基体，结构紧密不易松散，不仅具有防震、吸油功能，而且耐磨、降噪、绝缘、耐高温、阻燃和环保，能长期在300～350℃高温环境下长期使用，极限氧指数>38，属于无烟无毒无焰的难燃物。

表1单个羊毛毡油棉和聚酰亚胺油棉性能对比

条件	厚度(mm)	吸油率(％)	耐温性能(℃)	燃烧性能
					羊毛毡油棉	2.8	373	-40～200	易燃
聚酰亚胺油棉	5	515	-200～300	难燃

长期使用性能测试：将纤维放在300-350℃鼓风烘箱中热处理100h后测试力学性能保持率。力学性能下降1％以内视为合格。

吸油率测试：取一块质量为m₀的油棉置于事先配置好的缝纫机油里面，在常温下浸泡10min，取出后自然状态下沥干5min，然后置于万分之一克天平称取重量为m₁，因此吸油率＝(m₁-m₀)/m₀*100％

说明书附图

图1为聚酰亚胺油棉实物照片。

具体实施方式

结合说明书附图对本发明作进一步详细阐述。附图仅为说明本发明的基本结构，图1为聚酰亚胺油棉的照片形状。此绝缘、耐高温、阻燃聚酰亚胺油棉，本体为聚酰亚胺毛毡，厚度为5mm，吸油率高达500％，在300～350℃高温环境下可长期使用，极限氧指数>38，属于耐高温防火吸油材料。

制备例1：纳米粘土悬浮液

纳米粘土悬浮溶液的配置方法为将PI纤维质量0.1％的纳米粘土，纳米粘土质量30％的分散剂加入到PI质量20％水中，先使用机械搅拌器在2500rpm转速下搅拌1.5h，随后在1800rpm转速下搅拌2.5h，制备出均匀分散的纳米粘土悬浮溶液。

实施例1：

一种聚酰亚胺复合耐高温吸油棉的制备方法，包括下述步骤：

(1)将聚酰亚胺(PI)纱线相互垂直交织，制成基布；在基布表面喷淋纳米粘土悬浮溶液；(2)将PI纤维经气流成网工艺或机械成网工艺制成PI纤维层；其中将纳米粘土悬浮液在开松环节通过喷淋方式喷洒到PI纤维中；(3)基布上、下面铺网叠放上述PI纤维层，初步预针刺；(4)主针刺，制得所述PI纤维复合耐高温吸油棉；(5)浸渍处理；将步骤(4)得到的PI纤维复合耐高温吸油棉在浸渍溶液中浸渍，步骤(5)中浸渍液的重量配比为：二氧化钛2％，硅烷偶联剂 0.1％，纳米粘土0.4％，分散剂0.2％，余量为水；(6)预烘、烘干和高温定型；步骤(6)预烘温度为120℃，烘干温度为150℃，高温定型温度为220℃。

实施例2：

步骤(5)中浸渍液的重量配比为：二氧化钛1％，硅烷偶联剂0.1％，纳米粘土0.4％，分散剂0.2％，余量为水，其他同实施例1。

实施例3：

步骤(5)中浸渍液的重量配比为：二氧化钛2％，硅烷偶联剂0.2％，纳米粘土0.4％，分散剂0.2％，余量为水，其他同实施例1。

实施例4

步骤(5)中浸渍液的重量配比为：二氧化钛2％，硅烷偶联剂0.1％，纳米粘土0.3％，分散剂0.2％，余量为水，其他同实施例1。

对比例1

步骤(1)和(2)中未进行纳米粘土悬浮液的喷淋处理，其他同实施例1。

对比例2

步骤(5)中未进行浸渍液处理，其他同实施例1。

对比例3

步骤(5)中的浸渍液替换为12％聚四氟乙烯乳液，2％硅油，0.2％的硅烷偶联剂N-β(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷，0.2％的3-巯丙基三乙氧基硅烷，余量为水，其他同实施例1。

性能测试结果见表2。

表2测试结果

试验编号	350℃进行100h处理后的强度保持率％	吸油率％
			实施例1	99.5	535
实施例2	99.3	505
			实施例3	99.2	510
实施例4	99.3	515
			对比例1	95	450
对比例2	92	433
			对比例3	91	428

上述实施例，仅作为解释说明本发明内容，不局限于此，凡在耐高温聚酰亚胺油棉领域内，任何技术人员或相关人士所做的任何修改或变动，均属于本发明的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种绝缘、耐高温、阻燃聚酰亚胺吸油棉的制备方法，包括下述步骤：

(1)将聚酰亚胺(PI)纱线相互垂直交织，制成基布；在基布表面喷淋纳米粘土悬浮溶液；

(2)将PI纤维经气流成网工艺或机械成网工艺制成PI纤维层；其中将纳米粘土悬浮液在开松环节通过喷淋方式喷洒到PI纤维中；

(3)基布上、下面铺网叠放上述PI纤维层，初步预针刺；

(4)主针刺，制得所述PI纤维复合耐高温吸油棉；

(5)浸渍处理；将步骤(4)得到的PI纤维复合耐高温吸油棉在浸渍溶液中浸渍，所述浸渍液由下述重量百分比原料组成：二氧化钛1-3％，硅烷偶联剂0.1-0.5％，纳米粘土0.2-0.5％，分散剂0.1-0.25％，余量为水；

(6)预烘、烘干和高温定型。

2.根据权利要求1所述的方法，纳米粘土悬浮溶液的配置方法为将PI纤维质量0.1-0.3％的纳米粘土，纳米粘土质量20-30％的分散剂加入到PI质量10-20％水中，先使用机械搅拌器在2000-3000rpm转速下搅拌1-2h，随后在1500-2000rpm转速下搅拌2-2.5h，制备出均匀分散的纳米粘土悬浮溶液。

3.根据权利要求1所述的方法，步骤(5)中浸渍液的重量配比为：二氧化钛2％，硅烷偶联剂0.1％，纳米粘土0.4％，分散剂0.2％，余量为水。

4.根据权利要求1所述的方法，分散剂为聚乙烯吡咯烷酮。

5.根据权利要求1所述的方法，硅烷偶联剂为A151,A171,A172等。

6.根据权利要求1所述的方法，纳米粘土为纳米蒙脱土等。

7.根据权利要求1所述的方法，步骤(6)预烘温度为100-120℃，烘干温度为140-150℃，高温定型温度为210-230℃。

8.根据权利要求1所述的方法，所得到的吸油棉可承受高温，长期使用温度可达到300～350℃。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，油棉不仅具有减震、吸油功能，而且耐磨、降噪、绝缘、耐高温、阻燃和环保，极限氧指数>38，属于耐高温防火吸油材料，可用于防火、过滤、抗震、绝缘、吸油以及耐高温等领域。

10.根据权利要求1-9任一项方法制备得到的绝缘、耐高温、阻燃聚酰亚胺吸油棉。