CN111005222A - 一种超细超长硅纤维的表面处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种超细超长硅纤维的表面处理方法，包括如下步骤：(1)采用机械磨得到100目的长针状硅灰石；(2)通过200目振动筛将步骤(1)得到的纤维进行分离，挑选针状硅灰石纤维粉末待用；(3)通过气流输送将步骤(2)得到的针状硅灰石纤维粉末加入气流磨料腔；(4)配置改性溶液，利用液体泵将改性溶液泵送至气流磨料腔中的雾化喷头中，对针状硅灰石纤维粉末进行表面改性处理；(5)通过气流磨粉实现粉碎和改性同时完成，分离未达到粒度要求的粗纤维，最终得到超细超长硅纤维。本发明能保护硅灰石纤维，且能保证硅纤维粒度均匀，表面处理效果稳定。

Description

一种超细超长硅纤维的表面处理方法
技术领域
本发明涉及无机矿物纤维领域，具体为一种超细超长硅纤维的表面处理方法。
背景技术
硅灰石是一种天然产出的偏硅酸矿物，结构式为Ca3[Si3O9]，属于三斜晶系，通常呈现为针状、纤维状集合体，颜色呈白色，有时带有浅灰、浅红色调。具有较好的玻璃光泽，其解理面上呈珍珠光泽。硅灰石硬度为4.5～5.0，膨胀系数6.5×10-6mm/(mm·℃)，熔点1540℃，密度为2.75～3.10g/cm3。硅灰石电导率低、绝缘性较好、水溶性和吸油性都很小，在中性水中的溶解度仅为0.0095g/100ml。硅灰石完全溶于浓盐酸。但一般情况下耐酸、耐碱、耐化学腐蚀。吸湿性小于4％。吸油性低、电导率低、绝缘性较好。由于硅灰石独特的针状特征，在塑料涂料橡胶等高端领域具有良好的补强效果，高硬度的硅灰石可以提高产品耐磨耐刮擦性能，可以使用在汽车家电等附加值较高的项目。
目前超细硅灰石主要通过机械磨，气流磨的复合工艺加工，表面处理一般通过高搅机等表面处理设备完成。但由于高搅机非连续化生产，且对硅灰石纤维的破坏十分严重，因此在气流粉碎的同时进行表面处理效果最佳。传统的球磨，雷蒙磨以及立磨对于硅灰石的纤维破坏十分明显，不利于高长径比硅灰石的加工。气流磨在磨腔压力过大，温度过高时，会破坏硅灰石的纤维，影响表面处理的持续稳定进行。
高端应用领域对于硅灰石纤维的保存，表面处理的效果与稳定性要求十分苛刻，虽然国内生产硅灰石的企业数量与产量同国外可以媲美，但是产品主要应用在低端低附加值行业，目前市场上高端硅灰石均由国外企业提供。如HPF的600EST型产品售价在30000元/吨，IMERYS的4W 10992型产品售价在25000元/吨，而国内硅灰石售价平均价还未超过3000元/吨。主要原因是国内硅灰石无法稳定生产超细超长高稳定性表面处理硅灰石。
因此选用一种能够保证高长径比的超细硅灰石工业化表面处理工艺十分重要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种适用于工业化使用的超细超长硅纤维的表面处理方法，该方法能保护硅灰石纤维，且能保证硅纤维粒度均匀，表面处理效果稳定。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种超细超长硅纤维的表面处理方法，包括如下步骤：
(1)首先通过机械磨，将1.5-6mm硅矿破碎至100目的长针状硅灰石；
(2)通过200目振动筛将步骤(1)得到的纤维进行分离，挑选沉降值在75ml以上，白度在85％以上针状硅灰石纤维粉末待用；
(3)通过气流输送将步骤(2)得到的针状硅灰石纤维粉末加入气流磨料腔；
(4)配置改性溶液，利用液体泵将改性溶液泵送至气流磨料腔中的雾化喷头中，对针状硅灰石纤维粉末进行表面改性处理；
(5)通过气流磨粉实现粉碎和改性同时完成，调节ATP速度至3800rpm，分离未达到粒度要求的粗纤维，最终得到超细超长硅纤维。
优选的，步骤(3)中，所述改性剂按照重量份数计，由以下组份组成：改性剂乙烯基三甲氧基硅烷50份，蒸馏水9份，乙醇18份，冰醋酸0.1份。
优选的，步骤(3)中改性剂的喷洒速度为6-6.5L/h。
优选的，步骤(5)中的超细超长硅纤维，纤维长度为50-250微米，纤维直径5-15微米，长径比为10:1-15:1。
优选的，步骤(4)中，调节气流磨料腔的温度至85℃，磨腔压力为3Bar，风量为3000m/s。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、可以保证了加工过程中超细针状的硅灰石保留十分优异针状形态结构不被破坏，硅灰石纤维的长径比可达10:1以上。
2、保证了最终产品粒度，白度的稳定性，提高了产品的力学性能，与现有产品相比，断裂伸长率提高了近一倍，抗冲击强度提高了40％以上。
3、工业化连续性表面处理，提高了操作的简便性与稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明步骤二得到的针状硅灰石纤维粉末显微照片；
图2为本发明得到的最终产品的显微照片；
图3为本发明产品接触角检测照片。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种超细超长硅纤维的表面处理方法，包括如下步骤：
(1)首先通过机械磨，将1.5-6mm硅矿破碎至100目的长针状硅灰石；
(2)通过200目振动筛将步骤(1)得到的纤维进行分离，挑选沉降值在75ml以上，白度在85％以上针状硅灰石纤维粉末待用，形貌参见图1所示；
(3)通过气流输送将步骤(2)得到的针状硅灰石纤维粉末加入气流磨料腔；
(4)配置改性溶液，利用液体泵将改性溶液泵送至气流磨料腔中的雾化喷头中，对针状硅灰石纤维粉末进行表面改性处理，喷洒速度为6/h，气流磨料腔温度为85℃，磨腔压力为3Bar，风量为3000m/s。
所述改性溶液的配方如下：所述改性剂按照重量份数计，由以下组份组成：改性剂乙烯基三甲氧基硅烷50份，蒸馏水9份，乙醇18份，冰醋酸0.1份。
图3为改性后得到产品的接触角检测照片。
(5)通过气流磨粉实现粉碎和改性同时完成，调节ATP速度至3800r/s，分离未达到粒度要求的粗纤维，最终得到超细超长硅纤维，如图2所示。纤维长度为50-250微米，纤维直径5-15微米，长径比为10:1-15:1。
检测例
对实施例1与现有国外IMERYS的4W 10992型产品进行性能检测，检测结果参考下表。
Figure BDA0002315126650000041
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (5)

1.一种超细超长硅纤维的表面处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)首先通过机械磨，将1.5-6mm硅矿破碎至100目的长针状硅灰石；
(2)通过200目振动筛将步骤(1)得到的纤维进行分离，挑选沉降值在75ml以上，白度在85％以上针状硅灰石纤维粉末待用；
(3)通过气流输送将步骤(2)得到的针状硅灰石纤维粉末加入气流磨料腔；
(4)配置改性溶液，利用液体泵将改性溶液泵送至气流磨料腔中的雾化喷头中，对针状硅灰石纤维粉末进行表面改性处理；
(5)通过气流磨粉实现粉碎和改性同时完成，调节ATP速度至3800rpm，分离未达到粒度要求的粗纤维，最终得到超细超长硅纤维。
2.根据权利要求1所述的表面处理方法，其特征在于，步骤(3)中，所述改性剂按照重量份数计，由以下组份组成：改性剂乙烯基三甲氧基硅烷50份，蒸馏水9份，乙醇18份，冰醋酸0.1份。
3.根据权利要求1所述的表面处理方法，其特征在于，步骤(3)中改性剂的喷洒速度为6-6.5L/h。
4.根据权利要求1-3所述的表面处理方法，其特征在于，步骤(4)中，调节气流磨料腔的温度至85℃，磨腔压力为3Bar，风量为3000m/s。
5.根据权利要求1所述的表面处理方法，其特征在于，步骤(5)中的超细超长硅纤维，纤维长度为50-250微米，纤维直径5-15微米，长径比约为10:1-15:1。
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