CN111926435A - 一种复合耐高温纱线 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种复合耐高温纱线，属于复合材料技术领域。所述复合耐高温纱线由以下步骤制成：1)玄武岩纤维经过脱蜡、加捻、浸渍、烘焙处理制得玄武岩纱线；2)所述玄武岩纱线与聚四氟乙烯纤维按照比例合股、捻成复合纱线；3)所述复合纱线经浸渍、升温烘干，即制成复合耐高温纱线；其中，步骤1和步骤3的浸渍步骤中使用的浸渍剂，按重量百分含量计，包括聚四氟乙烯8～15％、成膜剂5～10％、增糙剂0.5～5％、余量为水。以解决现有纱线存在易开捻、易磨损、强度不足的缺陷，以及含玄武岩纤维纺织品长时间在高温条件下，机械性能下降，难以承受高温烟气的压力，易局部破裂，从而影响过滤效果的问题。
Description
技术领域
本发明实施例涉及复合材料技术领域，具体涉及一种复合耐高温纱线。
背景技术
在现代工业生产中，涉及高温含尘气体的净化除尘领域十分广泛。传统的除尘方式多为湿法除尘，即先将高温气体进行冷却，然后除尘，这样浪费了大量热资源。高温气体的直接净化除尘技术是实现高温气体资源综合利用的关键技术。
在诸多高温气体净化除尘工艺技术中，介质过滤净化除尘技术因其最大程度地利用了气体显热和有用能源，同时简化了工艺过程，节省了设备投资，避免了湿法除尘所带来的二次水污染等。高温气体介质过滤除尘技术的核心是高温过滤材料，由于其在高温、高腐蚀性气体中工作，因此对过滤材料具有很高的性能要求。
玄武岩纤维是以天然的玄武岩矿石为原料，通过拉丝工艺制备而成的一种新型高性能无机纤维，直径一般为7～13μm。玄武岩纤维具有对环境无毒无害、耐高低温性能好、耐酸碱、高模量和绝缘性等特点，使得玄武岩纤维及其制品在高温过滤材料领域得到了广泛的应用。
目前高温过滤材料中所使用的纱线，一般是由纯玄武岩纤维捻成，或者为了降低成本，由玄武岩纤维和玻璃纤维经加捻和并股而成的。上述两种方法制成的纱线易开捻、易磨损、强度不足，且因玄武岩纤维本身属于脆性纤维，当使用含玄武岩纤维纺织而成的滤袋长时间暴露在高温强酸碱性气体中时，机械性能下降，难以承受高温烟气的压力，容易造成局部破裂，从而影响过滤效果。
发明内容
为此，本发明实施例提供一种复合耐高温纱线，以解决现有纱线存在易开捻、易磨损、强度不足的缺陷，以及含玄武岩纤维纺织品长时间在高温条件下，机械性能下降，难以承受高温烟气的压力，易局部破裂，从而影响过滤效果的问题。
为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
一种复合耐高温纱线，由以下步骤制成：
1)玄武岩纤维经过脱蜡、加捻、浸渍、烘焙处理制得玄武岩纱线；
2)所述玄武岩纱线与聚四氟乙烯纤维按照比例合股、捻成复合纱线；
3)所述复合纱线经浸渍、升温烘干，即制成复合耐高温纱线；
其中，步骤1和步骤3的浸渍步骤中使用的浸渍剂，按重量百分含量计，包括聚四氟乙烯8～15％、成膜剂5～10％、增糙剂0.5～5％、余量为水。
脱蜡是将玄武岩纤维表面的出厂浸润剂脱去，因为出厂浸润剂对玄武岩纤维的耐温性能没有帮助。玄武岩纤维经过加捻相互缠绕才能更加结实紧致，纱线绕的越紧也就是捻度越高，织出来的布就相对越紧致，垂感好，更牢度。浸渍是将玄武岩纤维浸入浸渍剂中，经过后续烘焙可以在玄武岩纤维表面形成一层复合保护膜，从而提高玄武岩纤维的各项性能。烘焙处理是将纱线经高温处理，控制纤度、干热收缩、强度、断裂伸长率等参数。
浸渍剂中的成膜剂的作用在于在纤维表面形成一层连续的保护层，从而增加纤维的力学性能以及耐高温能力，是浸渍剂的核心成分；增糙剂的作用在于附着在纤维表面，以增加纤维表面的粗糙度，从而使纤维分散纤维受到的应力，能增加纤维的力学性能；聚四氟乙烯在高温条件下熔化，在降温冷却过程中，在玄武岩纤维表面形成牢固层，抑制纤维之间的滑动。
进一步地，所述玄武岩纤维的单丝直径为5～13微米，所述聚四氟乙烯纤维的直径为1～50微米。
进一步地，所述玄武岩纤维占复合纱线的50～99％，所述聚四氟乙烯纤维占复合纱线的1～50％。
进一步地，步骤2中，所述复合纱线的捻度为100～350捻/10cm。
进一步地，所述成膜剂包括丙烯酸树脂、硅丙树脂、苯丙树脂、聚氨酯、环氧树脂中的一种或几种。
进一步地，所述增糙剂包括硅溶胶、硅酸盐水溶液、超细石墨乳中的一种或几种。
进一步地，按重量百分含量计，所述浸渍剂还包括偶联剂1～5％、柔软润滑剂5～10％。
偶联剂能够改善纤维和后处理剂的粘接性能，从而提高材料的强度。柔软润滑剂的作用在于使纤维变得顺滑，减少受到摩擦力带来的损害。
进一步地，所述偶联剂为硅烷偶联剂a151；所述柔软润滑剂包括硅油、咪唑啉类润滑剂、季戊四醇硬脂酸酯、季戊四醇油酸酯中的一种或几种。
进一步地，步骤3中，烘干温度为300～400℃，烘干时间为10～15min。
本发明实施例具有如下优点：
本发明提供一种玄武岩纤维与聚四氟乙烯纤维复合而成的纱线，通过玄武岩纤维表面的浸润剂与聚四氟乙烯烧结在一起形成膜，能够有效解决纱线位移而造成开捻和磨损的问题，同时，提高了玄武岩纤维的强度，使复合纱线的耐弯性和强度保持率明显增强。本发明制得的复合耐高温纱线可以进一步纺织成机织布和针刺毡，也可以作为高温滤袋以及滤袋的缝纫线使用，大大延长了使用寿命。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
实施例1
本实施例的复合耐高温纱线，由以下步骤制成：
1)单丝直径为5～13微米的玄武岩纤维经过脱蜡、加捻、浸渍、烘焙处理制得玄武岩纱线；
2)玄武岩纱线与直径为40～50微米的聚四氟乙烯纤维按照比例合股、捻成捻度为300捻/10cm的复合纱线，其中，玄武岩纤维占复合纱线的60％；
3)复合纱线经浸渍、升温至300～400℃，烘干10～15min，即制成复合耐高温纱线；
其中，步骤1和步骤3的浸渍步骤中使用的浸渍剂，按重量百分含量计，包括聚四氟乙烯12％、成膜剂8％、增糙剂3.5％、偶联剂1％、柔软润滑剂5％、余量为水；成膜剂为丙烯酸树脂，增糙剂为硅溶胶，偶联剂为硅烷偶联剂a151，柔软润滑剂为硅油。
实施例2
本实施例的复合耐高温纱线，由以下步骤制成：
1)单丝直径为5～13微米的玄武岩纤维经过脱蜡、加捻、浸渍、烘焙处理制得玄武岩纱线；
2)玄武岩纱线与直径为30～40微米的聚四氟乙烯纤维按照比例合股、捻成捻度为200捻/10cm的复合纱线，其中，玄武岩纤维占复合纱线的55％；
3)复合纱线经浸渍、升温至300～400℃，烘干10～15min，即制成复合耐高温纱线；
其中，步骤1和步骤3的浸渍步骤中使用的浸渍剂，按重量百分含量计，包括聚四氟乙烯12％、成膜剂5％、增糙剂1.5％、偶联剂2％、柔软润滑剂8％、余量为水；成膜剂为聚氨酯，增糙剂为超细石墨乳，偶联剂为硅烷偶联剂a151，柔软润滑剂为季戊四醇硬脂酸酯。
实施例3
本实施例的复合耐高温纱线，由以下步骤制成：
1)单丝直径为5～13微米的玄武岩纤维经过脱蜡、加捻、浸渍、烘焙处理制得玄武岩纱线；
2)玄武岩纱线与直径为20～30微米的聚四氟乙烯纤维按照比例合股、捻成捻度为150捻/10cm的复合纱线，其中，玄武岩纤维占复合纱线的75％；
3)复合纱线经浸渍、升温至300～400℃，烘干10～15min，即制成复合耐高温纱线；
其中，步骤1和步骤3的浸渍步骤中使用的浸渍剂，按重量百分含量计，包括聚四氟乙烯8％、成膜剂10％、增糙剂2％、偶联剂4％、柔软润滑剂10％、余量为水；成膜剂为环氧树脂，增糙剂为硅酸盐水溶液，偶联剂为硅烷偶联剂a151，柔软润滑剂为咪唑啉类润滑剂。
实施例4
本实施例的复合耐高温纱线，由以下步骤制成：
1)单丝直径为5～13微米的玄武岩纤维经过脱蜡、加捻、浸渍、烘焙处理制得玄武岩纱线；
2)玄武岩纱线与直径为1～15微米的聚四氟乙烯纤维按照比例合股、捻成捻度为350捻/10cm的复合纱线，其中，玄武岩纤维占复合纱线的82％；
3)复合纱线经浸渍、升温至300～400℃，烘干10～15min，即制成复合耐高温纱线；
其中，步骤1和步骤3的浸渍步骤中使用的浸渍剂，按重量百分含量计，包括聚四氟乙烯15％、成膜剂5％、增糙剂4.5％、偶联剂5％、柔软润滑剂5％、余量为水；成膜剂为苯丙树脂，增糙剂为超细石墨乳，偶联剂为硅烷偶联剂a151，柔软润滑剂为硅油。
实施例5
本实施例的复合耐高温纱线，由以下步骤制成：
1)单丝直径为5～13微米的玄武岩纤维经过脱蜡、加捻、浸渍、烘焙处理制得玄武岩纱线；
2)玄武岩纱线与直径为30～40微米的聚四氟乙烯纤维按照比例合股、捻成捻度为100捻/10cm的复合纱线，其中，玄武岩纤维占复合纱线的90％；
3)复合纱线经浸渍、升温至300～400℃，烘干10～15min，即制成复合耐高温纱线；
其中，步骤1和步骤3的浸渍步骤中使用的浸渍剂，按重量百分含量计，包括聚四氟乙烯10％、成膜剂8％、增糙剂1％、偶联剂3％、柔软润滑剂8％、余量为水；成膜剂为苯丙树脂，增糙剂为硅溶胶，偶联剂为硅烷偶联剂a151，柔软润滑剂为咪唑啉类润滑剂。
测试例
对实施例1-5的复合耐高温纱线的性能进行测试，结果见表1。
表1
结果显示：本发明的复合耐高温纱线耐高温、具有较好的强度、耐弯性、强度保持率以及断裂伸长性能，能够进一步纺织成机织布和针刺毡，也可以作为高温滤袋以及滤袋的缝纫线使用，大大延长了使用寿命。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (9)
1.一种复合耐高温纱线，其特征在于，由以下步骤制成：
1)玄武岩纤维经过脱蜡、加捻、浸渍、烘焙处理制得玄武岩纱线；
2)所述玄武岩纱线与聚四氟乙烯纤维按照比例合股、捻成复合纱线；
3)所述复合纱线经浸渍、升温烘干，即制成复合耐高温纱线；
其中，步骤1和步骤3的浸渍步骤中使用的浸渍剂，按重量百分含量计，包括聚四氟乙烯8～15％、成膜剂5～10％、增糙剂0.5～5％、余量为水。
2.根据权利要求1所述的复合耐高温纱线，其特征在于，所述玄武岩纤维的单丝直径为5～13微米，所述聚四氟乙烯纤维的直径为1～50微米。
3.根据权利要求1所述的复合耐高温纱线，其特征在于，所述玄武岩纤维占复合纱线的50～99％，所述聚四氟乙烯纤维占复合纱线的1～50％。
4.根据权利要求1所述的复合耐高温纱线，其特征在于，步骤2中，所述复合纱线的捻度为100～350捻/10cm。
5.根据权利要求1所述的复合耐高温纱线，其特征在于，所述成膜剂包括丙烯酸树脂、硅丙树脂、苯丙树脂、聚氨酯、环氧树脂中的一种或几种。
6.根据权利要求1所述的复合耐高温纱线，其特征在于，所述增糙剂包括硅溶胶、硅酸盐水溶液、超细石墨乳中的一种或几种。
7.根据权利要求1所述的复合耐高温纱线，其特征在于，按重量百分含量计，所述浸渍剂还包括偶联剂1～5％、柔软润滑剂5～10％。
8.根据权利要求7所述的复合耐高温纱线，其特征在于，所述偶联剂为硅烷偶联剂a151；所述柔软润滑剂包括硅油、咪唑啉类润滑剂、季戊四醇硬脂酸酯、季戊四醇油酸酯中的一种或几种。
9.根据权利要求1所述的复合耐高温纱线，其特征在于，步骤3中，烘干温度为300～400℃，烘干时间为10～15min。
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