CN111944200A - 一种适用于聚丙烯产品使用的硅灰石纤维及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种适用于聚丙烯产品使用的硅灰石纤维及其制备方法。本发明通过机械磨，将过粉碎纤维进行剔除，保证了进入气流磨产品的纤维形态与粒度，进入气流磨料仓的原料沉降值在75ml以上，产品白度在85％以上。调节磨腔内部温度在较高温度，控制喷洒速度，保证改性剂与硅灰石反应处于理想状态与产品的稳定。本发明采用硬脂酸和硅烷偶联剂混合物作为改性剂，两者可以协同作用，提高硅灰石纤维的力学性能，同时对其表面活化处理，更加适用于聚丙烯复合材料，提高其力学性能。

Description

一种适用于聚丙烯产品使用的硅灰石纤维及其制备方法
技术领域
本发明属于无机矿物纤维领域，特别涉及一种适用于聚丙烯产品使用的硅灰石纤维及其制备方法。
背景技术
硅灰石成分Ca3〔Si3O9〕。硅灰石是一种三斜晶系，细板状晶体，集合体呈放射状或纤维状。玻璃光泽，解理面呈珍珠光泽。硬度4.5～5.5,密度2.75～3.10g/cm3。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。硅灰石是一种三斜晶系，细板状晶体，集合体呈放射状或纤维状。颜色呈白色，有时带浅灰、浅红色调。玻璃光泽，解理面呈珍珠光泽。硬度4.5～5.5,密度2.75～3.10g/cm3。完全溶于浓盐酸。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PP行业中T20体系占了绝大多数，大部分厂家使用的矿物粉体是滑石。随着汽车轻量化的推进，对材料的刚性要求越来越高，而滑石已经无法满足下游客户的需求。虽然玻璃纤维取代滑石具有很高的强度与模量，但是由于PP的结晶性，往往导致材质的表观问题很多，各向异性明显，容易出现翘曲问题。市场需要一款取代滑石，提高模量的制品，同时对产品的表观问题影响较小。
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。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
本发明旨在克服现有技术缺陷，目的是提供一种适用于聚丙烯行业表面处理的硅灰石纤维，该方法能保护硅灰石纤维，且能保证硅灰石纤维粒度均匀，表面处理效果稳定，同时明显提高聚丙烯制品的模量。
本发明提供以下技术方案：
一种适用于聚丙烯产品使用的硅灰石纤维的制备方法，包括以下步骤：
(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目振动筛将过粉碎纤维分离，挑选沉降值在75ml以上，白度在85％以上产品；
(3)通过气流输送将该针状硅灰石加入气流磨料仓；
(4)配置改性剂，调节改性剂速度为3-5L/h；改性剂为硬脂酸和硅烷偶联剂的混合物，质量比为3-5：1；
(5)通过气流磨粉碎改性一次完成，改性剂用量为硅灰石纤维用量的1％-5％；磨腔内部温度为80-95℃，调节转速至3000-4000r/min，分离未达到粒度要求的粗纤维。
其中步骤(4)中硅烷偶联剂优选为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、γ―氨丙基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷；硬脂酸和硅烷偶联剂质量比优选4：1；调节改性剂速度优选4.5L/h；
步骤(5)中磨腔内部温度优选85℃；转速优选为3500r/min。
上述制备方法制备得到的表面处理硅灰石纤维。
本发明制备得到的硅灰石纤维用于聚丙烯复合材料。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明通过机械磨，将过粉碎纤维进行剔除，保证了进入气流磨产品的纤维形态与粒度，进入气流磨料仓的原料沉降值在75ml以上，产品白度在85％以上。调节磨腔内部温度在较高温度，控制喷洒速度，保证改性剂与硅灰石反应处于理想状态与产品的稳定。本发明采用硬脂酸和硅烷偶联剂混合物作为改性剂，两者可以协同作用，提高硅灰石纤维的力学性能，同时对其表面活化处理，更加适用于聚丙烯复合材料，提高其力学性能。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作详细描述，但本发明的实施不仅限于此。
实施例1
一种适用于聚丙烯产品使用的硅灰石纤维的制备方法，包括以下步骤：
(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目振动筛将过粉碎纤维分离，挑选沉降值在75ml以上，白度在85％以上产品；
(3)通过气流输送将该针状硅灰石加入气流磨料仓；
(4)配置改性剂，调节改性剂速度为4.5L/h；改性剂为硬脂酸和乙烯基三乙氧基硅烷的混合物，质量比为4：1；
(5)通过气流磨粉碎改性一次完成，改性剂用量为硅灰石纤维用量的3％，磨腔内部温度为85℃，调节转速至3500r/min，分离未达到粒度要求的粗纤维。
实施例2
一种适用于聚丙烯产品使用的硅灰石纤维的制备方法，包括以下步骤：
(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目振动筛将过粉碎纤维分离，挑选沉降值在75ml以上，白度在85％以上产品；
(3)通过气流输送将该针状硅灰石加入气流磨料仓；
(4)配置改性剂，调节改性剂速度为4.5L/h；改性剂为硬脂酸和乙烯基三甲氧基硅烷的混合物，质量比为4：1；
(5)通过气流磨粉碎改性一次完成，改性剂用量为硅灰石纤维用量的5％，磨腔内部温度为85℃，调节转速至3500r/min，分离未达到粒度要求的粗纤维。
对比例1
本对比例步骤(4)中改性剂仅采用硬脂酸，其余与实施例1相同。
对比例2
本对比例步骤(4)中改性剂仅采用乙烯基三甲氧基硅烷，其余与实施例1相同。
对比例3
本对比例步骤(4)中改性剂为硬脂酸和乙烯基三甲氧基硅烷的混合物，质量比为2：1，其余与实施例1相同。
对比例4
本对比例步骤(4)中改性剂为硬脂酸和乙烯基三甲氧基硅烷的混合物，质量比为6：1，其余与实施例1相同。
将实施例1-2，对比例1-4得到的硅灰石纤维填充聚丙烯，硅灰石纤维占比为20wt.％，经造粒、注塑得到PP复合材料，测试其力学性能，如下表所示：
Figure BDA0002641273560000051

Claims (6)

1.一种适用于聚丙烯产品使用的硅灰石纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(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目振动筛将过粉碎纤维分离，挑选沉降值在75ml以上，白度在85％以上产品；
(3)通过气流输送将该针状硅灰石加入气流磨料仓；
(4)配置改性剂，调节改性剂速度为3-5L/h；改性剂为硬脂酸和硅烷偶联剂的混合物，质量比为3-5：1；
(5)通过气流磨粉碎改性一次完成，改性剂用量为硅灰石纤维用量的1％-5％，磨腔内部温度为80-95℃，调节转速至3000-4000r/min，分离未达到粒度要求的粗纤维。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，其中步骤(4)中硅烷偶联剂优选为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、γ―氨丙基三乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，其中步骤(4)中硬脂酸和硅烷偶联剂质量比优选4：1；调节改性剂速度优选4.5L/h。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，其中步骤(5)中磨腔内部温度优选85℃；转速优选为3500r/min。
5.根据权利要求1-4任一项制备方法得到的表面处理硅灰石纤维。
6.权利要求5所述的硅灰石纤维用于制备聚丙烯复合材料的用途。
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