一种聚四氟乙烯纤维长丝上浆剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种PTFE纤维长丝上浆剂的制备方法，是将pH缓冲剂溶解于去离子水中，用无机酸调节体系pH至7.5‑11后加入表面活性剂，超声分散得到均匀的混合溶液；再将混合溶液加热到80~130℃，加入功能性添加剂磁力搅拌，待全部溶解后自然冷却至室温后加入硅烷偶联剂及小分子络合剂，搅拌均匀，得到PTFE纤维长丝上浆剂。本发明专利技术制备的上浆剂具有粘附性好，黏度适中，浸透性好等优点。采用本该浆料对PTFE长丝纤维进行上浆处理后，纤维拉伸强度及初始模量明显提升，纤维光泽度好、浆膜覆盖完整、纤维成束性好、浆丝及织造过程中基本没有落浆现象，织物表面疵点明显减少，满足市场对高性能PTFE纤维长丝用浆料的需求。

A sizing agent for polytetrafluoroethylene filament and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种聚四氟乙烯纤维长丝上浆剂及其制备方法
本专利技术涉及一种纤维上浆剂，尤其涉及一种聚四氟乙烯（PTFE）纤维长丝上浆剂及其制备方法，属于化合学成
和润滑材料

技术介绍
聚四氟乙烯（PTFE）具有优异的化学稳定性、耐大气老化、电绝缘及自润滑性能，在固体自润滑材料领域有非常广泛的应用。在织物型自润滑材料中，PTFE纤维长丝作为基体材料中唯一的润滑相扮演着非常重要的角色。但是，在织造过程中，经纱在穿综过筘及织造时会受到反复的摩擦作用，使纤维发生断裂、本体的力学强度降低、产生大量毛丝，不利于织造及后续的应用。因此，在经纱准备阶段需要对其进行上浆处理，在纤维表面构筑一层均匀附着的上浆剂，在保护高性能纤维本体强度的同时可以减少由于摩擦而产生毛丝，改善纤维的集束性，进而优化纤维的加工性能及自润滑衬垫的综合性能。此外，性能优异的纤维上浆剂在纤维表面形成的包覆层可以增加纤维的浸润性，减少纤维表面因织造而产生的缺陷，从而提升纤维与树脂基体之间的界面结合强度。但是，PTFE纤维由于自身大分子聚集结构而导致其大分子间作用力弱、表面极性小且光滑，结构松散、抱合力差，导致浆料在其表面成膜性差、附着力弱，落浆严重，在织造过程中容易断丝和缠绕，造成开口不清、断头，影响织造过程的顺利开展及布面质量。因此，提升上浆剂在PTFE纤维表面的成膜性及附着力具有重大意义。CN201410619050.8公开了一种碳纤维上浆剂及其上浆方法，在环氧树脂上浆剂中加入聚氨酯树脂，通过严格控制上浆过程中的烘干温度，获得同时具有良好耐摩擦性能和开纤性能的炭纤维束，从而解决环氧树脂上浆剂难以同时满足上述两方面性能的不足。CN201810310489.0公开了一种高强型碳纤维上浆剂的制备方法，该方法一方面通过纤维表面官能团与上浆剂组分中的磺酸基发生反应，增加上浆剂与纤维之间的界面结合作用，提升包覆完整性，减少缺陷；另一方面通过硅烷偶联剂改性，在上浆后的纤维表面形成包覆层，增加机械锚固作用，提升纤维力学性能。CN201711442951.4公开了一种芳纶纤维水溶性环氧树脂上浆剂，该上浆剂由水溶性环氧树脂、表面活性剂及蒸馏水按一定比例混合而成，具有稳定性好、成本低不污染环境及制备方法简单等优点。目前，针对高性能纤维用上浆剂的研究较多，但主要集中在碳纤维及芳纶纤维领域，针对高性能PTFE纤维长丝用浆料还未见报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在提供一种PTFE纤维长丝上浆剂及其制备方法。一、PTFE纤维长丝上浆剂的制备本专利技术PTFE纤维长丝上浆剂的制备方法，是将pH缓冲剂充分溶解于去离子水中，用无机酸（盐酸稀）调节体系pH至7.5-11后加入表面活性剂，超声分散得到均匀的混合溶液；再将混合溶液加热到80~130℃，加入功能性添加剂磁力搅拌，待全部溶解后自然冷却至45-65℃，最后加入硅烷偶联剂及小分子络合剂，搅拌15~45min，得到PTFE纤维长丝上浆剂。pH缓冲剂采用三羟甲基氨基甲烷，pH缓冲剂与去离子水的质量比为1:800~1:1000。所述表面活性剂为硬脂酸钠、十二烷基苯磺酸钠、月桂醇硫酸钠、肝胆酸钠、脂肪酸甘油酯、PEI、聚氧乙烯-聚丙乙烯共聚物中的一种或两种，作为柔软剂，表面活性剂的加入量为0.035~0.1g/mL。功能性添加剂为变性淀粉、聚乙烯醇缩聚物（聚乙烯醇缩甲醛、聚乙烯醇缩乙醛、聚乙烯醇缩丁醛）、聚丙烯酸酯、聚酯中的至少两种。功能性添加剂的加入量为0.015~0.5g/mL。所述硅烷偶联剂为氨丙基三乙氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、环氧丙基三乙氧基硅烷、正硅酸乙酯中的一种，用于增加浆液的浸润性；硅烷偶联剂的加入量为0.02~0.25g/mL。所述小分子络合剂为花青素、儿茶酚、熊果苷、没食子酸中的一种或两种，用以改善浆液与纤维之间的界面结合强度；小分子络合剂的加入量为0.1~2.5g/mL。二、PTFE纤维长丝上浆剂的性能1、浆膜力学性能测试方法：将适量配置好的浆料倒入模具中，在室温条件下挥发溶剂，48h后得到用于进行力学性能测试的浆膜。采用万能材料试验机对所制备浆膜的力学性能进行评价。图1浆膜力学性能测试数据。图1结果显示，采用改性浆料制备的浆膜表现出更为优异的力学性能。2、PTFE纤维力学性能测试方法：采用改性前后的两种浆料对PTFE纤维进行上浆处理，上浆完成后2h之内采用化纤长丝强力机对纤维的拉伸性能进行评价。图2上浆前后PTFE纤维力学性能。由图2可以看出，上浆后PTFE纤维长丝力学性能得到增强，说明上浆后的PTFE纤维拉伸强度得到了明显提升。3、PTFE纤维的形貌图3为浆料处理的前后纤维照片：（a）未处理PTFE纤维；（b）上桨后PTFE纤维。从图3可以看出，采用本专利技术制备的上浆剂处理的PTFE纤维成束性好，浆膜完整、表面光滑，浆丝及织造过程中基本没有落浆现象，织物表面疵点明显减少。综上所述，本专利技术制备的上浆剂具有粘附性好，黏度适中，浸透性好等优点。采用本该浆料对PTFE长丝纤维进行上浆处理后，纤维拉伸强度及初始模量明显提升，纤维光泽度好、浆膜覆盖完整、纤维成束性好、浆丝及织造过程中基本没有落浆现象，织物表面疵点明显减少，满足市场对高性能PTFE纤维长丝用浆料的需求。附图说明图1浆膜力学性能测试数据。图2上浆前后PTFE纤维力学性能。图3为所制备的浆料处理的前后PTFE纤维照片。具体实施方式下面通过具体实施例对本专利技术上浆剂的制备做进一步说明。实施例1称取1.21gpH缓冲剂（三羟甲基氨基甲烷），加入到1000mL去离子水中，磁力搅拌直到pH缓冲剂完全溶解；用稀盐酸调体系pH至7.5，随后加入0.5g硬脂酸钠，磁力搅拌15min后超声分散30min，得到均匀的混合溶液。将混合溶液加热到80℃，向其中加入15g变性淀粉、25g聚酯、6.5g聚乙烯醇缩丁醛，继续磁力搅拌25min；待加入物全部溶解后停止加热，自然冷却至45℃，后向溶液中加入8.5g3-氨基丙基三乙氧基硅烷和0.75g花青素，继续磁力搅拌35min，得到PTFE纤维长丝用浆料。实施例2称取1.21gpH缓冲剂（三羟甲基氨基甲烷），加入到1000mL去离子水中，磁力搅拌直到pH缓冲剂完全溶解；用稀盐酸调体系pH至8.5，随后加入0.65g十二烷基苯磺酸钠，磁力搅拌15min后超声分散30min，得到均匀的混合溶液。将混合溶液加热至90°C，向溶液中依次加入15g变性淀粉、25g聚酯、8.5g聚乙烯醇缩乙醛，磁力搅拌25min，待加入物全部溶解后停止加热，自然冷却至55℃后向溶液中加入7.5g3-氨基丙基三甲氧基硅烷和0.65g茶多酚，继续磁力搅拌35min，得到PTFE纤维长丝用浆料。实施例3称取1.21gpH缓冲剂（三羟甲基氨基甲烷），加入到1000mL去离子水中，磁力搅拌直到pH缓冲剂完全溶解；用稀盐酸调体系pH至9.5，随后加入0.5g月桂醇硫酸钠，磁力搅拌15min后超声分散30min，得到均匀的混合溶液。将混合溶液加热至100°C，向溶液中依次加入15g变性淀粉、25g聚酯、6.5g聚乙烯醇缩丁醛，磁力搅拌25min，待加入物全部溶解后停止加热，自然冷却至60℃后向溶液中加入10.5g甲基三乙氧基硅烷和0.85g熊果苷，继续磁力搅拌35min，得到PT本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种PTFE纤维长丝上浆剂的制备方法，是将pH缓冲剂充分溶解于去离子水中，用无机酸调节体系pH至7.5‑11后加入表面活性剂，超声分散得到均匀的混合溶液；再将混合溶液加热到80~130℃，加入功能性添加剂磁力搅拌，待全部溶解后自然冷却至45‑65℃，最后加入硅烷偶联剂、甘油及小分子络合剂，搅拌15~45 min，得到PTFE纤维长丝上浆剂。

【技术特征摘要】
1.一种PTFE纤维长丝上浆剂的制备方法，是将pH缓冲剂充分溶解于去离子水中，用无机酸调节体系pH至7.5-11后加入表面活性剂，超声分散得到均匀的混合溶液；再将混合溶液加热到80~130℃，加入功能性添加剂磁力搅拌，待全部溶解后自然冷却至45-65℃，最后加入硅烷偶联剂、甘油及小分子络合剂，搅拌15~45min，得到PTFE纤维长丝上浆剂。2.如权利要求1所述一种PTFE纤维长丝上浆剂的制备方法，其特征在于：pH缓冲剂具体采用三羟甲基氨基甲烷，pH缓冲剂与去离子水的质量比为1:800~1:1000。3.如权利要求1所述一种PTFE纤维长丝上浆剂的制备方法，其特征在于：无机酸采用稀盐酸溶液。4.如权利要求1所述一种PTFE纤维长丝上浆剂的制备方法，其特征在于：表面活性剂为硬脂酸钠、十二烷基苯磺酸钠、月桂醇硫酸钠、肝胆酸钠、脂肪酸甘油酯、PEI、聚氧乙烯-聚丙乙烯共聚物中...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨明明，张招柱，储凡杰，姜葳，
申请(专利权)人：中国科学院兰州化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：甘肃,62