一种氧化铝连续纤维加捻纱专用浸润剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种氧化铝连续纤维加捻纱专用浸润剂及其制备方法，该浸润剂按照重量百分比由以下成分组成：3～6％水性环氧乳液、0.2～0.6％润滑剂、0.1～0.2％抗静电剂、0.3～0.8％有机硅烷偶联剂，0.02～0.05％pH值调节剂，余量为水。通过本发明专利技术的浸润剂对纤维表面进行改性处理，在氧化铝连续纤维生产拉丝过程中直接涂覆于纤维表面，经烘干即可。赋予氧化铝连续纤维优良的柔韧性、集束性、润滑性，并解决氧化铝连续纤维在合股加捻工艺过程中，由于纤维丝束间摩擦产生静电，纤维表面不润滑，纤维本身柔韧性不好容易发生弯曲断裂造成纤维产生毛羽及纤维不易成束等问题，保护氧化铝连续纤维力学性能不损失。

Special wetting agent for alumina continuous fiber twisting yarn and preparation method thereof

The invention relates to a continuous alumina fiber twisting yarn dedicated infiltration agent and its preparation method, the sizing agent comprises the following components according to weight percentage: 3 to 6% of waterborne epoxy emulsion, 0.2 ~ 0.6% and 0.1 ~ 0.2% lubricant, antistatic agent, silane coupling agent 0.3 ~ 0.8%, 0.02 ~ 0.05%pH value regulator, allowance for water. The surface of the fiber is modified by the soakage agent of the invention, and is directly coated on the surface of the fiber in the process of drawing the continuous alumina fiber. With excellent flexibility, continuous alumina fiber bundle, lubrication, and solve the alumina continuous fibers in the twisting process, due to the friction between the fiber tows static, fiber surface lubrication, fiber toughness prone to bending fracture made fiber hairiness and fiber bundles difficult problems such as protection of alumina the mechanical properties of continuous fiber loss.

【技术实现步骤摘要】
一种氧化铝连续纤维加捻纱专用浸润剂及其制备方法
本专利技术涉及一种连续纤维表面改性技术，具体涉及一种氧化铝连续纤维加捻纱专用浸润剂及其制备方法，属于无机陶瓷纤维浸润剂领域。
技术介绍
氧化铝连续纤维是重要的高性能无机非金属材料，属于陶瓷纤维的一种，以Al2O3为主要成分，同时还添加Fe2O3、SiO2等。通过溶胶凝胶法结合干法纺丝制备的氧化铝连续纤维具有直径小、高强度、耐高温、耐腐蚀、可编织、重量轻、表面光洁等一系列优点，可以做高温高效隔热材料、高性能复合材料和催化剂载体等，应用在高温工业炉、新材料、化工以及军工、核工业、航天航空等领域。目前通过溶胶凝胶法制备氧化铝连续纤维是将制备好的可纺性溶胶加入到料筒中，通过一定压力的挤压使可纺性溶胶从喷丝孔中挤出进入纺丝甬道形成细流，在甬道热空气作用下，细流中水快速挥发，纤维发生固化，在收丝辊缠绕力的作用下伸长变细形成凝胶纤维，再将凝胶纤维放入高温炉中煅烧形成氧化铝连续纤维，通过加捻收丝得到氧化铝连续纤维成品。而氧化铝凝胶纤维在高温煅烧过程中，由于纤维受热分解发生收缩，纤维单丝之间产生摩擦形成较强的静电作用，在后续的合股加捻工艺中由于强静电作用影响纤维的成束性，再加上纤维表面不润滑，氧化铝纤维本身柔韧性较差在加捻过程中受到扭曲力导致纤维发生断丝现象，影响纤维束的性能，从而影响氧化铝连续纤维的成品生产。要解决以上存在的问题就需要对氧化铝连续纤维进行表面改性，消除静电，赋予纤维一定的柔韧性、表面润滑性，同时将数百根乃至数千根纤维单丝集成一束，使纤维顺利完成合股加捻工艺。纤维表面改性技术大体可以分成三类：等离子体改性、氧化改性技术及涂层改性技术。其中利用等离子体改性技术可以改善纤维浸润性、粘结性、亲水性等性能以及对纤维的消毒清洗等(参见：毕松梅等，产业用纺织品2013,6,32-35)；氧化改性技术又分为电化学氧化、气相氧化法和液相氧化法，利用氧化改性技术处理纤维，可以改善纤维表面状态(参见：张美云，中国造纸学会第十三届学术年会论文集(下)，2008)；涂层改性技术一般是通过制备纤维专用浸润剂，利用偶联剂在纤维表面接枝高分子成膜剂，对纤维进行表面改性，提高纤维的集束性，润滑性，耐磨擦性等性能(参见：姜雪，玄武岩连续纤维专用浸润剂的研究，哈尔滨工业大学硕士论文，2009)。对以上三种方法进行比较，涂层改性技术使用方便，操作简单，适合于连续纤维生产，对纤维表面改性效果好，可控性强。氧化铝连续纤维与玻璃连续纤维、玄武岩连续纤维等无机纤维相比，由于化学成分组成不同，采用的工艺不同导致纤维直径、强度和表面状态与性质不同。如玻璃纤维是以玻璃球或废旧玻璃为原料经高温熔制、拉丝、络纱、织布等工艺制造成的，玻纤直径一般小于23μm，拉伸强度为2300～4300MPa。玄武岩纤维是由二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化镁、氧化铁和二氧化钛等氧化物组成的玄武岩石料在高温熔融后，通过漏板快速拉制而成的，单丝直径一般小于9μm，强度与高强度S玻璃纤维相当，而氧化铝连续纤维以Al2O3为主要成分，同时还添加Fe2O3、SiO2通过溶胶凝胶结合干法纺丝技术制备而成，直径小于10μm，拉伸强度为1500～2500MPa。氧化铝连续纤维与玻璃连续纤维及玄武岩连续纤维相比纤维直径不同导致不同纤维表面的比表面积不同；化学成分不同导致不同纤维对不同的浸润剂成分的接触角，表面张力，表面能不同从而导致不同纤维对不同成分浸润剂的浸润性能不同；玻璃连续纤维和玄武岩连续纤维都是采用熔融纺制造工艺拉制而成，不同的是氧化铝连续纤维还要经过高温煅烧过程，这就导致氧化铝连续纤维生产过程更为复杂，对于纤维丝束的保护要求更高，对浸润剂要求也更高。专利文件CN106587659A所述浸润剂适用于格子梁制造的玻璃纤维浸润剂；专利文件CN106242320A所述浸润剂适用于玻璃纤维织造用浸润剂；专利文件CN106277847A所述浸润剂适用于玻璃纤维高速喷射及揉捻用浸润剂；专利文件CN103936302A所述浸润剂适用于玄武岩纤维合股无捻粗砂；专利文件CN102898044A所述浸润剂适用于玄武岩纤维拉丝作业用浸润剂。可见不同专利文件中所述的玻璃纤维和玄武岩纤维所用的浸润剂配方都不同，说明不同的无机类连续纤维，不同用途的纤维都有专门的浸润剂配方与之配合，并不能通用。目前，关于氧化铝连续纤维浸润剂未见报道，将其他纤维浸润剂用于浸润氧化铝连续纤维效果较差，为此，提出本专利技术。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供一种氧化铝连续纤维加捻纱专用浸润剂及其制备方法，该浸润剂能够赋予氧化铝连续纤维一定的集束性，抗静电性，润滑性，耐磨性，目的解决氧化铝连续纤维在加捻过程中产生的静电问题、纤维丝束发生断裂以及纤维不成束问题，提高其在后加工过程中的适用性，同时减少氧化铝连续纤维力学性能在加工过程中的损失。本专利技术的浸润剂采用一定重量百分比的水性环氧乳液成膜剂、润滑剂、有机硅烷偶联剂、pH值调节剂和水组成，使用该浸润剂在热处理过程中通过涂膜器进行氧化铝连续纤维表面涂层改性，经过烘干加捻后，可制得氧化铝连续纤维成品。本专利技术的技术方案如下：一种氧化铝连续纤维加捻纱专用浸润剂，按照重量百分比包括以下组分组成：3～6％水性环氧乳液、0.2～0.6％润滑剂、0.1～0.2％抗静电剂、0.3～0.8％有机硅烷偶联剂、0.02～0.05％pH值调节剂，余量为水。根据本专利技术，优选的，所述的水性环氧乳液为双酚A型水性环氧乳液，进一步优选为环氧当量在160～280克/当量的双酚A型水性环氧乳液；更优选为EX-305型水性环氧乳液、BH-644型水性环氧乳液或BH-653型水性环氧乳液。优选的，所述的双酚A型水性环氧乳液所含环氧树脂分子量为340～560/mol。该分子量范围内的水性环氧树脂(低、中分子量水性环氧树脂)具有强极性，其乳液烘干成膜后可以赋予氧化铝连续纤维原丝优良的集束性。根据本专利技术，优选的，所述的润滑剂包括润滑剂A和润滑剂B，以及包括或不包括润滑剂C；所述的润滑剂A为酰胺型阳离子型润滑剂，进一步优选牌号为3760B型润滑剂；所述的润滑剂B为脂肪族及非离子复合型润滑剂，进一步优选牌号为3550型润滑剂；所述的润滑剂C为阳离子型润滑剂，进一步优选牌号为3512型润滑剂；优选的，润滑剂A、润滑剂B和润滑剂C的质量比为1：(0.3～1)：(0.3～0.8)。所述的润滑剂中可以有两种阳离子型润滑剂，起润滑作用，同时能起到抗静电作用，原理是阳离子型浸润剂可以降低摩擦系数，使氧化铝连续纤维难于产生静电。根据本专利技术，优选的，所述的抗静电剂为无机氯化锂。原理是无机氯化锂有强烈形成水化合物的趋势，成为带有结晶水的盐类，具有较强的吸潮性，在浸润剂膜上吸收水分的同时本身离解成离子，所以导电效果很好。根据本专利技术，优选的，所述的有机硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷或γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷。水解后的有机硅烷偶联剂含有的三醇基硅烷中的羟基与纤维表面的羟基形成氢键。烘干过程中，羟基在高温下发生醚化反应，脱去一份水生成醚基，形成牢固的共价键。根据本专利技术，优选的，所述的pH值调节剂为冰醋酸。根据本专利技术，优选的，所述的氧化铝连续纤维加捻纱专用浸润剂，按照重量百分比包括以下组分组成：本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氧化铝连续纤维加捻纱专用浸润剂，其特征在于，该浸润剂按照重量百分比包括以下组分组成：3～6％水性环氧乳液、0.2～0.6％润滑剂、0.1～0.2％抗静电剂、0.3～0.8％有机硅烷偶联剂、0.02～0.05％pH值调节剂，余量为水。

【技术特征摘要】
1.一种氧化铝连续纤维加捻纱专用浸润剂，其特征在于，该浸润剂按照重量百分比包括以下组分组成：3～6％水性环氧乳液、0.2～0.6％润滑剂、0.1～0.2％抗静电剂、0.3～0.8％有机硅烷偶联剂、0.02～0.05％pH值调节剂，余量为水。2.根据权利要求1所述的浸润剂，其特征在于，所述的水性环氧乳液为双酚A型水性环氧乳液。3.根据权利要求1所述的浸润剂，其特征在于，所述的双酚A型水性环氧乳液为环氧当量在160～280克/当量的双酚A型水性环氧乳液。4.根据权利要求1所述的浸润剂，其特征在于，所述的润滑剂包括润滑剂A和润滑剂B，以及包括或不包括润滑剂C；所述的润滑剂A为酰胺型阳离子型润滑剂；所述的润滑剂B为脂肪族及非离子复合型润滑剂；所述的润滑剂C为阳离子型润滑剂。5.根据权利要求4所述的浸润剂，其特征在于，所述的润滑剂A、润滑剂B和润滑剂C的质量比为1：(0.3～1)：(0.3～0.8)。6.根据权利要求4所述的浸润剂，其特征在于，所述的酰胺型阳离子型润滑剂是西安友基复合材料有限公司的牌号为3760B型润滑剂；所述的脂肪族及非离子复合型润滑剂是西安友基复合材料有限公司的牌号为3550型润滑剂；所述的阳离子型润滑剂是西安友基复合材料有限公司的牌号为3512型润滑剂。7.根据权利要求1所述的浸润剂，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：焦秀玲，秦嘉，贾玉娜，陈代荣，郭文勇，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东,37