一种提高云母与增强纤维界面结合性能的方法技术

本发明专利技术公开了一种提高云母与增强纤维界面结合性能的方法，该方法分别对云母料以及增强纤维进行改性处理；其利用片麻岩型白云母作为原料，将其除杂、除砂、除铁后进行水力剥分，筛选剥分出来的云母料进行烘干后依次进行热活化、酸活化处理得到改性云母原料，将其与处理过的纳米级改性白云母粉进行比例混合后在无水乙醇环境中进行超声分散，得到改性云母料；而进行增强纤维改性处理时，将间位短切芳纶纤维作为原料，利用多巴胺对其进行改性处理，处理完成后加入偶联剂以及聚丙烯酰胺进行超声分散处理，得到改性增强纤维。本发明专利技术的方法可用于提高对片麻岩型白云母在绝缘材料领域内的应用，同时还提供了一种匹配该改性云母料的改性增强纤维。料的改性增强纤维。

【技术实现步骤摘要】
一种提高云母与增强纤维界面结合性能的方法


[0001]本专利技术涉及绝缘云母纸制品
，具体为一种提高云母与增强纤维界面结合性能的方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着我国经济的持续发展和科技进步，人们对电能的需求逐渐增加，绝缘材料在电气设备中的应用也引起了人们的关注。作为一种特殊片状硅酸盐矿物，云母的晶体结构是由两层硅氧四面体夹着一层铝氧八面体组成的层片状结构，这种特殊的层片状结构决定了其在垂直于解理面具有极高的电绝缘性；同时还具有较好的透明度、极好的可剥分性、化学稳定性、还原性以及在高温状态下能保持上述优良物理化学性能的特点，是一种非常重要的绝缘材料。
[0003]为了保证绝缘性能，云母绝缘材料在使用的过程中，需要具备足够大的面积；随着大片云母资源的枯竭，以碎云母为原料通过合适的加工方式获得的如云母纸、云母带、云母板在内的片状绝缘材料已经成为云母绝缘使用的主流。就使用性能来说，云母料的好坏直接影响到对应片状绝缘材料的使用性能，使得片状绝缘材料对云母矿料的要求较高。
[0004]用于电气工业的云母开采，必须是有效面积大于4平方厘米的云母块，结晶体必须是鳞片状的，并且无裂缝、穿孔，边缘上非云母矿物不得超过3毫米。而随着云母矿床的持续开采和环境资源的持续枯竭，我国国内满足上述条件的伟晶岩型白云母资源日趋减少，需要从印度、巴西、乃至南非大量进口，从而大幅度抬高了原料成本；基于此，相关云母生产加工企业开始使用品质稍差的片麻岩型白云母作为原料来进行片状绝缘材料加工，获得一些基于基础使用场景的中低档云母制品，从而提高云母的综合利用率。
[0005]但片麻岩型白云母作为一种异形白云母，相比于高品质的伟晶岩型白云母，其原矿中含砂量较大，含铁量高，在进行深加工前需要进行除砂子、除铁、酸洗等多道前置处理操作，这些前置处理操作虽然能有效提高云母得率，但会导致得到的云母料中的云母晶体中产生结构缺陷，如在白云母的片状晶体中产生许多孔状结构间隙，这些孔状结构间隙的存在使得这一类片麻岩型白云母作为原料制备的云母纸存在强度缺陷，需要利用胶料与对应的增强纤维进行进行界面补强，但片麻岩型白云母本身表面裂纹较多，结晶时晶形不够完整，使得对应的云母鳞片在与增强纤维之间进行结合时的结合性能要明显弱于伟晶岩型白云母，从而影响成型后片状绝缘材料的结构稳定性，在长时间使用后容易出现强度缺陷甚至产生结构解离，同时也不利于进行云母带、云母板产品之类的二次加工，而若增加胶料用量，则会影响相关片状云母绝缘材料成品的绝缘性能和散热性能。
[0006]基于上述原因，如果能设计出一种提高片麻岩型白云母与增强纤维界面结合性能的方法，将能片麻岩型白云母进行资源化利用提供有效助力。

技术实现思路

[0007]本专利技术所解决的技术问题在于提供一种提高云母与增强纤维界面结合性能的方
法，以解决上述
技术介绍
中的缺点。
[0008]本专利技术所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
[0009]一种提高云母与增强纤维界面结合性能的方法，方法分别对云母料以及增强纤维进行改性处理，其具体包括：
[0010]云母料改性处理：
[0011]以片麻岩型白云母作为原料，依次进行除杂、除砂、除铁操作后进行水力剥分，取其中
‑
20目～+120目的云母料部分进行热风烘干，得到云母料；将上述云母料烘干后依次进行热活化及酸活化处理，得到改性云母原料；
[0012]取白云母粉，将进行高速粉碎，粉碎至粒径200～500nm的区间范围；取符合粒径条件的白云母粉与二甲基乙酰胺按照质量比1:8～1:15的比例进行混合后，一并加入质量分数为2～4％的足量硅酸盐溶液中进行超声分散后得到改性白云母粉；
[0013]将改性云母原料与改性白云母粉按照质量比10:1～15:1的比例进行混合后加入无水乙醇中，一并加入偶联剂进行超声分散处理，处理完成后筛除多余粉料后用无水乙醇清洗表面，得到改性云母料；
[0014]增强纤维改性处理：
[0015]利用间位短切芳纶纤维作为增强纤维原料，利用多巴胺作为表面改性剂对间位芳纶短切纤维进行浸泡改性，处理完成后加入偶联剂以及聚丙烯酰胺进行超声分散处理，得到改性增强纤维。
[0016]作为进一步限定，对片麻岩型白云母原料用物理方式进行除杂操作、除砂操作以及除铁操作。
[0017]作为进一步限定，经过水力剥分和筛分获得云母鳞片在烘干过程中采用真空烘箱在100～130℃的温度条件下进行烘干处理，其烘干时长为36～48h，烘干完成后随烘箱自然降温至室温后保持2h以上后取出。
[0018]作为进一步限定，片麻岩型白云母的云母料进行热活化处理时，将对应的云母料在炉体内进行三段式热处理，先在450～500℃的温度条件下保温45～60min，然后升温到700～750℃保温5～6h，然后降温到600℃保温20～30min，随炉冷却得到热活化后的云母料。
[0019]作为进一步限定，片麻岩型白云母的云母料进行酸活化时，将经过热活化处理后的云母料加入质量浓度300～380g/L的硝酸溶液中，在70～90℃的温度下持续搅拌，保持3～4h后固液分离，取固形物用去离子水和乙醇循环清洗，清洗完成后在100～130℃的温度条件下真空干燥得到酸化处理后的云母料。
[0020]作为进一步限定，作为原料的所述白云母粉为云母加工过程中产生的粒径小于500μm的云母粉料，该云母粉料在烘干后利用高速粉碎机中粉碎处理至对应的纳米粒径。
[0021]作为进一步限定，改性白云母粉在与改性云母料进行混合前，先将改性白云母粉与偶联剂单独与无水乙醇进行混合后进行超声分散处理，处理完成后再按照质量比关系加入改性云母料超声分散处理。
[0022]作为进一步限定，作为增强纤维原料的所述间位短切芳纶纤维的单丝长度为2～5mm，直径为8～15μm，而与之匹配的沉析纤维的单丝长度为0.15～0.45mm，直径为22～30μm。
[0023]作为进一步限定，作为表面改性剂的所述多巴胺为质量分数为3～5
‰
的多巴胺溶液，利用上述多巴胺溶液进行浸泡改性时的处理时长为10～15h。
[0024]作为进一步限定，所述聚丙烯酰胺的加入量为间位短切芳纶纤维质量的1～3％。
[0025]有益效果：本专利技术的提高云母与增强纤维界面结合性能的方法包括云母料改性处理和增强纤维改性处理两部分，其通过对云母料进行改性处理，能使得低矿位等级较低的片麻岩型白云母获得接近于伟晶岩型白云母的物理性能，并能在低绝缘等级的中低档云母制品中直接对伟晶岩型白云母进行原料替换，能有效提高资源利用率，降低生产成本；
[0026]而与之匹配的增强纤维改性处理工艺中，能匹配获得与该改性云母料匹配使用的改性增强纤维，这种改性增强纤维具有较佳的表面活性，与白云母之间具有良好的界面结合性能，且尤其适合于与改性云母料进行匹配使用，来作为增强纤维制备具有良好的匀度、力学性能、热稳定性及电气性能的片状绝缘材料。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高云母与增强纤维界面结合性能的方法，其特征在于，方法分别对云母料以及增强纤维进行改性处理，来获得可作为片状绝缘材料加工原料使用的改性云母料以及改性增强纤维，方法具体包括：云母料改性处理：以片麻岩型白云母作为原料，依次进行除杂、除砂、除铁操作后进行水力剥分，取其中
‑
20目～+120目的云母料部分进行热风烘干，得到云母料；将上述云母料烘干后依次进行热活化及酸活化处理，得到改性云母原料；取白云母粉，将进行高速粉碎，粉碎至粒径200～500nm的区间范围；取符合粒径条件的白云母粉与二甲基乙酰胺按照质量比1:8～1:15的比例进行混合后，一并加入质量分数为2～4％的足量硅酸盐溶液中进行超声分散后得到改性白云母粉；将改性云母原料与改性白云母粉按照质量比10:1～15:1的比例进行混合后加入无水乙醇中，一并加入偶联剂进行超声分散处理，处理完成后筛除多余粉料后用无水乙醇清洗表面，得到改性云母料；增强纤维改性处理：利用间位短切芳纶纤维作为增强纤维原料，利用多巴胺作为表面改性剂对间位芳纶短切纤维进行浸泡改性，处理完成后加入偶联剂以及聚丙烯酰胺进行超声分散处理，得到改性增强纤维。2.根据权利要求1所述的提高云母与增强纤维界面结合性能的方法，其特征在于，对片麻岩型白云母原料进行除杂、除砂、除铁操作时对应采取纯物理手段或方式进行上述操作。3.根据权利要求1所述的提高云母与增强纤维界面结合性能的方法，其特征在于，经过水力剥分和筛分获得云母鳞片在烘干过程中采用真空烘箱在100～130℃的温度条件下进行烘干处理，其烘干时长为36～48h，烘干完成后随烘箱自然降温至室温后保持2h以上后取出。4.根据权利要求1所述的提高云母与增强纤维界面结合性能的方法，其特征在于，片麻岩型白云母的云母料进行热活化处理时，将对应的云母料在炉体内进行三段式热处理操作：...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈汝奇，李爽，
申请(专利权)人：湖南荣泰新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：