國內(nèi)未見玻纖平幅過濾布用紡織增強(qiáng)型浸潤劑研發(fā)報導(dǎo),國外發(fā)達(dá)國家早就使用紡織增強(qiáng)型浸潤劑生產(chǎn)玻纖過濾材料。
本公司多年生產(chǎn)玻纖過濾材料,對玻纖平幅過濾袋使用石蠟型浸潤劑生產(chǎn)存在優(yōu)缺點有較深理解,為了適應(yīng)國家節(jié)約能源要求,為了進(jìn)一步提高產(chǎn)品質(zhì)量,我們開展了紡織型增強(qiáng)浸潤劑研究。
用來生產(chǎn)玻纖過濾材料的紡織增強(qiáng)型浸潤劑基本要求是:
①滿足玻纖拉絲工藝要求,達(dá)到石蠟型浸潤劑的拉絲工藝性能。
②滿足玻纖退、并、整經(jīng)、織造工藝要求,達(dá)到石蠟型浸潤劑紡織工藝性能。
③保證玻纖過濾布在表面化學(xué)處理與處理液各組分粘結(jié)良好。
④總成本不高于或略高于原生產(chǎn)成本。也就是說,過濾器結(jié)構(gòu) 該浸潤劑既要具備紡織型浸潤劑性能又要具備增強(qiáng)型浸潤劑性能,因研究技術(shù)難度遠(yuǎn)大于二者。
1、組分選擇
(1)成膜組分選擇
成膜組分在玻纖浸潤劑中尤其在增強(qiáng)型浸潤劑中占有十分重要的地位??諝膺^濾器用的玻璃纖維濾料的性能直接影響纖維成膜好壞,影響纖維集束性,影響纖維加工工藝性能乃至制品性能高低。例如選擇合適的成膜劑,它能在玻纖表面形成強(qiáng)度好、韌性高、連續(xù)均勻的膜,因而能對玻纖進(jìn)行保護(hù),以免在加工過濾中受到損傷,選擇合適成膜劑,它能使玻纖在復(fù)合材料中由于成膜劑與基體材料相容性能,發(fā)揮玻纖增強(qiáng)作用,提高復(fù)合材料力學(xué)性能。目前玻纖行業(yè)增強(qiáng)型浸潤劑成膜組分主要有:環(huán)氧樹脂、聚酯樹脂、聚乙酸乙烯脂、聚氧脂和丙烯酸類。從玻纖過濾布表面化學(xué)處理液組分及過濾布性能要求,我們選擇環(huán)氧樹脂作用為本潤滑劑成膜組分。
因為玻纖拉絲采用水溶液作浸潤劑,所以環(huán)氧樹脂不能直接用作浸潤劑成膜劑,它必須是水溶性環(huán)氧樹脂,而國產(chǎn)水溶性環(huán)氧樹脂分子量偏小,且因乳化劑質(zhì)量和乳化設(shè)備工藝等局限,往往質(zhì)量不高。環(huán)氧樹脂必須先進(jìn)行乳化才能應(yīng)用到玻纖浸潤劑中,而乳化后乳液粒度直接影響浸潤劑質(zhì)量,而它又受乳化劑、乳化設(shè)備、乳化工藝直接影響,所以必須選擇合適乳化劑,并使用合適乳化劑量,選擇高剪切力乳化設(shè)備,控制好乳化工藝,才能獲得良好水溶性環(huán)氧樹脂乳液。其次用作玻纖浸潤劑作成膜劑還要求較高耐剪切力和耐熱穩(wěn)定性,因此我們選擇進(jìn)口高質(zhì)量的環(huán)氧樹酯作成膜劑,選擇高性能二種乳化劑,采用高剪切力的羅斯攪拌器,因而確保了高性能環(huán)氧樹脂乳液作成膜劑。
(2)偶聯(lián)劑選擇
浸潤劑中含有偶聯(lián)劑組分是增強(qiáng)型浸潤劑區(qū)別于其它類型浸潤劑要點,偶聯(lián)劑在玻纖增強(qiáng)復(fù)合材料中的作用是達(dá)到玻纖與復(fù)合基體材料實現(xiàn)鏈連接,建立起良好的界面層,大大提高玻纖與基體材料粘結(jié)力,大大提高制品力學(xué)性能。其次偶聯(lián)劑還能修補(bǔ)、填平玻纖在拉絲過程中因熱應(yīng)力產(chǎn)生的微裂紋,提高玻纖本身強(qiáng)度。玻纖行業(yè)常用的偶聯(lián)劑有:絡(luò)合物偶聯(lián)劑、硅烷偶聯(lián)劑、鈦酸酯偶聯(lián)劑等。絡(luò)合物偶聯(lián)劑因含有重金屬絡(luò),目前玻纖行業(yè)較少應(yīng)用,而鈦酸酯偶聯(lián)劑一般應(yīng)用于改善無機(jī)填料與基體樹脂混合工藝性、增加填料量,所以玻纖行業(yè)也很少采用。而硅烷偶聯(lián)劑發(fā)展很快,品種又很多,是玻纖行業(yè)普遍采用的偶聯(lián)劑。我們采用硅烷偶聯(lián)劑。由于硅烷偶聯(lián)劑在浸潤劑中作用非同小可,因此,我們選擇時十分慎重,目前國產(chǎn)偶聯(lián)劑也不少,但質(zhì)量參差不齊,不少純度達(dá)不到要求,質(zhì)量難以保證,硅烷偶聯(lián)劑、品種很多,如KH550、KH560、KH570等,我們根據(jù)玻纖過濾材料表面化學(xué)處理浸漬液組分及性能。在應(yīng)用一些國產(chǎn)KH570效果欠佳的情況下,我們采用美國進(jìn)口KH570,經(jīng)試用,效果良好。
(3)潤滑劑選擇
潤滑劑主要起潤滑作用,保護(hù)纖維在成型和加工過程中盡量減少磨損,空氣過濾器用的玻璃纖維濾料由于潤滑劑本身吸水性較強(qiáng),而且在制品中可能影響纖維與基體樹脂粘結(jié),影響制品性能,故而在一般弱強(qiáng)型浸潤劑中用量較小,只要滿足玻纖成型加工就可以了。但對本項目來講,潤滑劑作用遠(yuǎn)重要于普遍增強(qiáng)型浸潤劑,我們這種玻纖是應(yīng)用于袋式過濾材料,需要經(jīng)歷拉絲、退、并、整經(jīng)、織造、表面處理、縫制等多道紡織和加工工序,因此本浸潤劑既是紡織型浸劑(它必須具備增強(qiáng)材料性能要求),所以它在選用浸潤劑時,既要潤滑性能良好,又要與其它組分匹配,且不影響材料增強(qiáng)效果。在選用浸潤劑量時,要大于普通增強(qiáng)型浸潤劑,但用量也不能太大,否則對性能有影響,用于增強(qiáng)型浸潤劑的潤滑組分,為各種胺化物、衍生物、脂肪酸復(fù)合物、聚氨酯類以及一些表面活性劑,基于本項目為紡織增強(qiáng)型浸潤劑,我們選擇2—3種高性能陽離子型或非離子型潤滑劑,以保證生產(chǎn)出來的玻纖柔軟、滑爽,紡織加工工藝性能良好。
2、配方:
成膜劑 (3—5)%
偶聯(lián)劑 (0.3—0.5)%
潤滑劑 (1—2)%
其它組分 (O.3—0.5)%
水 余量
應(yīng)用:
經(jīng)過進(jìn)行多輪配方拉絲、紡織加工、表面化學(xué)處理試驗,zui后確定上述基本配方,該配方具備:
1、滿足拉絲工藝要求,滿筒率高,毛絲少,作業(yè)性能良好,單紗較用石蠟型浸潤劑生產(chǎn)單紗柔軟。
2、經(jīng)退、并、整經(jīng)工藝考核,證明紗線滑爽,工藝性能良好,加工產(chǎn)生毛絲很少。
3、經(jīng)織造工序考核,證明布面毛絲少,柔軟性和手感均優(yōu)于石蠟型浸潤劑生產(chǎn)產(chǎn)品。與石蠟型浸潤劑生產(chǎn)玻纖素布相比,緯向強(qiáng)度提高13—15%,經(jīng)向強(qiáng)度提高20—25%。
4、經(jīng)表面處理考核,證明玻纖布與浸潰液中PTFE、硅油、石墨等粘結(jié)良好,布的手感明顯優(yōu)于石蠟型,強(qiáng)度提高30—40%。
5、濾袋掛袋應(yīng)用:由于濾材柔軟,耐磨、耐折性能提高,掛袋應(yīng)用表明,空氣過濾器用的玻璃纖維濾料*水泥行業(yè)消煙除塵工藝和質(zhì)量要求,此次我們又引進(jìn)進(jìn)口高性能防水、防油材料,對于水泥行業(yè)高濕度、易結(jié)露工況除塵*可以勝任,并已見成效。