本發(fā)明涉及耐火纖維
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其涉及一種具有抗靜電性的環(huán)保型耐火纖維及其制備方法。
背景技術(shù)：
：耐火纖維柔軟、彈性好，還是理想的密封材料，由于具有絕緣、抗氧化、耐油和耐水性能，施工方便，因此在冶金、建材、石油、化工、船舶、電力、航天等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。氧化鋁纖維除具有一般陶瓷纖維的高強(qiáng)度、高模量、熱導(dǎo)率小、熱膨脹系數(shù)低、抗化學(xué)侵蝕能力、超常的耐熱性、耐高溫氧化性等優(yōu)點(diǎn)外，還具有原料成本較低、生產(chǎn)工藝簡單等特點(diǎn)，具有較高的性價(jià)比和商業(yè)價(jià)值，廣泛應(yīng)用于工業(yè)、軍事、民用復(fù)合材料領(lǐng)域。控制氧化鋁纖維生產(chǎn)的不同工藝過程，可得到不同性質(zhì)和適用于不同應(yīng)用的高性能纖維產(chǎn)品。目前，氧化鋁耐火纖維多采用酚醛樹脂結(jié)合劑，其具有游離酚、游離醛等有害物質(zhì)，所用瀝青在高溫下會(huì)散發(fā)出黃色的有毒煙霧，施工條件惡劣，嚴(yán)重?fù)p害工人的健康。此外，氧化鋁耐火纖維的研究主要集中在耐熱性能的研究，但是基于纖維特性容易產(chǎn)生靜電作用，在使用過程中容易吸附棉屑、雜物，不易清潔，產(chǎn)生干擾，還會(huì)產(chǎn)生使用的安全隱患。中國專利文獻(xiàn)上公開了“一種中空氧化鋁纖維的制備方法”，其公告號(hào)為cn106350899a，該發(fā)明利用中空的木棉纖維作為載體，將其浸漬于鋁鹽溶液中獲得前驅(qū)體，高溫煅燒后制得中空氧化鋁纖維，該方法制備的纖維具有密度低，中空度高，保溫性能良好等特點(diǎn)。但是，該發(fā)明并未涉及氧化鋁耐火纖維的污染性與抗靜電性能的研究。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明為了克服現(xiàn)有氧化鋁耐火纖維污染環(huán)境、不具有抗靜電性的問題，提供了一種具有抗靜電性的環(huán)保型耐火纖維。本發(fā)明還提供了一種工藝簡單，參數(shù)易于控制的環(huán)保型耐火纖維的制備方法。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：一種環(huán)保型耐火纖維，所述環(huán)保型耐火纖維由以下重量份的原料制成：氧化鋁65～75份，氧化鎂30～50份，二氧化鈦10～15份，三氧化二釔4～8份和抗靜電復(fù)合結(jié)合劑12.2～14.3份。本發(fā)明的耐火纖維主要成份為氧化鋁，成本低，耐熱性能高。其作為超輕質(zhì)高溫絕熱材料之一，作為生產(chǎn)耐火纖維具有輕便、隔熱的效果，由于氧化鋁良好的耐化學(xué)腐蝕性能，可增加耐火纖維的環(huán)保性和再循環(huán)性。原料中加入二氧化鈦，能夠起到催化的效果，可以與氧化鋁發(fā)生協(xié)同作用，起到增韌的效果，此外，二氧化鈦有較好的紫外線掩蔽作用，在耐火纖維中作為防曬劑和抗氧化劑使用，能夠延長耐火纖維的使用壽命。三氧化二釔可以作為熒光添加劑，使得制備的耐火纖維具有熒光特性。作為優(yōu)選，所述抗靜電復(fù)合結(jié)合劑由以下重量份的原料制成：酚醛樹脂7～8份，無水乙醇5～6份，甲醛捕捉劑0.05～0.15和抗靜電劑0.15～0.2份。作為優(yōu)選，所述甲醛捕捉劑具有下式：r-nh2，r選自-oh，-ch2-ch2-so3h，-ch2(cooh)和-ch(cooh)(ch2ch2conh2)中的一種或幾種。本發(fā)明的抗靜電復(fù)合結(jié)合劑中采用含有伯胺基團(tuán)的化合物作為甲醛捕捉劑，其反應(yīng)原理為：酸性條件下，甲醛捕捉劑中的伯胺基團(tuán)與酚醛樹脂中游離醛的羰基在45～60℃條件下可以發(fā)生親核加成反應(yīng)生成rnhch2oh，該結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性很差，可以迅速脫水生成rnh＝ch2，并互相之間發(fā)生縮合反應(yīng)，形成聚合物交聯(lián)劑。該反應(yīng)一方面可以減少體系中游離醛的含量，另一方面可以生成網(wǎng)絡(luò)狀的聚合物交聯(lián)劑，可以對(duì)酚醛樹脂改性增韌，提高其耐熱性能和粘結(jié)性。-ch(cooh)(ch2ch2conh2)為氨基酸的通式，本發(fā)明中的氨基酸選自異亮氨酸、谷氨酰胺、丙氨酸、纈氨酸、賴氨酸、精氨酸、組氨酸、蛋氨酸、蘇氨酸、甘氨酸、絲氨酸、半胱氨酸，以及其鹽。作為優(yōu)選，所述抗靜電劑為聚環(huán)氧乙烷，聚醚酯酰胺，羧基內(nèi)銨鹽接枝共聚體中的一種或幾種。本發(fā)明所選用聚環(huán)氧乙烷，聚醚酯酰胺和羧基內(nèi)銨鹽接枝共聚體均為高分子永久型抗靜電劑，屬親水性聚合物，其作用原理如下：當(dāng)其和酚醛樹脂高分子基體共混后，一方面由于其分子鏈的運(yùn)動(dòng)能力較強(qiáng)，分子間便于質(zhì)子移動(dòng)，通過離子導(dǎo)電來傳導(dǎo)和釋放產(chǎn)生的靜電荷；另一方面，抗靜電能力是通過其特殊的分散形態(tài)體現(xiàn)的。研究表明：高分子永久型抗靜電劑主要是在制品表層呈微細(xì)的層狀或筋狀分布,構(gòu)成導(dǎo)電性表層,而在中心部分幾乎呈球狀分布，形成所謂的“芯殼結(jié)構(gòu)”，并以此為通路泄漏靜電荷。因?yàn)楦叻肿佑谰眯涂轨o電劑是以降低材料體積電阻率來達(dá)到抗靜電效果，不完全依賴表面吸水,所以受環(huán)境的濕度影響幾乎沒有，將本發(fā)明的結(jié)合劑中加入高分子永久型抗靜電劑，能夠使得結(jié)合劑具有穩(wěn)定的抗靜電能力，安全性能高。一種環(huán)保型耐火纖維的制備方法，包括以下步驟：(1)按照上述配比稱取原料備用，將氧化鋁，氧化鎂，二氧化鈦和三氧化二釔于200～400℃下保溫1～2h后共混進(jìn)行粉碎得到主料；(2)將抗靜電復(fù)合結(jié)合劑緩慢加入到主料中，將混合均勻后的混合物投入熔融爐中加熱至1500～1800℃得到熔融液；(3)過濾熔融液中的雜質(zhì)，濾液流入1800～1950℃的攪拌反應(yīng)釜中不間斷攪拌得到紡絲液；(4)紡絲液從出料口流出，進(jìn)入離心頭經(jīng)離心頭的細(xì)孔噴出，紡絲液快速冷卻得到固體纖維，通過集棉器進(jìn)行收集得到環(huán)保型耐火纖維。將抗靜電復(fù)合結(jié)合劑加入粉碎后的主料中，能夠充分混合反應(yīng)，使得耐火纖維具有抗靜電性能，避免在使用過程中由于產(chǎn)生靜電而造成安全事故。作為優(yōu)選，步驟(1)中所述主料的粒徑為150～240目。本發(fā)明采用150～240目的原料，能夠獲得更快的熔融速率，一方面可以提高整個(gè)工藝的生產(chǎn)效率，另一方面制得的耐火纖維具有相對(duì)穩(wěn)定的特性。作為優(yōu)選，步驟(4)中離心頭的離心速度為2～3萬轉(zhuǎn)/分，細(xì)孔的孔徑為0.1～0.3毫米。作為優(yōu)選，步驟(4)中所述環(huán)保型耐火纖維直徑為25～30微米，長度為70～260毫米。本發(fā)明具有如下有益效果：(1)加入含甲醛捕捉劑的抗靜電復(fù)合結(jié)合劑能夠降低耐火纖維中游離醛含量，使得耐火纖維更為綠色環(huán)保且具有抗靜電性能；(2)制備工藝簡單，參數(shù)易于控制，拓展應(yīng)用領(lǐng)域，增加企業(yè)效益。具體實(shí)施方式下面通過具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說明。在本發(fā)明中，若非特指，所有設(shè)備和原料均可從市場(chǎng)購得或是本行業(yè)常用的，下述實(shí)施例中的方法，如無特別說明，均為本領(lǐng)域常規(guī)方法。實(shí)施例1按照以下配比制備抗靜電復(fù)合結(jié)合劑待用：酚醛樹脂7g，無水乙醇5g，0.05g的h2n-ch2-ch2-so3h和聚環(huán)氧乙烷0.15g；(1)按照以下配比稱取氧化鋁65g，氧化鎂30g，二氧化鈦10g和三氧化二釔4g于200℃下保溫1h后共混進(jìn)行粉碎得到粒徑為150目的主料；(2)將12.2g抗靜電復(fù)合結(jié)合劑緩慢加入到主料中，將混合均勻后的混合物投入熔融爐中加熱至1500℃得到熔融液；(3)過濾熔融液中的雜質(zhì)，濾液流入1800℃的攪拌反應(yīng)釜中不間斷攪拌得到紡絲液；(4)紡絲液從出料口流出，進(jìn)入離心頭經(jīng)離心頭的細(xì)孔噴出，離心頭的離心速度為2萬轉(zhuǎn)/分，細(xì)孔的孔徑為0.1毫米。紡絲液快速冷卻得到固體纖維，通過集棉器進(jìn)行收集得到平均直徑為25微米，長度為70毫米的環(huán)保型耐火纖維。實(shí)施例2按照以下配比制備抗靜電復(fù)合結(jié)合劑待用：酚醛樹脂8g，無水乙醇6g，0.1g的nh2oh，聚醚酯酰胺0.1g和0.1g羧基內(nèi)銨鹽接枝共聚體；(1)按照以下配比稱取氧化鋁75g，氧化鎂50g，二氧化鈦15g和三氧化二釔8g于400℃下保溫2h后共混進(jìn)行粉碎得到粒徑為240目的主料；(2)將14.3g抗靜電復(fù)合結(jié)合劑緩慢加入到主料中，將混合均勻后的混合物投入熔融爐中加熱至1500℃得到熔融液；(3)過濾熔融液中的雜質(zhì)，濾液流入1950℃的攪拌反應(yīng)釜中不間斷攪拌得到紡絲液；(4)紡絲液從出料口流出，進(jìn)入離心頭經(jīng)離心頭的細(xì)孔噴出，離心頭的離心速度為3萬轉(zhuǎn)/分，細(xì)孔的孔徑為0.3毫米。紡絲液快速冷卻得到固體纖維，通過集棉器進(jìn)行收集得到平均直徑為30微米，長度為260毫米的環(huán)保型耐火纖維。實(shí)施例3按照以下配比制備抗靜電復(fù)合結(jié)合劑待用：酚醛樹脂7.5g，無水乙醇5.5g，0.03g的nh2oh和0.07g的h2n-ch2(cooh)，羧基內(nèi)銨鹽接枝共聚體0.18g；(1)按照以下配比稱取氧化鋁70g，氧化鎂40g，二氧化鈦12g和三氧化二釔6g于300℃下保溫1.5h后共混進(jìn)行粉碎得到粒徑為200目的主料；(2)將13.28g抗靜電復(fù)合結(jié)合劑緩慢加入到主料中，將混合均勻后的混合物投入熔融爐中加熱至1500℃得到熔融液；(3)過濾熔融液中的雜質(zhì)，濾液流入1900℃的攪拌反應(yīng)釜中不間斷攪拌得到紡絲液；(4)紡絲液從出料口流出，進(jìn)入離心頭經(jīng)離心頭的細(xì)孔噴出，離心頭的離心速度為2.5萬轉(zhuǎn)/分，細(xì)孔的孔徑為0.2毫米。紡絲液快速冷卻得到固體纖維，通過集棉器進(jìn)行收集得到平均直徑為38微米，長度為160毫米的環(huán)保型耐火纖維。對(duì)比例對(duì)比例采用市售氧化鋁耐火纖維。對(duì)實(shí)施例1-3制得的環(huán)保型耐火纖維和對(duì)比例的市售氧化鋁耐火纖維的理化指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果如表1所示。表1.理化指標(biāo)結(jié)果理化指標(biāo)實(shí)施例1實(shí)施例2實(shí)施例3對(duì)比例游離醛，wt％0.30.20.55耐熱性，℃2345235023802005棉碎屑的靜電吸附無無無有由表1可以看出，通過加入含有伯胺基團(tuán)的甲醛捕捉劑和抗靜電劑的復(fù)合結(jié)合劑對(duì)傳統(tǒng)的耐火纖維進(jìn)行改性，得到的環(huán)保型耐火纖維相對(duì)于市售氧化鋁耐火纖維的耐熱性更高，且大大降低了游離醛的含量，更為綠色環(huán)保。通過在配方體系中加入抗靜電劑，制得的耐火纖維具有穩(wěn)定的防靜電能力，安全性能高。本發(fā)明加入含甲醛捕捉劑的抗靜電復(fù)合結(jié)合劑能夠降低耐火纖維中游離醛含量，使得耐火纖維更為綠色環(huán)保且具有抗靜電性能；制備工藝簡單，參數(shù)易于控制，拓展應(yīng)用領(lǐng)域，增加企業(yè)效益。當(dāng)前第1頁12