本發明涉及耐火纖維
技術領域：
，尤其涉及一種具有抗靜電性的環保型耐火纖維及其制備方法。
背景技術：
：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、航天等領域應用廣泛。氧化鋁纖維除具有一般陶瓷纖維的高強度、高模量、熱導率小、熱膨脹系數低、抗化學侵蝕能力、超常的耐熱性、耐高溫氧化性等優點外，還具有原料成本較低、生產工藝簡單等特點，具有較高的性價比和商業價值，廣泛應用于工業、軍事、民用復合材料領域。控制氧化鋁纖維生產的不同工藝過程，可得到不同性質和適用于不同應用的高性能纖維產品。目前，氧化鋁耐火纖維多采用酚醛樹脂結合劑，其具有游離酚、游離醛等有害物質，所用瀝青在高溫下會散發出黃色的有毒煙霧，施工條件惡劣，嚴重損害工人的健康。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生靜電作用，在使用過程中容易吸附棉屑、雜物，不易清潔，產生干擾，還會產生使用的安全隱患。中國專利文獻上公開了“一種中空氧化鋁纖維的制備方法”，其公告號為cn106350899a，該發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。但是，該發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。技術實現要素：本發明為了克服現有氧化鋁耐火纖維污染環境、不具有抗靜電性的問題，提供了一種具有抗靜電性的環保型耐火纖維。本發明還提供了一種工藝簡單，參數易于控制的環保型耐火纖維的制備方法。為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：一種環保型耐火纖維，所述環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份和抗靜電復合結合劑12.2～14.3份。本發明的耐火纖維主要成份為氧化鋁，成本低，耐熱性能高。其作為超輕質高溫絕熱材料之一，作為生產耐火纖維具有輕便、隔熱的效果，由于氧化鋁良好的耐化學腐蝕性能，可增加耐火纖維的環保性和再循環性。原料中加入二氧化鈦，能夠起到催化的效果，可以與氧化鋁發生協同作用，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。作為優選，所述抗靜電復合結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。本發明的抗靜電復合結合劑中采用含有伯胺基團的化合物作為甲醛捕捉劑，其反應原理為：酸性條件下，甲醛捕捉劑中的伯胺基團與酚醛樹脂中游離醛的羰基在45～60℃條件下可以發生親核加成反應生成rnhch2oh，該結構穩定性很差，可以迅速脫水生成rnh＝ch2，并互相之間發生縮合反應，形成聚合物交聯劑。該反應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絡狀的聚合物交聯劑，可以對酚醛樹脂改性增韌，提高其耐熱性能和粘結性。-ch(cooh)(ch2ch2conh2)為氨基酸的通式，本發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。作為優選，所述抗靜電劑為聚環氧乙烷，聚醚酯酰胺，羧基內銨鹽接枝共聚體中的一種或幾種。本發明所選用聚環氧乙烷，聚醚酯酰胺和羧基內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動能力較強，分子間便于質子移動，通過離子導電來傳導和釋放產生的靜電荷；另一方面，抗靜電能力是通過其特殊的分散形態體現的。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的層狀或筋狀分布,構成導電性表層,而在中心部分幾乎呈球狀分布，形成所謂的“芯殼結構”，并以此為通路泄漏靜電荷。因為高分子永久型抗靜電劑是以降低材料體積電阻率來達到抗靜電效果，不完全依賴表面吸水,所以受環境的濕度影響幾乎沒有，將本發明的結合劑中加入高分子永久型抗靜電劑，能夠使得結合劑具有穩定的抗靜電能力，安全性能高。一種環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后共混進行粉碎得到主料；(2)將抗靜電復合結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，濾液流入1800～1950℃的攪拌反應釜中不間斷攪拌得到紡絲液；(4)紡絲液從出料口流出，進入離心頭經離心頭的細孔噴出，紡絲液快速冷卻得到固體纖維，通過集棉器進行收集得到環保型耐火纖維。將抗靜電復合結合劑加入粉碎后的主料中，能夠充分混合反應，使得耐火纖維具有抗靜電性能，避免在使用過程中由于產生靜電而造成安全事故。作為優選，步驟(1)中所述主料的粒徑為150～240目。本發明采用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工藝的生產效率，另一方面制得的耐火纖維具有相對穩定的特性。作為優選，步驟(4)中離心頭的離心速度為2～3萬轉/分，細孔的孔徑為0.1～0.3毫米。作為優選，步驟(4)中所述環保型耐火纖維直徑為25～30微米，長度為70～260毫米。本發明具有如下有益效果：(1)加入含甲醛捕捉劑的抗靜電復合結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保且具有抗靜電性能；(2)制備工藝簡單，參數易于控制，拓展應用領域，增加企業效益。具體實施方式下面通過具體實施例，對本發明的技術方案作進一步具體的說明。在本發明中，若非特指，所有設備和原料均可從市場購得或是本行業常用的，下述實施例中的方法，如無特別說明，均為本領域常規方法。實施例1按照以下配比制備抗靜電復合結合劑待用：酚醛樹脂7g，無水乙醇5g，0.05g的h2n-ch2-ch2-so3h和聚環氧乙烷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后共混進行粉碎得到粒徑為150目的主料；(2)將12.2g抗靜電復合結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，濾液流入1800℃的攪拌反應釜中不間斷攪拌得到紡絲液；(4)紡絲液從出料口流出，進入離心頭經離心頭的細孔噴出，離心頭的離心速度為2萬轉/分，細孔的孔徑為0.1毫米。紡絲液快速冷卻得到固體纖維，通過集棉器進行收集得到平均直徑為25微米，長度為70毫米的環保型耐火纖維。實施例2按照以下配比制備抗靜電復合結合劑待用：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后共混進行粉碎得到粒徑為240目的主料；(2)將14.3g抗靜電復合結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，濾液流入1950℃的攪拌反應釜中不間斷攪拌得到紡絲液；(4)紡絲液從出料口流出，進入離心頭經離心頭的細孔噴出，離心頭的離心速度為3萬轉/分，細孔的孔徑為0.3毫米。紡絲液快速冷卻得到固體纖維，通過集棉器進行收集得到平均直徑為30微米，長度為260毫米的環保型耐火纖維。實施例3按照以下配比制備抗靜電復合結合劑待用：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后共混進行粉碎得到粒徑為200目的主料；(2)將13.28g抗靜電復合結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，濾液流入1900℃的攪拌反應釜中不間斷攪拌得到紡絲液；(4)紡絲液從出料口流出，進入離心頭經離心頭的細孔噴出，離心頭的離心速度為2.5萬轉/分，細孔的孔徑為0.2毫米。紡絲液快速冷卻得到固體纖維，通過集棉器進行收集得到平均直徑為38微米，長度為160毫米的環保型耐火纖維。對比例對比例采用市售氧化鋁耐火纖維。對實施例1-3制得的環保型耐火纖維和對比例的市售氧化鋁耐火纖維的理化指標進行檢測，結果如表1所示。表1.理化指標結果理化指標實施例1實施例2實施例3對比例游離醛，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的甲醛捕捉劑和抗靜電劑的復合結合劑對傳統的耐火纖維進行改性，得到的環保型耐火纖維相對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定的防靜電能力，安全性能高。本發明加入含甲醛捕捉劑的抗靜電復合結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保且具有抗靜電性能；制備工藝簡單，參數易于控制，拓展應用領域，增加企業效益。當前第1頁12