对位芳纶浆粕的制备与分级方法
技术领域
本发明涉及一种对位芳纶浆粕的制备与分级方法。
背景技术
对位芳纶浆粕(PPTA-pulp)是近二十年来新开发的PPTA纤维差别化品种,是一种耐高温、具有高度分散性的原纤化PPTA纤维产品,它在保留了PPTA纤维的优良的物理机械性能的同时,具有毛羽丰富、长径比高、比表面积大(4~14m2/g)等优点,从而作为石棉的理想代用品,在摩擦、密封、增强材料等领域中得到广泛的应用,进入90年代中期后,由于欧美等地区开展禁止使用石棉的环境保护运动,芳纶浆粕得到了迅速的发展,市场需求量日益提高,大约占即PPTA纤维销售量的30%。
目前,对位芳纶浆粕的制备技术主要有PPTA的浓硫酸液晶纺丝切断法和低温溶液缩聚法。通过浓硫酸液晶纺丝切断法制备对位芳纶浆粕的过程中,对位芳纶短纤维在水中分散不均匀,磨浆过程中易产生抱团现象,使得浆料不均匀。浆粕的开松是一个高速摩擦的过程,同时伴有大量的热量产生,由于对位芳纶浆粕的电阻为(7~9)*109Ω,导电性很差,开松后的浆粕带有几千伏,甚至上万伏的静电,静电会对下游客户的使用带来很大麻烦,一是静电易使浆粕成团难以分散;再就是静电对生产过程中使用有机溶剂的客户存在潜在的危险。另外,开松后的浆粕会含有细小纤维或纸屑含量,如果浆粕中细小纤维或纸屑含量太高,会影响浆粕的综合指标,影响其使用。上面两方面关于静电和纸屑的问题,与纸板的干度有一定的关系,纸板干度过高、含水率低,加上对位芳纶浆粕导电性差,致使开松过程中产生的静电得不到及时的消除,开松好的浆粕会带有很大的静电;如果纸板的干度过低,含有大量的水分,开松过程中会产生大量的纸屑,所以在浆粕的生产中,控制好纸板的干度也是一个关键问题。
中国专利公开号CN101250771A是以芳纶废料来生产浆粕,CN1191397C利用芳纶边角料制造芳纶浆粕,这两个专利中的浆粕都不是通过质量好的芳纶长丝来制备,所以无法保证浆粕的质量满足下游产品的需要。Yoon在EP0104410中提出了低温缩聚法直接制备芳纶浆粕,但是聚合溶剂用到了吡啶,会危害人的身心健康,并且得到的浆粕粗细分布较宽,浆粕的直径和长径比不稳定。所以,如何能够生产出性能优越和质量稳定的对位芳纶浆粕是现在的研究重点。
发明内容
本发明的目的是提供一种性能优越、质量稳定的对位芳纶浆粕的制备与分级方法。
本发明所提供的对位芳纶浆粕的制备与分级方法,包括如下步骤:
将对位芳纶长丝切割切成短纤维,加入到含有分散剂的水中,形成短纤维的悬浮液,然后进行疏解、打断和帚化得到浆液,在浆料中加入抗静电剂,脱水、干燥制成干度为90%的纸板,纸板进行开松制得对位芳纶浆粕,开松后的对位芳纶浆粕通过两级旋风分离器进行分级,第一级旋风分离器的直径为3~4m,高度为6~8m,第二级旋风分离器的直径为2.5~3m,高度为5~6m。
本发明的对位芳纶浆粕的制备与分级方法,其中:所述短纤维的长度为2~12mm。
本发明的对位芳纶浆粕的制备与分级方法,其中:所述分散剂为脂肪醇聚氧乙烯醚甲基硅烷或油酸聚氧乙烯酯。
本发明的对位芳纶浆粕的制备与分级方法,其中:所述分散剂在水中的质量浓度为0.5%~1%。
本发明的对位芳纶浆粕的制备与分级方法,其中:所述短纤维的悬浮液中短纤维的质量浓度为1%~2%。
本发明的对位芳纶浆粕的制备与分级方法,其中:所述抗静电剂为多元醇类、聚氧乙烯醚类非离子表面活性剂的一种或者几种。
本发明的对位芳纶浆粕的制备与分级方法,其中:所述浆料中所述抗静电剂的质量浓度为0.5%~1%。
本发明的对位芳纶浆粕的制备与分级方法,其中:所述第一级旋风分离器采用上部进料,所述第二级旋风分离器采用中间进料。
本发明的对位芳纶浆粕的制备与分级方法,其中:所述第一和第二级旋风分离器内压力均为-3.5~-5.5KPa。
本发明的对位芳纶浆粕的制备与分级方法,通过定量水分控制系统控制纸板干度恒定,以保证纸板的开松得到最佳效果。开松后添加浆粕分级系统,通过两级分离,减少纸屑和细小纤维的含量,得到性能优越的对位芳纶浆粕,其中纸屑含量减少75%~90%,细小纤维含量减少50%~70%,得到性能优良的浆粕;打浆过程中加入分散剂,有利于短纤维的分散,形成均匀的悬浮液;抄纸前加入抗静电剂,可以减少浆粕在抄纸和开松过程中形成的静电。
附图说明
图1为对位芳纶浆粕的制备与分级方法的流程示意图。
具体实施方式
实施例1:
如图1所示,将对位芳纶长丝经机械切割切成长度为8mm的短纤维,加入到质量浓度1%的油酸聚氧乙烯酯水溶液中,形成短纤维质量浓度为2%的均匀的悬浮液,通过高浓盘磨机进行疏解、打断和帚化,磨浆时间为120min,在浆料中加入抗静电剂十八胺聚氧乙烯醚,抗静电剂质量浓度为1%,通过造纸机脱水、干燥制成干度为95%的纸板,将纸板通过开松机进行开松制得对位芳纶浆粕,开松后的浆粕通过旋风分离器进行分级,一级分离器的直径为4m,高度为7.8m,压力为5.5KPa,二级分离器的直径为2.5m,高度为5m,压力为3.5KPa,第一级旋风分离器采用上部进料,第二级旋风分离器采用中间进料,两级分级后,纸屑含量减少90%,长度小于0.1mm的细小纤维含量减少54%,得到平均长度为1.2mm,比表面积为12m2/g的对位芳纶浆粕。
实施例2:
将对位芳纶长丝经机械切割切成长度为4mm的短纤维,加入到质量浓度0.5%油酸聚氧乙烯酯水溶液中,形成短纤维质量浓度为1%的均匀的悬浮液,通过双盘盘磨机进行疏解、打断和帚化,磨浆时间为180min,在浆料中加入抗静电剂十八胺聚氧乙烯醚,抗静电剂质量浓度为为0.5%,通过造纸机脱水、干燥制成干度为94%纸板,将纸板通过开松机进行开松制得对位芳纶浆粕,开松后的浆粕通过旋风分离器进行分级,一级分离器的直径为4m,高度为7m,压力为5.5KPa,二级分离器的直径为2.5m,高度为6m,压力为4KPa,第一级旋风分离器采用上部进料,第二级旋风分离器采用中间进料,两级分级后,纸屑含量减少80%,长度小于0.1mm的细小纤维含量减少65%,得到平均长度为1.0mm,比表面积为8m2/g的对位芳纶浆粕。
实施例3:
将对位芳纶长丝经机械切割切成长度为4mm的短纤维,加入到质量浓度0.5%的脂肪醇聚氧乙烯醚甲基硅烷水溶液中,形成短纤维质量浓度为1.5%的均匀的悬浮液,通过双盘盘磨机进行疏解、打断和帚化,磨浆时间为150min,在浆料中加入抗静电剂山梨糖醇,抗静电剂质量浓度为0.5%,通过造纸机脱水、干燥制成干度为94%纸板,将纸板通过开松机进行开松制得对位芳纶浆粕,开松后的浆粕通过旋风分离器进行分级,一级分离器的直径为3m,高度为8m,压力为5.0KPa,二级分离器的直径为3m,高度为6m,压力为3.5KPa,第一级旋风分离器采用上部进料,第二级旋风分离器采用中间进料,两级分级后,纸屑含量减少90%,长度小于0.1mm的细小纤维含量减少60%,得到平均长度为1.3mm,比表面积为14m2/g的对位芳纶浆粕。
实施例4:
将对位芳纶长丝经机械切割切成长度为10mm的短纤维,加入到质量浓度1%的脂肪醇聚氧乙烯醚甲基硅烷水溶液中,形成短纤维质量浓度为1%的均匀的悬浮液,通过双盘盘磨机进行疏解、打断和帚化,磨浆时间为240min在浆料中加入抗静电剂山梨糖醇,抗静电剂的质量浓度为0.8%,通过造纸机脱水、干燥制成干度为92%纸板,将纸板通过开松机进行开松制得对位芳纶浆粕,开松后的浆粕通过旋风分离器进行分级,一级分离器的直径为3m,高度为6m,压力为5.0KPa,二级分离器的直径为3m,高度为6m,压力为4.0KPa,第一级旋风分离器采用上部进料,第二级旋风分离器采用中间进料,两级分级后,纸屑含量减少75%,长度小于0.1mm的细小纤维含量减少70%,得到平均长度为1.5mm,比表面积为12m2/g的对位芳纶浆粕。
以上的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述,并非对本发明的范围进行限定,在不脱离本发明设计精神的前提下,本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进,均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。