本发明属于功能复合材料技术领域，具体涉及一种油品净化滤膜用疏水亲油改性超细玻璃纤维棉及其制备方法。
背景技术：
液压传动设备被誉为工业驱动的“心脏”，具有功率重量比大、启动制动迅速、可靠性和稳定性高等特点，广泛应用于航空航天、新能源装备、重型机械和汽车等领域，在装备制造行业的各系统中占据非常突出的地位。液压油在液压系统中具有能量传递、系统润滑、抗磨、防腐和冷却等用途，对液压系统的正常运转发挥着重要的作用。液压油的清洁度直接影响着液压设备的运行，当液压油混入污染物往往导致液压系统性能的下降甚至失效。研究发现，75％以上的液压设备故障都是由液压油污染造成的，其中水是液压油最主要的液质污染物之一。水进入液压油中并与其反应，形成酸性物质和油泥，导致液压油传动和润滑能力严重下降，并加速了液压元件的氧化锈蚀。因此，开发出具有具有高容尘量、大水接触角和高油水分离率的油品净化滤膜，具有高的经济价值和战略意义。
公开号为cn105986512a公开了公开了一种复合高效油水分离液压过滤器滤纸,由3～5毫米无碱超细玻璃纤维50～55、漂白针叶木浆55～60、蒸馏水适量、阴离子聚丙烯酞胺0.8～1、浓度为98wt％的浓硫酸适量、纳米二氧化钛10～12、固含量为30％的四氧化三铁胶体溶液20～25、无水乙醇适量、固含量40wt％的氟硅乳液60～65、烯基琥珀酸酐1～1.2、剑麻纤维7～8、废旧橡胶粉3～4、硅烷偶联剂0.9～1.1、有机硅乳液1.5～2、尿素2～3的原料制备而成。滤膜通过科学合理的成分配比,具有良好的吸附性,同时疏水亲油性能佳,能够实现高效油水分离。
公开号为cn105986528a公开了一种实现高效油水分离的液压油滤纸,由3～5毫米无碱超细玻璃纤维50～55、漂白针叶木浆55～60、蒸馏水适量、阴离子聚丙烯酞胺0.8～1、浓度为98wt％的浓硫酸适量、纳米二氧化钛10～12、固含量为30％的四氧化三铁胶体溶液20～25、无水乙醇适量、固含量40wt％的氟硅乳液60～65、分散剂nn00.8～1、沸石分子筛3～4、聚苯乙烯磺酸钠0.2～0.3、泥炭土2～3、碳酸氢钠0.4～0.5、微晶石蜡0.8～1的原料制备而成。使得滤膜具有良好的吸附效率,实现油水分离,提高了液压油的净度,延长使用寿命。
公开号为cn106948221a公开了一种高容尘量液体过滤复合材料及其制备方法,属于液体过滤领域,该液体过滤复合材料由基底层、玻璃纤维纸层和抗水层组成,具有高强度、比表面积大、过滤速度快、过滤精度高、过滤阻力小、疏水性好等优点,解决了粒状滤料的过滤精度受滤料粒径限制的问题,同时,具有高容量及长的使用寿命。
上述三发明专利中，所公开的油水分离用复合滤膜所用的超细玻璃纤维棉未经过疏水亲油改性，或疏水亲油改性发生在滤膜制备过程中或者之后。没有真正实现超细玻璃纤维棉疏水亲油改性，没有使得每一单根玻璃纤维表面都进行营造微纳粗糙结构的疏水亲油改性，没有造成玻璃纤维棉与纳米颗粒的有机融合。从而导致制备出的油水分离用复合滤膜的容尘量，水接触角和油水分离率都无法得到保障。因此，如何制备出性能优异和稳定的疏水亲油改性超细玻璃纤维棉是制备高容尘量、大水接触角和高油水分离率的油品净化滤膜亟待解决的问题。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的在于(1)提供一种油品净化滤膜用疏水亲油改性超细玻璃纤维棉；(2)提供一种油品净化滤膜用疏水亲油改性超细玻璃纤维棉的制备方法。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
1、一种油品净化滤膜用疏水亲油改性超细玻璃纤维棉，按质量百分比计，所述疏水亲油改性超细玻璃纤维棉包含以下组分：90～96wt％超细玻璃纤维棉，6～8wt％在纤维表面营造微纳粗糙结构的纳米级颗粒和0.5～1wt％偶联剂；所述超细玻璃纤维棉按质量百分比计，包含以下组分：sio2：56.5～66.5wt％，al2o3：2.5～6.5wt％，mgo：4.5～7.5wt％，cao：1.5～3.5wt％，b2o3：3～5.5wt％，fe2o3+zno+bao：4.5～7.5，碱性金属氧化物r2o(na2o+k2o)含量为：8～10.5wt％。
进一步，所述疏水亲油改性超细玻璃纤维棉纤维直径99.5％正态分布在0.15～3.5μm，纤维长度98.5％正态分布在0.5～4.5mm，纤维最大孔径≤9μm和纤维孔隙率≥98.5％。
进一步，所述在纤维表面营造微纳粗糙结构的纳米级颗粒为高能球磨法、沉淀法、溶胶凝胶法、水热法和氧化还原法制备出的纳米二氧化钛和纳米二氧化硅颗粒中的一种和或几种。
进一步，所述在纤维表面营造微纳粗糙结构的纳米级颗粒直径为20～100nm。
进一步，所述偶联剂为kh792、kh550、kh560、ndz-101、ndz-311、dl602和dl171中的一种或几种。
2、所述的一种油品净化滤膜用疏水亲油改性超细玻璃纤维棉的制备方法，具体如下：
根据超细玻璃纤维棉化学组成选取适量的石英砂、纯碱、钾长石、钠长石、方解石、硼砂、白云石、碳酸钡和氧化锌，然后将选取的矿物原料混合均匀后投入窑炉进行高温煅烧，排除气泡和杂质后熔炼成均匀透明的玻璃液，然后玻璃液通过合金漏板形成一次玻璃纤维丝，一次玻璃纤维丝再经过高温高压的火焰喷吹形成超细玻璃纤维，在火焰喷吹的同时将混合有纳米级颗粒的偶联剂均匀雾化喷洒于超细玻璃纤维表面，制得疏水亲油改性改性超细玻璃纤维，将改性后超细玻璃纤维通过负压引风均匀分散于成型网上，最后通过烘干处理，制得油品净化滤膜用疏水亲油改性超细玻璃纤维棉。
进一步，所述窑炉煅烧温度为1400±10℃，玻璃液温度1100±10℃，漏板温度980±10℃，一次玻璃纤维丝温度70±3℃，火焰喷吹的温度为1025±10℃。
进一步，所述合金漏板材质为ptrh30、ptrh20、ptrh10或ptrh6铂铑合金其中的一种。
进一步，所述一次玻璃纤维丝直径为0.15～2.5mm；混合有纳米级颗粒的偶联剂的喷射流量为120～225kg/h。
进一步，所述烘干处理为在115～135℃的烘房内烘制5±1min。
本发明的有益效果在于：本发明提供了一种油品净化滤膜用疏水亲油改性超细玻璃纤维棉及其制备方法，在利用火焰喷吹法制备超细玻璃纤维的同时，均匀雾化喷洒混合有纳米级颗粒的偶联剂在每一单根超细玻璃纤维表面，使得纳米级颗粒与玻璃纤维有机结合，在每根纤维表面营造微纳粗糙结构，造成超细玻璃纤维棉充分疏水亲油改性。同时，限定了超细玻璃纤维棉和合金漏板的化学成分，这样可以有效的效细化纤维，降低玻璃的膨胀系数，提高超细玻璃纤维热稳定性、化学稳定性和机械强度，有效提高利用疏水亲油改性超细玻璃纤维棉油制备出油品净化用滤膜的容尘量、水接触角和油水分离率。通过本发明的制备方法，保证制备出的疏水亲油改性超细玻璃纤维棉纤维直径99.5％正态分布在0.15～3.5μm，纤维长度98.5％正态分布在0.5～4.5mm，纤维最大孔径≤9μm和纤维孔隙率≥98.5％，最终利用其制备出的油品净化滤膜水接触角达到135°～165°，油水分离率达到88～96％，容尘量125～225g/m2。
具体实施方式
下面将对本发明的优选实施例进行详细的描述。
实施例1
制备油品净化滤膜用疏水亲油改性超细玻璃纤维棉
按质量比称取59份石英砂、11.5份纯碱、2.5份钾长石、3.5钠长石、5份方解石、6.5硼砂、9白云石、1.5份碳酸钡和1.5份氧化锌，矿物原料均匀混合后投入1400℃窑炉煅烧，排除气泡和杂质熔炼成均匀透明的玻璃液，所得玻璃液的温度为1100℃；然后玻璃液通过温度为980℃ptrh20铂铑合金漏板形成温度为70℃直径为1mm的一次玻璃纤维丝，再经过1025℃火焰喷吹形成超细玻璃纤维，在火焰喷吹的同时，将混合有溶胶凝胶法制备的颗粒直径为25nm二氧化钛颗粒的ndz-101偶联剂按照180kg/h的喷射流量均匀雾化喷洒于超细玻璃纤维表面，其中ndz-101的用量为所制备的疏水亲油改性超细玻璃纤维棉总质量的0.5wt％，纳米级二氧化钛颗粒的用量为所制备的疏水亲油改性超细玻璃纤维棉总质量的7.5wt％，制得疏水亲油改性超细玻璃纤维，并将所述改性超细玻璃纤维均匀分散于成型网上，最后在125℃烘房内烘干5min，制得其直径99.5％正态分布在1.2μm，纤维长度98.5％正态分布在3.5mm，纤维最大孔径7μm和纤维孔隙率99％的疏水亲油超细玻璃纤维棉，利用其制备出的油品净化滤膜水接触角达到140°，油水分离率达到92％，容尘量198g/m2。
实施例2
制备油品净化滤膜用疏水亲油改性超细玻璃纤维棉
按质量比称取64份石英砂、8.5份纯碱、1.5份钾长石、3钠长石、5份方解石、6.5硼砂、8白云石、1.5份碳酸钡和2份氧化锌，矿物原料均匀混合后投入1405℃窑炉煅烧，排除气泡和杂质熔炼成均匀透明的玻璃液，所得玻璃液的温度为1105℃；然后玻璃液通过温度为985℃ptrh30铂铑合金漏板形成温度为72℃直径为0.56mm的一次玻璃纤维丝，再经过1035℃火焰喷吹形成超细玻璃纤维，在火焰喷吹的同时，将混合有溶胶凝胶法制备的颗粒直径为20nm二氧化硅颗粒的ndz-101和kh550混合偶联剂按照220kg/h的喷射流量均匀雾化喷洒于超细玻璃纤维表面，其中ndz-101和kh550的用量分别为所制备的疏水亲油改性超细玻璃纤维棉总质量的0.5wt％和0.5wt％，纳米级二氧化钛颗粒的用量为所制备的疏水亲油改性超细玻璃纤维棉总质量的8wt％，制得疏水亲油改性超细玻璃纤维，并将所述改性超细玻璃纤维均匀分散于成型网上，最后在135℃烘房内烘干4min，制得其直径99.5％正态分布在1μm，纤维长度98.5％正态分布在4.5mm，纤维最大孔径5.5μm和纤维孔隙率99.5％的疏水亲油超细玻璃纤维棉，利用其制备出的油品净化滤膜水接触角达到155°，油水分离率达到96％，容尘量220g/m2。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。
技术特征：
1.一种油品净化滤膜用疏水亲油改性超细玻璃纤维棉，其特征在于，按质量百分比计，所述疏水亲油改性超细玻璃纤维棉包含以下组分：90～96wt％超细玻璃纤维棉，6～8wt％在纤维表面营造微纳粗糙结构的纳米级颗粒和0.5～1wt％偶联剂；所述超细玻璃纤维棉按质量百分比计，包含以下组分：sio2：56.5～66.5wt％，al2o3：2.5～6.5wt％，mgo：4.5～7.5wt％，cao：1.5～3.5wt％，b2o3：3～5.5wt％，fe2o3+zno+bao：4.5～7.5，碱性金属氧化物r2o(na2o+k2o)含量为：8～10.5wt％。
2.如权利要求1所述的一种油品净化滤膜用疏水亲油改性超细玻璃纤维棉，其特征在于，所述疏水亲油改性超细玻璃纤维棉的纤维直径99.5％正态分布在0.15～3.5μm，纤维长度98.5％正态分布在0.5～4.5mm，纤维最大孔径≤9μm和纤维孔隙率≥98.5％。
3.如权利要求1所述的一种油品净化滤膜用疏水亲油改性超细玻璃纤维棉，其特征在于，所述在纤维表面营造微纳粗糙结构的纳米级颗粒为高能球磨法、沉淀法、溶胶凝胶法、水热法和氧化还原法制备出的纳米二氧化钛和纳米二氧化硅颗粒中的一种和或几种。
4.如权利要求1所述的一种油品净化滤膜用疏水亲油改性超细玻璃纤维棉，其特征在于，所述在纤维表面营造微纳粗糙结构的纳米级颗粒直径为20～100nm。
5.如权利要求1所述的一种油品净化滤膜用疏水亲油改性超细玻璃纤维棉，其特征在于，所述偶联剂为kh792、kh550、kh560、ndz-101、ndz-311、dl602和dl171中的一种或几种。
6.权利要求1-5任一项所述的一种油品净化滤膜用疏水亲油改性超细玻璃纤维棉的制备方法，其特征在于，具体如下：
根据超细玻璃纤维棉化学组成选取适量的石英砂、纯碱、钾长石、钠长石、方解石、硼砂、白云石、碳酸钡和氧化锌，然后将选取的矿物原料混合均匀后投入窑炉进行高温煅烧，排除气泡和杂质后熔炼成均匀透明的玻璃液，然后玻璃液通过合金漏板形成一次玻璃纤维丝，一次玻璃纤维丝再经过高温高压的火焰喷吹形成超细玻璃纤维，在火焰喷吹的同时将混合有纳米级颗粒的偶联剂均匀雾化喷洒于超细玻璃纤维表面，制得疏水亲油改性改性超细玻璃纤维，将改性后超细玻璃纤维通过负压引风均匀分散于成型网上，最后通过烘干处理，制得油品净化滤膜用疏水亲油改性超细玻璃纤维棉。
7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述窑炉煅烧温度为1400±10℃，玻璃液温度1100±10℃，漏板温度980±10℃，一次玻璃纤维丝温度70±3℃，火焰喷吹的温度为1025±10℃。
8.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述合金漏板材质为ptrh30、ptrh20、ptrh10或ptrh6铂铑合金其中的一种。
9.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述一次玻璃纤维丝直径为0.15～2.5mm；混合有纳米级颗粒的偶联剂喷射流量为120～225kg/h。
10.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述烘干处理为在115～135℃的烘房内烘制5±1min。
11.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，利用该疏水亲油改性超细玻璃纤维棉制备出的油品净化滤膜水接触角135～165°，油水分离率88～96％，容尘量125～225g/m2。
技术总结
本发明涉及一种油品净化滤膜用疏水亲油改性超细玻璃纤维棉及其制备方法，属于功能复合材料技术领域，所述疏水亲油改性超细玻璃纤维棉按质量百分比计，由90～96wt％超细玻璃纤维棉，6～8wt％在纤维表面营造微纳粗糙结构的纳米级颗粒和0.5～1wt％偶联剂组成。本发明还涉及该疏水亲油改性超细玻璃纤维棉的制备方法，通过将超细玻璃纤维与纳米级颗粒及偶联剂复合后制得疏水亲油改性的超细玻璃纤维棉，该改性超细玻璃纤维棉可用于制备具有高容尘量，大水接触角和高油水分离率的油品净化玻璃纤维滤膜。
技术研发人员：翟福强;李璐
受保护的技术使用者：重庆文理学院
技术研发日：.07.01
技术公布日：.02.28
