本發(fā)明涉及三聚氰胺甲醛樹脂領(lǐng)域，尤其涉及一種疏水性三聚氰胺甲醛樹脂纖維及其制備方法。
背景技術(shù)：
三聚氰胺甲醛樹脂是由三聚氰胺與甲醛反應(yīng)所得到的聚合物。該數(shù)值具有耐熱、耐電弧焊、阻燃、尺寸穩(wěn)定等優(yōu)點，因而廣泛被應(yīng)用于電子、電器、建筑、交通工具、日用品等行業(yè)。但是，三聚氰胺甲醛樹脂由于自身化學(xué)結(jié)構(gòu)的特點，疏水性差，使其不具有自清潔的功能，大大限制了其應(yīng)用領(lǐng)域。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
有鑒于此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種疏水性三聚氰胺甲醛樹脂纖維及其制備方法，制備得到的疏水性三聚氰胺甲醛樹脂纖維具有高的疏水性能，使其具有自清潔的功能。
本發(fā)明提供一種疏水性三聚氰胺甲醛樹脂纖維，包括以下重量份數(shù)的原料：
優(yōu)選地，所述填料的粒徑為100～200目。
優(yōu)選地，所述填料為鈦白粉、硅微粉、氧化鋁粉、氧化鎂粉或碳酸鈣。
優(yōu)選地，所述氟硅烷為全氟辛基三乙氧基硅烷、十七氟三甲氧基乙氧基硅烷、十七氟癸基三甲氧基硅烷、五氟苯基二甲基氯硅烷或十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷。
本發(fā)明還提供了上述疏水性三聚氰胺甲醛樹脂纖維的制備方法，包括以下步驟：
將三聚氰胺甲醛樹脂、填料分散在醇類溶劑中，分散均勻后加入多巴胺鹽酸鹽；避光靜置18～36h后，再加入氟硅烷，在60～80℃下密封攪拌反應(yīng)10～18h，得到三聚氰胺甲醛樹脂紡絲原液；
將所述三聚氰胺甲醛樹脂紡絲原液通過噴絲孔擠出，擠出物經(jīng)空氣層進入凝固浴凝固，再經(jīng)過洗滌、干燥后，得到疏水性三聚氰胺甲醛樹脂纖維。
優(yōu)選地，所述醇類溶劑為乙醇、正丙醇、異丙醇、丁醇或戊醇。
優(yōu)選地，所述三聚氰胺甲醛樹脂與所述醇類溶劑的重量比為1:0.5～0.8。
優(yōu)選地，所述攪拌速度為200～500r/min。
本發(fā)明提供了一種疏水性三聚氰胺甲醛樹脂纖維及其制備方法，該樹脂纖維中包括80～150重量份的三聚氰胺甲醛樹脂、3～15重量份的多巴胺鹽酸鹽、3～10重量份的氟硅烷、25～45重量份的填料。本發(fā)明中填料用于增加疏水性三聚氰胺甲醛樹脂纖維的表面粗糙度，氟硅烷用于增加疏水性三聚氰胺甲醛樹脂纖維疏水性，從而使得三聚氰胺甲醛樹脂纖維具有高的疏水性；多巴胺鹽酸鹽用于包裹三聚氰胺甲醛樹脂、填料，從而使得疏水性三聚氰胺甲醛樹脂纖維具有持久的疏水性，避免填料脫落，使得疏水效果差的問題。實驗結(jié)果表明，疏水性三聚氰胺甲醛樹脂纖維的接觸角在154°以上，滾動角在5.3°以下，且放置在外界環(huán)境中2000小時后，接觸角在150°以上，滾動角在8.3°以下。
具體實施方式
本發(fā)明公開了一種疏水性三聚氰胺甲醛樹脂纖維及其制備方法，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以借鑒本文內(nèi)容，適當(dāng)改進工藝參數(shù)實現(xiàn)。特別需要指出的是，所述類似的替換和改動對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是顯而易見的，它們都被視為包括在本發(fā)明。本發(fā)明的方法及引用已經(jīng)通過較佳實施例進行了描述，相關(guān)人員明顯能在不脫離本發(fā)明內(nèi)容、精神和范圍內(nèi)對本文所述的方法和應(yīng)用進行改動或適當(dāng)變更與組合，來實現(xiàn)和應(yīng)用本發(fā)明技術(shù)。
本發(fā)明提供了一種疏水性三聚氰胺甲醛樹脂纖維，包括以下重量份數(shù)的原料：
本發(fā)明中，填料用于增加疏水性三聚氰胺甲醛樹脂纖維的表面粗糙度，氟硅烷用于增加疏水性三聚氰胺甲醛樹脂纖維疏水性，從而使得三聚氰胺甲醛樹脂纖維具有高的疏水性；多巴胺鹽酸鹽用于包裹三聚氰胺甲醛樹脂、填料，從而使得疏水性三聚氰胺甲醛樹脂纖維具有持久的疏水性，避免填料脫落，使得疏水效果差的問題。
采用本發(fā)明的原料、配比制備的疏水性三聚氰胺甲醛樹脂纖維的接觸角在154°以上，滾動角在5.3°以下，且放置在外界環(huán)境中2000小時后，接觸角在150°以上，滾動角在8.3°以下。
在本發(fā)明中，三聚氰胺甲醛樹脂的重量份數(shù)為80～150份；在本發(fā)明的實施例中，三聚氰胺甲醛樹脂的重量份數(shù)為100～120份。
在本發(fā)明中，多巴胺鹽酸鹽包裹填料，從而提高填料在疏水性三聚氰胺甲醛樹脂纖維中的穩(wěn)定性，避免發(fā)生脫落，使得疏水性三聚氰胺甲醛樹脂纖維粗糙度低，造成纖維疏水性差的問題；多巴胺鹽酸鹽的重量份數(shù)為3～15份；在本發(fā)明的其他實施例中，多巴胺鹽酸鹽的重量份數(shù)為6～11份。
在本發(fā)明的實施例中，氟硅烷為全氟辛基三乙氧基硅烷、十七氟三甲氧基乙氧基硅烷、十七氟癸基三甲氧基硅烷、五氟苯基二甲基氯硅烷或十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷。
在本發(fā)明中，氟硅烷的重量份數(shù)為3～10份；在本發(fā)明的實施例中，氟硅烷的重量份數(shù)為5～8份。
為了使得疏水性三聚氰胺甲醛樹脂纖維同時具有高度的疏水性和疏水持久性，在本發(fā)明的其他實施例中，填料的粒徑為100～200目。
在本發(fā)明中，填料為鈦白粉、硅微粉、氧化鋁粉、氧化鎂粉或碳酸鈣；在本發(fā)明的實施例中，填料為鈦白粉或硅微粉。
為了保證疏水性三聚氰胺甲醛樹脂纖維同時具有高的力學(xué)強度和粗糙度，在本發(fā)明中，填料的重量份數(shù)為25～45份；在本發(fā)明的實施例中，填料的重量份數(shù)為30～40份。
本發(fā)明還提供了一種疏水性三聚氰胺甲醛樹脂纖維的制備方法，包括以下步驟：
將三聚氰胺甲醛樹脂、填料分散在醇類溶劑中，分散均勻后加入多巴胺鹽酸鹽；避光靜置18～36h后，再加入氟硅烷，在60～80℃下密封攪拌反應(yīng)10～18h，得到三聚氰胺甲醛樹脂紡絲原液；
將所述三聚氰胺甲醛樹脂紡絲原液通過噴絲孔擠出，擠出物經(jīng)空氣層進入凝固浴凝固，再經(jīng)過洗滌、干燥后，得到疏水性三聚氰胺甲醛樹脂纖維。
本發(fā)明，將多巴胺鹽酸鹽加入到混有三聚氰胺甲醛樹脂和填料的溶液中，避光靜置18～36h，使得三聚氰胺甲醛樹脂和填料包裹在多巴胺鹽酸鹽中，并且多巴胺鹽酸鹽可以與三聚氰胺甲醛樹脂反應(yīng)，從而提高多巴胺鹽酸鹽的包裹穩(wěn)定性；之后再向其中加入氟硅烷，氟硅烷與多巴胺鹽酸鹽反應(yīng)，從而使得疏水性三聚氰胺甲醛樹脂纖維具有非常高的疏水性能。另外，多巴胺鹽酸鹽包裹三聚氰胺甲醛樹脂、填料，從而使得疏水性三聚氰胺甲醛樹脂纖維具有持久的疏水性，避免填料脫落，使得疏水效果差的問題。
在本發(fā)明中，攪拌溫度的設(shè)定，一方面便于原料反應(yīng)，另一方面使得三聚氰胺甲醛樹脂紡絲原液中無氣泡，省略除氣泡過程，簡化了工藝流程。其中，攪拌溫度為60～80℃，攪拌時間為10～18h。在本發(fā)明的實施例中，攪拌速度為200～500r/min。
得到三聚氰胺甲醛樹脂紡絲原液后，將三聚氰胺甲醛樹脂紡絲原液紡絲得到疏水性三聚氰胺甲醛樹脂纖維。本發(fā)明對于所述紡絲方法沒有特殊限制，可以為干噴濕法紡絲或濕法紡絲。
在本發(fā)明的實施例中，醇類溶劑為乙醇、正丙醇、異丙醇、丁醇或戊醇。
在本發(fā)明的實施例中，三聚氰胺甲醛樹脂與醇類溶劑的重量比為1:0.5～0.8。
在本發(fā)明的實施例中，干噴濕法紡絲包括以下步驟：
將三聚氰胺甲醛樹脂紡絲原液通過噴絲孔擠出，擠出物經(jīng)空氣層進入凝固浴凝固，再經(jīng)過洗滌、干燥后，得到疏水性三聚氰胺甲醛樹脂纖維。
在本發(fā)明的實施例中，噴絲板孔徑為0.06～0.2mm；噴絲板孔數(shù)為200～800孔；噴拉比為1.5～7.0倍；噴絲速度為10～100m/min。
將通過噴絲孔擠出得到的擠出物經(jīng)空氣層進入凝固浴凝固，再經(jīng)過洗滌、干燥后，得到疏水性三聚氰胺甲醛樹脂纖維。具體為經(jīng)過空氣層進入凝固浴成型后，再經(jīng)過水洗槽，經(jīng)干燥后得到疏水性三聚氰胺甲醛樹脂纖維?？諝鈱痈叨葹?0～60mm，凝固浴選自甲醇、乙醇、乙二醇、丁醇、丙酮、丁酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亞砜和N-甲基吡咯烷酮中任意一種或幾種與水的混合溶液；干燥為經(jīng)熱輥或熱氣體甬道干燥，干燥環(huán)境為空氣、氮氣、氬氣或其它惰性氣體。
在本發(fā)明的實施例中，濕法紡絲包括以下步驟：
將三聚氰胺甲醛樹脂紡絲原液通過噴絲孔擠出；擠出物進入凝固浴凝固成型，再經(jīng)過洗滌、干燥后，得到疏水性三聚氰胺甲醛樹脂纖維。
在本發(fā)明的實施例中，噴絲板孔徑為0.04～0.15mm；噴絲板孔數(shù)為30～12000孔；噴拉比為1.0～5.0倍；噴絲速度5～100m/min。
將通過噴絲孔擠出得到的擠出物進入凝固浴凝固，再經(jīng)過洗滌、干燥后，得到疏水性三聚氰胺甲醛樹脂纖維。具體為進入凝固浴成型后，再經(jīng)過水洗槽，經(jīng)干燥后得到疏水性三聚氰胺甲醛樹脂纖維。凝固浴選自甲醇、乙醇、乙二醇、丁醇、丙酮、丁酮、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二甲基亞砜和N-甲基吡咯烷酮中任意一種或幾種與水的混合溶液；干燥為經(jīng)熱輥或熱氣體甬道干燥，干燥環(huán)境為空氣、氮氣或惰性氣體。惰性氣體為氦氣或氬氣。
為了進一步說明本發(fā)明，以下結(jié)合實施例對本發(fā)明提供的疏水性三聚氰胺甲醛樹脂纖維及其制備方法進行詳細描述。
實施例1
將80g三聚氰胺甲醛樹脂、25g鈦白粉分散在44g水中，攪拌均勻后加入3g多巴胺鹽酸鹽；避光靜置18h后，加入3g全氟辛基三乙氧基硅烷，在60℃下密封攪拌18h，得到三聚氰胺甲醛樹脂紡絲原液。
將上述的三聚氰胺甲醛樹脂紡絲原液采用干噴濕法紡絲成型，用計量泵將常溫的紡絲漿液精確計量后，由噴絲孔擠出，其中，噴絲板為200孔，孔徑0.2mm，噴拉比為1.5倍，紡絲速度為100m/min；將通過噴絲孔擠出得到的擠出物經(jīng)過高度為10mm空氣層進入體積比為1：4的二甲基亞砜和水的凝固浴中，水洗后經(jīng)熱氮氣甬道干燥得到疏水性三聚氰胺甲醛樹脂纖維。
實施例2
將150g三聚氰胺甲醛樹脂、45g硅微粉分散在82.5g水中，攪拌均勻后加入15g多巴胺鹽酸鹽；避光靜置36h后，加入10g十七氟三甲氧基乙氧基硅烷，在80℃下密封攪拌10h，得到三聚氰胺甲醛樹脂紡絲原液。
將上述的三聚氰胺甲醛樹脂紡絲原液采用濕法紡絲技術(shù)路線紡絲成型，用計量泵將常溫的紡絲漿液精確計量后，由噴絲孔擠出，其中噴絲板為30孔，孔徑0.12mm，噴拉比為2.0倍，紡絲速度為30m/min；將通過噴絲孔擠出得到的擠出物進入體積比為1：6的N,N-二甲基甲酰胺和水的凝固浴中，水洗后經(jīng)熱氮氣甬道干燥得到疏水性三聚氰胺甲醛樹脂纖維。
實施例3
將100g三聚氰胺甲醛樹脂、30g氧化鋁粉分散在45g水中，攪拌均勻后加入6g多巴胺鹽酸鹽；避光靜置24h后，加入5g十七氟癸基三甲氧基硅烷，在70℃下密封攪拌15h，得到三聚氰胺甲醛樹脂紡絲原液。
將上述的三聚氰胺甲醛樹脂紡絲原液采用干噴濕法紡絲成型，用計量泵將常溫的紡絲漿液精確計量后，由噴絲頭擠出，其中，噴絲板為800孔，孔徑0.06mm，速度為10m/min，噴拉比為7.0倍；將通過噴絲孔擠出得到的擠出物經(jīng)過高度為60mm的空氣層進入體積比為1：2的乙醇和水的凝固浴中，水洗后經(jīng)熱氬氣甬道干燥得到疏水性三聚氰胺甲醛樹脂纖維。
實施例4
將120g三聚氰胺甲醛樹脂、40g氧化鎂粉分散在54g水中，攪拌均勻后加入11g多巴胺鹽酸鹽；避光靜置30h后，加入8g五氟苯基二甲基氯硅烷，在65℃下密封攪拌12h，得到三聚氰胺甲醛樹脂紡絲原液。
將上述的三聚氰胺甲醛樹脂紡絲原液采用濕法紡絲技術(shù)路線紡絲成型，用計量泵將常溫的紡絲漿液精確計量后，由噴絲孔擠出，其中噴絲板為12000孔，孔徑0.04mm，噴拉比為1倍，紡絲速度為5m/min；將通過噴絲孔擠出得到的擠出物進入體積比為1：4的乙醇和水的凝固浴中，水洗后經(jīng)熱氮氣甬道干燥得到疏水性三聚氰胺甲醛樹脂纖維。
實施例5
將110g三聚氰胺甲醛樹脂、35g碳酸鈣分散在55g水中，攪拌均勻后加入8g多巴胺鹽酸鹽；避光靜置28h后，加入6g十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷，在75℃下密封攪拌17h，得到三聚氰胺甲醛樹脂紡絲原液。
將上述的聚酰胺酸原液過濾、真空脫泡后采用干噴濕法紡絲成型，用計量泵將常溫的紡絲漿液精確計量后，由噴絲孔擠出，其中，噴絲板為500孔，孔徑0.1mm，紡絲速度為50m/min，噴拉比為3.0倍；將通過噴絲孔擠出得到的擠出物經(jīng)過高度為30mm空氣層進入體積比為1：3的N,N－二甲基甲酰胺和水的凝固浴中，水洗后經(jīng)熱氮氣甬道干燥得到疏水性三聚氰胺甲醛樹脂纖維。
實施例6
將100g三聚氰胺甲醛樹脂、35g鈦白粉分散在50g水中，攪拌均勻后加入10g多巴胺鹽酸鹽；避光靜置30h后，加入7g十二氟庚基丙基三甲氧基硅烷，在65℃下密封攪拌12h，得到三聚氰胺甲醛樹脂紡絲原液。
將上述的三聚氰胺甲醛樹脂紡絲原液采用濕法紡絲技術(shù)路線紡絲成型，用計量泵將常溫的紡絲漿液精確計量后，由噴絲孔擠出，其中噴絲板為100孔，孔徑0.08mm，噴拉比為5倍，紡絲速度為100m/min；將通過噴絲孔擠出得到的擠出物進入體積比為2:3的N-甲基吡咯烷酮和水的凝固浴中，水洗后經(jīng)熱氦氣甬道干燥得到疏水性三聚氰胺甲醛樹脂纖維。
實施例7
將120g三聚氰胺甲醛樹脂、35g鈦白粉分散在72g水中，攪拌均勻后加入7g多巴胺鹽酸鹽；避光靜置25h后，加入6g五氟苯基二甲基氯硅烷，在75℃下密封攪拌11h，得到三聚氰胺甲醛樹脂紡絲原液。
將上述的聚酰胺酸原液過濾、真空脫泡后采用干噴濕法紡絲成型，用計量泵將常溫的紡絲漿液精確計量后，由噴絲孔擠出，其中，噴絲板為600孔，孔徑0.15mm，紡絲速度為60m/min，噴拉比為4.0倍；將通過噴絲孔擠出得到的擠出物經(jīng)過高度為40mm的空氣層進入體積比為1:1：1的乙二醇、N,N-二甲基乙酰胺和水的凝固浴中，水洗后經(jīng)熱氬氣甬道干燥得到疏水性三聚氰胺甲醛樹脂纖維。
實施例8
將100g三聚氰胺甲醛樹脂、30g鈦白粉分散在50g水中，攪拌均勻后加入10g多巴胺鹽酸鹽；避光靜置30h后，加入7g十七氟癸基三甲氧基硅烷，在60℃下密封攪拌14h，得到三聚氰胺甲醛樹脂紡絲原液。
將上述的三聚氰胺甲醛樹脂紡絲原液采用濕法紡絲技術(shù)路線紡絲成型，用計量泵將常溫的紡絲漿液精確計量后，由噴絲孔擠出，其中噴絲板為1000孔，孔徑0.12mm，噴拉比為3倍，紡絲速度為50m/min；將通過噴絲孔擠出得到的擠出物進入體積比為1:5的丁酮和水的凝固浴中，水洗后經(jīng)熱氦氣甬道干燥得到疏水性三聚氰胺甲醛樹脂纖維。
實施例9
將100g三聚氰胺甲醛樹脂、40g硅微粉分散在60g水中，攪拌均勻后加入10g多巴胺鹽酸鹽；避光靜置24h后，加入5g十七氟三甲氧基乙氧基硅烷，在70℃下密封攪拌16h，得到三聚氰胺甲醛樹脂紡絲原液。
將上述的聚酰胺酸原液過濾、真空脫泡后采用干噴濕法紡絲成型，用計量泵將常溫的紡絲漿液精確計量后，由噴絲孔擠出，其中，噴絲板為400孔，孔徑0.12mm，紡絲速度為80m/min，噴拉比為3.5倍；將通過噴絲孔擠出得到的擠出物經(jīng)過高度為20mm的空氣層進入體積比為2:1：2的丁醇、N-甲基吡咯烷酮和水的凝固浴中，水洗后經(jīng)熱氮氣甬道干燥得到疏水性三聚氰胺甲醛樹脂纖維。
實施例10
將130g三聚氰胺甲醛樹脂、35g硅微粉分散在52g水中，攪拌均勻后加入10g多巴胺鹽酸鹽；避光靜置30h后，加入8g全氟辛基三乙氧基硅烷，在80℃下密封攪拌15h，得到三聚氰胺甲醛樹脂紡絲原液。
將上述的三聚氰胺甲醛樹脂紡絲原液采用濕法紡絲技術(shù)路線紡絲成型，用計量泵將常溫的紡絲漿液精確計量后，由噴絲孔擠出，其中噴絲板為5000孔，孔徑0.06mm，噴拉比為4倍，紡絲速度為60m/min；將通過噴絲孔擠出得到的擠出物進入體積比為2:1的二甲基亞砜和水的凝固浴中，水洗后經(jīng)熱氦氣甬道干燥得到疏水性三聚氰胺甲醛樹脂纖維。
對本發(fā)明實施例1～10制備的三聚氰胺甲醛樹脂纖維進行伸長率、拉伸強度、接觸角、滾動角和耐紫外線性能測定，結(jié)果見表1。
耐紫外強度測定：具體為上述制備的三聚氰胺甲醛樹脂纖維經(jīng)過紫外燈輻照后測定其強度保持數(shù)據(jù)，輻照強度為10.43w/m2，波長范圍是280～315nm。
表1實施例1～10的測定結(jié)果
對實施例1～10制備得到的三聚氰胺甲醛樹脂纖維放置在外界環(huán)境中2000h后，對纖維的接觸角和滾動角進行測定，結(jié)果見表2。
表2實施例1～10的測定結(jié)果
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。