專利名稱：超細(xì)爐甘石微粒的表面包覆技術(shù)及其在合成纖維中的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種功能性超細(xì)材料的制備方法，具體涉及一種超細(xì)爐甘石微粒的表面處理加工方法。
背景技術(shù)：
眾所周知，爐甘石為一種常見中藥石(詳見中藥大辭典，1986年第1版，第1450頁(yè)爐甘石條記載)，原為碳酸鹽類礦物，菱鋅礦的礦石，其主要成分為碳酸鋅，煅燒后成粉末狀的氧化鋅。由于它對(duì)皮膚創(chuàng)傷具有防腐、收斂、保護(hù)作用，故醫(yī)藥上常作為治療皮膚病的藥材，用來(lái)防治皮膚病與治療皮膚的意外創(chuàng)傷。近年來(lái)，為了提高它的工業(yè)實(shí)用價(jià)值，應(yīng)用超細(xì)技術(shù)予以加工成為超細(xì)爐甘石微粒(或粉體)，可以進(jìn)一步發(fā)揮它的功效。但是由于現(xiàn)有的超細(xì)加工時(shí)間過(guò)長(zhǎng)(至少需要加工48小時(shí))，導(dǎo)致生產(chǎn)成本居高不下，且功能特性尚顯不足。因此產(chǎn)業(yè)部門希望有關(guān)科技工作者予以進(jìn)一步改進(jìn)，以滿足工業(yè)發(fā)展的需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的在于提供一種超細(xì)爐甘石微粒的表面包覆技術(shù)及其在合成纖維中的應(yīng)用。旨在大幅度降低爐甘石微粒的超細(xì)加工成本，和提高爐甘石微粒的功能特性。從而使含有改性的超細(xì)爐甘石微粒的纖維具有更優(yōu)的功能特性，從而進(jìn)一步推動(dòng)相關(guān)工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步。本發(fā)明的構(gòu)思是這樣的首先發(fā)明人在長(zhǎng)期研究超細(xì)粉碎技術(shù)的基礎(chǔ)上，藉助一類高效分散劑(或稱超分散劑)作用，以大幅度縮短爐甘石超細(xì)粉碎的時(shí)間，達(dá)到降低生產(chǎn)成本的目的；其次發(fā)明人在研究納米級(jí)鈦白的基礎(chǔ)上，構(gòu)思了一種納米級(jí)TiA包覆超細(xì)爐甘石微粒表面自動(dòng)包覆技術(shù)，從而獲得一種改性的超細(xì)爐甘石微粒，并有效地提高超細(xì)爐甘石微粒的功能特性。按照上述構(gòu)思，本發(fā)明亦是這樣實(shí)現(xiàn)的首先將市售的經(jīng)煅燒的爐甘石粉體(粒徑為45μπι)置于球磨機(jī)中，先按爐甘石重量比的0.5 1.0%加入高效分散劑(或稱超分散劑)再加去離子水配制成含固量為10 35% (Wt)的混合物后系，然后借助氧化鋁制成的球(球徑0. 5 3. Omm)球磨16 M小時(shí)；取出后置于沉降式離心分級(jí)機(jī)中進(jìn)行分級(jí)處理，將未達(dá)標(biāo)的組分，即粒徑> 0. 8μπι的爐甘石顆粒從分級(jí)機(jī)的外圈引出，返回球磨機(jī)中繼續(xù)進(jìn)行球磨加工；達(dá)標(biāo)的組分，即粒徑 <0.8μπι的爐甘石漿料，從分級(jí)機(jī)的中心引出，作為中間產(chǎn)品移入后面的反應(yīng)器中進(jìn)行下一步處理，樣品經(jīng)電鏡檢測(cè)，合格產(chǎn)品爐甘石的粒徑分布范圍為< 0. 8 0. 1 μ m。其中所說(shuō)的高效分散劑(或超分散劑)為選自丙烯酸的共聚物或市售的牌號(hào)為 CH-10B、CH-18、CH-7以及CH-13E高效分散劑中的一種或一種以上的混合分散劑。分級(jí)所得的合格產(chǎn)品其最大得率為投料量(以爐甘石重量計(jì)，下同)的60% (Wt)。實(shí)驗(yàn)證明高效分散劑的用量多少，對(duì)達(dá)標(biāo)組分得率有較大的影響，當(dāng)高效分散劑的用量為0. 5% (Wt)，球磨對(duì)小時(shí)，達(dá)標(biāo)的爐甘石得率可達(dá)60% (Wt)，如分散劑的用量?jī)H為0.2% (Wt)，在同樣的球磨條件其得率僅為20% (Wt)，如高效分散劑的用量加大至1 1. 5% (Wt)時(shí)，則同樣球磨條件下，達(dá)標(biāo)爐甘石的得率基本上保持60% (Wt)，但物系更加穩(wěn)定，所以高效分散劑的用量宜在0.5 (Wt)范圍選取。實(shí)驗(yàn)證明球磨時(shí)間的長(zhǎng)短對(duì)產(chǎn)品得率是有明顯影響的，如球磨時(shí)間16小時(shí)，產(chǎn)品的得率不足30 % (Wt)，如產(chǎn)業(yè)部門愿意這樣選擇，當(dāng)然可以獲得部分合格產(chǎn)品，不過(guò)此時(shí)未達(dá)標(biāo)的物料過(guò)多，返回球磨機(jī)的循環(huán)球磨量成倍增加，且離心分級(jí)機(jī)工作量亦顯著增加。從而耗去過(guò)多的輔助時(shí)間，經(jīng)濟(jì)上未必合算。所以選用球磨20-M小時(shí)，合格產(chǎn)品的得率達(dá)到60% (Wt)相對(duì)來(lái)說(shuō)是比較經(jīng)濟(jì)的。其次，衍生出來(lái)的TiA的包覆技術(shù)，即發(fā)明人在長(zhǎng)期實(shí)驗(yàn)研究納米級(jí)TiO2生產(chǎn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，將上述分級(jí)所得的合格產(chǎn)品置于盛有事先已配制好的四氯化鈦TiCl4 與去離子水混合液的反應(yīng)器中，先至少攪拌10分鐘(使物系分散均勻)，再通入NH3氣或加入尿素，使發(fā)生水解反應(yīng)析出TiO2-IiH2O,其反應(yīng)原理描述如下TiCl4+4NH3+(n+2) H2O-Ti02-nH20+4NH4Cl,NH3的加入量以水解反應(yīng)后析出的Ti離子濃度達(dá)0. . 5mol/L為度； 此外，還發(fā)現(xiàn)在上述攪拌反應(yīng)過(guò)程中，適量滴加少量的弱酸，則能加快TiCl4的分解形成的納米級(jí)的TiO2，并自動(dòng)包覆超細(xì)爐甘石的表面，這就是本發(fā)明所說(shuō)的超細(xì)爐甘石微粒的表面包覆技術(shù)；繼而將上述經(jīng)過(guò)納米二氧化鈦(TiO2)包覆的超細(xì)爐甘石物系先進(jìn)行水洗， 以除去反應(yīng)生成的NH4Cl,然后進(jìn)行離心沉降、干燥、再粉碎，以及收集、包裝，得到本發(fā)明產(chǎn)品，超細(xì)改性的爐甘石微粒(或粉體)；上述所說(shuō)的事先配置好的四氯化鈦與去離子水的混合液系指含有濃度為0. 2mol的四氯化鈦(TiCl4)的去離子水的混合溶液。最后，如何應(yīng)用于合成纖維中，完全可以按照公知的現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行，因而描述從略，僅需要強(qiáng)調(diào)一點(diǎn)，即使用本發(fā)明的超細(xì)改性的爐甘石粉體，所得的合成纖維，由于納米鈦白的活性和催化作用，使含有超細(xì)改性爐甘石粉體的纖維，其功能特性大大增強(qiáng)，從而有力地推動(dòng)相關(guān)工業(yè)的技術(shù)進(jìn)步。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但這些實(shí)施例并不限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。實(shí)施例1改性超細(xì)爐甘石粉體(粒徑0. 8 0. 1 μ m)產(chǎn)品的制備。首先將市售的粒徑為45 μ m的煅燒爐甘石250克，置于球磨機(jī)中，再加入0. 5克高效分散劑牌號(hào)CH-18、CH-7各一半，以及500毫升去離子水，籍助氧化鋁制成的球(球徑為 0. 5 3mm)球磨M小時(shí)，得到爐甘石漿狀物料，取出后置于高速離心沉降式分級(jí)機(jī)中，進(jìn)行分級(jí)處理，其中達(dá)標(biāo)的組分(即粒徑彡0.8μπι的爐甘石漿料)集中于分級(jí)機(jī)的中部，引出后存放于貯槽中，未達(dá)到的粗顆粒爐甘石(>0.8μπι的漿料組分)集中于分級(jí)機(jī)外側(cè)，引出后返回球磨機(jī)中繼續(xù)加工。達(dá)標(biāo)組分中爐甘石收率以投入試驗(yàn)時(shí)的爐甘石重量計(jì)為60% (Wt)。此外，高效分散劑用量的多少，對(duì)達(dá)標(biāo)爐甘石的收率亦有比較大的影響，如高效分散劑用量為0. 2%時(shí)，在同樣的球磨條件下，其達(dá)標(biāo)爐甘石的收率僅為20% ；當(dāng)分散劑用量達(dá) 0.5%，球磨時(shí)間M小時(shí)，達(dá)標(biāo)的爐甘石的收率可達(dá)60% (Wt)；當(dāng)分散劑的用量達(dá)1.5%時(shí)，分散物系則更為穩(wěn)定，但收率基本不變；所以分散劑用量以0. 5%，球磨時(shí)間M小時(shí)為一種適宜的選擇；如球磨時(shí)間減少，則達(dá)標(biāo)的爐甘石的收率相應(yīng)減少，當(dāng)球磨時(shí)間為16小時(shí)，達(dá)標(biāo)的爐甘石的收率僅為25%左右，不足30% (Wt)，換句話說(shuō)，如產(chǎn)業(yè)部門愿意選擇較短的球磨時(shí)間，是可以生產(chǎn)出合格產(chǎn)品，但未達(dá)標(biāo)組分所占比例較大，通過(guò)分級(jí)處理后返回再加工的爐甘石顆粒數(shù)量較多，需要耗費(fèi)較多的輔助時(shí)間，經(jīng)濟(jì)上未必合算。繼而將上述合格的物料移置入盛有濃度為0. 2mol、體積為500ml由TiCl4和去離子水組成的混合液的帶有攪拌裝置的反應(yīng)器中，先攪拌混勻10分鐘，在攪拌下再添加適量的尿素，使混合液中的 TiCl4水解，形成納米級(jí)的TiO2-IiH2O,尿素的加入量以水解產(chǎn)生的Ti離子濃度達(dá)到0. 5mol/ L為度，如在水解過(guò)程中向混合液中再滴加少量的醋酸，可以加速的TiCl4水解過(guò)程，形成的納米級(jí)TiO2并自動(dòng)包覆在超細(xì)爐甘石微粒的表面。將經(jīng)過(guò)納米級(jí)TiA包覆的超細(xì)爐甘石物料至少用去離子水洗一遍以除去水解反應(yīng)生成NH4Cl,繼而通過(guò)離心沉降、干燥、再粉碎等單元操作，得到約250克改性的超細(xì)爐甘石微粒(或稱粉體)產(chǎn)品。實(shí)施例2將改性超細(xì)爐甘石微粒(粒徑< 0. 8 μ m)添加至合成纖維原料中制備“爐甘石母?！薄?shí)施例1所得的改性超細(xì)爐甘石微粒物料添加至^g的合成纖維切片中，其添加量可在10 35% (Wt)范圍內(nèi)選取，所說(shuō)的切片為滌綸、丙綸中的一種置于小型的實(shí)驗(yàn)室用捏合機(jī)中于180°C下進(jìn)行充分捏合半小時(shí)，然后再置于螺桿擠出機(jī)中，在^KTC下擠壓造粒制備成含爐甘石的纖維母粒，簡(jiǎn)稱“爐甘石母粒”，可作為產(chǎn)品供應(yīng)市場(chǎng)。實(shí)施例3一類含改性超細(xì)爐甘石微粒的“爐甘石纖維”的制備。將實(shí)施例2所得的“爐甘石母粒”與合成纖維切片(如滌綸、丙綸等)按一定的比例混合，其中所說(shuō)的“一定比例”系指以合成纖維原料按總重量計(jì)時(shí)，爐甘石的含量宜在 0.5 1% (Wt)范圍內(nèi)選取，然后在化纖廠的拉絲工段按常規(guī)工藝制備成纖維產(chǎn)品，如可加工成細(xì)旦1.0 1.5旦)、中旦(1.5旦以上)、三維中孔纖維、五孔、七孔纖維等產(chǎn)品， 作為服飾工業(yè)的加工原料，供應(yīng)市場(chǎng)。實(shí)施例4改性超細(xì)爐甘石粉體直接加在纖維原料漿液中制備纖維產(chǎn)品。將實(shí)施例1所得的改性超細(xì)爐甘石粉體(粒徑< 0. 8 μ m)直接添加至纖維原料漿液中(如粘膠、腈綸等合成化纖原料漿液，或者其它原料漿液)，通過(guò)分散處理，然后將含超細(xì)爐甘石粉體的漿液在化纖廠的拉絲工段按常規(guī)工藝加工成一類保健功能的纖維產(chǎn)品，作為服飾工業(yè)的原料，供應(yīng)市場(chǎng)。其中超細(xì)爐甘石粉體的添加量宜控制在0.5 (Wt)范圍內(nèi)(以漿液中所含合成纖維原料干重計(jì))；所說(shuō)的一類具保健功能的纖維產(chǎn)品，除了指能加工成實(shí)施例3所說(shuō)的產(chǎn)品外，還可以加工成細(xì)旦長(zhǎng)絲，進(jìn)一步滿足服飾工業(yè)對(duì)原料選擇上的要求?？傊?，本發(fā)明主要克服爐甘石超細(xì)粉碎的技術(shù)難度，并通過(guò)表面改性處理提高了爐甘石功能特性，從而大幅度降低了成本；此外，由于超細(xì)的爐甘石表面包覆納米級(jí)TIO2, 從而進(jìn)一步強(qiáng)化爐甘石的功能作用?？梢苑奖愕貙t甘石應(yīng)用于合成纖維的原料中，制備成一類具有優(yōu)異保健功能的合成纖維產(chǎn)品，繼而制成各種功能性的服飾，以滿足市場(chǎng)的需求。
權(quán)利要求
1.一種超細(xì)爐甘石微粒的表面包覆技術(shù)，其特征在于(1)將煅燒后的爐甘石置于球磨機(jī)中，藉助高效分散劑的作用進(jìn)行超細(xì)研磨加工20 24小時(shí)，取出后置于沉降式離心分級(jí)機(jī)中分級(jí)，達(dá)標(biāo)的組分即粒徑< 0. 8 μ m 0. 1 μ m，由沉降式離心分級(jí)機(jī)的中間引出；未達(dá)標(biāo)部分，即粒徑>0.8μπι的爐甘石顆粒，則返回球磨機(jī)繼續(xù)進(jìn)行超細(xì)球磨加工。上述達(dá)標(biāo)的組分為一種超細(xì)爐甘石微粒的漿料，供下一步處理； 其中所說(shuō)的高效分散劑為選自丙烯酸類共聚物，或市售的牌號(hào)為CH-10B、CH-18、CH-7以及 CH-13E 一類高效分散劑中的一種或一種以上的混合高效分散劑；(2)將上述所得的超細(xì)爐甘石漿料移置到盛有TiCl4和去離子水組成的混合液的帶攪拌裝置的反應(yīng)器中，先攪拌混勻10分鐘，再通入氨氣或加入尿素，使TiCl4進(jìn)行水解析出 TiO2-IiH2O,直至物系中的Ti離子的濃度達(dá)到0. 5mol/L為止；繼而在攪拌下，向上述物系中緩慢滴加弱酸，形成納米級(jí)的TiO2,并自動(dòng)包覆在超細(xì)爐甘石顆粒的表面，形成一種改性的超細(xì)爐甘石微粒，最后將上述經(jīng)過(guò)納米級(jí)TW2包覆的超細(xì)爐甘石微粒物系進(jìn)行水洗、離心沉降、干燥、再粉碎諸化工單元操作處理，收集得到本發(fā)明所說(shuō)的一種改性的超細(xì)爐甘石粉體(或微粒)產(chǎn)品；上述所說(shuō)的弱酸為草酸、醋酸、碳酸中的一種。
2.一種含有改性超細(xì)爐甘石粉體的合成纖維，其特征在于首先將權(quán)利要求1所述的改性超細(xì)爐甘石粉體，與纖維切片混合，然后通過(guò)混煉、擠壓工藝制備成含改性的超細(xì)爐甘石的合成纖維母粒，簡(jiǎn)稱“爐甘石母?！保渲懈男誀t甘石粉體在爐甘石母粒中重量含量為10 35% (Wt)；繼而將上述爐甘石母粒與合成纖維切片混合，然后通過(guò)常規(guī)的拉絲工藝制備成本發(fā)明所說(shuō)的含有改性超細(xì)爐甘石粉體的合成纖維，其中改性爐甘石用量，以控制纖維中爐甘石重量含量在0.5 1.0% (Wt)范圍內(nèi)。
3.一種含有改性爐甘石粉體的合成纖維，其特征在于將權(quán)利要求1所述的改性超細(xì)爐甘石粉體直接加入到合成纖維的原漿料中，控制漿液的混合料中(以干基重量計(jì))改性爐甘石粉體含量為0.5 1.0% (Wt)，充分混勻后，通過(guò)常規(guī)的拉絲工序制備成含有改性超細(xì)爐甘石粉體的各種規(guī)格的合成纖維。
全文摘要
一種超細(xì)爐甘石微粒的表面包覆技術(shù)及其在合成纖維中的應(yīng)用，該法首先將原料爐甘石進(jìn)行濕法超細(xì)粉碎加工至粒徑≤0.8μm～0.1μm，由于藉助高效分散劑的作用，僅需球磨20～24小時(shí)，就可以獲得上述的合格產(chǎn)品，產(chǎn)品的得率為60％(Wt)；繼而進(jìn)行超細(xì)爐甘石微粒表面包覆納米級(jí)的二氧化鈦處理，最終獲得一種功能特性更優(yōu)異的改性超細(xì)爐甘石微粒(或粉體)產(chǎn)品，供合成纖維制品中應(yīng)用。
文檔編號(hào)C09C3/10GK102352133SQ20111016468
公開日2012年2月15日 申請(qǐng)日期2011年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月17日
發(fā)明者季建平, 王海, 胡文虎, 葛曉陵, 金海明 申請(qǐng)人:上海華力索菲科技有限公司