一种活性云母纸及其相关制品的制备方法
阅读说明：本技术 一种活性云母纸及其相关制品的制备方法 (Preparation method of active mica paper and related products thereof ) 是由 李俊 李新辉 朱淼 潘斌海 于 2021-02-04 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种活性云母纸及其相关制品的制备方法,包括以下步骤：(1)将经过破碎的云母精浆悬浮液抽到反应釜中并进行稀释；(2)搅拌,加热升温云母悬浮液,并调节云母悬浮液的PH值；(3)向步骤(2)中悬浮液滴加硅烷偶联剂醇溶液；(4)滴加完毕后继续搅拌,降温、过滤、洗涤至中性；(5)向步骤(4)中云母加水稀释到合适浓度后,进行造纸得活性云母纸。本发明制备的云母纸具备硅烷偶联剂上与有机材料发生化学反应的反应基团,极大的增加了云母表面的极性和反应性,增强了分子间的作用力,在制品施胶过程中,能快速与胶黏剂浸润、相容、反应,提高了制品机械强度。(The invention provides a preparation method of active mica paper and related products thereof, which comprises the following steps: (1) pumping the crushed mica seminal plasma suspension into a reaction kettle and diluting; (2) stirring, heating the mica suspension, and adjusting the pH value of the mica suspension; (3) dropwise adding a silane coupling agent alcoholic solution into the suspension in the step (2); (4) after the dropwise addition is finished, stirring, cooling, filtering and washing to be neutral; (5) and (4) adding water into the mica in the step (4) to dilute the mica to a proper concentration, and making paper to obtain the active mica paper. The mica paper prepared by the invention has a reactive group which is chemically reacted with an organic material on a silane coupling agent, so that the polarity and reactivity of the mica surface are greatly increased, the intermolecular acting force is enhanced, the mica paper can be quickly infiltrated, compatible and reacted with an adhesive in the process of gluing a product, and the mechanical strength of the product is improved.)
技术领域
本发明属于云母制品技术领域，尤其涉及一种活性云母纸及其相关制品的制备方法。
背景技术
云母纸是以经破碎成一定粒径分布的碎云母或云母粉为原料，经制浆、抄造、成型、压榨等工艺制成的代替天然云母片作为电气绝缘材料的云母制品，是依靠云母鳞片间微弱的范德华力结合而成的。云母纸可用于制作云母板和云母带，用于电气绝缘材料。在制作云母板和云母带时，都有有机胶黏剂与云母纸接触、浸润，然后胶黏剂在烘道内反应、固化。胶黏剂对云母纸的浸润、渗透性决定了云母制品的机械性能优劣。
目前，由于云母纸极差的韧性，为了使有机胶黏剂能充分浸润无机的云母纸，一般都采用增加溶剂稀释胶黏剂的固含量，特别是高档的有机硅类胶黏剂，来增加云母制品的韧性，但是很难有效地利用排列紧密、透气性差而绝缘性能好的云母纸。
曾有专利、文献报道，在云母浆中添加偶联剂制备含有偶联剂的云母纸，偶联剂与水不能完全溶解，而且溶解后会很快水解，在造纸过程中会导致偶联剂的分布不均匀、粘结不牢很容易在抄造过程中被水洗下来；而在云母板、云母带施胶过程中，在胶黏剂中添加偶联剂，则存在着偶联剂水解慢(无水)、优先与玻璃纤维结合(比表面积大)等问题，对云母纸对链接强度增加有限。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术之缺陷，提供了一种活性云母纸及其相关制品的制备方法。
本发明是这样实现的：
本发明提供活性云母纸及其相关制品的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将经过破碎的云母精浆抽到反应釜中，并进行稀释形成悬浮液；
(2)搅拌，加热云母精浆悬浮液至一定温度，并调节云母精浆悬浮液的PH值；
(3)向步骤(2)中云母精浆悬浮液中滴加硅烷偶联剂醇溶液，并控制pH值稳定；
(4)滴加完毕后继续搅拌，降温，过滤，洗涤至中性；
(5)向步骤(4)洗涤后的云母中加水稀释到合适浓度后，进行造纸得活性云母纸；
(6)步骤(5)得到的活性云母纸，经施胶、烘干、配重、压制、裁切，制成云母板；
(7)步骤(5)得到的活性云母纸，经施胶与补强材料复合后，烘干、分切，制成云母带。
进一步地，步骤(1)中反应釜中云母稀释后的含量为5％-30％(w/w)，优选8％-25％(w/w)，特别优选12％-20％(w/w)。
进一步地，步骤(3)中所采用的硅烷偶联剂为己基三甲氧基硅烷、癸基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油丙基甲基二乙氧基硅烷、3-缩水甘油丙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油丙基三乙氧基硅烷、p-苯乙烯三甲氧基硅烷、3-异丁烯丙基三甲氧基硅烷、3-异丁烯丙基三乙氧基硅烷、3-丙烯基丙基三甲氧基硅烷、N-2(氨乙基)3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-2(氨乙基)3-氨丙基三甲氧基硅烷、N-2(氨乙基)3-氨丙基三乙氧基硅烷、3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷、3-脲基丙基三乙氧基硅烷、3-巯基丙基三甲氧基硅烷等，优选3-缩水甘油丙基甲基二乙氧基硅烷、3-缩水甘油丙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油丙基三乙氧基硅烷、N-2(氨乙基)3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、N-2(氨乙基)3-氨丙基三甲氧基硅烷、N-2(氨乙基)3-氨丙基三乙氧基硅烷、3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷中的一种或几种的组合，特别优选3-缩水甘油丙基三甲氧基硅烷、3-缩水甘油丙基三乙氧基硅烷、3-氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷中的一种或几种的组合。
进一步地，所述硅烷偶联剂的醇溶液中，硅烷偶联剂与醇溶液的重量比为1:(0.2–20)，优选1：(0.5–10)，特别优选1：(1–4)；其中醇优选甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇中的一种或几种的组合，特别优选乙醇或异丙醇或二者的组合。
进一步地，硅烷偶联剂用量是云母干重的0.1％-10％，优选0.5％-5％，特别优选1％-3％。
步骤(3)中硅烷偶联剂醇溶液的滴加速度为在0.5h-12h内加完，优选0.5h–6h，特别优选1h–4h。
进一步地，云母精浆为白云母精浆、金云母精浆、煅烧白云母精浆、煅烧金云母精浆、合成云母精浆中的一种或几种的组合，云母精浆的粒径分布在-4目至+120目之间，优选-8目至+100目之间，更优选-10目至80目之间。
制备云母精浆的方法是水力破碎制浆、鼠笼破碎制浆、轮碾破碎制浆、超声波破碎制浆中的一种或几种的组合，优选水力破碎制浆。
进一步地，步骤(2)中温度为40℃-90℃，优选65℃-85℃，特别优选70℃-80℃，pH值为2-10，优选pH 3-8，特别优选pH 4-8。
进一步地，步骤(5)的活性云母纸具备硅烷偶联剂上与有机材料发生化学结合的反应基团。
进一步地，施胶所用的胶黏剂为水性/油性的有机硅胶黏剂、聚酯胶黏剂、环氧树脂胶黏剂、聚氨酯胶黏剂及其被改性过的胶黏剂中的一种，优选有机硅胶黏剂。
进一步地，所述补强材料为玻璃纤维布、无纺布、聚酯薄膜、聚烯烃薄膜中一种或几种的组合。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明采用化学水解的方法，在云母鳞片表面接枝硅烷偶联剂：硅烷偶联剂的烷氧基水解，结合到云母表面，使云母表面生成能与有机材料反应的官能基团，极大的增加了云母表面的极性和反应性，增强了分子间的作用力，在制品施胶过程中，能快速与胶黏剂浸润、相容、反应，提高了制品机械强度。
2、本发明制得的活性云母纸中偶联剂仅占云母质量的5％以下，对云母的绝缘性和胶黏剂的耐热性，几乎没有影响。
具体实施方式
下面将结合本发明具体实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：活性金云母纸
选取进口的印度金云母，经洗料后，经输料机送往水力破碎机，分级浓缩后，打入精浆池，经测试，云母鳞片的粒径分布和固含量见表1。
抽取500kg金云母精浆到反应釜中，开启搅拌，并加水650kg，然后打开蒸汽，加热云母悬浮液温度至70℃。待温度稳定后，用1:1盐酸调节悬浮液pH＝7.5；称取2.1kg KH550，并溶解在6.3kg乙醇中，搅拌均匀待用，调试偶联剂醇溶液加料速度为40ml/min，开始在悬浮液中滴加偶联剂，并加酸维持pH恒定。全部滴加完毕后，放料，过滤洗涤至中性后，加水至云母固含量42％左右，抽至活性金云母精浆池。
按照造纸工艺，将此活性金云母经抄造、压榨、烘烤、收卷，得到活性金云母纸。
实施例2：活性煅烧白云母纸
选取进口的白云母，经800℃煅烧1小时后，冷却至室温，经输料机送往水力破碎机，分级浓缩后，打入精浆池，经测试，云母鳞片的粒径分布和固含量见表1.
抽取500kg煅烧白云母精浆到反应釜中，开启搅拌，并加水850kg，然后打开蒸汽，加热云母悬浮液温度至80℃。待温度稳定后，用1:1盐酸调节悬浮液pH＝6.5；称取2.5kgKH560，并溶解在5kg乙醇中，搅拌均匀待用，调试偶联剂醇溶液加料速度为40ml/min，开始在悬浮液中滴加偶联剂，并加酸维持pH恒定。全部滴加完毕后，放料，过滤洗涤至中性后，加水至云母固含量42％左右，抽至活性煅烧白云母精浆池。
按照造纸工艺，将此活性煅烧白云母经抄造、压榨、烘烤、收卷，得到活性煅烧白云母纸。
实施例3：活性合成云母纸
选取合成云母，经输料机送往水力破碎机，分级浓缩后，打入精浆池。经测试，云母鳞片的粒径分布和固含量见表1.
抽取500kg合成云母精浆到反应釜中，开启搅拌，并加水850kg，然后打开蒸汽，加热云母悬浮液温度至80℃。待温度稳定后，用1:1盐酸调节悬浮液pH＝5.5；称取3kg KH570，并溶解在12kg乙醇中，搅拌均匀待用，调试偶联剂醇溶液加料速度为50ml/min，开始在悬浮液中滴加偶联剂，并控制pH值。全部滴加完毕后，放料，过滤洗涤至中性后，加水至云母固含量42％左右，抽至活性合成云母精浆池。
按照造纸工艺，将此活性合成云母经抄造、压榨、烘烤、收卷，得到活性合成云母纸。
对比例4常规金云母纸
选取进口的印度金云母，经洗料后，经输料机送往水力破碎机，分级浓缩后，打入精浆池，经测试，云母鳞片的粒径分布和固含量见表1。
按照造纸工艺，将此活性金云母经抄造、压榨、烘烤、收卷，得到常规金云母纸。
对比例5常规煅烧白云母纸
选取进口的白云母，经800℃煅烧1小时后，冷却至室温，经输料机送往水力破碎机，分级浓缩后，打入精浆池，经测试，云母鳞片的粒径分布和固含量见表1。
按照造纸工艺，将此煅烧白云母经抄造、压榨、烘烤、收卷，得到常规煅烧白云母纸。
对比例6常规合成云母纸
选取合成云母，经输料机送往水力破碎机，分级浓缩后，打入精浆池。经测试，云母鳞片的粒径分布和固含量见表1。
按照造纸工艺，将此合成云母经抄造、压榨、烘烤、收卷，得到常规合成云母纸。
表1云母鳞片粒径分布及固含量
云母鳞片组成
实例1
实例2
实例3
对比实例4
对比实例5
对比实例6
＞8目(％)
0
0
0
0
0
0
8目-16目(％)
0.5
0.4
0.4
0.5
0.4
0.4
16目-40目(％)
31.15
33.34
35.27
31.15
33.35
35.26
40目-80目(％)
50.02
46.78
43.01
50.00
46.77
43.04
80目-100目(％)
13.96
15.26
15.37
13.96
15.25
15.36
＜100目(％)
4.37
4.22
5.95
4.37
4.23
5.96
云母含量(％)
42.02
40.19
41.23
42.02
40.19
41.23
表2云母纸性能
从表中看出，经过处理的云母纸，其其机械强度增加40％以上，击穿强度增加20％以上。
实施例7活性金云母板
将实施例1中所制得的云母纸，在输料带上经过有机硅胶黏剂刷涂施胶后，烘干得到上胶金云母纸，经配重、压制、裁切，得到金云母板；
对比例8常规金云母板
将实施例4中所制得的云母纸，在输料带上经过有机硅胶黏剂刷涂施胶后，烘干得到上胶金云母纸，经配重、压制、裁切，得到金云母板；
实施例9活性金云母带
将实施例1中所制得的云母纸，在输料带上经过有机硅胶黏剂浸润的玻璃纤维复合后，烘干得到云母带卷，经分切得到金云母带；
对比例10常规金云母带
将实施例4中所制得的云母纸，在输料带上经过有机硅胶黏剂浸润的玻璃纤维复合后，烘干得到云母带卷，经分切得到金云母带；
性能对比见表3和表4，经对比，活性云母纸及其制品比不处理在机械性能和绝缘强度上优越，分别提高在50％及20％以上。
表3云母板性能对比
实例7
对比实例8
云母含量(％)
92.2％
92.5％
胶含量(％)
7.8％
7.5％
500℃失重(％)
0.8
0.8
700℃失重(％)
1.6
1.7
抗弯强度(N/mm<sup>2</sup>)
230
153
介电强度(kV/mm)
32
25
表4云母带性能对比
本发明采用化学水解的方法，在云母鳞片表面接枝硅烷偶联剂：硅烷偶联剂的烷氧基水解，结合到云母表面，使云母表面生成能与有机材料反应的官能基团，极大的增加了云母表面的极性和反应性，增强了分子间的作用力，在制品施胶过程中，能快速与胶黏剂浸润、相容、反应，提高了制品机械强度。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。