[发明专利]一种聚磷酸钙纤维的制备方法及生产设备

说明书

技术领域

本发明涉及无机聚合物纤维材料制备领域，具体涉及一种聚磷酸钙纤维的制备方法及生产设备。

背景技术

玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料，具有强度大，弹性模量高，伸长率低等优点，通常作为复合材料中的增强材料、电绝缘材料等，广泛应用于国民经济的各个领域。

聚磷酸钙纤维属于磷酸盐玻璃纤维，是一种合成的无机聚合物晶质纤维，其主要成分为ZnO、CaO、P₂O₅，具有高强度、高模量、可控降解速率、热稳定性高、较低的吸水率、不易缠结成团及与基体形成良好界面等优良特征，可用于生物医用材料、包装材料、摩擦材料、塑料地板底衬材料等的增强材料使用。聚磷酸钙纤维具有玻璃纤维的一般特性，与同等直径的玻璃纤维相比较，普通玻璃纤维直径在10±um时的抗拉强度为0.6~1.2GPa，弹性模量为12~15GPa，而聚磷酸钙纤维的拉伸强度为1.0~1.2GPa，弹性模量为40~56GPa。

目前玻璃纤维的生产工艺有池窑拉丝法和坩埚拉丝法两种。坩埚拉丝法采用先将天然矿石制成玻璃球，再用玻璃球熔化拉丝的方法进行生产。由于需要二次熔化，能源消耗大，在小规模生产中，工艺参数不易控制，产品质量稳定性差，生产效率低，成本高。池窑拉丝法是将块状材料制成粉料，投入单元窑熔化成玻璃液，经澄清、均化和温度调控，由漏板流出，形成纤维，再经冷却器冷却、涂敷浸润剂后被高速旋转的拉丝机拉制卷绕成型。池窑拉丝法生产的产品质量稳定，生产成本低，劳动效率高。目前池窑拉丝均为大型企业，年生产量大，投资大、能耗高、污染大，不能满足实验室科研或小批量生产的需求。

发明内容

为了解决现有技术中的种种技术问题，本发明提供一种能够满足实验室科研或小批量生产要求的一种聚磷酸钙纤维的制备方法及生产设备。

本发明的目的通过以下技术方案来具体实现：

一种聚磷酸钙纤维的制备方法，包括如下步骤：

步骤一：将聚磷酸钙纤维原料粉末放入融化池中，电极加热升温至900-1200℃保温，形成聚磷酸钙溶液；

步骤二：聚磷酸钙溶液流入拉丝池窑，温度保持在800-1000℃；

步骤三：聚磷酸钙溶液从拉丝池窑流出后缠绕在拉丝机滚筒上，以300-1500米/分钟的速率进行拉丝，同时对拉丝进行冷却，形成聚磷酸钙纤维。

进一步的，步骤一中保温时间为30-90分钟。

一种聚磷酸钙纤维的生产设备，包括高温熔窑、拉丝装置与冷却装置，所述高温熔窑包括熔化池窑与拉丝池窑，所述熔化池窑与拉丝池窑通过液流通道连通，所述拉丝装置设置在所述拉丝池窑外侧，在所述熔化池窑、液流通道与拉丝池窑内设置有电极，所述拉丝池窑底部设置有下漏装置。

进一步的，所述电极包括棒状电极与板状电极，所述棒状电极设置在所述熔化池窑底部，所述板状电极设置在液流通道与拉丝池窑内。

进一步的，所述棒状电极与板状电极均为一个或多个，所述电极均为钼电极。

进一步的，所述电极通过电极砖固定。

进一步的，在所述棒状电极外由外向内依次套设刚玉保护套管与不锈钢保护套管。

进一步的，所述液流通道为U型，在所述熔化池窑与液流通道连接处设置有堵头。

进一步的，所述拉丝装置包括电动机、传动箱、机头轴、机头、排线器组成，所述电动机连接传动箱，传动箱分别于排线器和机头轴连接，所述机头与机头轴连接。

进一步的，所述冷却装置包括压缩机、储气罐、气阀与冷却风板和喷嘴，所述压缩机、储气罐通过输气管路与冷却风板或喷嘴相连通，所述气阀设置在所述输气管路上。

有益效果：

本发明公开的聚磷酸钙纤维的制备方法和生产设备，通过电加热对聚磷酸钙原料进行加热，不产生废气，占地面积小，热量散失少，配合料组分挥发小，易于调节控制、热工制度稳定，特别适合基于科研的需要，适合生产量小且在室内或通风环境较差的情况下使用。

附图说明

下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

图1是本发明公开的一种聚磷酸钙纤维生产设备剖面结构示意图；

图2是本发明公开的一种聚磷酸钙纤维生产设备的拉丝装置结构简图；

图3是本发明公开的一种聚磷酸钙纤维生产设备的冷却装置结构简图。

其中：