水分散疏水性粉末组合物和使用水分散疏水性粉末组合物制备浆纸和玻璃纤维的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种水分散疏水性粉末组合物和一种使用水分散疏水性粉末组合物制备产品的方法，更具体地，涉及一种水分散疏水性粉末组合物，其中疏水性粉末的性能不会被影响，并且它的均匀水分散状态可以保持很长一段时间而不发生层分离，还涉及一种通过浸入(impregnate)疏水性粉末(例如气凝胶)制备楽纸、楽板和玻璃纤维的方法。
【背景技术】
[0002]疏水性材料常用于绝缘，并且在疏水性材料中，气凝胶是典型的绝缘材料。然而，气凝胶的应用在很多工业领域都是不重要的，尽管其具有优异的绝缘性能、吸声性能和隔声性能。其中一个原因是气凝胶的高价格，另外一个原因是因为缺少关于气凝胶的疏水性的应用技术。
[0003]特别地，在绝缘涂料、绝缘涂层剂、绝缘板、绝缘纤维毯等的生产过程中，当一种具有很强疏水性的材料(例如气凝胶)被混合作为绝缘材料时，绝缘产品的绝缘性能可能会显著提高，并且其应用技术可以被积极地使用。由于绝缘材料的疏水性，应用技术中最难的挑战之一是将绝缘材料(例如气凝胶)和水溶性材料相混合。因此，为了得到水性凝胶溶液或水分散物，大量的添加剂组分或附加的工艺是有必要的。这种工艺可以被分为添加表面活性剂的化学方法和强制性物理混合方法。
[0004]首先，关于将作为疏水性粉末的气凝胶和水溶性材料进行物理混合的方法，水溶性材料需要有一定程度或更高程度的粘度，并且根据水溶性材料的粘度以合适的速率混合是很重要的。
[0005]为了获得足够程度的粘性，优选使用大量的水溶性材料，然而，当加入过量的水溶性材料，可能会大大削弱最初的包括气凝胶的混合物所要求的绝缘效果和隔音效果。
[0006]另外，当这样获得的水分散气凝胶组合物被干燥时，会残余过量的粘合剂材料，并且气凝胶粉末会因其粘性凝聚或凝固，因此，和它的最初状态相比显示出较高的导热系数。此外，由于水溶性粘合剂材料的影响，它的疏水性也会显著减弱，气凝胶的固有性能也会显著降低。更进一步地，当将纤维或无纺布用水分散气凝胶组合物浸入时，粘合剂可能会在干燥后变硬，纤维或无纺布可能会失去弹性。
[0007]同时，为了生产可商业化的气凝胶无纺布，使用硅溶胶-凝胶工艺(silicasol-gel process)将硅胶浸入无纺布中，接着使用超临界工艺进行干燥并且生产气凝胶无纺布。然而，当应用超临界工艺时，生产效率可能会降低，生产费用可能会增加。
[0008]为了克服上述缺陷，可以通过使用在室温干燥得到的相对低价的气凝胶来生产气凝胶无纺布。气凝胶无纺布通过在无纺布生产过程中喷射气凝胶粉末的方法制得。在这种情况下，在生产过程中产生的灰尘可能会非常高，重量较低的气凝胶可能会喷射至空气中，无纺布中浸入的气凝胶的量可能会不足。
[0009]另外，当气凝胶在造纸过程中被浸入时，例如使用气凝胶使纸绝缘时，疏水性气凝胶可能会与在水中打散了的纸浆纤维发生相分离，使用气凝胶制备绝缘纸存在一定程度的困难。
[0010]因此，只有在不使用粘合剂增加粘性的情况下，或者只有在使用最少量的粘合剂并且疏水性粉末(例如气凝胶)被均匀混合或在水溶液中分散的情况下，才有可能在相关领域有多种应用。
[0011](专利文件1)韩国专利申请号10-2011-0103450
【发明内容】
[0012]技术问题
[0013]本发明的一方面提供了一种水分散疏水性粉末组合物，该水分散疏水性粉末组合物可以保持很长一段时间均匀的水分散状态而不发生层分离。
[0014]问题的解决方案
[0015]根据本发明的一个方面，提供了一种水分散疏水性粉末组合物，该水分散疏水性粉末组合物包括水、高吸水性聚合物(SAP)和疏水性粉末。
[0016]所述SAP优选包括选自由聚苯稀酰胺、聚丙烯酸、聚氧化乙烯、聚乙烯醇、明胶、多聚糖、纤维素或其衍生物以及壳聚糖或它们的盐组成的组中的至少一种。
[0017]所述SAP和所述水的重量比优选为1:50-1:1000。
[0018]所述SAP和所述疏水性粉末的重量比优选为1:10-1:500。
[0019]所述水分散疏水性粉末组合物的粘度优选为100-200，OOOcpo
[0020]疏水性粉末可以为选自由二氧化硅气凝胶粉末、疏水性(S1、Ca、A1或Mg) x0y矿物粉末、用疏水性硅烷表面处理的无机化合物和用疏水性硅烷表面处理的有机化合物组成的组中的至少一种。
[0021]根据本发明的另一方面，提供了一种制备水分散组合物的方法，该方法包括:通过将水和高吸水性聚合物(SAP)混合制备具有凝胶态的水溶液；以及加入疏水性粉末并通过搅拌进行混合。疏水性粉末均匀地分散于所述水分散组合物中。
[0022]当所述水分散组合物的粘度为100-5，OOOcp时，所述搅拌的速度优选为3，000-10，OOOrpm。
[0023]当所述水分散组合物的粘度大于等于5，OOOcp时，所述搅拌的速度优选为500-3，000rpmo
[0024]根据本发明的另一方面，提供了一种制备气凝胶浆纸的方法，该方法包括:将纸浆原料和水混合并打浆；加入水分散疏水性粉末组合物并搅拌；通过去除水分形成气凝胶浆泥(aerogel pulp slurry);通过将气凝胶楽泥与水混合进行离解(dissociating);形成纸；脱水；以及干燥。
[0025]所述纸浆原料可以优选选自由天然纸浆、人造浆和再生纸浆组成的组。
[0026]根据本发明的另一方面，提供了一种制备气凝胶复合玻璃纤维的方法，该包括:将长度为1-100 μ m的玻璃丝和水按照1:70-1:150的重量比混合打浆，相对于1重量份的玻璃丝，加入0.01-0.10重量份的分散剂，并混合；加入水分散疏水性粉末组合物并搅拌；相对于1重量份的玻璃丝，混合500-1，000重量份的水并搅拌以进行稳定；将组合物成型从而稳定为5-30mm的厚度；脱水；以及干燥。
[0027]本发明的有益效果
[0028]根据本发明，疏水性粉末可以分散地很稳定，并且所制得的水分散组合物可以具有好的分散性。本发明水分散组合物中可以保持很长一段时间不发生相分离。此外，本发明所述水分散疏水性粉末组合物在干燥以后，只剩下疏水性粉末和少量的高吸水性聚合物(SAP)。由于当考虑到混合剂作为普通粘合剂时的量时则所述SAP的用量很少，并且SAP的体积很小，所述疏水性粉末的物理性能和特性只会受到轻微的影响。
【附图说明】
[0029]通过以下结合附图的详细描述可以更好的理解本发明的上述内容和其他方面、特征和其他优势，其中:
[0030]图1(a)为实施例1制备的疏水性气凝胶粉末分散在水分散组合物中的照片，以及图1(b)为对比例2制备的水分散组合物中疏水性气凝胶和水没有混合并且分离的照片；
[0031]图2 (a)为使用制备例2制备的水分散气凝胶组合物生产的桑皮(mulberry)纤维的韩吉(hanji，由桑树手工制造的韩国传统纸)的内部扫描电子显微镜(SEM)照片，以及图2(b)为使用制备例2制备的水分散气凝胶组合物生产的桑皮纤维的韩吉的示意疏水性的照片；
[0032]图3为使用制备例3制备的水分散气凝胶组合物生产的复合玻璃纤维内部的SEM图；
[0033]图4(a)为制备例3中制备的复合玻璃纤维的示意疏水性的照片，图4(b)为制备例3中制备的复合玻璃纤维的示意防火性能的照片；
[0034]图5 (a)为普通不含气凝胶的湿玻璃纤维的示意吸水性的照片，图5 (b)为普通湿玻璃纤维被火焰融化的照片；
[0035]图6(a)为制备例5生产的气凝胶再生纸浆板的示意疏水性的照片，图6 (b)为制备实施例5生产的气凝胶再生纸浆板的示意耐久性(防火性能)的照片。
【具体实施方式】
[0036]以下将结合附图详细说明本发明的【具体实施方式】。
[0037]根据本发明，提供了一种含有水、高吸水性聚合物(SAP)和疏水性粉末的水分散疏水性粉末组合物。
[0038]在本发明中，通过使用少量的SAP作为水溶液的增黏剂可以制备得到具有高粘度的水分散组合物，并且可以得到疏水性粉末的水分散溶液。
[0039]结果是，可以获得其中疏水性粉末(例如疏水性气凝胶)稳定并均匀地混合并因此具有创新实用性的水分散溶液。
[0040]换言之，关于在处理疏水性粉末过程中产生灰尘的缺点是在多种工业领域应用中的最难克服的缺点之一，该缺点可以得到解决。本发明的水分散溶液具有微量的SAP (当考虑到疏水性粉末的量时)，并且所述疏水性粉末的性能在各个领域应用后经过又一次的干燥时仍能保持。
[0041]特别地，当疏水性粉末为气凝胶时，其体积密度很小，可以混合更