本發(fā)明涉及高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及纖維表面處理組合物以及絕緣纖維、絕緣紗線和絕緣繩索及其制備方法。
背景技術(shù)：
目前，市場(chǎng)上絕緣繩索主要由蠶絲或合成纖維編織、絞制而成。在帶電作業(yè)領(lǐng)域，考慮到對(duì)繩索的絕緣性能以及繩索的變形性的要求，主要使用蠶絲繩、合成纖維繩。由于蠶絲繩及合成纖維繩的防潮處理一般采用的是防潮劑的物理附著，而非化學(xué)鍵連接，導(dǎo)致洗滌一定次數(shù)后，其防潮性能大幅度地下降，致使其使用壽命短。而且，隨著特高壓輸電線路的架設(shè)，輸電線路上的各金具的體積和重量都隨之增加，在帶電作業(yè)過(guò)程中，需要對(duì)金具進(jìn)行提吊，現(xiàn)有的蠶絲繩和合成纖維繩的強(qiáng)度在一定程度上已不能滿足帶電作業(yè)的需要，致使某些作業(yè)項(xiàng)目無(wú)法順利開展。因此，需要研制新的帶電作業(yè)用絕緣繩索，相比于蠶絲繩以及現(xiàn)有合成纖維繩，其防潮性能更持久、穩(wěn)定，強(qiáng)度更高，并且具有較高的抗紫外老化性能。新型高強(qiáng)度、防潮、抗紫外老化的絕緣繩可以將塔上帶電作業(yè)項(xiàng)目的大噸位受力轉(zhuǎn)移到地面，降低桿塔上作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，保證作業(yè)的安全性，該絕緣繩的研制成功將為特高壓帶電作業(yè)帶來(lái)第三次革命。
PBO纖維即聚對(duì)苯撐苯并二噁唑纖維，其原纖由沿著纖維軸方向高度取向的PBO分子鏈構(gòu)成，直徑在10～50nm之間，原纖之間存在許多毛細(xì)管狀的微孔，這些微孔依靠原纖之間的裂紋或原纖的開口彼此連接。
PBO纖維綜合性能優(yōu)異，被譽(yù)為新時(shí)代的超高性能纖維。其抗拉能力強(qiáng)，單纖強(qiáng)力高達(dá)5Gpa(吉帕)，拉伸模量最高可達(dá)300Gpa，是等徑對(duì)位芳綸纖維的兩倍、等徑鋼絲的十倍，而其密度僅為鋼絲的1/5；對(duì)金屬的耐磨性能優(yōu)于芳綸纖維；受力后變形小，熱膨脹因子僅為-6ppm/℃；在空氣中的熱降解溫度約為650℃，在氮?dú)饣驓鍤猸h(huán)境中的熱降解溫度超過(guò)700℃，比芳綸纖維高100℃；其極限吸氧指數(shù)達(dá)到68，在聚合物中是最高的，即使在明火中也呈陰燃狀態(tài)，所以具有自阻燃性；另外具有較高的耐沖擊性能，其織物穿透所需能量為杜邦芳綸Kevlar纖維的2倍。因此，PBO纖維不但被廣泛應(yīng)用于國(guó)防軍工及航空航天等尖端領(lǐng)域，而且還可廣泛應(yīng)用于常規(guī)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程和耐高溫、阻燃等高性能產(chǎn)品的替代升級(jí)，如光纜增強(qiáng)材料、繩索和纜繩等高拉力材料、橋梁纜繩、航海運(yùn)動(dòng)帆船的主纜、操作桿以及賽艇用帆布、防彈衣、航海服、高溫防切割手套、耐高壓電手套，其復(fù)合材料應(yīng)用于戰(zhàn)斗機(jī)、空間飛行器、火箭等外層結(jié)構(gòu)和內(nèi)部承力結(jié)構(gòu)。
鑒于PBO纖維的優(yōu)異的力學(xué)性能以及熱穩(wěn)定性等，使其成為帶電作業(yè)用絕緣繩的首選候選材料。然而，盡管PBO纖維具有眾多優(yōu)點(diǎn)，但仍存在一些嚴(yán)重的缺陷，例如PBO纖維易吸潮，并且在受潮后易于發(fā)生深度原纖化，致使PBO原纖發(fā)生滑移，導(dǎo)致其力學(xué)性能急劇下降；又例如PBO纖維在紫外光照射下容易發(fā)生快速老化的現(xiàn)象。這些缺陷的存在致使PBO纖維繩索的使用壽命短、成本高，其應(yīng)用范圍也受到嚴(yán)重受限。
現(xiàn)有技術(shù)中通常采用的表面處理手段是利用防水劑和紫外線吸收劑或屏蔽劑對(duì)PBO纖維進(jìn)行表面處理，然而由于PBO分子結(jié)構(gòu)中不存在弱化學(xué)鍵，缺少活性基團(tuán)，表面光滑，導(dǎo)致纖維表面自由能低，使其表面很難連接其它功能團(tuán)，如防水基團(tuán)、抗紫外線基團(tuán)等。因此，這些現(xiàn)有技術(shù)手段效果不明顯，難以有效解決PBO纖維易于吸濕受潮、強(qiáng)力下降以及室外應(yīng)用快速老化等技術(shù)問(wèn)題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種用于絕緣纖維的表面處理組合物、經(jīng)該組合物表面處理得到的絕緣纖維及其制備方法。
本發(fā)明的目的還在于提供一種絕緣紗線及絕緣繩索。
基于上述目的，本發(fā)明第一方面提供一種纖維表面處理組合物，所述組合物包括硅烷偶聯(lián)劑、聚合物和防水劑，其中所述聚合物為聚氨酯/丙烯酸類聚合物的共聚物，所述丙烯酸類聚合物選自聚丙烯酸、聚丙烯酸酯或丙烯酸-丙烯酸酯共聚物。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，所述聚合物可以是核殼結(jié)構(gòu)，其中核為聚氨酯，殼為丙烯酸類聚合物。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，當(dāng)丙烯酸類聚合物選自聚丙烯酸酯或丙烯酸-丙烯酸酯共聚物時(shí)，丙烯酸酯單體中與丙烯酸成酯的醇是碳鏈長(zhǎng)度大于等于8個(gè)碳原子的直鏈醇，例如丙烯酸酯單體可以選自丙烯酸辛酯、丙烯酸癸酯、丙烯酸月桂酯中的至少一種。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，所述聚合物為納米顆粒，其粒徑范圍為5～200納米。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，所述聚合物可以是聚合物懸液或聚合物乳液的形式，其中所述聚合物形成分散體顆粒。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，所述聚氨酯包括二異氰酸酯單體與多元醇聚合形成的聚氨酯，其中二異氰酸酯單體可選自異佛爾酮二異氰酸酯。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，所述硅烷偶聯(lián)劑可選自KH系列硅烷偶聯(lián)劑，例如選自KH550，KH560，KH570，KH792中的至少一種。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，所述防水劑可選自全氟六碳鏈防水劑和全氟八碳鏈防水劑。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，所述組合物還包括陽(yáng)離子染料，所述陽(yáng)離子染料可選自C.I.Basic Yellow 24和C.I.Basic Yellow 28中的至少一種。
本發(fā)明的第二方面提供一種絕緣纖維，其中所述絕緣纖維的表面上具有所述組合物。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，所述絕緣纖維是聚對(duì)苯撐苯并二噁唑(PBO)纖維。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，絕緣纖維表面上的所述組合物占所述絕緣纖維重量的1～20％。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，絕緣纖維表面上的防水劑占所述絕緣纖維重量的1～18％。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，絕緣纖維上的陽(yáng)離子染料占所述絕緣纖維重量的0.001～0.002％。
本發(fā)明的第三方面提供一種制備如本發(fā)明第二方面所述的絕緣纖維的方法，包括以下步驟：
1)將如權(quán)利要求1～10中任一項(xiàng)所述的組合物與纖維接觸，使得所述組合物附著在所述纖維的表面上；和
2)將附著有所述組合物的纖維進(jìn)行烘焙。
所述纖維是聚對(duì)苯撐苯并二噁唑(PBO)纖維。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，所述接觸包括將所述纖維依次在硅烷偶聯(lián)劑、聚合物乳液和防水劑中浸漬。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，所述接觸包括將纖維先在硅烷偶聯(lián)劑和聚合物乳液的混合物中浸漬，洗滌、干燥后再于防水劑中浸漬。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，所述表面處理的溫度為約100～130℃，處理時(shí)間為約60～120分鐘。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，烘焙溫度為180～250℃。
本發(fā)明的第四方面涉及一種絕緣紗線，其可以由如本發(fā)明第二方面所述的絕緣纖維經(jīng)紡織加工制成。
作為一種替代方案，所述絕緣紗線也可以通過(guò)包括以下步驟的方法制成：
1)將纖維經(jīng)紡織加工制成紗線；
2)將如權(quán)利要求1～10中任一項(xiàng)所述的組合物與所述紗線接觸，使得所述組合物附著在所述紗線的表面上；和
3)將附著有所述組合物的紗線進(jìn)行烘焙，得到絕緣紗線。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，所述纖維是聚對(duì)苯撐苯并二噁唑(PBO)纖維。
本發(fā)明的第五方面涉及一種絕緣繩索，其可以由如本發(fā)明第四方面所述的絕緣紗線加工制成。
在一個(gè)替代實(shí)施方案中，所述絕緣繩索也可以通過(guò)包括以下步驟的方法制成：
1)將纖維經(jīng)紡織加工制成紗線；
2)將所述紗線加工制成12股松散型初級(jí)繩索；
3)將所述12股松散型初級(jí)繩索與如權(quán)利要求1～10中任一項(xiàng)所述的組合物接觸，使得所述組合物附著在所述12股松散型初級(jí)繩索的表面上；
4)將附著有所述組合物的12股松散型初級(jí)繩索進(jìn)行烘焙，得到12股松散型絕緣初級(jí)繩索；和
5)將所述12股松散型絕緣初級(jí)繩索定型整理，隨后用如本發(fā)明第四方面所述的絕緣紗線對(duì)其進(jìn)行包皮處理，得到絕緣繩索。
在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，所述纖維是聚對(duì)苯撐苯并二噁唑(PBO)纖維。
技術(shù)效果：
本發(fā)明的纖維表面處理組合物包括硅烷偶聯(lián)劑、聚合物和防水劑，三者之間通過(guò)相互作用產(chǎn)生協(xié)同效果，有效地解決了現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問(wèn)題。
在上述組合物的各個(gè)組分的具體作用如下：
硅烷偶聯(lián)劑：
1)可以防止纖維發(fā)生原纖化滑移：PBO纖維由于自身化學(xué)結(jié)構(gòu)具有發(fā)生原纖化的傾向，利用硅烷偶聯(lián)劑對(duì)其進(jìn)行表面處理可以顯著降低這一趨勢(shì)。硅烷偶聯(lián)劑水解后形成的-SiOH基團(tuán)能夠與纖維上的N原子形成化學(xué)鍵以及與纖維上的O原子形成氫鍵，從而在微原纖之間形成交聯(lián)，阻止微原纖發(fā)生原纖化滑移，有利于保持強(qiáng)度。
2)為聚合物連接在纖維表面上提供活性基團(tuán)位點(diǎn)：硅烷偶聯(lián)劑水解后殘余的活性基團(tuán)例如-NH2、-OH、-OC2H5等可以與聚合物乳液中的乳膠粒上的殘基例如羧基反應(yīng)，形成酰胺鍵、酯鍵等，從而提供聚合物與纖維表面連接的位點(diǎn)。
聚合物：
3)聚合物中的聚氨酯部分具有良好的成膜性和包覆性，能夠起到物理保護(hù)和隔水的作用。
4)聚合物中的聚丙烯酸部分或聚丙烯酸酯水解后在纖維表面引入陰離子基團(tuán)如-COO-，有利于陽(yáng)離子防水劑如全氟六碳鏈防水劑和全氟八碳鏈防水劑吸附或鍵合在其上，從而能夠增強(qiáng)防水劑在纖維表面的結(jié)合力，提高纖維防水性能的耐洗滌性和耐久性。
5)通過(guò)聚合物對(duì)纖維表面的覆膜和遮蓋，能夠顯著改變折光率，有利于增加對(duì)紫外光的反射和折射，從而提高纖維的抗紫外線能力。
防水劑：
6)由于纖維表面的陰離子聚合物的存在，使得弱陽(yáng)離子/陽(yáng)離子性的防水劑與纖維表面的結(jié)合速率和結(jié)合量能夠得到顯著增加，從而明顯提高纖維的拒水能力，并且防水劑與聚合物之間的結(jié)合力顯著大于現(xiàn)有技術(shù)中防水劑與纖維表面的吸附力，因此能夠顯著提高纖維的耐洗滌性。
在進(jìn)一步優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明還具有以下優(yōu)點(diǎn)：
7)組合物中的聚合物采取聚合物乳液形式制備有利于聚合物的穩(wěn)定性，防止在與其它組分混合時(shí)發(fā)生凝聚，并且有利于控制粒徑分布。
8)由于PBO原纖之間存在大量納米微孔，因此納米尺寸的聚合物顆粒能夠有效地填充這些微孔，有效地增大聚合物與PBO原纖之間的接觸面積。
9)由于防水劑連接在聚合物的丙烯酸基團(tuán)上，使得防水劑分子被夾持在丙烯酸酯鏈段的側(cè)鏈之間，當(dāng)該側(cè)鏈為C8以上時(shí)，能夠有利地改善防水劑的拒水能力，特別是能夠顯著提高全氟六碳鏈防水劑的拒水能力。
在本領(lǐng)域中常用的防水劑是全氟六碳鏈防水劑和全氟八碳鏈防水劑，其中全氟六碳鏈防水劑的拒水能力低于全氟八碳鏈防水劑。但是，由于全氟八碳鏈防水劑會(huì)產(chǎn)生PFOS(全氟辛烷磺酰基化合物)和PFOA(全氟辛酸)，而歐盟已經(jīng)全面禁止使用含有PFOS和PFOA的化學(xué)品，因此全氟八碳鏈防水劑的使用受到了極大的限制。本發(fā)明利用聚合物上的C8以上直鏈側(cè)鏈夾持防水劑分子，能夠顯著提高全氟C6防水劑的拒水能力，從而能夠利用全氟六碳鏈防水劑有效替代全氟八碳鏈防水劑。
10)異佛爾酮二異氰酸酯與多元醇合成的聚氨酯具有優(yōu)異的耐紫外線性能，有利于防止纖維紫外線老化。
11)利用纖維紗線對(duì)12股松散型初級(jí)纖維繩索進(jìn)行包皮處理，能夠進(jìn)一步增強(qiáng)絕緣繩索的耐磨性和防潮性。
本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，提供一種能夠顯著改善纖維的防潮性能和抗紫外性能的纖維表面處理組合物以及經(jīng)該組合物表面處理得到的絕緣纖維，并且可以進(jìn)行工業(yè)化大流程生產(chǎn)出合格產(chǎn)品，徹底突破了既往的技術(shù)的困境和壁壘，使防潮絕緣繩的保管和運(yùn)輸更省心，使用更安全，并且是在高濕度環(huán)境下可以使用的帶電作業(yè)絕緣繩。
本發(fā)明的關(guān)鍵技術(shù)原理是：通過(guò)對(duì)纖維的綜合拒水處理，阻止纖維吸收水分子后引起的原纖相對(duì)滑移，從而造成的強(qiáng)力下降；通過(guò)對(duì)纖維表面的覆膜、遮蓋，改變了折光率，并可添加極少量高耐光陽(yáng)離子染料對(duì)紫外線光能進(jìn)行吸收和轉(zhuǎn)化，從而提高PBO纖維的抗紫外線性能。
而且本發(fā)明提供的絕緣纖維的制備方法具有過(guò)程簡(jiǎn)單，操作方便的優(yōu)點(diǎn)，由此制得的絕緣繩在強(qiáng)度、防潮性能、抗紫外性能等方面，比現(xiàn)有各類技術(shù)有較大提高，且可以進(jìn)行工業(yè)化大流程生產(chǎn)。
具體實(shí)施方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
實(shí)施例1 水性聚氨酯/聚丙烯酸-丙烯酸辛酯納米乳液的制備
將50克聚乙二醇投入三口燒瓶中，于110℃抽濾除水2h，然后降溫至80℃，投入100克異佛爾酮二異氰酸酯，通入氮?dú)?，保溫?cái)嚢?h。降溫至70℃，投入9克二羥甲基丙酸、1.5克三羥甲基丙烷，加入溶劑N-甲基吡咯烷酮和丙酮300毫升和適量催化劑二丁基二月桂酸錫，升溫到80℃反應(yīng)7h，停止通入氮?dú)?，降溫?0～65℃，加入三乙胺進(jìn)行封端，保溫4h，降溫至50℃，投入三乙胺進(jìn)行中和，反應(yīng)20min。室溫下加入蒸餾水?dāng)嚢枞榛?～3h，得到乳白半透明乳液。于65℃下抽濾1～2h除去丙酮，之后加入等量去離子水?dāng)嚢?0min。在攪拌和通入氮?dú)鈼l件下升溫到80～85℃，緩慢滴加10克丙烯酸、20克丙烯酸辛酯單體及引發(fā)劑偶氮二異丁腈混合液(約2h滴完)，保溫4h，降溫到50～60℃，加入乳化劑司盤80和吐溫80攪拌乳化，待乳液呈藍(lán)光透明狀，出料得到水性聚氨酯/聚丙烯酸-丙烯酸辛酯納米乳液，其粒徑分布范圍為50～100納米。
實(shí)施例2 水性聚氨酯/聚丙烯酸-丙烯酸癸酯納米乳液的制備
將50克聚乙二醇投入三口燒瓶中，于110℃抽濾除水2h，然后降溫至80℃，投入100克異佛爾酮二異氰酸酯，通入氮?dú)?，保溫?cái)嚢?h。降溫至70℃，投入9克二羥甲基丙酸、1.5克三羥甲基丙烷，加入溶劑N-甲基吡咯烷酮和丙酮300毫升和適量催化劑二丁基二月桂酸錫，升溫到80℃反應(yīng)7h，停止通入氮?dú)猓禍刂?0～65℃，加入三乙胺進(jìn)行封端，保溫4h，降溫至50℃，投入三乙胺進(jìn)行中和，反應(yīng)20min。室溫下加入蒸餾水?dāng)嚢枞榛?～3h，得到乳白半透明乳液。于65℃下抽濾1～2h除去丙酮，之后加入等量去離子水?dāng)嚢?0min。在攪拌和通入氮?dú)鈼l件下升溫到80～85℃，緩慢滴加10克丙烯酸、20克丙烯酸癸酯單體及引發(fā)劑偶氮二異丁腈混合液(約2h滴完)，保溫4h，降溫到50～60℃，加入乳化劑司盤80和吐溫80攪拌乳化，待乳液呈藍(lán)光透明狀，出料得到水性聚氨酯/聚丙烯酸-丙烯酸癸酯納米乳液，其粒徑分布范圍為30～100納米。
實(shí)施例3 水性聚氨酯/聚丙烯酸納米乳液的制備
將45克聚乙二醇醚投入三口燒瓶中，于120℃抽濾除水2.5h，然后降溫至78℃，投入95克異佛爾酮二異氰酸酯，通入氮?dú)?，保溫?cái)嚢?.8h。降溫至72℃，投入9克二羥甲基丙酸、1.8克三羥甲基丙烷，加入溶劑N-甲基吡咯烷酮和丙酮280毫升和適量催化劑二丁基二月桂酸錫，升溫到75℃反應(yīng)6.5h，停止通入氮?dú)?，降溫?0～65℃，加入三乙胺進(jìn)行封端，保溫5h，降溫至45℃，投入三乙胺進(jìn)行中和，反應(yīng)20min。室溫下加入蒸餾水?dāng)嚢枞榛?～2.5h，得到乳白半透明乳液。于62℃下抽濾1～2h除去丙酮，之后加入等量去離子水?dāng)嚢?5min。在攪拌和通入氮?dú)鈼l件下升溫到82～88℃，緩慢滴加32克丙烯酸單體及引發(fā)劑偶氮二異丁腈混合液(約2.5h滴完)，保溫5h，降溫到50～55℃，加入乳化劑司盤80和吐溫80攪拌乳化，待乳液呈藍(lán)光透明狀，出料得到水性聚氨酯/聚丙烯酸納米乳液的制備，其粒徑分布范圍為5～100納米。
實(shí)施例4 水性聚氨酯/聚丙烯酸月桂醇酯納米乳液的制備
將55克聚乙二醇醚投入三口燒瓶中，于105℃抽濾除水1.8h，然后降溫至83℃，投入105克異佛爾酮二異氰酸酯，通入氮?dú)猓財(cái)嚢?.5h。降溫至65℃，投入10克二羥甲基丙酸、1.6克三羥甲基丙烷，加入溶劑N-甲基吡咯烷酮和丙酮350毫升和適量催化劑二丁基二月桂酸錫，升溫到82℃反應(yīng)7.2h，停止通入氮?dú)?，降溫?0～65℃，加入三乙胺進(jìn)行封端，保溫3.5h，降溫至53℃，投入三乙胺進(jìn)行中和，反應(yīng)25min。室溫下加入蒸餾水?dāng)嚢枞榛?～2.5h，得到乳白半透明乳液。于68℃下抽濾1.5～2h除去丙酮，之后加入等量去離子水?dāng)嚢?min。在攪拌和通入氮?dú)鈼l件下升溫到85～90℃，緩慢滴加28克丙烯酸月桂醇酯單體及引發(fā)劑偶氮二異丁腈混合液(約2h滴完)，保溫3.5h，降溫到53～60℃，加入乳化劑司盤80和吐溫80攪拌乳化，待乳液呈藍(lán)光透明狀，出料得到水性聚氨酯/丙烯酸酯納米乳液，，其粒徑分布范圍為20～200納米。
實(shí)施例5 PBO防潮速干絕緣纖維的制備
1)將5千克實(shí)施例1的水性聚氨酯/聚丙烯酸-丙烯酸辛酯納米乳液和15千克硅烷偶聯(lián)劑KH792混合均勻，制得混合處理液，將200千克PBO纖維浸漬在混合處理液中，控制混合處理液的溫度在125℃，處理時(shí)間為35分鐘。
2)從混合處理液中取出PBO纖維，取出后用水洗滌，并將其干燥；接著，將PBO纖維浸漬到10千克全氟八碳鏈防水劑(TG-581(日本大金公司))中，并向全氟八碳鏈防水劑中添加4克C.I.Basic Yellow 28，控制全氟六碳鏈防水劑的溫度在100℃，處理時(shí)間為50分鐘。
4)將防水處理后的PBO纖維進(jìn)行高溫烘焙，控制烘焙溫度為220℃，即得PBO絕緣纖維。
實(shí)施例6 PBO防潮速干絕緣紗線及絕緣繩索的制備
將實(shí)施例5的PBO絕緣纖維進(jìn)行紡織加工，經(jīng)并絲、加捻，制成PBO絕緣紗線。
將該P(yáng)BO絕緣紗線進(jìn)行進(jìn)一步加工例如編織得到絕緣繩索。該絕緣繩索在洗滌10次后，水下15～20厘米處浸泡15分鐘的吸濕率為2.43％，在環(huán)境溫度為30℃，相對(duì)濕度85％，紫外波長(zhǎng)為340nm，輻照量≤50W/m2，保持150小時(shí)，模擬惡劣自然條件，加速老化試驗(yàn)結(jié)果為拉伸強(qiáng)度下降12.50％。
實(shí)施例7 PBO防潮速干絕緣紗線及絕緣繩索的制備
1)將PBO纖維經(jīng)并絲、加捻，制成PBO紗線。
2)將1.5千克實(shí)施例1的水性聚氨酯/聚丙烯酸-丙烯酸辛酯納米乳液、2千克硅烷偶聯(lián)劑KH550和1千克硅烷偶聯(lián)劑KH570混合均勻，制得混合處理液，將150千克PBO紗線浸漬在混合處理液中，控制混合處理液的溫度在115℃，PBO紗線在混合處理液中的處理時(shí)間為52分鐘。
3)從混合處理液中取出PBO紗線，取出后用水洗滌，并將其干燥；接著，將PBO紗線浸漬到22.5千克全氟六碳鏈防水劑(TG-5521(日本大金公司))中，并向全氟六碳鏈防水劑中添加1.95克C.I.Basic Yellow 24，控制全氟六碳鏈防水劑的溫度在118℃，處理時(shí)間為36分鐘。
4)將防水處理后的PBO紗線進(jìn)行高溫烘焙，控制烘焙溫度為225℃，即得PBO絕緣紗線。
將該P(yáng)BO絕緣紗線進(jìn)行進(jìn)一步加工例如編織得到絕緣繩索。該絕緣繩索在洗滌10次后，水下15～20厘米處浸泡15分鐘的吸濕率為1.21％，在環(huán)境溫度為30℃，相對(duì)濕度85％，紫外波長(zhǎng)為340nm，輻照量≤50W/m2，保持150小時(shí)，模擬惡劣自然條件，加速老化試驗(yàn)結(jié)果為拉伸強(qiáng)度下降10.25％。
實(shí)施例8 PBO防潮速干絕緣紗線及絕緣繩索的制備
1)將PBO纖維經(jīng)并絲、加捻，制成PBO紗線。
2)將1kg實(shí)施例2的水性聚氨酯/聚丙烯酸-丙烯酸癸酯納米乳液和10kg硅烷偶聯(lián)劑KH550混合均勻，制得混合處理液，將110千克PBO線浸漬在混合處理液中，控制混合處理液的溫度在120℃，PBO線在混合處理液中的處理時(shí)間為40分鐘。
3)從混合處理液中取出PBO線，取出后用水洗滌，并將其干燥；接著，將PBO線浸漬到12kg全氟六碳鏈防水劑(TG-5521(日本大金公司))中，并向全氟六碳鏈防水劑中添加1.32克C.I.Basic Yellow 24，控制全氟六碳鏈防水劑的溫度在130℃，處理時(shí)間為45分鐘。
4)將防水處理后的PBO線進(jìn)行高溫烘焙，控制烘焙溫度為200℃，即得PBO絕緣紗線。
將該P(yáng)BO絕緣紗線編織成繩索，即得絕緣繩索。該絕緣繩索在洗滌10次后，水下15～20厘米處浸泡15分鐘的吸濕率為1.15％，在環(huán)境溫度為30℃，相對(duì)濕度85％，紫外波長(zhǎng)為340nm，輻照量≤50W/m2，保持150小時(shí)，模擬惡劣自然條件，加速老化試驗(yàn)結(jié)果為拉伸強(qiáng)度下降8.21％。
實(shí)施例9 PBO防潮速干絕緣紗線及絕緣繩索的制備
1)將PBO纖維經(jīng)并絲、加捻，制成PBO線。
2)將7千克實(shí)施例3的水性聚氨酯/聚丙烯酸納米乳液和20千克硅烷偶聯(lián)劑KH560混合均勻，制得混合處理液，將150千克PBO線浸漬在混合處理液中，控制混合處理液的溫度在105℃，PBO線在混合處理液中的處理時(shí)間為60分鐘。
3)從混合處理液中取出PBO線，取出后用水洗滌PBO線，并將其干燥；接著，將PBO線浸漬到7.5千克全氟六碳鏈防水劑中，并向全氟六碳鏈防水劑中添加1.5克C.I.Basic Yellow24和0.6克C.I.Basic Yellow 28，控制全氟六碳鏈防水劑的溫度在102℃，處理時(shí)間為55分鐘。
4)將防水處理后的PBO線進(jìn)行高溫烘焙，控制烘焙溫度為250℃，即得PBO絕緣紗線。
將該P(yáng)BO絕緣紗線編織成繩索，即得絕緣繩索。該絕緣繩索在洗滌10次后，水下15～20厘米處浸泡15分鐘的吸濕率為1.56％，在環(huán)境溫度為30℃，相對(duì)濕度85％，紫外波長(zhǎng)為340nm，輻照量≤50W/m2，保持150小時(shí)，模擬惡劣自然條件，加速老化試驗(yàn)結(jié)果為拉伸強(qiáng)度下降8.4％。
實(shí)施例10 PBO防潮速干絕緣紗線及絕緣繩索的制備
1)將PBO纖維經(jīng)并絲、加捻，制成PBO線。
2)將2千克實(shí)施例4的水性聚氨酯/聚丙烯酸月桂醇酯納米乳液、2千克硅烷偶聯(lián)劑KH550和2千克硅烷偶聯(lián)劑KH560混合均勻，制得混合處理液，將50千克PBO線浸漬在混合處理液中，控制混合處理液的溫度在116℃，PBO線在混合處理液中的處理時(shí)間為41分鐘。
3)從混合處理液中取出PBO線，取出后用水洗滌PBO線，并將其干燥；接著，將PBO線浸漬到2.5千克全氟六碳鏈防水劑中，并向全氟六碳鏈防水劑中添加0.8克C.I.Basic Yellow24，控制全氟六碳鏈防水劑的溫度在128℃，處理時(shí)間為45分鐘。
4)將防水處理后的PBO線進(jìn)行高溫烘焙，控制烘焙溫度為180℃，即得PBO絕緣紗線。
將該P(yáng)BO絕緣紗線編織成繩索，即得絕緣繩索。該絕緣繩索在洗滌10次后，水下15～20厘米處浸泡15分鐘的吸濕率為1.41％，在環(huán)境溫度為30℃，相對(duì)濕度85％，紫外波長(zhǎng)為340nm，輻照量≤50W/m2，保持150小時(shí)，模擬惡劣自然條件，加速老化試驗(yàn)結(jié)果為拉伸強(qiáng)度下降7.83％。
實(shí)施例11 PBO防潮速干絕緣紗線及絕緣繩索的制備
1)將PBO纖維經(jīng)并絲、加捻，制成PBO線。
2)將5千克實(shí)施例1的水性聚氨酯/聚丙烯酸-丙烯酸辛酯納米乳液和15千克硅烷偶聯(lián)劑KH792混合均勻，制得混合處理液，將200千克PBO線浸漬在混合處理液中，控制混合處理液的溫度在125℃，PBO線在混合處理液中的處理時(shí)間為35分鐘。
3)從混合處理液中取出PBO線，取出后用水洗滌PBO線，并將其干燥；接著，將PBO線浸漬到10千克全氟八碳鏈防水劑(TG-581(日本大金公司))中，并向全氟八碳鏈防水劑中添加4克C.I.Basic Yellow 28，控制全氟六碳鏈防水劑的溫度在100℃，處理時(shí)間為50分鐘。
4)將防水處理后的PBO線進(jìn)行高溫烘焙，控制烘焙溫度為220℃，即得PBO絕緣紗線。
將該P(yáng)BO絕緣紗線編織成繩索，即得絕緣繩索。該絕緣繩索在洗滌10次后，水下15～20厘米處浸泡15分鐘的吸濕率為1.15％，在環(huán)境溫度為30℃，相對(duì)濕度85％，紫外波長(zhǎng)為340nm，輻照量≤50W/m2，保持150小時(shí)，模擬惡劣自然條件，加速老化試驗(yàn)結(jié)果為拉伸強(qiáng)度下降8.21％。
實(shí)施例12 PBO防潮速干絕緣紗線及絕緣繩索的制備
1)將PBO纖維經(jīng)加捻，并絲(線)制成PBO線。
2)將10千克實(shí)施例3的水性聚氨酯/聚丙烯酸納米乳液和44千克硅烷偶聯(lián)劑KH550混合均勻，制得混合處理液，將300千克PBO線浸漬在混合處理液中，控制混合處理液的溫度在118℃，PBO線在混合處理液中的處理時(shí)間為45分鐘。
3)從混合處理液中取出PBO線，取出后用水洗滌PBO線，并將其干燥；接著，將PBO線浸漬到24千克全氟八碳鏈防水劑中，控制全氟六碳鏈防水劑的溫度在114℃，處理時(shí)間為52分鐘。
4)將防水處理后的PBO線進(jìn)行高溫烘焙，控制烘焙溫度為220℃，得到PBO絕緣紗線。
將烘焙后的PBO紗線編織成繩索，即得絕緣繩索。
該絕緣繩索在洗滌10次后，水下15～20厘米處浸泡15分鐘的吸濕率為1.42％，在環(huán)境溫度為30℃，相對(duì)濕度85％，紫外波長(zhǎng)為340nm，輻照量≤50W/m2，保持150小時(shí)，模擬惡劣自然條件，加速老化試驗(yàn)結(jié)果為拉伸強(qiáng)度下降10.18％。
實(shí)施例13 PBO防潮速干絕緣紗線及絕緣繩索的制備
1)將PBO纖維經(jīng)并絲、加捻，制成PBO線。
2)將1.5千克實(shí)施例2的水性聚氨酯/聚丙烯酸-丙烯酸癸酯納米乳液、2千克硅烷偶聯(lián)劑KH550和1千克硅烷偶聯(lián)劑KH570混合均勻，制得混合處理液，將150千克PBO線浸漬在混合處理液中，控制混合處理液的溫度在115℃，PBO線在混合處理液中的處理時(shí)間為52分鐘。
3)從混合處理液中取出PBO線，取出后用水洗滌PBO線，并將其干燥；接著，將PBO線浸漬到22.5千克全氟六碳鏈防水劑中，并向全氟六碳鏈防水劑中添加1.95克C.I.Basic Yellow 24，控制全氟六碳鏈防水劑的溫度在118℃，處理時(shí)間為36分鐘。
4)將防水處理后的PBO線進(jìn)行高溫烘焙，控制烘焙溫度為225℃，即得PBO絕緣紗線。
將該P(yáng)BO絕緣紗線編織成繩索，即得絕緣繩索。該絕緣繩索在洗滌10次后，水下15～20厘米處浸泡15分鐘的吸濕率為1.18％，在環(huán)境溫度為30℃，相對(duì)濕度85％，紫外波長(zhǎng)為340nm，輻照量≤50W/m2，保持150小時(shí)，模擬惡劣自然條件，加速老化試驗(yàn)結(jié)果為拉伸強(qiáng)度下降8.33％。
實(shí)施例14 PBO防潮速干絕緣紗線及絕緣繩索的制備
1)將PBO纖維經(jīng)并絲、加捻，制成PBO線。
2)將2千克實(shí)施例4的水性聚氨酯/聚丙烯酸月桂醇酯納米乳液和7.6千克硅烷偶聯(lián)劑KH792混合均勻，制得混合處理液，將80千克PBO線浸漬在混合處理液中，控制混合處理液的溫度在112℃，PBO線在混合處理液中的處理時(shí)間為38分鐘。
3)從混合處理液中取出PBO線，取出后用水洗滌PBO線，并將其干燥；接著，將PBO線浸漬到4千克全氟八碳鏈防水劑中，并向全氟八碳鏈防水劑中添加1.04克C.I.Basic Yellow28，控制全氟六碳鏈防水劑的溫度在122℃，處理時(shí)間為48分鐘。
4)將防水處理后的PBO線進(jìn)行高溫烘焙，控制烘焙溫度為192℃，即得PBO絕緣紗線。
將該P(yáng)BO絕緣紗線編織成繩索，即得絕緣繩索。該絕緣繩索在洗滌10次后，水下15～20厘米處浸泡15分鐘的吸濕率為1.37％，在環(huán)境溫度為30℃，相對(duì)濕度85％，紫外波長(zhǎng)為340nm，輻照量≤50W/m2，保持150小時(shí)，模擬惡劣自然條件，加速老化試驗(yàn)結(jié)果為拉伸強(qiáng)度下降8.21％。
實(shí)施例15 PBO防潮速干絕緣繩索的制備
1)將PBO纖維經(jīng)并絲，加捻制成12股松散型PBO纖維初級(jí)繩索。
2)將0.5千克實(shí)施例1的水性聚氨酯/聚丙烯酸-丙烯酸辛酯納米乳液和1.5千克硅烷偶聯(lián)劑KH792混合均勻，制得混合處理液，將200千克12股松散型PBO纖維初級(jí)繩索浸漬在混合處理液中，控制混合處理液的溫度在100℃，12股松散型PBO纖維初級(jí)繩索在混合處理液中的處理時(shí)間為60分鐘。
3)從混合處理液中取出12股松散型PBO纖維初級(jí)繩索，取出后用水洗滌12股松散型PBO纖維初級(jí)繩索，并將其干燥；接著，將12股松散型PBO纖維初級(jí)繩索浸漬到6千克全氟六碳鏈防水劑中，并向全氟六碳鏈防水劑中添加2克C.I.Basic Yellow 28，控制全氟六碳鏈防水劑的溫度在128℃，處理時(shí)間為30分鐘。
4)將防水處理后的12股松散型PBO纖維初級(jí)繩索進(jìn)行高溫烘焙，控制烘焙溫度為182℃，即得12股松散型PBO纖維初級(jí)絕緣繩索。
5)將12股松散型初級(jí)繩索經(jīng)整理定型后，使用實(shí)施例9的PBO絕緣紗線對(duì)其進(jìn)行包皮處理，得到絕緣繩索。
該絕緣繩索在水下15～20厘米處浸泡15分鐘后吸濕率為1.08％，在環(huán)境溫度為30℃，相對(duì)濕度85％，紫外波長(zhǎng)為340nm，輻照量≤50W/m2，保持150小時(shí)，模擬惡劣自然條件，加速老化試驗(yàn)結(jié)果為拉伸強(qiáng)度下降5.14％。
實(shí)施例16 PBO防潮速干絕緣繩索的制備
1)將PBO纖維長(zhǎng)絲經(jīng)并絲，加捻制成12股松散型PBO纖維初級(jí)繩索。
2)將8千克實(shí)施例2的水性聚氨酯/聚丙烯酸-丙烯酸癸酯納米乳液、14千克硅烷偶聯(lián)劑KH550和10千克硅烷偶聯(lián)劑KH70混合均勻，制得混合處理液，將160千克12股松散型PBO纖維初級(jí)繩索浸漬在混合處理液中，控制混合處理液的溫度在105℃，12股松散型PBO纖維初級(jí)繩索在混合處理液中的處理時(shí)間為52分鐘。
3)從混合處理液中取出12股松散型PBO纖維初級(jí)繩索，取出后用水洗滌12股松散型PBO纖維初級(jí)繩索，并將其干燥；接著，將12股松散型PBO纖維初級(jí)繩索浸漬到17.6千克全氟六碳鏈防水劑中，并向全氟六碳鏈防水劑中添加1.6克C.I.Basic Yellow 24，控制全氟六碳鏈防水劑的溫度在130℃，處理時(shí)間為44分鐘。
4)將防水處理后的12股松散型PBO纖維初級(jí)繩索進(jìn)行高溫烘焙，控制烘焙溫度為180℃，即得12股松散型PBO纖維初級(jí)絕緣繩索。
5)將12股松散型初級(jí)繩索經(jīng)整理定型后，使用實(shí)施例10的PBO絕緣紗線對(duì)其進(jìn)行包皮處理，得到絕緣繩索。
該絕緣繩索在水下15～20厘米處浸泡15分鐘后吸濕率為1.22％，在環(huán)境溫度為30℃，相對(duì)濕度85％，紫外波長(zhǎng)為340nm，輻照量≤50W/m2，保持150小時(shí)，模擬惡劣自然條件，加速老化試驗(yàn)結(jié)果為拉伸強(qiáng)度下降8.06％。
實(shí)施例17 PBO防潮速干絕緣繩索的制備
1)將PBO纖維長(zhǎng)絲經(jīng)并絲，加捻制成12股松散型PBO纖維初級(jí)繩索。
2)將0.5千克實(shí)施例3的水性聚氨酯/聚丙烯酸納米乳液和4千克硅烷偶聯(lián)劑KH570混合均勻，制得混合處理液，將90千克12股松散型PBO纖維初級(jí)繩索浸漬在混合處理液中，控制混合處理液的溫度在125℃，12股松散型PBO纖維初級(jí)繩索在混合處理液中的處理時(shí)間為58分鐘。
3)從混合處理液中取出12股松散型PBO纖維初級(jí)繩索，取出后用水洗滌12股松散型PBO纖維初級(jí)繩索，并將其干燥；接著，將12股松散型PBO纖維初級(jí)繩索浸漬到7.2千克全氟六碳鏈防水劑中，并向全氟六碳鏈防水劑中添加0.32克C.I.Basic Yellow 28，控制全氟六碳鏈防水劑的溫度在122℃，處理時(shí)間為41分鐘。
4)將防水處理后的12股松散型PBO纖維初級(jí)繩索進(jìn)行高溫烘焙，控制烘焙溫度為250℃，即得12股松散型PBO纖維初級(jí)絕緣繩索。
5)將12股松散型初級(jí)繩索經(jīng)整理定型后，使用實(shí)施例11的PBO絕緣紗線對(duì)其進(jìn)行包皮處理，得到絕緣繩索。
該12股松散型PBO纖維初級(jí)絕緣繩索水下15～20厘米處浸泡15分鐘后吸濕率為1.17％，在環(huán)境溫度為30℃，相對(duì)濕度85％，紫外波長(zhǎng)為340nm，輻照量≤50W/m2，保持150小時(shí)，模擬惡劣自然條件，加速老化試驗(yàn)結(jié)果為拉伸強(qiáng)度下降4.88％。
實(shí)施例18 PBO防潮速干絕緣繩索的制備
1)將PBO纖維長(zhǎng)絲材料經(jīng)并絲，加捻制成12股松散型PBO纖維初級(jí)繩索。
2)將0.8千克實(shí)施例4的水性聚氨酯/聚丙烯酸月桂醇酯納米乳液和1.9千克硅烷偶聯(lián)劑KH560混合均勻，制得混合處理液，將90千克12股松散型PBO纖維初級(jí)繩索浸漬在混合處理液中，控制混合處理液的溫度在112℃，12股松散型12股PBO纖維初級(jí)繩索在混合處理液中的處理時(shí)間為52分鐘。
3)從混合處理液中取出12股松散型PBO纖維初級(jí)繩索，取出后用水洗滌12股松散型PBO纖維初級(jí)繩索，并將其干燥；接著，將12股松散型PBO纖維初級(jí)繩索浸漬到16千克全氟六碳鏈防水劑中，并向全氟六碳鏈防水劑中添加1.53克C.I.Basic Yellow 24，控制全氟六碳鏈防水劑的溫度在110℃，處理時(shí)間為45分鐘。
4)將防水處理后的12股松散型PBO纖維初級(jí)繩索進(jìn)行高溫烘焙，控制烘焙溫度為222℃，即得12股松散型PBO纖維初級(jí)絕緣繩索。
5)將12股松散型初級(jí)繩索經(jīng)整理定型后，使用實(shí)施例12的PBO絕緣紗線對(duì)其進(jìn)行包皮處理，得到絕緣繩索。
該絕緣繩索在水下15～20厘米處浸泡15分鐘后吸濕率為1.30％，在環(huán)境溫度為30℃，相對(duì)濕度85％，紫外波長(zhǎng)為340nm，輻照量≤50W/m2，保持150小時(shí)，模擬惡劣自然條件，加速老化試驗(yàn)結(jié)果為拉伸強(qiáng)度下降3.30％。
對(duì)比實(shí)施例1
1)將PBO纖維長(zhǎng)絲材料經(jīng)并絲、加捻，制成PBO線。
2)將80千克PBO線用水洗滌并干燥；接著，將PBO線浸漬到4千克全氟八碳鏈防水劑中，控制全氟八碳鏈防水劑的溫度在122℃，處理時(shí)間為48分鐘。
3)將防水處理后的PBO線進(jìn)行高溫烘焙，控制烘焙溫度為192℃。
將處理后的PBO纖維編織成繩索。該繩索在洗滌10次后，水下15～20厘米處浸泡15分鐘的吸濕率為10.37％，在環(huán)境溫度為30℃，相對(duì)濕度85％，紫外波長(zhǎng)為340nm，輻照量≤50W/m2，保持150小時(shí)，模擬惡劣自然條件，加速老化試驗(yàn)結(jié)果為拉伸強(qiáng)度下降35.89％。
對(duì)比實(shí)施例2
1)將PBO長(zhǎng)絲材料經(jīng)并絲、加捻，制成PBO線。
2)將80千克PBO線用水洗滌并干燥；接著，將PBO線浸漬到4千克全氟六碳鏈防水劑中，并向全氟八碳鏈防水劑中添加1.04克C.I.Basic Yellow 28，控制全氟六碳鏈防水劑的溫度在122℃，處理時(shí)間為48分鐘。
3)將防水處理后的PBO線進(jìn)行高溫烘焙，控制烘焙溫度為192℃。
將處理后的PBO纖維編織成繩索。該繩索在洗滌10次后，水下15～20厘米處浸泡15分鐘的吸濕率為13.76％，在環(huán)境溫度為30℃，相對(duì)濕度85％，紫外波長(zhǎng)為340nm，輻照量≤50W/m2，保持150小時(shí)，模擬惡劣自然條件，加速老化試驗(yàn)結(jié)果為拉伸強(qiáng)度下降23.21％。
綜上所述，經(jīng)本發(fā)明的纖維表面處理組合物處理的PBO絕緣繩與對(duì)比例的僅經(jīng)防水劑處理的PBO絕緣繩相比較，多次洗滌后的防水性能顯著提高，并且顯著提高了抗老化性能。因此，本發(fā)明的纖維表面處理組合物對(duì)于改善纖維的防水性能、抗紫外性能和抗老化性能具有出乎意料的技術(shù)效果，經(jīng)該組合物表面處理的絕緣纖維和絕緣繩索徹底突破了現(xiàn)有技術(shù)的困境和壁壘，使防潮絕緣繩的保管和運(yùn)輸更省心，長(zhǎng)期使用更安全，并且是在高濕度環(huán)境下可以長(zhǎng)期使用的帶電作業(yè)絕緣繩。
所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：以上任何實(shí)施例的討論僅為示例性的，并非旨在暗示本公開的范圍(包括權(quán)利要求)被限于這些例子；在本發(fā)明的思路下，以上實(shí)施例或者不同實(shí)施例中的技術(shù)特征之間也可以進(jìn)行組合，步驟可以以任意順序?qū)崿F(xiàn)，并存在如上所述的本發(fā)明的不同方面的許多其它變化，為了簡(jiǎn)明它們沒(méi)有在細(xì)節(jié)中提供。因此，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何省略、修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。