[发明专利]一种耐温无碱玻璃纤维涂层织物的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种玻璃纤维涂层织物的制备方法，更具体地说涉及一种耐温无碱玻璃纤维涂层织物的制备方法。

背景技术

无碱玻璃纤维具有耐温、耐腐蚀、拉伸强度高、相对伸长率小、电绝缘性好等优异的特性，在工业上有广泛的应用。但无碱玻璃纤维的耐温性有其局限性，在400℃以上强度损失很大，限制了无碱玻璃纤维织物在高温、防火、阻燃等领域的应用。

以耐温涂层进行表面处理是提高玻璃纤维织物耐高温性能的简便且有效的方法。以硅橡胶作为耐温涂层，玻璃纤维涂层织物的连续使用温度可达230℃，问歇作业温度可达315℃，这种涂覆硅橡胶的玻璃纤维涂层织物还具有优良的耐候性和耐化学侵蚀性。公开号为CN1033353A中国专利公开了使用有机硅改性酚醛树脂浸渍处理玻璃纤维网格平纹布获得了耐高温过滤网布。但由于高分子材料本身的耐温局限性，限制了其玻璃纤维涂层织物耐温性能的进一步提升。

氮化硼陶瓷材料具有许多优良的物理和化学特性，如耐高温、抗氧化、耐化学腐蚀、可加工性、优异的介电性能以及良好的导热性等。氮化硼在氧化气氛下最高使用温度为900℃，在惰性气体下可达2800℃。由于氮化硼优异的耐高温性，如果在玻璃纤维织物表面覆以氮化硼涂层，可以填补玻璃纤维表面的微裂纹等表面缺陷，同时具有高温抗氧化和阻止低价金属离子渗透作用，因此有望显著提高玻璃纤维的耐高温形变、抗析晶性能及高温强度保持能力，同时提高玻璃纤维织物在高温下的使用寿命。但氮化硼陶瓷往往经高温烧结而成，且这种传统的制备技术不易制得涂层、薄膜或纤维等复杂形状的氮化硼材料。在玻璃纤维表面制备氮化硼涂层明显受到温度的限制，即使是耐温性较佳的石英纤维在950℃时就开始析晶，高于1050℃时大量析晶，导致纤维脆化。因此，传统的高温合成氮化硼的方法，不适合在玻璃纤维表面制备氮化硼涂层。有机先驱体转化法的分解温度远低于陶瓷的烧制温度，还具有易成型、温度较低等优点，已成为制备陶瓷涂层、陶瓷薄膜、陶瓷纤维、泡沫陶瓷和陶瓷基复合材料的重要方法。以有机先驱体转化法在玻璃纤维表面制备氮化硼涂层，更可以避免高温对玻璃纤维结构的破坏，使制备新型的耐高温玻璃纤维氮化硼涂层织物成为可能。Shampa Mondal等人(Materials Letters，44，113-118，2000)公开了一种硼酸酯涂覆玻璃纤维的方法，在空气氛中分别于400℃和1000℃下热解，热解产物含有氮化硼和碳氮化物。据称其玻璃纤维涂层织物具有作为熔融铝过滤材料的潜在用途，但并没有公布具体的耐温及力学性能指标。实际上硼酸酯类化合物在空气氛中高温热解时易氧化并生成氧化硼，氧化硼作为常用的玻璃纤维助熔剂，具有显著降低玻璃纤维的熔点及其高温下力学性能的作用。实验表明在空气氛中热解的无碱玻璃纤维硼酸酯涂层织物的拉伸强度在500℃时即开始明显下降。另外，其方法也是采用的先硼酸酯合成、再重结晶纯化，最后玻纤涂覆并高温热解的工艺路线，其工艺流程复杂，所需设备较多，不利于工业化生产。

因此需要研制开发结合有机先驱体转化法并适合于工业应用的低温烧制陶瓷材料技术，在无碱玻璃纤维织物表面覆以耐温的氮化硼涂层，制备出新型的耐温无碱玻璃纤维涂层织物，扩大无碱玻璃纤维织物在耐高温领域的应用范围。

发明内容

本发明针对现有技术存在的缺点和不足，提供一种耐温无碱玻璃纤维涂层织物的制备方法，采用有机先驱体转化法的低温烧制陶瓷材料技术，在无碱玻璃纤维织物表面覆以含有氮化硼的耐温涂层，实现了提高高温下无碱玻璃纤维涂层织物力学性能的目的。以氮化硼源硼酸和三乙醇胺直接对无碱玻璃纤维织物表面进行浸渍涂布，然后通过升温热处理，使得有机先驱体的制备、涂覆、热解烧结一步完成，在无碱玻璃纤维织物表面原位形成了含有氮化硼的耐温涂层，该方法提供了一种简化步骤的工艺技术。热解烧结在氮气氛中进行，克服了空气气氛中易形成氧化硼的缺陷，有效地提高了无碱玻璃纤维涂层织物的耐温性能。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明的耐温无碱玻璃纤维涂层织物的制备方法，其步骤如下：先用硼酸和三乙醇胺的乙醇溶液对无碱玻璃纤维织物表面进行浸渍涂布，然后在氮气气氛中于120℃～400℃的温度范围对无碱玻璃纤维涂层织物进行程序升温热处理，在无碱玻璃纤维织物的表面原位形成含有氮化硼的耐温涂层。

本发明的耐温无碱玻璃纤维涂层织物的制备方法，其进一步的技术方案是所述的用硼酸和三乙醇胺的乙醇溶液对无碱玻璃纤维织物表面进行浸渍涂布前先在温度350℃～400℃下对无碱玻璃纤维织物热处理1～2分钟。