[发明专利]一种改性无机纤维布的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种改性无机纤维布的制备方法，属于精细化工技术领域。

背景技术

偶联剂按化学结构及组成可分为有机铬络合物、硅烷类、钛酸酯类和铝酸化合物四大类。国内无机纤维行业广泛采用硅烷偶联剂用作无机纤维与聚四氟乙烯（PTFE）之间界面性能的表面改性剂，由于PTFE的惰性导致硅烷偶联剂的改性效果有限，导致无机纤维表面的涂覆状态不佳，无机纤维布的耐温、抗腐蚀、力学性能、耐折磨性能有限，因此也制约着无机纤维布使用寿命。

对于硅烷偶联剂，首先，硅烷偶联剂水解，生成硅醇，同时无机纤维表面吸水，生成羟基；然后硅醇与吸水的无机纤维表面生成氢键；在低温下干燥脱水，使硅醇间发生醚化反应；然后在高温下干燥脱水，使硅醇与吸水无机纤维进行醚化反应，这样硅烷偶联剂与无机纤维表面结合起来。硅烷偶联剂中的R基团将与PTFE通过扩散形式相互交缠形成网状结构，在特定情况下电负性极强的氟原子与偶联剂R基团中的孤对电子形成配位键，由于氟原子惰性的原因，配位键的形成是有限的，这样起到改善无机纤维与PTFE界面结合能力的作用，这里物理作用占主导地位，而不是化学键的作用，可见硅烷偶联剂界面改性的效果是有限的。同时硅烷偶联剂在耐温性能有限，在大于200℃的高温下易老化。

发明内容

本发明的目的是针对使用常规硅烷偶联剂制备无机纤维布带来的缺陷，提供一种改性无机纤维布的制备方法，使制得的无机纤维布在耐温、抗腐蚀、力学、耐折磨等性能方面得到提高，同时也提高无机纤维布在实际应用中的寿命及使用效果。

本发明的技术方案为：首先去除无机纤维布上的浸润剂，然后将无机纤维布浸渍于表面处理剂中，最后经干燥、烘焙，即得。

所述表面处理剂，由以下组分混合均匀即得：5~40wt%PTFE（聚四氟乙烯乳液），0.05~5wt%稀土表面改性剂，0.5~5wt%含氟三防整理剂，0.01~2wt%分散稳定剂，0.1~5wt%渗透剂，余量为水。

所述无机纤维布优选为玻璃纤维布或玄武岩纤维布。其它无机纤维布也可用本方法进行改性，但玻璃纤维布和玄武岩纤维布最常用，效果最佳。

所述去除无机纤维布上的浸润剂的方法选自：热清洗、水洗或焖烧。去除浸润剂的常用方法是热处理和水洗法，热处理法更常用，其包括热清洗（连续处理法）和焖烧（间歇处理法），热清洗是无机纤维布短时间连续通过高温去除浸润剂的方法，焖烧是将无机纤维布长时间置于一定高温下去除浸润剂的方法。

作为优选，无机纤维布浸渍于表面处理剂中时间为0.5~5min。浸渍时间在这个范围内即满足要求，时间过长没有实际意义。

所述干燥温度为100~250℃，时间为2~10min。干燥的目的是使水分蒸发。温度和时间控制在这个范围内可得到很好的干燥效果。

所述烘焙温度为180~300℃，时间为2~15min。烘焙的目的是使表面处理剂的有效组分在高温下充分均匀成膜。

上述表面处理剂配方中，PTFE可提高无机纤维布的耐化学性、耐折磨性、憎水性和使用寿命。

所述稀土表面改性剂为镧、铈的化合物，其可以明显改善无机—有机界面的结合性能；作为优选，所述稀土表面改性剂选自氧化镧、氧化铈、硝酸镧、硝酸铈、氯化镧或氯化铈中的一种或两种以上以任意比例组成的混合物。这些化合物价格低、易获取，并且表面改性效果好。

所述含氟三防整理剂为本领域常用的，可市购获得，如日美国杜邦公司的奥利氟宝系列（型号有奥利氟宝OC、奥利氟宝CP-SLA、奥利氟宝SLA-NEW、奥利氟宝7713等等），含氟三防整理剂的作用是提高无机纤维布的憎水、憎油和使用寿命。

所述分散稳定剂优选非离子氟碳表面活性剂，非离子氟碳表面活性剂为本领域公知的和常用的，可市购获得，如杜邦公司FSN系列（如FSN-100）、FSG系列（如FSG）和FSO系列（如FSO-100）。分散稳定剂的作用是提高表面处理剂的乳液稳定性及分散性。

所述渗透剂优选聚氧乙烯类非离子表面活性剂，聚氧乙烯类非离子表面活性剂为本领域公知的渗透剂，市购即可获得，例如，江苏省嘉丰化学股份有限公司生产的渗透剂JFC系列（型号有JFC、JFC-1、JFC-2、JFC-E等），渗透剂的作用是显著下降表面处理剂的表面张力，使得浸渍表面处理剂时能够高效进入无机纤维布纱线内部，对无机纤维布内外进行彻底的改性处理。