一種改性無機纖維布的制備方法技術

本發明專利技術涉及一種改性無機纖維布的制備方法，首先去除無機纖維布上的浸潤劑，然后將無機纖維布浸漬于表面處理劑中，最后經干燥、烘焙，即得；其中表面處理劑由以下組分混合均勻即得：5~40wt%PTFE，0.05~5wt%稀土表面改性劑，0.5~5wt%含氟三防整理劑，0.01~2wt%分散穩定劑，0.1~5wt%滲透劑，余量為水。本發明專利技術應用稀土表面改性技術改善了PTFE與無機纖維表面的結合性能，制備得到的無機纖維布表面涂覆狀態更優異，抗腐蝕性能、力學性能、耐折磨性能更強，使無機纖維布的使用壽命也得到延長。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及，屬于精細化工

技術介紹
偶聯劑按化學結構及組成可分為有機鉻絡合物、硅烷類、鈦酸酯類和鋁酸化合物四大類。國內無機纖維行業廣泛采用硅烷偶聯劑用作無機纖維與聚四氟乙烯(PTFE)之間界面性能的表面改性劑，由于PTFE的惰性導致硅烷偶聯劑的改性效果有限，導致無機纖維表面的涂覆狀態不佳，無機纖維布的耐溫、抗腐蝕、力學性能、耐折磨性能有限，因此也制約著無機纖維布使用壽命。對于硅烷偶聯劑，首先，硅烷偶聯劑水解，生成硅醇，同時無機纖維表面吸水，生成羥基；然后硅醇與吸水的無機纖維表面生成氫鍵；在低溫下干燥脫水，使硅醇間發生醚化反應；然后在高溫下干燥脫水，使硅醇與吸水無機纖維進行醚化反應，這樣硅烷偶聯劑與無 機纖維表面結合起來。硅烷偶聯劑中的R基團將與PTFE通過擴散形式相互交纏形成網狀結構，在特定情況下電負性極強的氟原子與偶聯劑R基團中的孤對電子形成配位鍵，由于氟原子惰性的原因，配位鍵的形成是有限的，這樣起到改善無機纖維與PTFE界面結合能力的作用，這里物理作用占主導地位，而不是化學鍵的作用，可見硅烷偶聯劑界面改性的效果是有限的。同時硅烷偶聯劑在耐溫性能有限，在大于200°C的高溫下易老化。
技術實現思路
本專利技術的目的是針對使用常規硅烷偶聯劑制備無機纖維布帶來的缺陷，提供，使制得的無機纖維布在耐溫、抗腐蝕、力學、耐折磨等性能方面得到提高，同時也提高無機纖維布在實際應用中的壽命及使用效果。本專利技術的技術方案為首先去除無機纖維布上的浸潤劑，然后將無機纖維布浸潰于表面處理劑中，最后經干燥、烘焙，即得。所述表面處理劑，由以下組分混合均勻即得5 40wt%PTFE (聚四氟乙烯乳液)，O. 05 5wt%稀土表面改性劑，O. 5 5wt%含氟三防整理劑，O. 01 2wt%分散穩定劑，O. I 5wt%滲透劑，余量為水。所述無機纖維布優選為玻璃纖維布或玄武巖纖維布。其它無機纖維布也可用本方法進行改性，但玻璃纖維布和玄武巖纖維布最常用，效果最佳。所述去除無機纖維布上的浸潤劑的方法選自熱清洗、水洗或燜燒。去除浸潤劑的常用方法是熱處理和水洗法，熱處理法更常用，其包括熱清洗(連續處理法)和燜燒(間歇處理法)，熱清洗是無機纖維布短時間連續通過高溫去除浸潤劑的方法，燜燒是將無機纖維布長時間置于一定高溫下去除浸潤劑的方法。作為優選，無機纖維布浸潰于表面處理劑中時間為O. 5 5min。浸潰時間在這個范圍內即滿足要求，時間過長沒有實際意義。所述干燥溫度為10(T25(TC，時間為2 10min。干燥的目的是使水分蒸發。溫度和時間控制在這個范圍內可得到很好的干燥效果。所述烘焙溫度為18(T300°C，時間為2 15min。烘焙的目的是使表面處理劑的有效組分在高溫下充分均勻成膜。上述表面處理劑配方中，PTFE可提高無機纖維布的耐化學性、耐折磨性、憎水性和使用壽命。所述稀土表面改性劑為鑭、鈰的化合物，其可以明顯改善無機一有機界面的結合性能；作為優選，所述稀土表面改性劑選自氧化鑭、氧化鈰、硝酸鑭、硝酸鈰、氯化鑭或氯化鈰中的一種或兩種以上以任意比例組成的混合物。這些化合物價格低、易獲取，并且表面改性效果好。所述含氟三防整理劑為本領域常用的，可市購獲得，如日美國杜邦公司的奧利氟寶系列(型號有奧利氟寶0C、奧利氟寶CP-SLA、奧利氟寶SLA-NEW、奧利氟寶7713等等)，含氟三防整理劑的作用是提高無機纖維布的憎水、憎油和使用壽命。 所述分散穩定劑優選非離子氟碳表面活性劑，非離子氟碳表面活性劑為本領域公知的和常用的，可市購獲得，如杜邦公司FSN系列(如FSN-100),FSG系列(如FSG)和FSO系列(如FS0-100)。分散穩定劑的作用是提高表面處理劑的乳液穩定性及分散性。所述滲透劑優選聚氧乙烯類非離子表面活性劑，聚氧乙烯類非離子表面活性劑為本領域公知的滲透劑，市購即可獲得，例如，江蘇省嘉豐化學股份有限公司生產的滲透劑JFC系列(型號有JFC、JFC-U JFC-2、JFC-E等)，滲透劑的作用是顯著下降表面處理劑的表面張力，使得浸潰表面處理劑時能夠高效進入無機纖維布紗線內部，對無機纖維布內外進行徹底的改性處理。本專利技術選用稀土表面改性劑相比常規偶聯劑，如硅烷偶聯劑、鈦酸酯偶聯劑等，具有更高的耐溫性能，并且稀土表面改性劑對于無機纖維與PTFE結合性能的改善優于常規偶聯劑。由于稀土具有特殊的4f層結構以及電負性較小的特性，使其具有突出的化學活性。作為表面活性元素的稀土元素，在表面處理時首先吸附在纖維表面，使系統能量降低。吸附后，一部分稀土元素由于其電負性值低，它將奪取無機纖維表面羥基中的氧，而無機纖維的主要成分是SiO2與金屬氧化物,而在無機纖維表面Si02、Al2O3的含量相對較多，從而提高無機纖維與基體之間的界面結合力。稀土原子的4f電子對原子核封閉不嚴，顯示較大的有效核電荷。對其周圍原子的電子有較強的吸引力。在稀土元素與PTFE界面，稀土元素所形成的RE-F鍵或RE-C鍵具有較強的離子鍵性。同時，存在于界面處的稀土化合物，起到了類似于“釘扎”的作用，加強無機纖維與PTFE之間的機械粘結，進一步改善了無機纖維與PTFE基體之間的親和性。上述表面處理機理為(I)無機纖維布通過熱清洗、燜燒或水洗等方法去除其上的浸潤劑等有機物，為表面處理劑對無機纖維進行改性提供了潔凈的界面。(2)無機纖維布經處理劑浸潰后，表面形成一個以小顆粒形態均勻混合的乳液薄膜，無機纖維表面附著處理劑中的稀土表面改性劑。(3)在爐體內，由于水分的蒸發導致無機纖維表面的乳液膜逐漸變薄，小顆粒逐漸沉淀，在無機纖維的表面形成了一層高分子薄膜。(4)在高溫的作用下，水分進一步蒸發，表面改性劑與無機纖維表面之間發生以化學鍵相結合，稀土表面改性與PTFE以離子鍵及機械粘結，稀土表面改性劑起到無機一有機界面的“橋梁”作用，加強無機纖維與有機物之間的粘結性能，表面處理劑中的有機組份沉淀堆積的小顆粒之間相互熔融，形成很好的高分子保護膜。本專利技術是通過稀土表面改性技術增強表面處理劑對于無機纖維布的改性效果，選用的稀土化合物為水溶性稀土化合物，配置簡單易行，對無機纖維和PTFE界面結合性能改善效果明顯；通過分散穩定劑和滲透劑的共同作用，處理劑性能穩定，可充分滲入無機纖維布內部，彌補了無機纖維布常規制備技術應用常規偶聯劑存在高溫易老化、對無機纖維與PTFE結合改性效果弱、對無機纖維抗腐蝕、力學、耐折磨性能增強有限等不足，具有高效低成本、環境友好、工藝簡單易行，可以明顯改善無機纖維與PTFE的涂覆狀態和涂覆效果，界面結合性能得到充分改善。通過本專利技術方法制得的無機纖維布濾料的實際耐溫、抗腐蝕、力學、耐磨等性能測試性能提高均在20%以上。具體實施例方式下面結合具體實例對本專利技術作進一步說明。實施例I制備表面處理劑權利要求1.，其特征在于，首先去除無機纖維布上的浸潤劑，然后將無機纖維布浸潰于表面處理劑中，最后經干燥、烘焙，即得； 所述表面處理劑，由以下組分混合均勻即得5 40wt%PTFE，0. 05飛wt%稀土表面改性齊[J，0. 5 5wt%含氟三防整理劑，0. 01 2wt%分散穩定劑，0. I 5wt%滲透劑，余量為水。2.如權利要求I所述改性無機纖維布的制備方法，其特征在于，所述本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種改性無機纖維布的制備方法，其特征在于，首先去除無機纖維布上的浸潤劑，然后將無機纖維布浸漬于表面處理劑中，最后經干燥、烘焙，即得；所述表面處理劑，由以下組分混合均勻即得：5~40wt%PTFE，？0.05~5wt%稀土表面改性劑，0.5~5wt%含氟三防整理劑，？0.01~2wt%分散穩定劑，0.1~5wt%滲透劑，余量為水。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：周誠，費傳軍，項朝衛，范凌云，趙東波，黃箭玲，鄧志剛，楊溪，宋尚軍，白耀宗，
申請(專利權)人：中材科技股份有限公司，
類型：發明
國別省市：