一种改性无机纤维布的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种改性无机纤维布的制备方法，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；其中表面处理剂由以下组分混合均匀即得：5~40wt%PTFE，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。本发明专利技术应用稀土表面改性技术改善了PTFE与无机纤维表面的结合性能，制备得到的无机纤维布表面涂覆状态更优异，抗腐蚀性能、力学性能、耐折磨性能更强，使无机纤维布的使用寿命也得到延长。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，属于精细化工

技术介绍
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°C的高温下易老化。
技术实现思路
本专利技术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，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。本专利技术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溃于表面处理剂中，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)，O. 05 5wt%稀土表面改性剂，O. 5 5wt%含氟三防整理剂，O. 01 2wt%分散稳定剂，O. I 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，无机纤维布浸溃于表面处理剂中时间为O. 5 5min。浸溃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10(T25(TC，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18(T300°C，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一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0C、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FS0-100)。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-U 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，使得浸溃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。本专利技术选用稀土表面改性剂相比常规偶联剂，如硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂等，具有更高的耐温性能，并且稀土表面改性剂对于无机纤维与PTFE结合性能的改善优于常规偶联剂。由于稀土具有特殊的4f层结构以及电负性较小的特性，使其具有突出的化学活性。作为表面活性元素的稀土元素，在表面处理时首先吸附在纤维表面，使系统能量降低。吸附后，一部分稀土元素由于其电负性值低，它将夺取无机纤维表面羟基中的氧，而无机纤维的主要成分是SiO2与金属氧化物,而在无机纤维表面Si02、Al2O3的含量相对较多，从而提高无机纤维与基体之间的界面结合力。稀土原子的4f电子对原子核封闭不严，显示较大的有效核电荷。对其周围原子的电子有较强的吸引力。在稀土元素与PTFE界面，稀土元素所形成的RE-F键或RE-C键具有较强的离子键性。同时，存在于界面处的稀土化合物，起到了类似于“钉扎”的作用，加强无机纤维与PTFE之间的机械粘结，进一步改善了无机纤维与PTFE基体之间的亲和性。上述表面处理机理为(I)无机纤维布通过热清洗、焖烧或水洗等方法去除其上的浸润剂等有机物，为表面处理剂对无机纤维进行改性提供了洁净的界面。(2)无机纤维布经处理剂浸溃后，表面形成一个以小颗粒形态均匀混合的乳液薄膜，无机纤维表面附着处理剂中的稀土表面改性剂。(3)在炉体内，由于水分的蒸发导致无机纤维表面的乳液膜逐渐变薄，小颗粒逐渐沉淀，在无机纤维的表面形成了一层高分子薄膜。(4)在高温的作用下，水分进一步蒸发，表面改性剂与无机纤维表面之间发生以化学键相结合，稀土表面改性与PTFE以离子键及机械粘结，稀土表面改性剂起到无机一有机界面的“桥梁”作用，加强无机纤维与有机物之间的粘结性能，表面处理剂中的有机组份沉淀堆积的小颗粒之间相互熔融，形成很好的高分子保护膜。本专利技术是通过稀土表面改性技术增强表面处理剂对于无机纤维布的改性效果，选用的稀土化合物为水溶性稀土化合物，配置简单易行，对无机纤维和PTFE界面结合性能改善效果明显；通过分散稳定剂和渗透剂的共同作用，处理剂性能稳定，可充分渗入无机纤维布内部，弥补了无机纤维布常规制备技术应用常规偶联剂存在高温易老化、对无机纤维与PTFE结合改性效果弱、对无机纤维抗腐蚀、力学、耐折磨性能增强有限等不足，具有高效低成本、环境友好、工艺简单易行，可以明显改善无机纤维与PTFE的涂覆状态和涂覆效果，界面结合性能得到充分改善。通过本专利技术方法制得的无机纤维布滤料的实际耐温、抗腐蚀、力学、耐磨等性能测试性能提高均在20%以上。具体实施例方式下面结合具体实例对本专利技术作进一步说明。实施例I制备表面处理剂权利要求1.，其特征在于，首先去除无机纤维布上的浸润剂，然后将无机纤维布浸溃于表面处理剂中，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，0. 05飞wt%稀土表面改性齐[J，0. 5 5wt%含氟三防整理剂，0. 01 2wt%分散稳定剂，0. I 5wt%渗透剂，余量为水。2.如权利要求I所述改性无机纤维布的制备方法，其特征在于，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改性无机纤维布的制备方法，其特征在于，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，？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。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：周诚，费传军，项朝卫，范凌云，赵东波，黄箭玲，邓志刚，杨溪，宋尚军，白耀宗，
申请(专利权)人：中材科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：