專利名稱：新型替代石棉用復(fù)合型纖維的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一類替代石棉用復(fù)合型纖維，包含增強(qiáng)短切纖維和助加工漿粕狀纖維，其中漿粕狀纖維均勻地包覆在短切纖維的表面。
背景技術(shù)：
眾所周知，石棉纖維是兼有阻燃、增強(qiáng)、觸變、助加工等優(yōu)異的綜合性能的無機(jī)纖維，被廣泛用于摩擦材料、密封材料、水泥混凝土制品等多種領(lǐng)域，但石棉制品無論在生產(chǎn)或是使用過程中均會(huì)給人體健康造成嚴(yán)重危害，世界各國都在致力于尋求合適的非石棉纖維以替代石棉纖維。
目前取代石棉纖維用于摩擦、密封材料、水泥混凝土制品等復(fù)合材料中的主要有美國杜邦、日本帝人公司率先開發(fā)的對(duì)位芳酰胺漿粕、美國Sterling公司領(lǐng)先開發(fā)的聚丙烯腈漿粕以及纖維素漿粕等漿粕狀纖維，都具有高度原纖化的結(jié)構(gòu)，取代石棉纖維用于復(fù)合材料中，具有較強(qiáng)的捕獲細(xì)微粒子、截留組分的能力，特別是對(duì)位芳酰胺漿粕、聚丙烯腈漿粕等合成纖維漿粕比纖維素漿粕具有更好的環(huán)境適應(yīng)性和穩(wěn)定性，但漿粕狀纖維不能提供基體足夠的強(qiáng)度。
除了上述漿粕狀纖維外，還用于取代石棉纖維的有短切碳纖維、芳酰胺纖維、聚乙烯醇纖維、玻璃纖維等，它們能提供基體一定的機(jī)械強(qiáng)度，但表面光滑的短切纖維不能捕獲細(xì)微粒子、不易控制組分流失，且與基體間的粘合力差，在使用過程中易出現(xiàn)“拔出”現(xiàn)象。
CN87100349公開了一種采用聚乙烯醇纖維作為主要增強(qiáng)材料、纖維素纖維和無機(jī)纖維作為輔助纖維制備了維尼綸纖維水泥制品。該發(fā)明中，增強(qiáng)纖維和輔助纖維依次加入成形體系，纖維很難均勻地分散于水泥基體中。
JP10007811、JP9241063公開了由聚乙烯醇和聚丙烯腈聚合物共混紡絲得到海島結(jié)構(gòu)纖維用于增強(qiáng)橡膠制品和水泥混凝土制品，在復(fù)合材料加工成形過程中，海島結(jié)構(gòu)纖維表面在強(qiáng)剪切力的作用下發(fā)生原纖化，而具有一定的捕獲粒子的作用，同時(shí)纖維還可保持有一定的強(qiáng)度，但海島結(jié)構(gòu)纖維紡絲工藝復(fù)雜，而且僅借助于成形加工過程中的剪切作用使纖維表明原纖化，其原纖化程度難以滿足捕獲復(fù)合材料配方中細(xì)微粒子的需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一類替代石棉用復(fù)合型纖維，包含增強(qiáng)短切纖維和助加工漿粕狀纖維，其中漿粕狀纖維均勻地包覆在短切纖維的表面。
本發(fā)明的技術(shù)方案是將聚丙烯腈纖維、聚乙烯醇纖維、芳酰胺纖維、聚酰胺纖維、聚烯烴纖維、玻璃纖維中的一種或幾種，切割成3～10mm長的短切纖維，與加拿大標(biāo)準(zhǔn)游離度為125～600ml的聚丙烯腈漿粕、芳酰胺漿粕、聚酯漿粕、纖維素漿粕中的一種或幾種混合分散于水中，形成0.1～10wt％的懸浮液，采用15-45s-1的高剪切速率對(duì)其強(qiáng)制分散混合，使高度原纖化的漿粕狀纖維均勻地包覆于短切纖維的表面。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明公開了一類替代石棉用復(fù)合型纖維，包含增強(qiáng)短切纖維和助加工漿粕狀纖維，其中漿粕狀纖維均勻地包覆在短切纖維的表面。這種復(fù)合纖維取代石棉用于摩擦材料、密封材料、水泥混凝土制品等復(fù)合材料中，易分散于基體材料中，其中，增強(qiáng)短切纖維提供基體機(jī)械強(qiáng)度，助加工漿粕狀纖維抓捕各種細(xì)微粒子，抑制組分流失，而且包覆在短切纖維的表面，避免了在混料過程中短切纖維之間易相互纏結(jié)，出現(xiàn)纖維起球的現(xiàn)象，具有較高的性價(jià)比。
具體實(shí)施例方式
一類替代石棉用復(fù)合型纖維，包含增強(qiáng)短切纖維和助加工漿粕狀纖維，其中漿粕狀纖維均勻地包覆在短切纖維的表面。
所述的增強(qiáng)短切纖維，根據(jù)復(fù)合材料耐熱性及強(qiáng)度等要求，選擇聚丙烯腈纖維、聚乙烯醇纖維、芳酰胺纖維、聚酰胺纖維、聚烯烴纖維、玻璃纖維等纖維中的一種或幾種。
所述的漿粕狀纖維，根據(jù)復(fù)合材料耐熱性及加工性能等要求，選擇聚丙烯腈漿粕、芳酰胺漿粕、聚酯漿粕、纖維素漿粕等漿粕狀纖維中的一種或幾種。
所述的增強(qiáng)短切纖維纖度為0.6～15dtex，長度為3～10mm，斷裂強(qiáng)度為0.3～3GPa，拉伸模量為5～500GPa。
所述的漿粕狀纖維長度為0.8～3mm，加拿大標(biāo)準(zhǔn)游離度為125～600ml。
所述的復(fù)合型纖維中增強(qiáng)短切纖維和助加工漿粕狀纖維的混合比例為10∶90～90∶10。
所述的復(fù)合型纖維，按上述比例混合的增強(qiáng)短切纖維和助加工漿粕狀纖維分散于水中，形成0.1～10wt％的懸浮液。
所述的復(fù)合型纖維，是將上述的懸浮液采用15～45s-1的高剪切速率對(duì)其強(qiáng)制分散混合，使高度原纖化的漿粕狀纖維均勻地包覆于短切纖維的表面。
所述的復(fù)合型纖維用于摩擦材料、密封材料、水泥混凝土制品等復(fù)合材料中，所述的短切纖維提供基體機(jī)械強(qiáng)度，所述的漿粕狀纖維具有抓捕各種細(xì)微粒子，抑制組分流失的作用，包覆在短切纖維的表面，也避免了在混料過程中短切纖維之間易相互纏結(jié)的現(xiàn)象。
實(shí)例1稱取50kg長度為5mm，纖度為3d的聚丙烯腈短切纖維和50kg長度分布為2.0±0.4mm，加拿大標(biāo)準(zhǔn)游離度為225±25ml的聚丙烯腈漿粕混合分散于4t水中形成懸浮液，采用34s-1的高剪切速率對(duì)懸浮液進(jìn)行強(qiáng)制分散混合后，經(jīng)離心脫水干燥得到聚丙烯腈漿粕狀纖維均勻地包覆于聚丙烯腈短切纖維表面的復(fù)合型纖維A。
實(shí)例2稱取50kg長度為4mm，纖度為1.5d的聚丙烯腈短切纖維和50kg長度分布為2.0±0.4mm，加拿大標(biāo)準(zhǔn)游離度為225±25ml的聚丙烯腈漿粕混合分散于4t水中形成懸浮液，采用34s-1的高剪切速率對(duì)懸浮液進(jìn)行強(qiáng)制分散混合后，經(jīng)離心脫水干燥得到聚丙烯腈漿粕狀纖維均勻地包覆于聚丙烯腈短切纖維表面的復(fù)合型纖維B。
實(shí)例3稱取75kg長度為6mm，纖度為1.5d的聚乙烯醇聚丙烯腈短切纖維和25kg長度分布為2.0±0.4mm，加拿大標(biāo)準(zhǔn)游離度為225±25ml的聚丙烯腈漿粕混合分散于4t水中形成懸浮液，采用34s-1的高剪切速率對(duì)懸浮液進(jìn)行強(qiáng)制分散混合后，經(jīng)離心脫水干燥得到聚丙烯腈漿粕狀纖維均勻地包覆于聚乙烯醇短切纖維表面的復(fù)合型纖維C。
實(shí)例4按下列摩擦材料的配方復(fù)合纖維A 10％，改性酚醛樹脂25％，鐵礦粉25％，碳酸鈣15％，硫酸鋇20％，炭黑5％，采用干法工藝成型，流程為配料→混合→熱壓→熱處理→樣品，其中，模壓溫度為155±5℃，壓力為20Mpa，時(shí)間為10min；熱處理?xiàng)l件為180℃保溫8h。按GB11834-89對(duì)25mm×25mm×5mm的樣品在定速式摩擦試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行測試，結(jié)果如表1所示。
表1復(fù)合型纖維A增強(qiáng)摩擦材料的摩擦性能測試結(jié)果

實(shí)例5下列橡膠密封板的配方生膠25份(丁腈橡膠20份、天然橡膠5份)、復(fù)合纖維B 15份、白炭黑20份、硅灰石20份、碳酸鈣10份、陶土5份、硫磺0.2份、氧化鋅1.5份、硬脂酸0.15份、二硫化四甲基秋蘭姆0.1份、噻唑次磺酰胺0.15份、苯基萘胺0.4％、鄰苯二甲酸二丁酯0.8份、氧化鐵紅1.7份；按以下工藝流程制取無石棉橡膠密封板，其中硫化溫度為135℃，硫化壓力為3Mpa，硫化時(shí)間為10min。制得的無石棉密封橡膠板表面光滑、回彈性好，其性能測試結(jié)果如表2所示。

表2復(fù)合型纖維B增強(qiáng)無石棉密封板的性能

實(shí)例6抄取法制備輕質(zhì)纖維水泥板的配方水泥60％、復(fù)合型纖維C 10％、粉狀珍珠巖27％、云母3％。復(fù)合纖維C中的漿粕狀纖維具有很好的捕獲水泥粒子的作用，有效地減低了水泥粒子的流失，而6mm長的聚乙烯醇纖維可提高濕坯拉力，減少回料量。抄造工藝流程為打漿→抄取→切邊→加壓排水密實(shí)→蒸養(yǎng)→脫模入庫養(yǎng)護(hù)，抄坯水分45％，成型壓力10MPa。得到的纖維水泥板比重為1.09g/cm3、抗折強(qiáng)度11.5Mpa、沖擊強(qiáng)度3.5KJ/m2。
權(quán)利要求
1.一類替代石棉用復(fù)合型纖維，其特征在于復(fù)合型纖維包含增強(qiáng)短切纖維和助加工漿粕狀纖維，其中漿粕狀纖維均勻地包覆在短切纖維的表面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增強(qiáng)短切纖維，其特征在于至少包含有以下纖維的一種，聚丙烯腈纖維、聚乙烯醇纖維、芳酰胺纖維、聚酰胺纖維、聚烯烴纖維、玻璃纖維等。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的漿粕狀纖維，其特征在于至少包含有以下漿粕的一種，聚丙烯腈漿粕、芳酰胺漿粕、聚酯漿粕、纖維素漿粕等。
4.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的增強(qiáng)短切纖維，其特征在于纖度為0.6～15dtex，長度為3～10mm，斷裂強(qiáng)度為0.3～3GPa，拉伸模量為5～500GPa。
5.根據(jù)權(quán)利要求1和3所述的漿粕狀纖維，其特征在于漿粕狀纖維長度為0.8～3mm，加拿大標(biāo)準(zhǔn)游離度為125～600ml。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合型纖維，其特征在于所述的權(quán)利要求4和5中的增強(qiáng)短切纖維和助加工漿粕狀纖維的混合比例為10∶90～90∶10。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合型纖維，其特征在于所述的權(quán)利要求6中的增強(qiáng)短切纖維和助加工漿粕狀纖維分散于水中，形成0.1～10wt％的懸浮液。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合型纖維，其特征在于權(quán)利要求6中所述的懸浮液采用15～45s-1的高剪切速率對(duì)其強(qiáng)制分散混合，使高度原纖化的漿粕狀纖維均勻地包覆于短切纖維的表面。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合型纖維，其特征在于用于復(fù)合材料中，所述的短切纖維提供基體機(jī)械強(qiáng)度，所述的漿粕狀纖維具有抓捕各種細(xì)微粒子，抑制組分流失的作用，包覆在短切纖維的表面，也避免了在混料過程中短切纖維之間易相互纏結(jié)的現(xiàn)象。
全文摘要
本發(fā)明公開了一類替代石棉用復(fù)合型纖維，包含增強(qiáng)短切纖維和助加工漿粕狀纖維，其中漿粕狀纖維均勻地包覆在短切纖維的表面。所述的增強(qiáng)短切纖維至少包含有以下纖維的一種聚丙烯腈纖維、聚乙烯醇纖維、芳酰胺纖維、聚酰胺纖維、聚烯烴纖維、玻璃纖維等；所述的漿粕狀纖維至少包含有以下漿粕的一種聚丙烯腈漿粕、芳酰胺漿粕、聚酯漿粕、纖維素漿粕等。這種復(fù)合型纖維取代石棉用于摩擦材料、密封材料、水泥混凝土制品等復(fù)合材料中，增強(qiáng)短切纖維提供基體機(jī)械強(qiáng)度，助加工漿粕狀纖維抓捕各種細(xì)微粒子，抑制組分流失，而且包覆在短切纖維的表面，避免了在混料過程中短切纖維之間易相互纏結(jié)，出現(xiàn)纖維起球的現(xiàn)象，具有優(yōu)異的綜合性能。
文檔編號(hào)D06M15/507GK101058943SQ20061002577
公開日2007年10月24日 申請(qǐng)日期2006年4月17日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月17日
發(fā)明者尤秀蘭, 尤松, 陳洪新 申請(qǐng)人:上海蘭邦工業(yè)纖維有限公司