本發(fā)明屬于橡膠材料與造紙技術(shù)交叉技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種濕法成型具有高力學(xué)強(qiáng)度的無石棉纖維密封材料方法。

背景技術(shù)：

由于石棉纖維具有致癌性，因此世界上已有50多個(gè)國家禁用石棉，所以纖維密封材料無石棉化已成為大勢所趨。纖維密封材料的傳統(tǒng)成型工藝為輥壓法成型工藝，由于輥壓法成型工藝采用了苯、甲苯、二甲苯等有機(jī)溶劑，不但生產(chǎn)過程不夠安全，污染環(huán)境，而且也使產(chǎn)品成本增加，因此這種工藝已在逐漸被取代、淘汰之中。而由于濕法成型(造紙法)工藝是在水相中成型，因此是目前生產(chǎn)無石棉纖維密封材料最為環(huán)保和經(jīng)濟(jì)的方法，也是未來的發(fā)展方向。

密封材料向無石棉轉(zhuǎn)換中一般都需用部分有機(jī)纖維來代替石棉纖維。目前常用的無石棉纖維密封材料主要由有機(jī)和/或無機(jī)纖維、彈性粘接劑(膠乳)、無機(jī)填料和助劑組成，其中橡膠是主要的彈性粘結(jié)劑。由于有機(jī)纖維具有耐熱性較差或價(jià)格較高的缺點(diǎn)，因而從降低成本和提高材料的耐熱性兩方面考慮，都必須盡量提高產(chǎn)品配方中無機(jī)填料的含量，降低纖維用量。但填料的大量添加必定會(huì)導(dǎo)致密封材料力學(xué)性能的損失，所以為了改善無機(jī)填料與橡膠之間的結(jié)合力，提高材料的力學(xué)強(qiáng)度，對無機(jī)填料的表面進(jìn)行化學(xué)改性就顯得十分必要。

對于造紙法無石棉纖維密封材料所用無機(jī)填料的表面進(jìn)行化學(xué)改性不同于傳統(tǒng)的無機(jī)填料表面改性。傳統(tǒng)用于增強(qiáng)橡膠或塑料復(fù)合材料與無機(jī)填料之間結(jié)合力的無機(jī)填料改性一般只需對其進(jìn)行有機(jī)改性，使其親油疏水以改善無機(jī)填料與有機(jī)高分子材料之間的相容性，進(jìn)而提高材料的總體力學(xué)強(qiáng)度。但是對于造紙法來說，由于材料是在水相中成型，若有機(jī)改性以后填料變得疏水親油， 則其不能在水中均勻分散，此時(shí)這種改性填料已不適用于造紙法工藝。所以如何在改善無機(jī)填料與橡膠之間的界面結(jié)合強(qiáng)度的同時(shí)，又能使其保持在水中的良好分散性，使其適用于造紙法工藝，已成為本領(lǐng)域技術(shù)人員急需解決的課題之一。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述問題，本發(fā)明的目的是在于提供一種能夠在高填料用量下提高濕法成型無石棉纖維密封材料力學(xué)強(qiáng)度的方法。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的濕法成型具有高力學(xué)強(qiáng)度的無石棉纖維密封材料方法包括按順序進(jìn)行的下列步驟：

(1)偶聯(lián)劑水解液的制備：選取與橡膠具有交聯(lián)反應(yīng)活性且具有親水性的偶聯(lián)劑1-10份，置于20-40份醇類溶劑中，然后加入1-10份去離子水，用乙酸或者氫氧化鈉調(diào)節(jié)體系pH值至3-10，之后在5℃-85℃的水浴中利用醇類水解偶聯(lián)劑2-10小時(shí)，得到濃度為2-32％的偶聯(lián)劑水解液；

(2)改性無機(jī)填料的制備：將100份無機(jī)填料置于高速振蕩攪拌器中常溫?cái)嚢?，同時(shí)分批以霧化的形式加入偶聯(lián)劑水解液，偶聯(lián)劑相對于絕干填料的用量為0.2-5％，繼續(xù)高速攪拌30min，然后置于100℃-160℃的溫度下熟化30min，由此得到可在水中分散且與橡膠具有反應(yīng)活性的改性無機(jī)填料；

(3)濕法成型無石棉纖維密封材料的制備：將纖維、膠乳、助劑和上述改性無機(jī)填料以5-60∶5-25∶2-5∶10-88的比例混合后，經(jīng)配漿、成型、壓榨、干燥工藝制成片狀密封材料。

所述的無機(jī)填料選自碳酸鈣、白炭黑、高嶺土、硅灰石、膨潤土中的至少一種。

所述的偶聯(lián)劑選自N-β(氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-(3-三甲氧基 甲硅烷基乙基)乙二胺、雙-[3-(三甲氧基硅)-丙基]-胺、雙-[3-(三乙氧基硅)-丙基]-胺、3-三甲氧基甲硅烷基-1-丙胺、3-三乙氧基甲硅烷基-1-丙胺、3-脲丙基三甲氧基硅烷、3-脲丙基三乙氧基硅烷、N-正丁基-3-氨丙基三甲氧基硅烷、N-正丁基-3-氨丙基三乙氧基硅烷、3-氨丙基甲基二甲氧基硅烷、胺苯基丙基三甲氧基硅烷、胺苯基丙基三乙氧基硅烷、γ-巰丙基三甲氧基硅烷、γ-巰丙基三乙氧基硅烷、γ-二乙烯三氨丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-氯丙基三甲氧基硅烷、γ-氯丙基三乙氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三乙氧基硅烷、3-異氰酸丙基三甲氧基硅烷、3-異氰酸丙基三乙氧基硅烷中的至少一種。

所述的醇類選自甲醇、乙醇、異丙醇、正丁醇、乙二醇、丙三醇中的至少一種。

所述的纖維選自纖維素纖維、芳綸纖維、腈綸纖維、芳砜綸纖維、酚醛纖維、海泡石纖維、硅酸鋁纖維和陶瓷纖維中的至少一種。

所述的助劑包括硫化體系、防老劑、顏料和染料；其中硫化體系包括硫化劑、促進(jìn)劑和活性劑；硫化劑為硫磺；促進(jìn)劑為噻唑類、二硫代磷酸鹽類和秋蘭姆類；活性劑為氧化鋅或硬脂酸；所述的防老劑為苯乙烯化二苯胺、對，對-二異丙苯基二苯胺、2-硫醇基甲基苯并咪唑或2，6-二叔丁基對甲酚；所述的顏料為炭黑或氧化鐵；所述的染料為有機(jī)染料。

所述的膠乳選自天然膠乳、丙烯酸膠乳、羧基丁腈膠乳、氯丁膠乳和羧基丁苯膠乳中的至少一種。

本發(fā)明提供的濕法成型具有高力學(xué)強(qiáng)度的無石棉纖維密封材料方法可以使產(chǎn)品在高填料用量下仍保持較高的力學(xué)強(qiáng)度，同時(shí)可使改性后的無機(jī)填料適用于造紙法工藝。另外，采用本發(fā)明方法制成的無石棉纖維密封材料，其力學(xué)強(qiáng)度與空白樣相比最高可以提高29.5％，同時(shí)對濕法成型工藝無不良影響。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明提供的濕法成型具有高力學(xué)強(qiáng)度的無石棉纖維密封材料方法進(jìn)行詳細(xì)說明。

實(shí)施例1

選取偶聯(lián)劑3-脲丙基三乙氧基硅烷1g并加入到容積為100ml的四氟燒杯中，分別加入17g正丁醇和2g去離子水，并用氫氧化鈉調(diào)節(jié)體系pH值為8.5，然后在25℃的水浴中利用正丁醇水解3-脲丙基三乙氧基硅烷2小時(shí)，得到偶聯(lián)劑水解液；將100g高嶺土置于高速振蕩攪拌器中常溫?cái)嚢瑁瑫r(shí)分批以霧化的形式加入15g上述偶聯(lián)劑水解液，繼續(xù)高速攪拌30min，然后置于120℃的溫度下熟化30min，由此得到改性高嶺土；最后將纖維素纖維∶丁腈膠乳∶改性高嶺土∶助劑(硫黃∶秋蘭姆類∶氧化鋅∶苯乙烯化二苯胺∶炭黑＝15∶10∶15∶30∶30)按13∶8∶76∶3的比例進(jìn)行混合分散為漿水懸浮液，再將懸浮液經(jīng)配漿、抄紙器成型、壓榨、干燥后制備成無石棉纖維密封材料。

實(shí)施例2

選取偶聯(lián)劑雙-[3-(三乙氧基硅)-丙基]-胺1g并加入到容積為100ml的四氟燒杯中，分別加入3g乙醇、5g異丙醇和1g去離子水，并用氫氧化鈉調(diào)節(jié)體系pH值為10，然后在45℃的水浴中利用乙醇和異丙醇水解雙-[3-(三乙氧基硅)-丙基]-胺2小時(shí)，得到偶聯(lián)劑水解液；將100g碳酸鈣置于高速振蕩攪拌器中常溫?cái)嚢瑁瑫r(shí)分批以霧化的形式加入10g上述的偶聯(lián)劑水解液，繼續(xù)高速攪拌30min，然后置于135℃的溫度下熟化30min，由此得到改性碳酸鈣；最后將腈綸纖維∶羧基丁腈膠乳∶改性碳酸鈣∶助劑(硫黃∶秋蘭姆類∶氧化鋅∶苯乙烯化二苯胺∶炭黑＝15∶10∶15∶30∶30)按12∶6∶80∶2的比例進(jìn)行混合分散為漿水懸浮液，再將懸浮液經(jīng)配漿、抄紙器成型、壓榨、干燥后制備成無石棉纖維密封材 料。

實(shí)施例3

選取偶聯(lián)劑γ-巰丙基三乙氧基硅烷1g并加入到容積為100ml的四氟燒杯中，分別加入8g乙醇和1g去離子水，并用乙酸調(diào)節(jié)體系pH值至4.5，然后在30℃的水浴中利用乙醇水解γ-巰丙基三乙氧基硅烷2小時(shí)，得到偶聯(lián)劑水解液；將100g硅灰石置于高速振蕩攪拌器中常溫?cái)嚢?，同時(shí)分批以霧化的形式加入12g上述的偶聯(lián)劑水解液，繼續(xù)高速攪拌30min，然后置于120℃的溫度下熟化30min，由此得到改性硅灰石；最后將芳綸纖維∶氯丁膠乳∶改性硅灰石∶助劑(硫黃∶秋蘭姆類∶氧化鋅∶苯乙烯化二苯胺∶炭黑＝15∶10∶15∶30∶30)按12∶8∶78∶2的比例進(jìn)行混合分散為漿水懸浮液，再將懸浮液經(jīng)配漿、抄紙器成型、壓榨、干燥后制備成無石棉纖維密封材料。

為了驗(yàn)證利用本發(fā)明方法的效果，本發(fā)明人對由上述實(shí)施例制成的無石棉纖維密封材料的力學(xué)強(qiáng)度進(jìn)行了測試，并以使用沒有經(jīng)過改性的無機(jī)填料制成的無石棉纖維密封材料作為空白樣而進(jìn)行對比，結(jié)果如表1所示。由表中的數(shù)據(jù)可以看出，利用本發(fā)明方法進(jìn)行改性后的填料應(yīng)用于濕法成型無石棉纖維密封材料時(shí)可有效改善產(chǎn)品的力學(xué)強(qiáng)度，其中實(shí)施例1改善最明顯，抗張強(qiáng)度由空白樣的9.5MPa提高至12.3MPa，即提高了29.5％。

表1 改性填料對濕法成型無石棉纖維密封材料力學(xué)強(qiáng)度的影響