[發明專利]一種耐溫無堿玻璃纖維涂層織物的制備方法

無效

• 申請號: 201110347758.9
• 申請日: 2011-11-07
• 公開（公告）號: CN102505459A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 黃健;竺林;黎鵬;王娟;靳懷強;呂海
• 申請（專利權）人: 南京工業大學;南京彤天科技實業有限責任公司
• 主分類號: D06M11/80
• 分類號: D06M11/80;D06C7/00
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司 32102
• 代理人: 郭百濤

技術領域

本發明涉及一種玻璃纖維涂層織物的制備方法，更具體地說涉及一種耐溫無堿玻璃纖維涂層織物的制備方法。

背景技術

無堿玻璃纖維具有耐溫、耐腐蝕、拉伸強度高、相對伸長率小、電絕緣性好等優異的特性，在工業上有廣泛的應用。但無堿玻璃纖維的耐溫性有其局限性，在400℃以上強度損失很大，限制了無堿玻璃纖維織物在高溫、防火、阻燃等領域的應用。

以耐溫涂層進行表面處理是提高玻璃纖維織物耐高溫性能的簡便且有效的方法。以硅橡膠作為耐溫涂層，玻璃纖維涂層織物的連續使用溫度可達230℃，問歇作業溫度可達315℃，這種涂覆硅橡膠的玻璃纖維涂層織物還具有優良的耐候性和耐化學侵蝕性。公開號為CN1033353A中國專利公開了使用有機硅改性酚醛樹脂浸漬處理玻璃纖維網格平紋布獲得了耐高溫過濾網布。但由于高分子材料本身的耐溫局限性，限制了其玻璃纖維涂層織物耐溫性能的進一步提升。

氮化硼陶瓷材料具有許多優良的物理和化學特性，如耐高溫、抗氧化、耐化學腐蝕、可加工性、優異的介電性能以及良好的導熱性等。氮化硼在氧化氣氛下最高使用溫度為900℃，在惰性氣體下可達2800℃。由于氮化硼優異的耐高溫性，如果在玻璃纖維織物表面覆以氮化硼涂層，可以填補玻璃纖維表面的微裂紋等表面缺陷，同時具有高溫抗氧化和阻止低價金屬離子滲透作用，因此有望顯著提高玻璃纖維的耐高溫形變、抗析晶性能及高溫強度保持能力，同時提高玻璃纖維織物在高溫下的使用壽命。但氮化硼陶瓷往往經高溫燒結而成，且這種傳統的制備技術不易制得涂層、薄膜或纖維等復雜形狀的氮化硼材料。在玻璃纖維表面制備氮化硼涂層明顯受到溫度的限制，即使是耐溫性較佳的石英纖維在950℃時就開始析晶，高于1050℃時大量析晶，導致纖維脆化。因此，傳統的高溫合成氮化硼的方法，不適合在玻璃纖維表面制備氮化硼涂層。有機先驅體轉化法的分解溫度遠低于陶瓷的燒制溫度，還具有易成型、溫度較低等優點，已成為制備陶瓷涂層、陶瓷薄膜、陶瓷纖維、泡沫陶瓷和陶瓷基復合材料的重要方法。以有機先驅體轉化法在玻璃纖維表面制備氮化硼涂層，更可以避免高溫對玻璃纖維結構的破壞，使制備新型的耐高溫玻璃纖維氮化硼涂層織物成為可能。Shampa?Mondal等人(Materials?Letters，44，113-118，2000)公開了一種硼酸酯涂覆玻璃纖維的方法，在空氣氛中分別于400℃和1000℃下熱解，熱解產物含有氮化硼和碳氮化物。據稱其玻璃纖維涂層織物具有作為熔融鋁過濾材料的潛在用途，但并沒有公布具體的耐溫及力學性能指標。實際上硼酸酯類化合物在空氣氛中高溫熱解時易氧化并生成氧化硼，氧化硼作為常用的玻璃纖維助熔劑，具有顯著降低玻璃纖維的熔點及其高溫下力學性能的作用。實驗表明在空氣氛中熱解的無堿玻璃纖維硼酸酯涂層織物的拉伸強度在500℃時即開始明顯下降。另外，其方法也是采用的先硼酸酯合成、再重結晶純化，最后玻纖涂覆并高溫熱解的工藝路線，其工藝流程復雜，所需設備較多，不利于工業化生產。

因此需要研制開發結合有機先驅體轉化法并適合于工業應用的低溫燒制陶瓷材料技術，在無堿玻璃纖維織物表面覆以耐溫的氮化硼涂層，制備出新型的耐溫無堿玻璃纖維涂層織物，擴大無堿玻璃纖維織物在耐高溫領域的應用范圍。

發明內容

本發明針對現有技術存在的缺點和不足，提供一種耐溫無堿玻璃纖維涂層織物的制備方法，采用有機先驅體轉化法的低溫燒制陶瓷材料技術，在無堿玻璃纖維織物表面覆以含有氮化硼的耐溫涂層，實現了提高高溫下無堿玻璃纖維涂層織物力學性能的目的。以氮化硼源硼酸和三乙醇胺直接對無堿玻璃纖維織物表面進行浸漬涂布，然后通過升溫熱處理，使得有機先驅體的制備、涂覆、熱解燒結一步完成，在無堿玻璃纖維織物表面原位形成了含有氮化硼的耐溫涂層，該方法提供了一種簡化步驟的工藝技術。熱解燒結在氮氣氛中進行，克服了空氣氣氛中易形成氧化硼的缺陷，有效地提高了無堿玻璃纖維涂層織物的耐溫性能。

本發明是通過以下技術方案實現的：

本發明的耐溫無堿玻璃纖維涂層織物的制備方法，其步驟如下：先用硼酸和三乙醇胺的乙醇溶液對無堿玻璃纖維織物表面進行浸漬涂布，然后在氮氣氣氛中于120℃～400℃的溫度范圍對無堿玻璃纖維涂層織物進行程序升溫熱處理，在無堿玻璃纖維織物的表面原位形成含有氮化硼的耐溫涂層。

本發明的耐溫無堿玻璃纖維涂層織物的制備方法，其進一步的技術方案是所述的用硼酸和三乙醇胺的乙醇溶液對無堿玻璃纖維織物表面進行浸漬涂布前先在溫度350℃～400℃下對無堿玻璃纖維織物熱處理1～2分鐘。