專利名稱：：密封材料用無石棉復(fù)合增強(qiáng)纖維及其生產(chǎn)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種無石棉復(fù)合纖維，具體為一種低成本的密封材料用無石棉復(fù)合增強(qiáng)纖維及其生產(chǎn)工藝.
背景技術(shù)：
：增強(qiáng)纖維是密封材料的重要組分，是主要承載單元，起骨架作用，使材料具有一定的強(qiáng)度和韌性，可經(jīng)受沖擊、剪切、拉伸等機(jī)械作用而不出現(xiàn)裂紋、斷裂、崩缺等機(jī)械損傷，對(duì)密封材料的使用壽命有著重要影響。增強(qiáng)纖維應(yīng)滿足如下性能要求足夠的強(qiáng)度和模量以及較好的韌性；在一定的溫度范圍內(nèi)具有較高的抗拉強(qiáng)度和抗沖擊強(qiáng)度；較高的熱分解溫度，在一定溫度范圍內(nèi)不發(fā)生熱分解、脫水、相變等以及較高的高溫分解殘?zhí)悸?；分散性好，基體較好的相容性，可增強(qiáng)密封件的抗沖擊強(qiáng)度和抗衰老性，延長密封材料使用壽命；該原材料量廣、價(jià)廉、無毒性、不污染環(huán)境。石棉作為密封材料的增強(qiáng)纖維有一定的歷史，如今石棉代用纖維雖有不少，但仍有一些問題需解決易結(jié)團(tuán)、抗拉伸強(qiáng)度弱、分散性差、混合性不好、價(jià)格偏高等。為保持社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，研制新型低成本可適用于密封材料的大生產(chǎn)，可降解無石棉密封材料的復(fù)合增強(qiáng)纖維迫在眉睫。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種新型低成本的密封材料用無石棉復(fù)合增強(qiáng)纖維，該纖維環(huán)保、可降解無污染，添加后能增強(qiáng)密封材料的抗沖擊和抗拉伸強(qiáng)度。本發(fā)明的另一目的是提供上述無石棉復(fù)合增強(qiáng)纖維的生產(chǎn)工藝，該工藝方法簡單，生產(chǎn)成本低廉，適于密封材料的生產(chǎn)。本發(fā)明的技術(shù)方案如下密封材料用無石棉復(fù)合增強(qiáng)纖維，其特征在于它由以下重量份的原料組成礦巖棉或粒狀棉5090份，木質(zhì)纖維1530份，偶聯(lián)劑2-5份，相容劑3-5份。偶聯(lián)劑選用硅炳偶聯(lián)劑或硅垸偶聯(lián)劑，相容劑選用丁腈膠粉。礦巖棉或粒狀棉主要由以下重量份原料經(jīng)高溫熔爐抽絲生成，其中玄武巖18-20份，輝綠巖58-62份，石灰?guī)r8-12份，白云巖6-12份，冶金焦碳1-3份。無石棉復(fù)合增強(qiáng)纖維的生產(chǎn)工藝包括以下步驟首先取上述重量份原料，先將礦巖棉或粒狀棉進(jìn)行切割，再通過離心機(jī)水洗除渣得主纖維，并控制渣球含量在0.5%-1%。主纖維中加入木質(zhì)纖維在2000~2500轉(zhuǎn)高速混合機(jī)中進(jìn)行混合，然后在滾筒式烘干機(jī)或干燥機(jī)中進(jìn)行混合烘干，并同時(shí)噴入偶聯(lián)劑和相容劑，烘干溫度105-150'C，烘干時(shí)間l-2小時(shí)，即得到復(fù)合增強(qiáng)纖維。由于木質(zhì)纖維長度會(huì)較長，在混合前先要進(jìn)行切割。本發(fā)明的特色是"100%無石棉"、"抗沖擊強(qiáng)度高"、"可降解"、"高分散性"、"高吸附性"與"低成本"，研發(fā)的無石棉可降解高性能密封材料專用增強(qiáng)纖維，實(shí)現(xiàn)"傳統(tǒng)材料的高性能化"與"傳統(tǒng)材料的環(huán)?；?，首次從輝綠巖、石灰?guī)r、炭煤磚、石油焦炭等原料中研制出的一種新型纖維。在理論上有所突破，在工程應(yīng)用上有所創(chuàng)新，并能夠在短時(shí)間內(nèi)迅速實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化并應(yīng)用于生產(chǎn)。本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)(1)本纖維為一種100%無石棉復(fù)合增強(qiáng)纖維新產(chǎn)品，可用添加到密封材料中。從灰綠巖、玄武巖、礦渣等材料通過高溫熔融、水洗除渣抽絲、有機(jī)偶聯(lián)、高速切割并添加一定量的植物纖維、功能性纖維經(jīng)特殊工藝精制而成復(fù)合型密封材料增強(qiáng)纖維，100%無石棉，該產(chǎn)品主材料為無機(jī)材料、環(huán)?？山到?、無污染。(2)本產(chǎn)品使用方法簡單，便于密封件材料的大生產(chǎn)。(3)本產(chǎn)品增強(qiáng)性好，曲折率高，可以增加密封材料的抗沖擊強(qiáng)度，耐高溫，適應(yīng)密封材料生產(chǎn)的需要。(4)由于纖維表面通過有機(jī)偶聯(lián)劑處理，親和性好，與密封材料配方中樹脂、橡膠及其它組份材料聯(lián)接性優(yōu)良，不會(huì)傷害密封材料的配偶。(5)本纖維通過膨化處理(噴入偶聯(lián)劑或相容劑后烘干的過程即為膨化處理)，使得到的纖維比表面積大，且呈絨毛狀，具有優(yōu)良的吸附性能，在密封材料使用過程中具有極好的恢復(fù)性和抗衰老性，可以明顯提高密封件的使用壽命。(6)本纖維的臨界形態(tài)比為(L/d)可以通過控制纖維的直徑(d)和纖維的長度(L)來調(diào)節(jié)，滿足客戶對(duì)纖維形貌的要求。(7)本纖維生產(chǎn)的工藝簡單，便于操作生產(chǎn)，生產(chǎn)成本低廉，作為密封材料的主纖維，可以降低無石棉密封件的生產(chǎn)成本，較其它無石棉密封材料相比，具有相當(dāng)有利的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。圖1為本發(fā)明的纖維生產(chǎn)工藝流程圖。圖2為制備密封材料的壓縮成張工藝流程圖。圖3為制備密封材料的抄取成張工藝流程圖。具體實(shí)施方式實(shí)施例l原料礦巖棉或粒狀棉可以從市場(chǎng)上購買或制備，制備過程精選玄武巖200kg、輝綠巖600kg、石灰?guī)r110kg、白云巖80kg、冶金焦碳20kg為主要材料，通過超過IOO(TC的高溫熔爐進(jìn)行紡絲并進(jìn)行表面處理。經(jīng)高溫熔融制成的纖維，切割至長度為1020mrn，再經(jīng)過離心機(jī)水洗、除渣，控制纖維渣球含量在0.5%-1%，制成主纖維。制備過程如圖l示，取制得的主纖維800kg、精選植物纖維木質(zhì)纖維200kg，并將木質(zhì)纖維預(yù)先切割至815rnm,將原料在2000-2500轉(zhuǎn)高速混合機(jī)混合均勻，形成混合狀纖維，進(jìn)入滾筒式烘干機(jī)內(nèi)進(jìn)行混合烘干，混合烘干的過程中噴入硅炳偶聯(lián)劑30kg，丁腈膠粉50kg，烘干溫度12(TC，烘干時(shí)間1.5小時(shí)，即得本發(fā)明的復(fù)合增強(qiáng)纖維，對(duì)制得的纖維再切割至所需規(guī)格，所得纖維應(yīng)需防水包裝。實(shí)施例2所用主纖維制備方法同實(shí)施例1，取主纖維600kg、木質(zhì)纖維300kg，木質(zhì)纖維預(yù)先切割至815mm，將其在2000~2500轉(zhuǎn)高速混合機(jī)混合均勻，形成混合狀纖維，進(jìn)入滾筒式烘干機(jī)內(nèi)進(jìn)行混合烘干，混合烘干的過程中噴入硅烷偶聯(lián)劑20kg及丁腈膠粉30kg，烘干溫度11(TC，烘干時(shí)間2小時(shí)，即得本發(fā)明的復(fù)合增強(qiáng)纖維，對(duì)制得的纖維再切割至所需規(guī)格，所得纖維應(yīng)需防水包裝。實(shí)施例3市購的礦巖棉或粒狀棉，按規(guī)格進(jìn)行切割，再通過離心機(jī)水洗、除渣，控制纖維渣球含量在0.5%-1%，制得主纖維。取制得的主纖維800kg，木質(zhì)纖維250kg，木質(zhì)纖維預(yù)先切割至815rnm，將其在2000~2500轉(zhuǎn)高速混合機(jī)混合均勻，形成混合狀纖維，進(jìn)入滾筒式干燥機(jī)內(nèi)進(jìn)行混合烘干，混合烘干的過程中噴入硅烷偶聯(lián)劑40kg及丁腈膠粉40kg，烘干溫度14(TC，烘干時(shí)間1.2小時(shí)，即得本發(fā)明的復(fù)合增強(qiáng)纖維，對(duì)制得的纖維再切割至所需規(guī)格，所得纖維應(yīng)需防水包裝。使用上述復(fù)合增強(qiáng)纖維的密封材料在室溫至80(TC工作條件下，抗沖擊強(qiáng)度大于3.0kg/m2，抗拉強(qiáng)度大于15N/mm2，抗衰老性有所提高，可延長密封材料使用壽命。由于這種可降解復(fù)合增強(qiáng)纖維的綜合密封性能優(yōu)越，因此可用于密封材料的生產(chǎn)，應(yīng)用前景廣闊。應(yīng)用實(shí)例l:壓縮成張法生產(chǎn)的無石棉密封板與石棉密封板的配方、性能的對(duì)比和研究無石棉密封材料的壓縮成張工藝可分為五部分，即基體粘結(jié)劑、納科夫纖維(即本發(fā)明研制的密封材料用無石棉復(fù)合增強(qiáng)纖維)的處理、拌料、成型和硫化。其生產(chǎn)工藝流程如圖？.所示。通過研究表明，原料配比一定時(shí)，適宜的操作工藝是壓縮成型的關(guān)鍵。表1綜合大量的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，獲得了較好的壓縮成型工藝參數(shù)，以此為基礎(chǔ)研制的板材具有較好的綜合性表l密封材料壓縮成張的主要工藝參數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>由上表中配比，加入納科夫纖維的得到材料A，加入石棉纖維的得到材料B。通過同等比量該發(fā)明纖維替代石棉纖維，在同等工作條件下，對(duì)兩種試驗(yàn)材料反復(fù)分析與試驗(yàn)，檢測(cè)得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果，詳見表3、表4。其中NBR為丁腈橡膠。表3試驗(yàn)用密封材料<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>表4填充無石棉納科夫纖維與填充石棉纖維的密封材料性能比較<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>應(yīng)用實(shí)例1表明，采用壓縮成張工藝添加本發(fā)明纖維制成的密封材料性能皆優(yōu)越于石棉纖維制成的密封材料。應(yīng)用實(shí)例2:抄取成張法生產(chǎn)的無石棉密封板與石棉密封板的配方、性能的對(duì)比和研究。其中納科夫纖維(即本發(fā)明研制的密封材料用無石棉復(fù)合增強(qiáng)纖維)。抄取工藝也就是傳統(tǒng)的造紙法，是采用改良的造紙機(jī)械將含水分散體系按造紙工藝加工成密封板材，其生產(chǎn)工藝流程如圖3所示。膠乳抄取法的關(guān)鍵在于含有纖維和各種輔料的含水分散體系(懸浮液)的制備，它是抄取成張的基礎(chǔ)，也是纖維與基體良好結(jié)合的保證，通過對(duì)抄取制備工藝主要工序的分析和研究，確定了如表5所示的主要工藝參數(shù)的控制范圍。表5抄取成張的主要工藝參數(shù)范圍<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>通過大量試驗(yàn)和研究，針對(duì)密封材料的其它技術(shù)性能要求、工藝性能特點(diǎn)和性能比，對(duì)各組份進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整和優(yōu)化，獲得了綜合性能較好的生產(chǎn)配方，見表6。表6抄取工藝用密封材料的組成和配方<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>按上表中配比，加入納科夫纖維的得到材料C，加入石棉纖維的得到材料D。通過同等比量該發(fā)明纖維替代石棉纖維，在同等工作條件下，對(duì)兩種試驗(yàn)材料反復(fù)分析與試驗(yàn)，檢測(cè)得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果，詳見表7、表8。表中NBR為？表7試驗(yàn)用密封材料<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>表8填充無石棉納科夫纖維與填充石棉纖維的密封材料性能比較<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>由應(yīng)用實(shí)例2表明，采用抄取成張工藝同比量該發(fā)明纖維替代石棉纖維所制成的密封材料性能十分優(yōu)越。通過以上兩種最常見的密封材料生產(chǎn)方法，填加本發(fā)明纖維制成的密封材料性能較添加石棉纖維增強(qiáng)材料有一定的提高，且該發(fā)明纖維環(huán)?？山到?，生產(chǎn)成本低廉，適用于大批量生產(chǎn)，有著不可估量的潛在市場(chǎng)。權(quán)利要求1、密封材料用無石棉復(fù)合增強(qiáng)纖維，其特征在于它由以下重量份的原料組成礦巖棉或粒狀棉50～90份，木質(zhì)纖維15～30份，偶聯(lián)劑2-5份，相容劑3-5份。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合增強(qiáng)纖維，其特征在于所述偶聯(lián)劑選用硅炳偶聯(lián)劑或硅烷偶聯(lián)劑；相容劑選用丁腈膠粉。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合增強(qiáng)纖維，其特征在于所述木質(zhì)纖維選用原木漿制造，木質(zhì)纖維的長度在6-8mm，直徑在0.050.06mm。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合增強(qiáng)纖維，其特征在于所述礦巖棉或粒狀棉主要由以下重量份原料經(jīng)高溫熔爐抽絲生成，其中玄武巖18-20份，輝綠巖58-62份，石灰?guī)r8-12份，白云巖6-12份，冶金焦碳l-3份。5、權(quán)利要求l、2、3或4所述密封材料用無石棉復(fù)合增強(qiáng)纖維的生產(chǎn)工藝，其特征在于它包括以下步驟首先取上述重量份原料，先將礦巖棉或粒狀棉進(jìn)行切割，再通過離心機(jī)水洗除渣得主纖維，并控制渣球含量在0.5%-1%，加入木質(zhì)纖維進(jìn)行高速混合，混合后進(jìn)行烘干，烘干的過程中噴入偶聯(lián)劑和相容劑，烘干溫度105-15(TC，烘干時(shí)間l-2小時(shí)，即得復(fù)合增強(qiáng)纖維。6、根據(jù)權(quán)利要求5所述的生產(chǎn)工藝，其特征在于所用木質(zhì)纖維在混合前需進(jìn)行切割。全文摘要本發(fā)明提供一種新型低成本的密封材料用無石棉復(fù)合增強(qiáng)纖維及其生產(chǎn)工藝，該纖維環(huán)保、可降解無污染，可增加密封材料的抗沖擊和抗拉伸強(qiáng)度。該工藝方法簡單，生產(chǎn)成本低廉，適于密封材料的批量生產(chǎn)。該密封材料用無石棉復(fù)合增強(qiáng)纖維由以下重量份的原料組成礦巖棉或粒狀棉50～90份，木質(zhì)纖維15～30份，偶聯(lián)劑2-5份，相容劑3-5份。其制備的工藝過程為首先取上述重量份原料，先將礦巖棉或粒狀棉進(jìn)行切割，再通過離心機(jī)水洗除渣得主纖維，并控制渣球含量在0.5％-1％，加入木質(zhì)纖維進(jìn)行高速混合，混合后進(jìn)行烘干，烘干的過程中噴入偶聯(lián)劑和相容劑，烘干溫度105-150℃，烘干時(shí)間1-2小時(shí)，即得復(fù)合增強(qiáng)纖維。文檔編號(hào)C08J5/04GK101412901SQ20081023559公開日2009年4月22日申請(qǐng)日期2008年12月1日優(yōu)先權(quán)日2008年12月1日發(fā)明者韓德忠申請(qǐng)人:韓德忠