[发明专利]新型替代石棉用复合型纤维

说明书

技术领域

本发明涉及一类替代石棉用复合型纤维，包含增强短切纤维和助加工浆粕状纤维，其中 浆粕状纤维均匀地包覆在短切纤维的表面。

背景技术

众所周知，石棉纤维是兼有阻燃、增强、触变、助加工等优异的综合性能的无机纤维， 被广泛用于摩擦材料、密封材料、水泥混凝土制品等多种领域，但石棉制品无论在生产或是 使用过程中均会给人体健康造成严重危害，世界各国都在致力于寻求合适的非石棉纤维以替 代石棉纤维。

目前取代石棉纤维用于摩擦、密封材料、水泥混凝土制品等复合材料中的主要有美国杜 邦、日本帝人公司率先开发的对位芳酰胺浆粕、美国Sterling公司领先开发的聚丙烯腈浆粕 以及纤维素浆粕等浆粕状纤维，都具有高度原纤化的结构，取代石棉纤维用于复合材料中， 具有较强的捕获细微粒子、截留组分的能力，特别是对位芳酰胺浆粕、聚丙烯腈浆粕等合成 纤维浆粕比纤维素浆粕具有更好的环境适应性和稳定性，但浆粕状纤维不能提供基体足够的 强度。

除了上述浆粕状纤维外，还用于取代石棉纤维的有短切碳纤维、芳酰胺纤维、聚乙烯醇 纤维、玻璃纤维等，它们能提供基体一定的机械强度，但表面光滑的短切纤维不能捕获细微 粒子、不易控制组分流失，且与基体间的粘合力差，在使用过程中易出现“拔出”现象。

CN87100349公开了一种采用聚乙烯醇纤维作为主要增强材料、纤维素纤维和无机纤维作 为辅助纤维制备了维尼纶纤维水泥制品。该发明中，增强纤维和辅助纤维依次加入成形体系， 纤维很难均匀地分散于水泥基体中。

JP10007811、JP9241063公开了由聚乙烯醇和聚丙烯腈聚合物共混纺丝得到海岛结构纤维 用于增强橡胶制品和水泥混凝土制品，在复合材料加工成形过程中，海岛结构纤维表面在强 剪切力的作用下发生原纤化，而具有一定的捕获粒子的作用，同时纤维还可保持有一定的强 度，但海岛结构纤维纺丝工艺复杂，而且仅借助于成形加工过程中的剪切作用使纤维表明原 纤化，其原纤化程度难以满足捕获复合材料配方中细微粒子的需要。

发明内容

本发明的目的在于提供一类替代石棉用复合型纤维，包含增强短切纤维和助加工浆粕状 纤维，其中浆粕状纤维均匀地包覆在短切纤维的表面。

本发明的技术方案是：将聚丙烯腈纤维、聚乙烯醇纤维、芳酰胺纤维、聚酰胺纤维、聚 烯烃纤维、玻璃纤维中的一种或几种，切割成3～10mm长的短切纤维，与加拿大标准游离度 为125～600ml的聚丙烯腈浆粕、芳酰胺浆粕、聚酯浆粕、纤维素浆粕中的一种或几种混合分 散于水中，形成0.1～10wt％的悬浮液，采用15-45s^-1的高剪切速率对其强制分散混合，使高 度原纤化的浆粕状纤维均匀地包覆于短切纤维的表面。

本发明具有以下优点：

本发明公开了一类替代石棉用复合型纤维，包含增强短切纤维和助加工浆粕状纤维，其 中浆粕状纤维均匀地包覆在短切纤维的表面。这种复合纤维取代石棉用于摩擦材料、密封材 料、水泥混凝土制品等复合材料中，易分散于基体材料中，其中，增强短切纤维提供基体机 械强度，助加工浆粕状纤维抓捕各种细微粒子，抑制组分流失，而且包覆在短切纤维的表面， 避免了在混料过程中短切纤维之间易相互缠结，出现纤维起球的现象，具有较高的性价比。

具体实施方式

一类替代石棉用复合型纤维，包含增强短切纤维和助加工浆粕状纤维，其中浆粕状纤维 均匀地包覆在短切纤维的表面。

所述的增强短切纤维，根据复合材料耐热性及强度等要求，选择聚丙烯腈纤维、聚乙烯 醇纤维、芳酰胺纤维、聚酰胺纤维、聚烯烃纤维、玻璃纤维等纤维中的一种或几种。

所述的浆粕状纤维，根据复合材料耐热性及加工性能等要求，选择聚丙烯腈浆粕、芳酰 胺浆粕、聚酯浆粕、纤维素浆粕等浆粕状纤维中的一种或几种。

所述的增强短切纤维纤度为0.6～15dtex，长度为3～10mm，断裂强度为0.3～3GPa，拉 伸模量为5～500GPa。

所述的浆粕状纤维长度为0.8～3mm，加拿大标准游离度为125～600ml。

所述的复合型纤维中增强短切纤维和助加工浆粕状纤维的混合比例为10∶90～90∶10。

所述的复合型纤维，按上述比例混合的增强短切纤维和助加工浆粕状纤维分散于水中， 形成0.1～10wt％的悬浮液。