[发明专利]一种无机纤维防团聚处理方法及制备的防团聚无机纤维

说明书

本发明公开了一种无机纤维防团聚处理方法及制备的防团聚无机纤维，所述方法包括以下步骤：a)分散：在0～30℃温度下，将无机纤维和分散剂置于有机溶剂中、搅拌至充分分散；b)偶联：加入丙烯酰氧类硅烷和水解催化剂，继续搅拌0.1～5hr；c)聚合：再加入引发剂，升温至40～80℃，继续搅拌0.1～5hr，得到防团聚无机纤维。本发明具有如下优势：形成的低表面能保护层较为稳定、环境耐受力强、原料成本低且处理工艺简单。所制得的无机纤维具有非常好的防团聚作用，可达到在室温下静置10天仍未见团聚现象，在不同的涂料配方领域具有广阔的工程化应用前景。

技术领域

本发明属于复合材料技术领域，具体涉及一种无机纤维防团聚处理方法及制备的防团聚无机纤维。

背景技术

在建筑、航空、航天和能源领域，对耐高温涂料的需求量较大。而在这些耐高温涂料中，无机纤维是一个重要的耐高温助剂。无机纤维是以矿物质为原料按比例经高温熔融制成的化学纤维。常见品种有：玻璃、二氧化硅、石棉、氧化铝、氧化锆、莫来石、玄武岩和陶瓷等。无机纤维一般具有尺寸稳定性高、导热系数低、电绝缘性好、吸声性能好、过滤效率高等优良性能。

在无机纤维的涂料应用过程中，无机纤维在水中的分散性能是影响其配方整体性能的关键因素。由于无机纤维的表面含有大量的Si-OH和Al-OH，相互之间产生作用力较强的氢键，加上纤维较长易弯曲，纤维间会有自发聚集甚至缠绕成团，致使无机纤维难以分散。无机纤维试样直接浸于水中会出现分散不均匀的现象，即使在高剪切搅拌条件下往往只有少部分纤维能够分散成单根纤维。

张素风等【中国造纸,2013(08):37-40.】采用不同的有机溶剂，破坏玻璃纤维间分子作用力，使其易于解离为单根纤维分散态。但仅通过溶剂液处理后得玻璃纤维表面化学状态较处理前未发生变化，配方中加入其它助剂较容易影响其分散性。

胡福增等【复合材料学报,1989,6(1):7-13.】研究了硅烷偶联剂对玻璃纤维表面性能的影响，发现硅烷偶联剂可以明显降低玻璃纤维的表面自由能和极性，提高其分散稳定性。

CN103570255提供了一种玻璃纤维浸润剂组合物，组合物包括碳纳米材料、分散剂、聚合物乳液、偶联剂和溶剂，该浸润剂组合物借助聚合物乳液成膜剂和偶联剂共同在纤维表面形成涂层来改善纤维与基体树脂的相容性和桥连作用，并促进碳纳米材料在纤维表面的沉积。该方法原料成本较高且工艺复杂而难以工业推广。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术中的上述不足，提供一种无机纤维防团聚处理方法及制备的防团聚无机纤维。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种无机纤维防团聚处理方法，包括以下步骤:

a)分散：在0～30℃温度下，将无机纤维和分散剂置于有机溶剂中、搅拌至充分分散；

b)偶联：加入丙烯酰氧类硅烷和水解催化剂，继续搅拌0.1～5hr；

c)聚合：再加入引发剂，升温至40～80℃，继续搅拌0.1～5hr，得到防团聚无机纤维；所述聚合步骤中，温度过低聚合速率太慢，温度过高聚合速率太快，易出现爆聚。

优选地，所述无机纤维的材质为玻璃、二氧化硅、石棉、氧化铝、氧化锆、莫来石、玄武岩和陶瓷中的一种或几种；无机纤维的直径为3～50μm，短切长度为0.1～50mm。

优选地，所述分散剂为烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯酯、聚氧乙烯烷基胺、聚氧乙烯烷基酰胺、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、聚乙烯醇和聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚合物中的一种或几种。

优选地，所述有机溶剂为乙醇、甲醇、丙酮、乙酸乙酯、甲乙酮、甲基异丁酮、四氢呋喃、甲苯、二甲苯、N,N-二甲基甲酰胺和二氯甲烷中的一种或几种。