一种片状氢氧化镁晶体薄膜有机耐高温纤维及制备制造技术

本发明专利技术涉及一种片状氢氧化镁晶体薄膜有机耐高温纤维及制备，有机纤维表面包覆以片状氢氧化镁取向薄膜，制备包括：（１）有机纤维改性；（２）氢氧化镁片状晶体的生长：为氢氧化镁晶体的二次生长或原位生长；本发明专利技术提高有机纤维织物的耐火、隔热性能的同时增强纤维对辐射热和射线的反射性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及有机耐高温纤维，尤其涉及到一种表面覆以氢氧化镁晶体薄膜的有机耐高温纤维及其制备方法。
技术介绍
目前常见的耐火耐高温纤维分为两类无机耐火纤维和有机耐高温纤维。其中，常见的无机耐火纤维品种包括陶瓷纤维、玻璃质纤维系列、多晶纤维系列和含锆纤维等等。陶瓷纤维广泛应用于各类热工窖炉的绝热耐高温材料，其具有蓄热低、耐热温度高、绝热性好的特性。但是陶瓷纤维主要都在1000℃一下的温度范围内使用，应用技术简单落后。玻璃质纤维的代表是硅酸铝纤维，它具有一定的弹性，能弯折，可以长期使用于1150℃的温度。随着含锆纤维的开发和多晶纤维的应用推广，无机耐火纤维的使用温度提高到1450℃。由于受到织造性能、柔韧性、重量等因素的制约，应用领域和应用方式都受到了局限，上述无机纤维一般用于工业节能炉窑内衬，这些无机纤维都不适合用于服装。耐高温有机纤维是指在温度200℃以上具有足够热稳定性能的纤维，它可以在高温条件下连续使用而不会分解，并且保留着主要物理性能。其应在高温下具有尺寸和性能持续稳定性；高软化点、熔点、高着火点和发火点以及高分解温度。同时还应兼具阻燃和低导热性能。常见的有机耐高温纤维的品种有聚四氟乙烯纤维(Teflon)，聚间苯二甲酰间苯二胺纤维(Nomex，Conex，Tenilon)，聚酰胺-酰亚胺纤维(Kermel)，聚酰亚胺2080纤维(PIM2080)，杂环聚合物聚苯并咪唑纤维(PBI，PBO)，酚醛纤维(Kynol)，Basofil纤维(三聚氰胺，甲醛所聚而得)。聚四氟乙烯纤维是开发最早的耐高温纤维，它具有较宽的使用温度(-120-250℃)，在310℃开始强力失效，瞬间可耐1000℃以上的高温火焰。LOI值高达95，化学稳定性好，具有良好耐气候性，极好的电绝缘性，良好的非粘着性，同时吸湿率为零。常用作外层保护服，如宇宙压力服，人工操作火箭燃料和其它有害化学品的防护服。聚间苯二甲酰间苯二胺纤维是很重要的耐高温纤维，目前只有美国、日本、俄罗斯生产，它具有较好的阻燃能力，Nomex的LOI为29～30，Conex和Tenilon也都难燃，可以长期在高温下使用而不损伤其性能，如在220℃温度下长期使用可达10年之久。另外，聚间苯二甲酰间苯二胺纤维还具有良好的耐辐射性和耐化学药品性能。因其使用寿命长、耐磨、耐多次屈折性好的特点，其首要用途是制作适用于易燃、易爆环境中的工作服，其次也是公共建筑室内和交通运输工具中的内装饰用品和工业滤材填料及高温输送带的主要材料。聚酰胺-酰亚胺纤维具有特殊耐高温性能，可耐260℃。暴露在高温和火焰下不收缩，其分解温度为380-400℃。既不熔融也难燃，可耐一般的酸和碱，但在冷酸中略有分解，在热的强碱液中有部分分解。常用来做高温防火保护服，强热源辐射热屏地毯，工业上用作滤布，高温焦炉气的滤材，高温输送带，电绝缘纸，研磨布等。杂环聚合物聚苯并咪唑纤维具有高度的绝缘性及良好的耐热性，分解温度为660℃，具有好的热稳定性和较低的热收缩性，LOI值高达48，服用性能好，手感好，含湿率为13％。耐光性及抵抗化学药剂稳定性能力差。大量用于抗燃保护服，高温无毒无烟的内装材料，因其成本高，工艺复杂，而限制了大规模生产。酚醛纤维为三维交联结构，具有较好的阻燃性，150℃以下具有良好的耐热性，在250℃下短时间内不燃烧，不熔融不收缩，LOI值为36。具有良好的纺织加工性能。常用于制作飞行员等的消防防燃服装以及航空工业绝缘材料，医院、宾馆中的家具装饰物等。Basofil纤维是有三聚氰胺、甲醛缩聚而得到的纤维，其成纤分子之间以亚甲基键或亚甲基醚键相互连接，成三维网状结构。具有高的阻燃性能，LOI值达32，热传导性能低，热稳定性能优良以及暴露在火焰中不缩不熔。用途类似于酚醛纤维。上述种种耐高温纤维尽管具有较高的使用温度，但价格昂贵，并且绝大部分品种我们国家还没有大规模生产能力。对普通有机纤维材料进行改性，提高普通有机纤维材料的热稳定性能，有着意义重要。氢氧化镁约在340℃开始发生分解反应。在430℃时分解速度最高，490℃时分解结束，分解吸热量为0.77KJ/g(44.8KJ/mol)，分解产物可以覆盖高聚物的表面，隔绝氧气和可燃物的扩张。氢氧化镁受热分解出的水蒸汽，同时吸收大量的潜热，从而抑制基质温度上升，延续其热分解，这就产生了冷却效应，降低聚合物表面的温度。阻燃过程中能捕捉反应中产生的自由基，降低反应活性，切断氧化物连锁反应。另外，由氢氧化镁分解产生的氧化镁也是极好的耐火、隔热材料，其熔点高，热稳定性好，覆盖于燃烧物表面阻挡热传导和热辐射，提高基质抵抗火焰的能力。氢氧化镁的热稳定性好，不挥发，在阻燃过程中不产生有毒气体，不会腐蚀加工设备，抑烟效果明显，因此作为绿色环保型的阻燃剂使用。现今氢氧化镁用作阻燃剂，一般是先经过超细粉碎后作为添加剂应用于塑料、橡胶，纤维等高聚物，但无机氢氧化镁超细粉体和高聚物在物理形态和化学结构上极不相同，两者结合性差，如直接填充，会造成分散不均，而且粒径较大者还会成为复合材料中的应力集中，成为材料的薄弱环节。氢氧化镁阻燃剂单独使用时阻燃效果低，添加量大，因此常需要对氢氧化镁进行表面改性，并与其他阻燃剂混合使用，以提高其阻燃效果。其表面改性剂可为硅烷偶联剂与硬脂酸钙、油酸镁的混合物，借此达到改善氢氧化镁表面改性的目的，并且在聚合物材料燃烧时形成良好的碳化结构，进一步提高了材料的阻燃及机械力学性能。目前无机阻燃材料的纳米化，制备无机和有机的纳米复合材料逐渐成为研究的热点。国内外对无机阻燃剂的超细化、协效复合化、多功能化的应用研究和开发速度明显加快。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题之一是克服氢氧化镁阻燃剂单独使用时阻燃效果低，添加量大的缺点，提供一种具有更好的耐火、隔热性能并能同时增强纤维对辐射热和射线的反射性能的表面覆以片状氢氧化镁晶体薄膜的有机耐高温纤维。本专利技术所要解决的另一技术问题是提供了表面覆以片状氢氧化镁晶体薄膜的有机耐高温纤维的制备方法。本专利技术提供的表面覆以片状氢氧化镁晶体薄膜的有机耐高温纤维是利用无机氢氧化镁为主要原料，在已吸附合适晶种的有机纤维表面原位或二次生长，合成片状氢氧化镁取向薄膜，对有机纤维材料实现包覆，有机纤维为纤维素纤维、羊毛纤维、涤纶纤维、锦涤纤维、腈纶纤维。本专利技术的一种片状氢氧化镁晶体薄膜有机耐高温纤维，有机纤维表面包覆以片状氢氧化镁取向薄膜，其中有机纤维是纤维素纤维、羊毛纤维、涤纶纤维、锦涤纤维或腈纶纤维。本专利技术的一种片状氢氧化镁晶体薄膜有机耐高温纤维的制备方法，包括下列步骤(1)有机纤维改性；(2)氢氧化镁片状晶体的生长为氢氧化镁晶体的二次生长或原位生长；步骤(2)所述的氢氧化镁片状晶体的二次生长步骤如下a.制备晶种0.0～1.0mol/L氯化镁溶液，0.0mol～2.0mol/L氨水，用二次蒸馏水，制备纳米级镁氢氧化物片状晶种，将经改性的有机纤维/织物，浸渍在片状晶种母液中，使片状晶种吸附在纤维素纤维表面，烘干备用；b.晶体二次生长将表面吸附有片状晶种的有机纤维/织物浸渍在氢氧化镁的反应液中，并分别持续通入0.0～1.0mol/L氯化镁溶液，通入氨水浓度为0.0mol～1.0mol/L，通入速度为0～30ml/h，温度20本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种片状氢氧化镁晶体薄膜有机耐高温纤维，其特征在于：有机纤维表面包覆以片状氢氧化镁取向薄膜，其中有机纤维是纤维素纤维、羊毛纤维、涤纶纤维、锦涤纤维或腈纶纤维。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：毛志平，黄德慧，王丹，毛庆辉，王明勇，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]