一种PVA/硅酸钠改性陶瓷阻燃纤维的制备方法与流程

本发明属于陶瓷阻燃纤维的制备领域，特别涉及一种PVA/硅酸钠改性陶瓷阻燃纤维的制备方法。
背景技术：
：陶瓷纤维是一种广泛应用于各类热工窑炉中的绝热耐高温材料，由于其容重大大低于其它耐火材料，因而蓄热很小，隔热效果明显，是作为隔热阻燃材料的最佳选择。此外，陶瓷纤维一般被用作高温绝热材料、过滤和催化剂的载体材料、填密材料和摩擦材料、绝热涂料和增强材料等。目前对于陶瓷纤维表面进行改性处理的几乎没有，而没有处理的陶瓷纤维又具有明显的掉粉问题。陶瓷纤维掉粉会造成粉尘污染，对生产工人健康、环境都会带来不利影响。技术实现要素：本发明所要解决的技术问题是提供一种PVA/硅酸钠改性陶瓷阻燃纤维的制备方法，该方法快速、简便、制备量大，适用于规模化生产。本发明的一种PVA/硅酸钠改性陶瓷阻燃纤维的制备方法，包括：(1)将硅酸钠溶于蒸馏水中，然后加入聚乙烯醇PVA，搅拌至无沉淀产生，得到混合溶液(粘稠的溶液)；其中，搅拌的温度为45～55℃；(2)将步骤(1)中的混合溶液涂抹在陶瓷纤维表面，室温下晾干，待PVA成膜，得到PVA/硅酸钠改性陶瓷阻燃纤维。所述步骤(1)中硅酸钠、聚乙烯醇和蒸馏水的比例为1.0～3.0g：1.0～3.0g：5.0～20.0ml。所述步骤(1)中硅酸钠为颗粒状；PVA为粉末状，聚合度为1500～2000。所述步骤(1)中搅拌的时间为0.5～2h。所述步骤(1)中搅拌的速度为80～150rpm。所述步骤(1)中硅酸钠溶于蒸馏水的过程中采用搅拌的手段；其中，搅拌的速度为50～100rpm。所述步骤(2)中混合溶液与陶瓷纤维的质量比为1：15～1：10。所述步骤(2)中涂抹的过程为：用玻璃棒均匀的涂抹。本发明创新的将PVA/硅酸钠对陶瓷纤维进行改性处理，使得陶瓷纤维的掉粉问题得以解决，而不影响其阻燃性能，具有广泛的市场应用前景。聚乙烯醇(PVA)因具有强亲水性、良好的生物相容性及化学稳定性和热稳定性，而成为一种颇具吸引力的膜材料，广泛应用于胶粘剂、涂料、纺织、造纸工业。硅酸钠耐热性好，不可燃，同时硅酸钠溶液吸热水分蒸发后可生成SiO2从而依附在纤维上，可防火阻燃，因此通过添加阻燃成分硅酸钠和成膜材料PVA来改性陶瓷纤维，制备一种性能优良、不掉粉的陶瓷纤维。有益效果(1)本发明的方法解决了陶瓷纤维的掉粉问题，同时对其阻燃性能没有明显影响；(2)本发明的方法操作简单，耗时较少，成膜率高；(3)本发明的原料来源方便，不需要高温高压设备，能量消耗低，便于大规模工业生产；(4)本发明的生产过程中基本不产生有毒有害物，避免了环境污染。附图说明图1为实施例1中各样品的掉粉率。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。实施例1将1.029g的硅酸钠在10ml的蒸馏水中搅拌溶解，待硅酸钠完全溶解之后，加入2.007g的聚合物为1750的PVA颗粒，继续搅拌溶解，搅拌的速度为70rpm，至PVA颗粒完全溶解，得到粘稠溶液。然后，加快搅拌速度至100rpm，并升高温度为50℃不变，搅拌2小时，直至不再产生沉淀，停止搅拌，用玻璃棒将粘稠的溶液均匀地涂抹在陶瓷纤维表面，得到PVA/硅酸钠改性陶瓷阻燃纤维；其中，溶液和陶瓷纤维的质量比为1：15，作为1#改性陶瓷纤维；溶液和陶瓷纤维的质量比为1：10，作为2#改性陶瓷纤维；溶液和陶瓷纤维的质量比为1：6，作为对比例，记为3#改性陶瓷纤维。最后，在室温下晾干，待PVA成膜，进行阻燃性能和掉粉性能测试。根据GB/T2408-2008，取未改性的陶瓷纤维和实施例1制备的1#、2#和3#PVA/硅酸钠改性陶瓷的陶瓷纤维，进行阻燃性能测试。用铁夹夹住待测试样，水平放置一定高度，火源用酒精灯。测试时，用秒表计下续燃时间，用标准尺测定燃烧距离和计算燃烧速度，得到的结果如表1所示。从中，可以看出，随着PVA/硅酸钠含量的增高，阻燃性能降低，达到1：6后，阻燃效果有明显的减弱，而PVA/硅酸钠含量若降低(溶液和陶瓷纤维的质量比小于1:15)，则掉粉的问题不能很好的解决。表1水平燃烧实验结果样品熄灭超过标线燃烧速度(mm/min)未改性陶瓷纤维是否01#改性陶瓷纤维是否02#改性陶瓷纤维是否03#改性陶瓷纤维否是10参考GB/T1689-1998的标准，采用MH-74型阿克隆磨耗试验机对3种样品的掉粉性能进行测试。样品测试尺寸为215mm×12.7mm，外加砝码的力为10.0N，设置旋转圈数为2。掉粉量ML定义为：ML＝(M0-Mf)M0*100％式中ML表示样品的掉粉量，Mo表示样品未经磨损之前样品的质量，Mf表示样品经过磨损测试之后样品的质量。测试结果见图1：由图可见，改性后的样品，随着PVA/硅酸钠含量的增加，掉粉率逐渐减少，2#样品达到了改善陶瓷纤维掉粉率的问题，同时也不影响阻燃效果。当前第1页1 2 3