专利名称：一种隔热耐烧蚀玻璃纤维织物及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种热防护织物及其制备技术，具体涉及一种隔热耐烧蚀玻璃纤维织物及其制备方法。
背景技术：
热防护织物指能够屏蔽、反射高温热源发出的热量，使其背面仍然保持较低的温度，从而保护人体或设施不受伤害的特种织物。隔热和耐烧蚀是热防护织物的重要防护性能，在实际使用过程中，具有隔热耐烧蚀性能的热防护织物可在外界火焰和使用者之间提供一道保护屏障，避免使用者直接接触火焰，并阻隔外界热量以热对流、热辐射、热传导形式传递给使用者，保证其在高温环境中安全工作。目前隔热耐烧蚀热防护织物可广泛用作消防服、建筑耐火材料、航空航天热防护材料、军事材料、电焊及炼钢炉前的防火花、铁水飞溅材料，高温管道及容器的隔热保温材料等。在各类热防护纤维材料中，玻璃纤维因具有不燃烧，重量轻、化学稳定性好、强度高、保温效果好、价格低等优势，得到企业和研究人员的青睐。但将玻璃纤维织成织物后，由于普通玻璃纤维织物组织内存在孔隙，因此在受热后，热气流、火焰和辐射线可透过织物内的孔隙向织物背面传递；有些火花或铁水喷溅到玻璃纤维织物上后可嵌入织物内的孔隙，容易对人体或设施造成伤害。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种隔热耐烧蚀玻璃纤维织物的制备方法及其制品。该制备方法将具有各种耐热、耐候、补强等作用的填料添加到有机硅树脂溶液中，配制成硅树脂复合涂层液，对预处理后的玻璃纤维织物进行双面涂层并在特定的涂层工艺下进行烘干，工艺方法简单，容易工业实施，所制备的隔热耐烧蚀玻璃纤维织物具有良好的隔热耐烧蚀性能。本发明提供一种隔热耐烧蚀玻璃纤维织物，所述隔热耐烧蚀玻璃纤维织物背温达到200°C时则需要8.25秒以上，隔热耐烧蚀玻璃纤维织物由织物层和织物层正反面的涂层组成，所述织物层为玻璃纤维织物，所述涂层为复合有机硅树脂涂层。所述织物两面的涂层厚度相同；所述涂层厚度控制在30-80 μ m。所述复合有机硅树脂涂层液质量百分比组成为:有机硅树脂溶液70-81 %、白炭黑8-12 %、云母粉5-8 %、硅灰石粉3-5 %、金属氧化物3-6 % ；所述复合有机硅树脂涂层液质量百分比组成更佳的为:有机硅树脂溶液77%、白炭黑9%、云母粉5%、硅灰石粉4%、三氧化二铬5% ；所述的有机硅树脂溶液溶质为市售的苯甲基硅树脂，溶剂是甲苯二甲苯、甲苯或其二者混合物，溶剂和溶质的质量比为1:1。所述金属氧化物为三氧化二铁、三氧化二铬、三氧化二铝或氧化锆。所述复合有机硅树脂涂层液的制备为:在有机硅树脂溶液中依次添加填料白炭黑、云母粉、硅灰石粉、金属氧化物，搅拌使其溶解均匀即可。所述隔热耐烧蚀玻璃纤维织物由以下方法制得:1.玻璃纤维织物预处理:采用无水乙醇将玻璃纤维织物表面擦净，然后对其浸轧有机硅树脂溶液，在100°c焙烘10-20min。2.玻璃纤维织物的涂层与烘干:将复合有机硅树脂涂层液刮涂于预处理后的玻璃纤维织物上，对织物正面涂层后在75-85°C预烘10-20min，在95_105°C烘干25_35min ;然后对织物反面进行涂层烘干:75-85°C预烘25-35min，95-105°C烘干55_65min ;两面涂层后的织物继续在200-220°C焙烘20-40min，即制得所述的隔热耐烧蚀玻璃纤维织物。本发明还提供一种隔热耐烧蚀玻璃纤维织物的制备方法，该制备方法包括以下步骤:1.玻璃纤维织物预处理:采用无水乙醇将玻璃纤维织物表面擦净，然后对其浸轧有机硅树脂溶液，在100°c焙烘10-20min ;所述的有机硅树脂溶液溶质为市售的苯甲基硅树脂，溶剂是甲苯、二甲苯或其混合物，溶剂和溶质的质量比为1:1。2.玻璃纤维织物的涂层与烘干:将复合有机硅树脂涂层液刮涂于预处理后的玻璃纤维织物上，对织物正面涂层后在75-85°C预烘10-20min，在95_105°C烘干25_35min ;然后对织物反面进行涂层烘干:75-85°C预烘25-35min，95-105°C烘干55_65min ;两面涂层后的织物继续在200-220°C焙烘20-40min，即制得所述的隔热耐烧蚀玻璃纤维织物。在步骤I玻璃纤维织物预处理中:预浸硅树脂溶液，浸轧方式为一浸一轧，轧液率为50%，然后在100°C焙烘10min-20min ;所述的有机硅树脂为苯甲基硅树脂。有益效果:对玻璃纤维织物预处理，可使织物与涂层结合的更加牢固且在烘干过程中织物表面涂层中不产生气泡。有机硅树脂中添加金属及金属氧化物如三氧化二铁、三氧化二铬、三氧化二铝、氧化锆等，在高温作用下树脂中S1-ο可与金属M形成M-S1-O网络，既起到了骨架作用，又起到了耐高温作用；此外金属氧化物还可起到为涂层液着色的作用。白炭黑主要成分为二氧化硅，是一种白色、无毒、无定形微细粉状的无机硅化合物，其化学稳定性好，具有很好的耐高温、不燃烧特性；此外，白炭黑以附聚体的形式分散在基体中形成二维网状交联结构，从而对树脂溶液起到增稠和补强的作用。云母粉是由云母直接加工制得的，是一种含Al、Mg的硅酸盐。云母粉结构为片状填料，可增强涂层的耐热和抗裂性能。硅灰石粉属于链状偏硅酸盐，呈纤维状、针状粉体。硅灰石粉的晶体结构和形态决定了其具有良好的耐热、耐候、绝缘和补强性能，提高涂料的光泽、耐洗刷和抗风化性能。与现有技术相比，本发明制备方法工艺简单、易于操作，所得涂层玻璃纤维织物能够封死热气流、火焰、辐射线直接进入织物的通道，阻挡大部分热量，并防止火花、铁水等嵌入织物内。另外，白炭黑具有耐高温、不燃烧、增稠和补强作用，金属氧化物可为涂层液着色、导热系数低，云母粉、滑石粉可增强涂层的耐热和抗裂性能，硅灰石具有良好耐热、耐候性能，这些无机填料的加入可大大增强涂层液的耐热和使用性能。
图1为本发明制备方法中未涂层玻璃纤维织物先经电焊产生的火花喷溅30s，再用电焊机喷出的火焰直接喷射烧蚀30s后的照片图2为本发明制备方法中涂层玻璃纤维织物先经电焊产生的火花喷溅30s，再用电焊机喷出的火焰直接喷射烧蚀30s后的照片图；图3为本发明制备方法中玻璃纤维织物在酒精喷灯烧蚀试验中织物随烧蚀时间延长其背温-时间曲线具体实施例方式下面结合实施例及其附图进一步叙述本发明。针对目前玻璃纤维织物在热防护中存在的问题，本发明设计思路是将具有各种耐热、耐候、补强等作用的填料添加到硅树脂溶液中，配制成硅树脂复合涂层液，对清洗干净后的玻璃纤维织物进行双面涂层，并在特定的涂层工艺下对涂层织物进行烘干，制得一种高性能的耐烧蚀隔热玻璃纤维织物。该涂层玻璃纤维织物具有阻挡热气流、火焰、铁水、辐射线等向织物内传播或潜入织物内的功能，显著提高玻璃纤维织物的耐烧蚀和隔热性能。本发明所述的隔热耐烧蚀玻璃纤维织物采用本发明所述的隔热耐烧蚀玻璃纤维织物制备方法制成。利用电焊产生的火花对玻璃纤维织物进行烧蚀试验测得涂层后玻璃纤维织物在火焰烧蚀条件下，能够将喷溅到织物上的火花反弹出去，防止火花、火焰等通过纱线间的空隙进入织物内部；利用酒精喷灯对玻璃纤维织物进行烧蚀试验，酒精喷灯火焰温度约1300°C，测得涂层玻璃纤维织物的背温升高速度显著低于普通玻璃纤维织物，大大提高了玻璃纤维织物的耐烧蚀和隔热性能。本发明对玻璃纤维织物的预处理包括清洗、预涂，清洗是为了去除玻璃纤维织物表面的油剂和污物粒子，预涂可使织物与后续涂层结合更加牢固且在烘干过程中不易产生气泡；在耐高温有机硅树脂中加入白炭黑、云母粉、硅灰石粉和金属氧化物填料使有机硅树脂与无机粒子联合使用，可达到提高硅树脂涂层剂的耐热、耐用、耐候及着色的目的；利用加入无机填料的复合硅树脂溶液对玻璃纤维织物进行涂层能够封死热气流、火焰、辐射线直接进入织物的通道，阻挡大部分热量，并防止火花、铁水等嵌入织物内，提高玻璃纤维织物的耐烧蚀和隔热性能。下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。除非特别说明，本发明中所用的技术手段均为本领域技术人员所公知的方法。另外，实施方式应理解为说明性的，而非限制本发明的范围，本发明的实质和范围仅由权利要求书所限定。对于本领域技术人员而言，在不背离本发明实质和范围的前提下，对这些实施方式中的物料成分和用量进行的各种改变或改动也属于本发明的保护范围。实施例11.玻璃纤维织物预处理:采用无水乙醇将玻璃纤维织物表面擦净；为保证织物与涂层结合的更加牢固且在烘干过程中不产生气泡，预浸苯甲基硅树脂溶液，浸轧方式为一浸一轧，轧液率为50%，然后在100°C焙烘lOmin。苯甲基硅树脂溶液溶质为苯甲基硅树脂，溶剂是二甲苯和甲苯，溶剂和溶质的质量比为1:1。2.玻璃纤维织物的涂层与烘干:将复合有机硅树脂涂层液刮涂于预处理后的玻璃纤维织物上，采用双面涂层方式，织物两面的涂层厚度相同，且涂层厚度控制在60 μ m。对织物正面涂层后在80°C预烘15min，在100°C烘干30min ;然后对织物反面进行涂层，其烘干工艺为:80°C预烘30min，100°C烘干60min ;最后，将经两面涂层后的织物继续在220°C焙烘30min。即制得所述的隔热耐烧蚀玻璃纤维织物。所述复合有机硅树脂涂层液的制备:在苯甲基硅树脂溶液中依次添加填料白炭黑9 %、云母粉5 %、硅灰石粉4%、三氧化二铬5 %，搅拌使其溶解均匀。所述复合有机硅树脂涂层液质量百分比组成为:有机硅树脂溶液77%、白炭黑
9%、云母粉5 %、硅灰石粉4%、三氧化二铬5 %，搅拌使其溶解均匀。所述的有机硅树脂溶液溶质为市售的苯甲基硅树脂，溶剂是甲苯和二甲苯，溶剂和溶质的质量比为1:1。利用交流电焊机产生的火花和火焰对普通玻璃纤维织物和复合硅树脂涂层玻璃纤维织物进行烧蚀，在烧蚀后普通玻璃纤维织物表面残留很多小黑点且织物中心有近圆形的黑色斑块，小黑点是电焊机喷射的火花残留在织物孔隙造成的，而黑色圆斑是织物在烧蚀时电焊机火焰燃烧产生的气体物质残留在织物上造成的，且烧蚀时发现部分火焰可穿透织物。而对涂层玻璃纤维织物进行烧蚀时，喷溅到织物表面的火火瞬时被反弹出来，并未在织物上留下小黑点状的金属屑，且涂层结构可明显阻挡火焰穿透织物，对织物背面的人或物体可起到良好的热防护作用。酒精喷灯烧蚀试验中，由图3背温-时间曲线知织物背面在达到相同的温度时，本实施例涂层玻璃纤维织物所需要的时间要明显长于普通玻璃纤维织物，说明本实施例涂层织物的隔热性能明显高于普通玻璃纤维织物。实施例21.玻璃纤维织物预处理:采用无水乙醇将玻璃纤维织物表面擦净；为保证织物与涂层结合的更加牢固且在烘干过程中不产生气泡，预浸苯甲基硅树脂溶液，浸轧方式为一浸一轧，轧液率为50%，然后在100°C焙烘15min。2.玻璃纤维织物的涂层与烘干:将复合有机硅树脂涂层液刮涂于预处理后的玻璃纤维织物上，采用双面涂层方式，织物两面的涂层厚度相同，且涂层厚度控制在50 μ m。对织物正面涂层后在80°C预烘15min，在100°C烘干30min ;然后对织物反面进行涂层，其烘干工艺为:80°C预烘30min，100°C烘干60min ;最后，将经两面涂层后的织物继续在200°C焙烘40min。即制得所述的隔热耐烧蚀玻璃纤维织物。复合有机硅树脂涂层液的制备:在苯甲基硅树脂溶液中依次添加填料白炭黑11%>云母粉5%、硅灰石粉5%、三氧化二铁3%，搅拌使其溶解均匀。所述复合有机硅树脂涂层液质量百分比组成为:有机硅树脂溶液76%，白炭黑11%、云母粉5%、硅灰石粉5%、三氧化二铁3% ;所述的有机硅树脂溶液溶质为市售的苯甲基硅树脂，溶剂是甲苯，溶剂和溶质的质量比为1:1。在酒精喷灯烧蚀试验中，普通玻璃纤维织物背温达到200°C需要3.0秒，本实施例所得涂层玻璃纤维织物背温达到200°C时则需要8.25秒，由图3背温-时间曲线知，本实施例涂层玻璃纤维织物背温达到相同温度所需要的时间要明显长于普通玻璃纤维织物，说明本实施例涂层织物的隔热性能明显高于普通玻璃纤维织物。实施例31.玻璃纤维织物预处理:采用无水乙醇将玻璃纤维织物表面擦净；为保证织物与涂层结合的更加牢固且在烘干过程中不产生气泡，预浸苯甲基硅树脂溶液，浸轧方式为一浸一轧，轧液率为50%，然后在100°C焙烘15min。
玻璃纤维织物的涂层与烘干:将复合有机树脂涂层液刮涂于预处理后的玻璃纤维织物上，采用双面涂层方式，织物两面的涂层厚度相同，且涂层厚度控制在80 μ m。对织物正面涂层后在80°C预烘15min，在100°C烘干30min ;然后对织物反面进行涂层，其烘干工艺为:80°C预烘30min，100°C烘干60min ;最后，将经两面涂层后的织物继续在210°C焙烘30min。即制得所述的隔热耐烧蚀玻璃纤维织物。复合有机硅树脂涂层液的制备:在苯甲基硅树脂溶液中依次添加填料白炭黑11%>云母粉6.5%、硅灰石粉3%，三氧化二铝3%，搅拌使其溶解均匀。所述复合有机硅树脂涂层液质量百分比组成为:有机硅树脂溶液76.5 %、白炭黑11 %、云母粉6.5%、硅灰石
粉3%，三氧化二铝3%。在酒精喷灯烧蚀试验中，普通玻璃纤维织物背温达到200°C需要3.0秒，本实施例所得涂层玻璃纤维织物背温达到200°C需要8.97秒，由图3背温-时间曲线知本实施例涂层玻璃纤维织物背温达到相同温度所需要的时间要明显长于普通玻璃纤维织物，说明本实施例涂层玻璃纤维织物的隔热性能明显高于普通玻璃纤维织物。实施例41.玻璃纤维织物预处理:采用无水乙醇将玻璃纤维织物表面擦净；为保证织物与涂层结合的更加牢固且在烘干过程中不产生气泡，预浸苯甲基硅树脂溶液，浸轧方式为一浸一轧，轧液率为50%，然后在100°C焙烘15min。2.玻璃纤维织物的涂层与烘干:将复合有机硅树脂涂层液刮涂于预处理后的玻璃纤维织物上，采用双面涂层方式，织物两面的涂层厚度相同，且涂层厚度控制在60 μ m。对织物正面涂层后在80°C预烘15min，在100°C烘干30min ;然后对织物反面进行涂层，其烘干工艺为:80°C预烘30min，100°C烘干60min ;最后，将经两面涂层后的织物继续在220°C焙烘30min。即制得所述的隔热耐烧蚀玻璃纤维织物。复合有机硅树脂涂层液的制备:在苯甲基硅树脂溶液中依次添加填料白炭黑
11%、云母粉8 %、硅灰石粉4 %、氧化锆4 %，搅拌使其溶解均匀。所述复合有机硅树脂涂层液质量百分比组成为:有机硅树脂溶液73%、白炭黑11 %、云母粉8%、硅灰石粉4%、氧化锆4% ；在酒精喷灯烧蚀试验中，普通玻璃纤维织物背温达到200°C需要3.0秒，本实施例所得涂层玻璃纤维织物背温达到200°C需要8.55秒，由图3背温-时间曲线图知，本实施例涂层玻璃纤维织物背温达到相同温度所需要的时间要明显长于普通玻璃纤维织物，说明本实施例涂层织物的隔热性能明显高于普通玻璃纤维织物。若对预处理后的玻璃纤维织物进行苯甲基硅树脂双面涂层，涂层液中不添加填料，发现在酒精喷灯烧蚀试验中达到相同背温所需要的时间要明显低于实施例1-4中添加填料的涂层玻璃纤维织物，说明填料的加入有利于提高涂层玻璃纤维织物的隔热性能。
权利要求
1.一种隔热耐烧蚀玻璃纤维织物，其特征在于，隔热耐烧蚀玻璃纤维织物制品由织物层和织物层正反面的涂层组成；所述织物层为玻璃纤维织物，所述涂层为复合有机硅树脂涂层；所述织物两面的涂层厚度相同；所述涂层厚度控制在30-80 μ m ;所述复合有机硅树脂涂层液质量百分比组成为:有机硅树脂溶液70-81 %、白炭黑8-12 %、云母粉5-8 %、硅灰石粉3-5 %、金属氧化物3-6 %;所述有机硅树脂溶液溶质为苯甲基硅树脂，溶剂是甲苯二甲苯、甲苯或其二者混合物，溶剂和溶质的质量比为1:1 ;所述金属氧化物为三氧化二铁、三氧化二铬、三氧化二铝或氧化锆；所述复合有机硅树脂涂层液的制备为:在有机硅树脂溶液中依次添加填料白炭黑、云母粉、硅灰石粉、金属氧化物，搅拌使其溶解均匀即可。
2.根据权利要求1所述一种隔热耐烧蚀玻璃纤维织物，所述隔热耐烧蚀玻璃纤维织物由以下方法制得:玻璃纤维织物预处理:采用无水乙醇将玻璃纤维织物表面擦净，然后对其浸轧有机硅树脂溶液，在100°C焙烘10-20min ;将复合有机硅树脂涂层液刮涂于预处理后的玻璃纤维织物上，对织物正面涂层后在75-85°C预烘10-20min，在95-105°C烘干25-35min ;然后对织物反面进行涂层烘干，75-85 °C预烘25_35min，95-105 °C烘干55-65min ;两面涂层后的织物继续在200-220°C焙烘20_40min，即制得所述的隔热耐烧蚀玻璃纤维织物。
3.一种隔热耐烧蚀玻璃纤维织物的制备方法，所述制备方法包括以下步骤: 玻璃纤维织物预处理:采用无水乙醇将玻璃纤维织物表面擦净，然后对其浸轧有机硅树脂溶液，在100°c焙烘10-20min ;所述的有机硅树脂溶液溶质为市售的苯甲基硅树脂，溶剂是甲苯、二甲苯，溶剂和溶质的质量比为1:1; 玻璃纤维织物的涂层与烘干:将复合有机硅树脂涂层液刮涂于预处理后的玻璃纤维织物上，对织物正面涂层后在75-85°C预烘10-20min，在95_105°C烘干25_35min ;然后对织物反面进行涂层烘干:75-85°C预烘25-35min，95-105°C烘干55_65min ;两面涂层后的织物继续在200-220°C焙烘20-40min，即制得所述的隔热耐烧蚀玻璃纤维织物。
4.根据权利要求3所述一种隔热耐烧蚀玻璃纤维织物的制备方法，所述复合有机硅树脂涂层液质量百分比组成为:有机硅树脂溶液70-81 %、白炭黑8-12 %、云母粉5-8 %、硅灰石粉3-5 %、金属氧化物3-6 %。
5.根据权利要求3或4所述一种隔热耐烧蚀玻璃纤维织物的制备方法，所述金属氧化物为三氧化二铁、三氧化二铬、三氧化二铝或氧化锆。
6.根据权利要求3或4所述一种隔热耐烧蚀玻璃纤维织物的制备方法，所述复合有机硅树脂涂层液质量百分比组成为:有机硅树脂溶液77%、白炭黑9%、云母粉5%、硅灰石粉4%、三氧化二铬5 %，搅拌使其溶解均匀。
全文摘要
本发明提供一种隔热耐烧蚀玻璃纤维织物及其制备方法，属于热防护织物及其制备技术领域。所述隔热耐烧蚀玻璃纤维织物制品由织物层和织物层正反面的涂层组成，织物两面的涂层厚度控制在30-80μm；织物层为玻璃纤维织物，涂层为有机硅树脂溶液、白炭黑、云母粉等按一定质量百分比组成的复合有机硅树脂涂层；有机硅树脂溶液溶质为苯甲基硅树脂，溶剂是甲苯二甲苯、甲苯或其二者混合物，溶剂和溶质的质量比为1∶1；复合有机硅树脂涂层液的制备为在有机硅树脂溶液中依次添加填料白炭黑、云母粉、硅灰石粉、金属氧化物，搅拌使其溶解均匀即可。本发明工艺简单、易于操作，具有良好的耐热、耐候、绝缘和补强性能，耐洗刷和抗风化性能佳。
文档编号D06M11/46GK103205896SQ201310118149
公开日2013年7月17日 申请日期2013年4月8日 优先权日2013年4月8日
发明者郑振荣, 赵晓明 申请人:赵晓明, 郑振荣