[其他]無機-聚合物復合纖維的制法及用途(包括用作制作尺寸穩定的隔板)

無效

• 申請號: 85108131
• 申請日: 1985-11-04
• 公開（公告）號: CN85108131A
• 公開（公告）日: 1987-05-13
• 發明（設計）人: 露易斯·W·魯斯卡;卡爾·W·布羅恩;克里斯托福·E·格拉哈姆
• 申請（專利權）人: 埃爾塔克系統公司
• 主分類號: D01F8/18
• 分類號: D01F8/18;C25B13/04
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利代理部
• 代理人: 徐汝巽,劉夢梅

耐化學腐蝕復合形纖維的應用或作為增強的用途早已為人所知。在工藝上，有為人熟知的有機聚合物纖維，如擠壓聚四氟乙烯纖維;無機纖維，如碳纖維;天然纖維，如棉紗;以及陶瓷和纖維的混合物（鋪地瓷磚），還有無機纖維與有機聚合物纖維混合物做成的材料，這里有機聚合物纖維作為“粘膠”將無機纖維“粘合”在一起，例如，一些文獻報道，無機纖維（如鈦酸鉀或氧化鋯）用聚四氟乙烯作為“粘膠”粘合在一起，制成板材、過濾器或其它成品。但是，這種工藝技術只是把這些材料彼此“粘”在一起使用，而本發明則是形成一種無機-聚合物的復合纖維。

這項工藝技術的一個應用實例是加拿大專利№834，895，它發明了一種用鈦酸鉀為無機材料，聚四氟乙烯為有機材料制成的電池隔板。另一應用實例是美國專利№3，713，890，它發明了一個用氧化鋯為無機材料，聚四氟乙烯為有機材料制成的電池隔板。此外，題為鎳-隔蓄電池組的新型隔板一文[發表在“國際能量轉換學會第十六屆會議會報”，Ⅺ（1981）]中，介紹了一個用聚四氟乙烯為增強劑的Zircar????電池隔板（氧化鋯纖維NoZYW15，是由Zircar產物有限公司制造的）。

還有，我們知道，正如美國專利No3，992，725所介紹的用各向同性的碳纖維與聚四氟乙烯壓在一起可做人體中的人腱。這篇專利還提出氧化鋯纖維可代替碳纖維使用。

我們還知道，在先有技術中，墊圈和軸承通常是用無機纖維與聚合物粉末混合模壓而成，典型的組成是40～80%的聚合物粉末與無機物的混合物，這些混合物經熱壓成最終產品。混合物的先驅體是直徑小于100微米的小顆粒，在模壓前可能會被混合成較大的顆粒。

在所有先有技術應用實例中，聚合物和無機物的混合物都不呈非均勻的纖維形態。按照以前的工藝實際，聚合物和無機物只是共同使用，不要求生成非各向同性的中間體，即復合纖維，換言之，沒有生成復合纖維，而聚合物只將無機纖維簡單地“粘合”在一起。

目前，大量的電解池均使用隔膜，很多用電解食鹽水生產氯氣和苛性堿的電解池都是隔膜型的。這種隔膜一般是在多孔陰極上直接沉積而成，過去是用石棉纖維漿沉積成隔膜的。這種石棉隔膜有嚴重的缺點，在使用中，石棉膨脹很大，可以高達800%，堵塞了陰陽極間的空隙，致使電解池電壓增高，而隔膜本身也受到從相距很近的陽極放出的氣體的損耗。

為了減少用于氯氣和苛性堿生產的電解池中常規的石棉隔膜的膨脹，改進方法之一是用石棉和聚合物，特別是與含氟聚合物一起制作的隔膜。例如，可參見美國專利No4，410，411（Fenn等）和美國專利No4，070，257（Motani等）中的有關的工藝技術，還可參見美國專利No3，723，264（Leduc等）和美國專利No3，694，281（Leduc等）這兩篇專利介紹的用于烯烴生產的電解池中的石棉-聚合物隔膜。

還有某些背景工藝技術，如美國專利No4，354，900（Hruska等）提出的氧化鋯改性的石棉隔膜。在這篇專利中，加入氧化鋯溶液或粉末僅僅是作為石棉纖維的改進劑，因而隔膜不是一種復合纖維做成的，而只是石棉纖維與聚合物改性的混合物。

也有人提出將極細的顆粒混到熔融的熱塑料中去，再將此熱塑性塑料成型。例如美國專利No4，126，536計論了將亞微米級的小顆粒（如二氧化鈦）加到熔融的熱塑性塑料中，在擠出成型的過程中，擠壓出可用于制作隔膜的纖維，但是這種纖維中混有小顆粒，也即密封在纖維中，因而聚合物內的小顆粒失去了表面特性。

后來，一般背景工藝技術包括將泰氟隆????（Teflon）與氧化鋯/氧化鎂粘接制成用于氯氣和堿金屬氧化物生產的電解池中的隔膜，它可用美國專利No4，253，935作為代表。但是，與其它背景工藝實際一樣，這篇專利也沒有制成復合纖維隔膜，而是用無機物去復蓋高聚物。

現已發現，可以利用無機物微粒的表面特性制成無機物/聚合物復合纖維，這種復合纖維由無機物微粒和有機聚合物組成。

極細的電子管用金屬氧化物作為無機物，含氟聚合物作為有機聚合物是我們采用的一種耐化學腐蝕復合纖維的組合。復合纖維常是干燥可自由流動的小顆粒，大多數由于含無機組分而常帶顏色。每個獨立的纖維都能呈枝狀（但無此必要）。有時無機物牢固地粘合在聚合物中而使纖維呈樹枝狀。

本發明概括了一種非各向同性的，有機加無機的非勻態的復合纖維。這種纖維是由纖維形的有機聚合物和細小的、難熔的無機物微粒所構成。無機物微粒與聚合物牢固地結合，至少基本上進入聚合物表面，以致除非將纖維破壞，否則很難把它們從纖維中用物理方法分離出來。