[发明专利]一种硫酸钡纤维无机耐火纸及其制备方法和应用

说明书

本发明公开一种硫酸钡纤维无机耐火纸及其制备方法和应用。所述硫酸钡纤维无机耐火纸为由长度大于5微米、直径为0.1‑5微米的硫酸钡纤维和穿插于所述硫酸钡纤维、直径为0.02‑20微米、长度为0.1‑12毫米的无机补强纤维形成的复合多孔网状结构，且所述复合多孔网状结构的孔隙中填充有无机胶粘剂；所述硫酸钡纤维由直径为5‑100纳米、长度为50‑500纳米的硫酸钡纳米棒沿长度方向平行排列组装而成。

技术领域

本发明属于特种无机耐火纸领域，具体涉及一种采用硫酸钡纤维作为原料制备的可耐强酸和强碱的无机耐火纸及其制备方法和应用。

背景技术

羟基磷灰石超长纳米线基无机耐火纸，相较于传统的布、毡、毯等类型的无机纤维制品，其表面细腻紧致，具有纳米多孔结构，厚度可薄至数十微米，不仅可用于书写和打印，而且能够满足耐高温、耐火和隔热需求，在钢铁厂和核电厂等用耐高温标签纸、耐高温电池隔膜、光/电缆耐火隔热包带等领域具有良好的应用前景。然而，有一些应用对耐火纸的耐腐蚀性有一定的要求，如耐高温标签纸可能会涉及酸腐蚀性氛围、耐高温电池隔膜可能在酸性环境中使用。传统的硅酸铝陶瓷纤维纸表面粗糙且力学强度低，而且硅酸铝纤维已被欧盟化学品管理局列入高度关注物质名单，今后将会被逐步限制使用。申请人团队之前的中国专利“一种无机耐火纸及其制备方法和应用”(专利号：ZL201611095798.8)涉及一种由羟基磷灰石超长纳米线作为原料制备的新型无机耐火纸及其制备方法和应用，该无机耐火纸环境友好，而且耐高温、耐火、隔热性能好。然而，羟基磷灰石超长纳米线基耐火纸虽然可耐强碱，但其耐酸性能不理想，这就限制了羟基磷灰石超长纳米线无机耐火纸在耐酸腐蚀领域的应用。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种硫酸钡纤维无机耐火纸及其制备方法和应用。本发明所述硫酸钡纤维无机耐火纸的力学强度较高，表面致密平整，其主要成分硫酸钡无毒无味，化学性质十分稳定，不溶于强酸和强碱，并且耐高温和耐火性能优良(熔点约1580℃，分解温度在1400℃左右)。

第一方面，本发明提供一种硫酸钡纤维无机耐火纸，所述硫酸钡纤维无机耐火纸为由长度大于5微米、直径为0.1-5微米的硫酸钡纤维，以及穿插于所述硫酸钡纤维、直径为0.02-20微米、长度为0.1-12毫米的无机补强纤维形成的复合多孔网状结构，且所述复合多孔网状结构的孔隙中填充有无机胶粘剂；所述硫酸钡纤维由直径为5-100纳米、长度为50-500纳米的硫酸钡纳米棒沿长度方向平行排列组装而成。

所述硫酸钡纤维无机耐火纸具有层状结构，无机补强纤维穿插在该层状结构中，形成类似于“钢筋-混凝土”的复合结构，从而具有良好的力学强度。与中国专利“一种无机耐火纸及其制备方法和应用”(专利号：ZL201611095798.8)不同的是，该“钢筋-混凝土”层状复合结构是由可耐强酸的硫酸钡纤维和无机补强纤维交织而形成的多孔网状结构。因此，本发明制备的硫酸钡纤维无机耐火纸可耐强酸，可在强酸环境中使用，可大大扩展其应用领域和范围；而上述专利提供的羟基磷灰石超长纳米线无机耐火纸不耐强酸，在强酸中会快速溶解，不能在强酸环境中应用。

本发明在国际上首次将硫酸钡纤维和无机补强纤维复合获得硫酸钡纤维无机耐火纸。所述硫酸钡纤维由直径为5-100纳米、长度为50-500纳米的硫酸钡纳米棒沿长度方向平行排列组装而成，其长度大于5微米、直径为0.1-5微米，硫酸钡纤维的这种独特的组装结构使其具有良好的柔韧性，可用于制备可耐强酸的柔性无机耐火纸。

另外，以硫酸钡纤维单一成分制备的硫酸钡纤维耐火纸的力学强度较低，限制了其应用。为了提高硫酸钡纤维耐火纸的力学强度，本发明采用硫酸钡纤维与无机补强纤维复合并添加无机胶粘剂制备硫酸钡纤维无机耐火纸，可以显著提高耐火纸的力学性能，有效解决单一成分硫酸钡纤维耐火纸力学强度低的难题。

较佳地，所述硫酸钡纤维无机耐火纸的组成包括质量百分比为10-90％的硫酸钡纤维和质量百分比为1-60％的无机补强纤维；优选地，所述硫酸钡纤维的质量含量为所述无机补强纤维的0.5-25倍。