[其他]无机-聚合物复合纤维的制法及用途(包括用作制作尺寸稳定的隔板)

说明书

耐化学腐蚀复合形纤维的应用或作为增强的用途早已为人所知。在工艺上，有为人熟知的有机聚合物纤维，如挤压聚四氟乙烯纤维;无机纤维，如碳纤维;天然纤维，如棉纱;以及陶瓷和纤维的混合物（铺地瓷砖），还有无机纤维与有机聚合物纤维混合物做成的材料，这里有机聚合物纤维作为“粘胶”将无机纤维“粘合”在一起，例如，一些文献报道，无机纤维（如钛酸钾或氧化锆）用聚四氟乙烯作为“粘胶”粘合在一起，制成板材、过滤器或其它成品。但是，这种工艺技术只是把这些材料彼此“粘”在一起使用，而本发明则是形成一种无机-聚合物的复合纤维。

这项工艺技术的一个应用实例是加拿大专利№834，895，它发明了一种用钛酸钾为无机材料，聚四氟乙烯为有机材料制成的电池隔板。另一应用实例是美国专利№3，713，890，它发明了一个用氧化锆为无机材料，聚四氟乙烯为有机材料制成的电池隔板。此外，题为镍-隔蓄电池组的新型隔板一文[发表在“国际能量转换学会第十六届会议会报”，Ⅺ（1981）]中，介绍了一个用聚四氟乙烯为增强剂的Zircar    电池隔板（氧化锆纤维NoZYW15，是由Zircar产物有限公司制造的）。

还有，我们知道，正如美国专利No3，992，725所介绍的用各向同性的碳纤维与聚四氟乙烯压在一起可做人体中的人腱。这篇专利还提出氧化锆纤维可代替碳纤维使用。

我们还知道，在先有技术中，垫圈和轴承通常是用无机纤维与聚合物粉末混合模压而成，典型的组成是40～80%的聚合物粉末与无机物的混合物，这些混合物经热压成最终产品。混合物的先驱体是直径小于100微米的小颗粒，在模压前可能会被混合成较大的颗粒。

在所有先有技术应用实例中，聚合物和无机物的混合物都不呈非均匀的纤维形态。按照以前的工艺实际，聚合物和无机物只是共同使用，不要求生成非各向同性的中间体，即复合纤维，换言之，没有生成复合纤维，而聚合物只将无机纤维简单地“粘合”在一起。

目前，大量的电解池均使用隔膜，很多用电解食盐水生产氯气和苛性碱的电解池都是隔膜型的。这种隔膜一般是在多孔阴极上直接沉积而成，过去是用石棉纤维浆沉积成隔膜的。这种石棉隔膜有严重的缺点，在使用中，石棉膨胀很大，可以高达800%，堵塞了阴阳极间的空隙，致使电解池电压增高，而隔膜本身也受到从相距很近的阳极放出的气体的损耗。

为了减少用于氯气和苛性碱生产的电解池中常规的石棉隔膜的膨胀，改进方法之一是用石棉和聚合物，特别是与含氟聚合物一起制作的隔膜。例如，可参见美国专利No4，410，411（Fenn等）和美国专利No4，070，257（Motani等）中的有关的工艺技术，还可参见美国专利No3，723，264（Leduc等）和美国专利No3，694，281（Leduc等）这两篇专利介绍的用于烯烃生产的电解池中的石棉-聚合物隔膜。

还有某些背景工艺技术，如美国专利No4，354，900（Hruska等）提出的氧化锆改性的石棉隔膜。在这篇专利中，加入氧化锆溶液或粉末仅仅是作为石棉纤维的改进剂，因而隔膜不是一种复合纤维做成的，而只是石棉纤维与聚合物改性的混合物。

也有人提出将极细的颗粒混到熔融的热塑料中去，再将此热塑性塑料成型。例如美国专利No4，126，536计论了将亚微米级的小颗粒（如二氧化钛）加到熔融的热塑性塑料中，在挤出成型的过程中，挤压出可用于制作隔膜的纤维，但是这种纤维中混有小颗粒，也即密封在纤维中，因而聚合物内的小颗粒失去了表面特性。

后来，一般背景工艺技术包括将泰氟隆    （Teflon）与氧化锆/氧化镁粘接制成用于氯气和碱金属氧化物生产的电解池中的隔膜，它可用美国专利No4，253，935作为代表。但是，与其它背景工艺实际一样，这篇专利也没有制成复合纤维隔膜，而是用无机物去复盖高聚物。

现已发现，可以利用无机物微粒的表面特性制成无机物/聚合物复合纤维，这种复合纤维由无机物微粒和有机聚合物组成。

极细的电子管用金属氧化物作为无机物，含氟聚合物作为有机聚合物是我们采用的一种耐化学腐蚀复合纤维的组合。复合纤维常是干燥可自由流动的小颗粒，大多数由于含无机组分而常带颜色。每个独立的纤维都能呈枝状（但无此必要）。有时无机物牢固地粘合在聚合物中而使纤维呈树枝状。

本发明概括了一种非各向同性的，有机加无机的非匀态的复合纤维。这种纤维是由纤维形的有机聚合物和细小的、难熔的无机物微粒所构成。无机物微粒与聚合物牢固地结合，至少基本上进入聚合物表面，以致除非将纤维破坏，否则很难把它们从纤维中用物理方法分离出来。