CN104963030A - 一种耐腐蚀高韧性高强度复合纤维及其生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种复合纤维及其生产工艺，尤其涉及一种耐腐蚀高韧性高强度复合纤维及其生产工艺。该复合纤维以无机纤维原丝为芯层，以复合氟树脂为皮层，先将无机纤维原料熔融混合，在拉丝机的牵引作用下形成纤维单丝，再让纤维通过含有复合氟树脂成分的浸润剂，使无机纤维的表面形成一层复合氟树脂涂层，最后干燥、成膜并固定成型。采用本发明工艺流程所制备的复合纤维可明显改善氟树脂与无机纤维基材之间的结合强度以及氟树脂成膜的连续、均匀、致密程度，对氟树脂的利用效率高，获得的复合纤维的耐腐蚀性、柔韧性优异稳定，而且生产工序简捷，生产能耗与成本较低。

Description

一种耐腐蚀高韧性高强度复合纤维及其生产工艺

技术领域

本发明属于复合纤维及其制备领域，尤其涉及一种耐腐蚀高韧性高强度复合纤维及其生产工艺。

背景技术

聚四氟乙烯(PTFE)具有优良的化学稳定性、耐腐蚀性，是当今世界上耐腐蚀性能最佳材料之一，除熔融碱金属、三氟化氯、五氟化氯和液氟外，能耐其它一切化学药品，在王水中煮沸也不起变化，广泛应用于各种需要抗酸碱和有机溶剂的场合。同时，其柔顺的长链结构使其具有优异的柔韧性。摩擦系数极低，使其具有优异的自润滑性能。另外，其还有优良的密封性、电绝缘性和良好的抗老化能力，能在-190℃至+250℃的温度下长期工作，能够承受骤冷骤热。通常PTFE纤维可以制作成高耐腐蚀空气过滤材料用于垃圾焚烧电厂的过滤除尘系统中。但是氟树脂材料较软，强度低，而且和其它材料的相容性比较差。PTFE的纤维制备过程极为繁琐，通常需要将PTFE材料熔融挤压成薄膜，再将薄膜进行切割、拉伸等等工艺才能制备出来PTFE纤维。这种工艺产品成品率低，成本很高。

以玄武岩纤维、玻璃纤维、碳纤维、陶瓷纤维、金属纤维等为代表的无机纤维通常具有很好的强度和耐高温性能。但是纤维的脆性较大，后道加工(如加捻、纺丝、织布)性能不太好，耐腐蚀性和PTFE等含氟树脂相比还有很大差距。其中玄武岩纤维是一种新出现的新型无机环保绿色高性能纤维材料。其连续纤维不仅稳定性好，而且还具有电绝缘性、抗燃烧、耐高温(可长期在760℃温度环境下使用)等多种优异性能。此外，玄武岩纤维的生产工艺产生的废弃物少，对环境污染小，产品废弃后可直接转入生态环境中，无任何危害，因而是一种名副其实的绿色、环保材料。我国已把玄武岩纤维列为我国重点发展的四大纤维。

将含氟树脂与无机纤维两者结合制成复合纤维材料，以高强度、高耐热的无机纤维为芯材，外面包裹一层致密的高耐腐蚀、高韧性的含氟树脂，这样既可以提高PTFE的耐高温性与机械强度，又可以改善玄武岩纤维的柔韧性与耐腐蚀性能。

通常，制作其复合纤维材料的方法是在室温下用PTFE的分散液浸渍玄武岩纤维成品，然后烘干、热定型以除去浸润剂中多余的水分与挥发性成分，热定型的温度未达到PTFE的熔融温度，这种方法在CN 101856577 A、CN 101947401 A、CN 103921503 A可见。该方法有两个缺点：(1)由于PTFE分散液的实质是PTFE树脂微粒在水中的稳定悬浮液，且只有当温度达到PTFE的熔融温度时微粒之间才能相互粘接，否则其微粒之间始终处于相互独立、分散的状态，那么，该方法不能使PTFE在纤维制品表面形成连续完整的层状结构，纤维表面仍有较多位置处于暴露状态而未被PTFE包覆。PTFE这样的分布结构对玄武岩纤维的柔韧性与耐腐蚀性能不可能起到明显的改善作用，因为折损或腐蚀会从暴露的纤维处优先发生；(2)该方法是用PTFE分散液处理纤维制品而非纤维原丝，而纤维制品的表面已经涂有一层树脂浸润剂，由于PTFE的表面能极低，与其它树脂的粘接力较低，而PTFE自身又没有形成连续相，因此，在受到外力作用时，PTFE微粒很容易从纤维表面脱落。

另有一种工艺方法，在CN 101869789 A、CN 102527157 A、CN 103987449 A可见。该方法在前一种工艺的基础上，进一步用330℃以上的高温对PTFE进行烘焙、烧结，使PTFE熔融以后在纤维表面结膜。但是该方法同样存在两个缺点：(1)其基本上可以使PTFE在纤维表面形成完整包覆的涂层，但是由于纤维制品在高温下各处的实际温度不一致，同时由于重力作用，使得处于熔融状态的PTFE在纤维表面形成的涂层必然出现厚薄均匀的现象，该现象虽然不影响复合纤维的耐碱性，但是会使复合纤维材料各处的力学性能不均一，存在各向异性而容易产生局部应力，同时也造成PTFE原料有效利用率较低；(2)在生产过程中，额外的烘焙、烧结工艺会产生较高的能耗，也不可避免的延长了生产周期：(3)长时间过高温度处理还会造成无机纤维本体结构发生变化，从而造成纤维力学性能的变化。对于耐高温性能不太好的纤维，比如玻璃纤维等，会造成纤维强度的大幅度降低。

所有这些方法都有一个共同的问题是纤维已经成束、成型后再进行表面处理。成膜材料很难渗透纤维束缝隙中最每一根纤维单丝进行表面处理。因而不可能在所有纤维单丝表面形成致密的保护层。这样在高腐蚀的环境中，腐蚀首先发生在这些没有保护的脆弱之处而造成材料的破坏、解体。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种耐腐蚀、高韧性、高强度的复合纤维及其生产工艺，该复合纤维不仅具有韧性好，强度高，而且耐高温、耐腐蚀，而且用本发明方法生产的复合纤维皮层对芯层包覆严密、均匀、不易脱落，而且较烘焙烧结工艺降低了能耗，缩短了生产周期，成本降低，更适合于工业化生产。

为达到上述目的，本发明所采取的技术方案是：

一种耐腐蚀高韧性高强度复合纤维，所述复合纤维以无机纤维原丝为芯层，以包覆于芯层外的复合氟树脂为皮层。

进一步，所述无机纤维包括岩棉、玄武岩纤维、玻璃纤维、碳纤维、陶瓷纤维、金属纤维中的一种或多种。

进一步，所述复合氟树脂包括聚四氟乙烯，还包括乙烯-三氟氯乙烯共聚物、乙烯-四氟乙烯共聚物、聚全氟乙丙烯、氟乙烯-乙烯基醚共聚物、六氟丙烯、聚三氟氯乙烯、聚全氟烷氧基乙醚、聚偏氟乙烯、聚氟乙烯中的一种或多种。

进一步，所述皮层组分还包括抗静电剂，所述抗静电剂包括胺盐类、季铵盐类、磷酸酯或磷酸盐类、硫酸酯或硫酸盐类、磺酸盐类中的一种或多种。

一种耐腐蚀高韧性高强度复合纤维的生产工艺，包括以下步骤：

步骤一，将无机纤维原料加入熔炉，进行熔融混合，熔融状态的纤维原料从漏板处流出炉体，通过拉丝机的牵引作用，融料被分散成许多根纤维单丝；

步骤二，让纤维通过装有预先配制的耐腐蚀的纤维浸润剂的涂覆装置，让纤维表面覆盖一层耐腐蚀的纤维浸润剂，再将分散的纤维单丝收丝使之集合成一束；

步骤三，接着把纤维束牵引缠绕在收丝辊上，经过排线器有规律地盘绕在收丝筒上；

步骤四，当收集满一筒纤维以后，将收丝筒从收丝辊上取下，转移到烘箱中烘干除水，使纤维表面的耐腐蚀的纤维浸润剂完全干燥、成膜并固化成型。

进一步，所述熔融状态的纤维原料从漏板处流出炉体时设置拉丝口的温度高于无机纤维熔体的最高析晶温度。

更进一步，所述熔融状态的纤维原料从漏板处流出炉体时设置拉丝口的温度较无机纤维熔体的最高析晶温度大于等于20℃。

进一步，所述无机纤维包括岩棉、玄武岩纤维、玻璃纤维、碳纤维、陶瓷纤维、金属纤维中的一种或多种。

进一步，所述耐腐蚀的浸润剂包括1～95重量份的氟树脂聚四氟乙烯，1～20份的氟树脂乙烯-三氟氯乙烯共聚物、乙烯-四氟乙烯共聚物、聚全氟乙丙烯、氟乙烯-乙烯基醚共聚物、六氟丙烯、聚三氟氯乙烯、聚全氟烷氧基乙醚、聚偏氟乙烯、聚氟乙烯中的一种或多种，和0.1～5重量份的抗静电剂，所述抗静电剂包括胺盐类、季铵盐类、磷酸酯或磷酸盐类、硫酸酯或硫酸盐类、磺酸盐类中的一种或多种。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

本发明的复合纤维为芯皮结构，以玄武岩纤维等无机纤维为芯层，使用以PTFE为主成膜剂的含氟树脂浸润剂对芯层进行包覆。以PTFE为主成膜剂的含氟树脂浸润剂具有优良的化学稳定性、耐腐蚀性。其中PTFE是当今世界上耐腐蚀性能最佳材料之一，除熔融碱金属、三氟化氯、五氟化氯和液氟外，能耐其它一切化学药品，在王水中煮沸也不起变化，广泛应用于各种需要抗酸碱和有机溶剂的场合。同时，其柔顺的长链结构使其具有优异的柔韧性。摩擦系数极低，使其具有优异的自润滑性能。另外，其还有优良的密封性、电绝缘性和良好的抗老化能力，能在-190℃至+250℃的温度下长期工作，能够承受骤冷骤热。使用以PTFE为主成膜剂的含氟树脂浸润剂对芯层玄武岩纤维进行包覆，使得含氟树脂可以充分改善玄武岩纤维柔韧性与耐腐蚀性，玄武岩纤维可以充分提高氟树脂的耐高温性与机械强度。

由于含氟树脂具有高韧性与自润滑性，再配合少量抗静电剂，即构成一种使用性能优异的浸润剂。使用这种浸润剂，不仅可以像使用通用型浸润剂一样顺畅拉制纤维，还可以方便的进行加捻、纺丝、织布等等后道加工制备成不同的纤维产品。无需再使用通用型浸润剂事先处理高温高速拉制的纤维原丝。

因此，利用纤维原料在熔炉中的熔融温度在1600℃以上这一条件，可以使拉出的纤维保持很高的温度。由于高温高速拉制的纤维是刚刚从熔融状态转变成固态，其表面的化学活性较高，反应性与吸附性都较强，当高热的纤维接触到含氟树脂的浸润剂时，可以促进复合氟树脂在其表面迅速吸附、牢固结合，从而形成连续致密的涂层。又由于在拉丝过程中，拉丝机的线速度一直保持恒定，使得复合氟树脂在纤维表面各处可以形成厚薄一致、分布均匀的涂层。从而使复合纤维具有芯层和皮层紧密结合、均匀涂覆的皮芯结构。

当高热的纤维接触到含氟树脂的浸润剂时的纤维温度高出含氟树脂的成膜温度数值越大，含氟树脂在纤维表面的吸附越迅速，结合越牢固，形成的涂层越致密。而聚四氟乙烯的成膜温度在280℃，较环氧树脂和聚氨酯等其它耐腐蚀性材料以及通用型浸润剂组方的成膜温度都高，因此聚四氟乙烯在纤维表面很难形成致密、均匀、紧密结合的涂层。因此通常的复合纤维生产工艺都是先将先给高温高速拉制的纤维原丝涂覆一层通用型浸润剂，来保证拉制工序顺畅，使纤维可以进行加捻、纺丝、织布等等后道加工然后，再对生产的纤维进行烘干、热定型，制作成不同的纤维制品。最后将得到的纤维制品用聚四氟乙烯分散液浸渍处理，再次烘干、热定型，甚至进一步烘焙、烧结。不仅无法在较短的工艺时间内使氟树脂在纤维表面迅速形成连续、致密、厚薄均匀的涂层不仅无法在较短的工艺时间内使氟树脂在纤维表面迅速形成连续、致密、厚薄均匀的涂层，使复合纤维材料各处的力学性能不均一，存在各向异性而容易产生局部应力，也造成PTFE原料有效利用率较低；而且，在生产过程中，额外的烘焙、烧结工艺会产生较高的能耗，也不可避免的延长了生产周期。

为了提高纤维接触含氟树脂浸润剂时的纤维温度与含氟树脂的成膜温度之间的差值，本发明从两个方面采取了措施：1)熔融状态的纤维原料从漏板处流出炉体时拉丝口的温度。纤维从拉丝口到达装有浸润剂的涂覆装置时有个自然降温的过程，因此提高拉丝口处温度，可以间接提高到达涂覆装置时纤维温度，从而增大了到达涂覆装置时的纤维温度与浸润剂的成膜温度之间的差值，但是拉丝口处的温度受工艺限制不能够无限制的提高(应低于无机纤维熔融温度)，而且涂覆装置处的纤维温度过高会影响人员操作，因此通过提高拉丝口的温度来增大到达涂覆装置时纤维温度与浸润剂成膜温度之间的差值具有局限性，只能在一定程度上起到作用。2)降低浸润剂的成膜温度。在聚四氟乙烯中加入成膜温度较低的含氟树脂如氟树脂乙烯-三氟氯乙烯共聚物、乙烯-四氟乙烯共聚物、聚全氟乙丙烯、氟乙烯-乙烯基醚共聚物、六氟丙烯、聚三氟氯乙烯、聚全氟烷氧基乙醚、聚偏氟乙烯、聚氟乙烯等，形成复合氟树脂，降低了单用聚四氟乙烯时的成膜温度，从而增大了到达涂覆装置时的纤维温度与浸润剂成膜温度之间的差值。本发明从提高拉丝口温度和降低浸润剂的成膜温度两方面来提高纤维到达装有浸润剂的涂覆装置时的纤维温度与浸润剂成膜温度之间的差值，促进了复合氟树脂在纤维表面的迅速吸附、牢固结合，从而形成连续致密的涂层。

相比之下，使用本发明复合纤维与相应的工艺方法，充分利用了氟树脂的机械强度、柔韧性、自润滑性、成膜温度等特性与纤维拉制工艺中所产生的超高热能。在高温高速拉制纤维原丝的过程中，实现了一步法赋予纤维原丝氟树脂的优异特性。使用这种方法制备的复合纤维，其每一根纤维单丝都是以高强度、高耐热的无机纤维为芯材，外面包裹一层致密的高耐腐蚀、高韧性的含氟树脂，没有薄弱点，使获得的纤维原丝同时具备氟树脂和无机纤维的高耐腐蚀、高耐污、自润滑、高柔韧、高力学强度与高耐热。使用相应的工艺方法使得生产过程变得更加快捷、节能。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

配制100kg复合氟树脂纤维浸润剂：依次加入40Kg的复合氟树脂，0.5Kg的抗静电剂和少量其它浸润剂助剂，余量用去离子水补足。搅拌均匀后，加入涂油器中用于拉制并涂覆纤维长丝；该实施例所述复合氟树脂包括30Kg的聚四氟乙烯，10Kg的氟乙烯-乙烯基醚共聚物。

步骤一、将玄武岩纤维原料加入熔炉，进行熔融混合，熔融状态的纤维原料从漏板处流出炉体，通过拉丝机的牵引作用，融料被分散成许多根纤维单丝；设置流出炉体时拉丝口的温度为1350℃(该温度较玄武岩纤维熔体的最高析晶温度1270℃高80℃)，设置拉丝机的线速度为1000m/min；

步骤二、让纤维通过装有预先配制的复合氟树脂纤维浸润剂的涂覆装置，使纤维表面覆盖一层复合氟树脂纤维浸润剂，再将分散的纤维单丝收丝使之集合成一束；设置涂覆装置的线速度为50m/min；

步骤三、接着把纤维束牵引缠绕在收丝辊上，经过排线器有规律地盘绕在收丝筒上；

步骤四、当收集满一筒纤维以后，将收丝筒从收丝辊上取下，转移到烘箱中于105℃除水，使纤维表面的复合氟树脂纤维浸润剂完全干燥、然后于135℃处理使其成膜并固化成型。

从纤维长丝的中段截取3根定长的纤维，用于测试拉伸强力并计算平均值。再从纤维长丝的中段截取3根定长的纤维，用2％的NaOH溶液在80℃下浸泡处理3h，然后测试纤维长丝的拉伸强力，并计算平均值，其拉伸强力的下降幅度为0.38％。

本实施例对刚刚从熔融状态转变为固态的纤维涂覆浸润剂，刚刚拉制出的纤维保持有很高的温度，且刚刚从熔融状态转变成固态，其表面的化学活性较高，反应性与吸附性都较强，当新拉制的高热的纤维接触到含有复合氟树脂的浸润剂时，可以促进复合氟树脂在其表面迅速吸附、牢固结合，从而形成连续致密的涂层。

而且本实施例设置的拉丝口温度较玄武岩纤维熔体的最高析晶温度高出80℃的同时，还采用复合氟树脂浸润剂，在聚四氟乙烯的基础上增加了氟乙烯-乙烯基醚共聚物，将聚四氟乙烯的成膜温度由280℃降到230℃，从设置拉丝口的温度和降低浸润剂的成膜温度两方面来达到提高纤维到达涂覆装置处时的纤维温度与复合氟树脂的成膜温度之间的差值的目的，从而促进复合氟树脂在高温高速拉制的纤维原丝表面更快更好的形成更加致密、均匀的涂层。

因而在采用2％的NaOH热处理时几乎不被腐蚀，测得的拉伸强力的下降幅度的波动在误差范围内。

实施例2

配制100kg复合氟树脂纤维浸润剂：依次加入40Kg的复合氟树脂，0.5Kg的抗静电剂和少量其它浸润剂助剂，余量用去离子水补足。搅拌均匀后，加入涂油器中用于拉制并涂覆纤维长丝；该实施例所述复合氟树脂包括30Kg的聚四氟乙烯，10Kg的氟乙烯-乙烯基醚共聚物。

步骤一、将玄武岩纤维原料加入熔炉，进行熔融混合，熔融状态的纤维原料从漏板处流出炉体，通过拉丝机的牵引作用，融料被分散成许多根纤维单丝；设置流出炉体时拉丝口的温度为1270℃(该温度等于玄武岩纤维熔体的最高析晶温度1270℃)，设置拉丝机的线速度为1000m/min；

步骤二、让纤维通过装有预先配制的复合氟树脂纤维浸润剂的涂覆装置，使纤维表面覆盖一层复合氟树脂纤维浸润剂，再将分散的纤维单丝收丝使之集合成一束；设置涂覆装置的线速度为50m/min；

步骤三、接着把纤维束牵引缠绕在收丝辊上，经过排线器有规律地盘绕在收丝筒上；

步骤四、当收集满一筒纤维以后，将收丝筒从收丝辊上取下，转移到烘箱中中于105℃除水，使纤维表面的复合氟树脂纤维浸润剂完全干燥、然后于135℃处理使其成膜并固化成型。

从纤维长丝的中段截取3根定长的纤维，用于测试拉伸强力并计算平均值。再从纤维长丝的中段截取3根定长的纤维，用2％的NaOH溶液在80℃下浸泡处理3h，然后测试纤维长丝的拉伸强力，并计算平均值，其拉伸强力的下降幅度为59.29％。

本实施例同样对刚刚从熔融状态转变为固态的纤维涂覆浸润剂，并且采用成膜温度为230℃的复合氟树脂浸润剂，但拉丝口温度设置为1270℃，等于玄武岩纤维的最高析晶温度，该温度虽然也能够保证顺畅的拉制纤维，但是纤维到达涂覆装置时的纤维温度与复合氟树脂的成膜温度之间的差值较实施例1相比严重缩小，致使复合氟树脂在其表面吸附性较是实施例1显著降低、结合不牢固，从而使得复合氟树脂无法在纤维表面形成连续完整的层状结构，纤维表面仍有较多位置处于暴露状态而未被包覆，因而在采用2％的NaOH热处理时被较大程度的腐蚀。

实施例3

配制100kg聚四氟乙烯纤维浸润剂：依次加入40Kg的聚四氟乙烯，0.5Kg的抗静电剂和少量其它浸润剂助剂，余量用去离子水补足。搅拌均匀后，加入涂油器中用于拉制并涂覆纤维长丝。

步骤一、将玄武岩纤维原料加入熔炉，进行熔融混合，熔融状态的纤维原料从漏板处流出炉体，通过拉丝机的牵引作用，融料被分散成许多根纤维单丝；设置流出炉体时拉丝口的温度为1350℃(该温度较玄武岩纤维熔体的最高析晶温度高出80℃)，设置拉丝机的线速度为1000m/min；

步骤二、让纤维通过装有预先配制的聚四氟乙烯纤维浸润剂的涂覆装置，使纤维表面覆盖一层聚四氟乙烯纤维浸润剂，再将分散的纤维单丝收丝使之集合成一束；设置涂覆装置的线速度为50m/min；

步骤三、接着把纤维束牵引缠绕在收丝辊上，经过排线器有规律地盘绕在收丝筒上；

步骤四、当收集满一筒纤维以后，将收丝筒从收丝辊上取下，转移到烘箱中于105℃除水，使纤维表面的复合氟树脂纤维浸润剂完全干燥、然后于135℃处理使其成膜并固化成型。。

从纤维长丝的中段截取3根定长的纤维，用于测试拉伸强力并计算平均值。再从纤维长丝的中段截取3根定长的纤维，用2％的NaOH溶液在80℃下浸泡处理3h，然后测试纤维长丝的拉伸强力，并计算平均值，其拉伸强力的下降幅度为81.57％。

本实施例同样对刚刚从熔融状态转变为固态的纤维涂覆浸润剂，将拉丝口温度设置为1350℃，比玄武岩纤维的析晶温度高80℃，然而该实施例，采用聚四氟乙烯纤维浸润剂，其成膜温度为280℃，未加入其他成膜温度较低的氟树脂来降低成膜温度，因此，当纤维到达涂覆装置时的纤维温度与聚四氟乙烯的成膜温度之间的差值较实施例1相比较小，致使复合氟树脂在其表面吸附性较实施例1显著降低、结合不牢固，涂层不够致密、均匀，故采用2％的NaOH热处理时复合纤维被腐蚀的程度较大。

综合实施例1、实施例2和实施例3中的耐腐蚀性试验数据可知，采用复合氟树脂来增大纤维到达涂覆装置处时的纤维温度与浸润剂成膜温度之间的差值，较采用提高拉丝口处的设置温度来增大纤维到达涂覆装置处时的纤维温度与浸润剂成膜温度之间的差值，所制得的复合纤维耐腐蚀效果要好。

对比例1

配制100kg通用型纤维浸润剂：依次加入1Kg的润滑剂，0.5Kg的抗静电剂，余量用去离子水补足。搅拌均匀后，加入涂油器中用于拉制并涂覆纤维长丝。

步骤一、将玄武岩纤维原料加入熔炉，进行熔融混合，熔融状态的纤维原料从漏板处流出炉体，通过拉丝机的牵引作用，融料被分散成许多根纤维单丝；设置流出炉体时拉丝口的温度为1350℃(该温度较玄武岩纤维熔体的最高析晶温度1270℃高80℃)，设置拉丝机的线速度为1000m/min；

步骤二、让纤维通过装有预先配制的通用型纤维浸润剂的涂覆装置，让纤维表面覆盖一层通用型纤维浸润剂，再将分散的纤维单丝收丝使之集合成一束；设置涂覆装置的线速度为50m/min；

步骤三、接着把纤维束牵引缠绕在收丝辊上，经过排线器有规律地盘绕在收丝筒上；

步骤四、当收集满一筒纤维以后，将收丝筒从收丝辊上取下，转移到烘箱中中于105℃除水，使纤维表面的复合氟树脂纤维浸润剂完全干燥、然后于135℃处理使其固化成型。

从纤维长丝的中段截取3根定长的纤维，用于测试拉伸强力并计算平均值。再从纤维长丝的中段截取3根定长的纤维，用2％的NaOH溶液在80℃下浸泡处理3h，然后测试纤维长丝的拉伸强力，并计算平均值，其拉伸强力的下降幅度为99.72％。

该实施例仅仅采用通用型纤维浸润剂，即便是对刚刚从熔融状态转变为固态的纤维涂覆浸润剂，并且设置拉丝口的温度与实施例1相同为1350℃，较玄武岩纤维熔体的最高析晶温度1270℃高出80℃，而且通用型纤维浸润剂的成膜温度为150℃，要低于本发明实施例1采用的复合氟树脂230℃的成膜温度，但是由于通用型纤维浸润剂不具备耐腐蚀的特性，采用2％的NaOH热处理时腐蚀相当严重。

对比例2

配制100kg环氧树脂和聚氨酯复合树脂浸润剂：依次加入5Kg的环氧树脂，10Kg的聚氨酯，1Kg的润滑剂，0.5Kg的抗静电剂，余量用去离子水补足。搅拌均匀后，加入涂油器中用于拉制并涂覆纤维长丝。

步骤一、将玄武岩纤维原料加入熔炉，进行熔融混合，熔融状态的纤维原料从漏板处流出炉体，通过拉丝机的牵引作用，融料被分散成许多根纤维单丝；设置流出炉体时拉丝口的温度为1350℃(该温度较玄武岩纤维熔体的最高析晶温度1270℃高80℃)，设置拉丝机的线速度为1000m/min；

步骤二、让纤维通过装有预先配制的具有耐腐蚀特性的纤维浸润剂的涂覆装置，让纤维表面覆盖一层具有耐腐蚀特性的纤维浸润剂，再将分散的纤维单丝收丝使之集合成一束；设置涂覆装置的线速度为50m/min；

步骤三、接着把纤维束牵引缠绕在收丝辊上，经过排线器有规律地盘绕在收丝筒上；

步骤四、当收集满一筒纤维以后，将收丝筒从收丝辊上取下，转移到烘箱中中于105℃除水，使纤维表面的复合氟树脂纤维浸润剂完全干燥、然后于135℃处理使其固化成型。

从纤维长丝的中段截取3根定长的纤维，用于测试拉伸强力并计算平均值。再从纤维长丝的中段截取3根定长的纤维，用2％的NaOH溶液在80℃下浸泡处理3h，然后测试纤维长丝的拉伸强力，并计算平均值，其拉伸强力的下降幅度为45.46％。

该实施例即便是对刚刚从熔融状态转变为固态的纤维涂覆浸润剂，并且设置拉丝口的温度与实施例1相同为1350℃，较玄武岩纤维熔体的最高析晶温度1270℃高出80℃，而且采用的环氧树脂和聚氨酯复合树脂浸润剂的成膜温度为150℃，要低于本发明实施例1采用的复合氟树脂230℃的成膜温度，但是由于环氧树脂和聚氨酯复合树脂浸润剂的耐腐蚀的特性较复合氟树脂差很多，因此采用采用2％的NaOH热处理时仍旧被较大程度的腐蚀。

对比例3

选取市售采用PTFE浸润剂浸渍、烘干、热定型工艺制得的制品三种，分别从纤维长丝的中段截取3根定长的纤维，用于测试拉伸强力并计算平均值。再从纤维长丝的中段截取3根定长的纤维，用2％的NaOH溶液在80℃下浸泡处理3h，然后测试纤维长丝的拉伸强力，并计算平均值，其拉伸强力的下降幅度为99.13％。

采用浸渍、烘干、热定型工艺制得的复合纤维，由于该制作方法不能使PTFE在纤维制品表面形成连续完整的层状结构，纤维表面仍有较多位置处于暴露状态而未被PTFE包覆。使其纤维在采用2％的NaOH热处理时被较大程度的腐蚀。

对比例4

选取市售采用PTFE浸润剂浸渍、烘干、热定型，然后在高温烘焙、烧结工艺制得的制品三种，分别从纤维长丝的中段截取3根定长的纤维，用于测试拉伸强力并计算平均值。再从纤维长丝的中段截取3根定长的纤维，用2％的NaOH溶液在80℃下浸泡处理3h，然后测试纤维长丝的拉伸强力，并计算平均值，其拉伸强力的下降幅度为0.91％。

采用浸渍、烘干、热定型法，然后再高温烘焙、烧结工艺制得的复合纤维，该工艺使得处于熔融状态的PTFE在纤维表面形成的涂层出现厚薄均匀的现象，虽然该现象不影响复合纤维的耐腐蚀性但其仍不及本发明方法的耐腐蚀性效果好，且影响美观，而且在生产过程中，额外的烘焙、烧结工艺会产生较高的能耗，也不可避免的延长了生产周期，增加了成本。

Claims (9)

1.一种耐腐蚀高韧性高强度复合纤维，其特征在于：所述复合纤维以无机纤维原丝为芯层，以包覆于芯层外的复合氟树脂为皮层。

2.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀高韧性高强度复合纤维，其特征在于，所述无机纤维包括岩棉、玄武岩纤维、玻璃纤维、碳纤维、陶瓷纤维、金属纤维中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀高韧性高强度的复合纤维，其特征在于，所述复合氟树脂包括聚四氟乙烯，还包括乙烯-三氟氯乙烯共聚物、乙烯-四氟乙烯共聚物、聚全氟乙丙烯、氟乙烯-乙烯基醚共聚物、六氟丙烯、聚三氟氯乙烯、聚全氟烷氧基乙醚、聚偏氟乙烯、聚氟乙烯中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀高韧性高强度复合纤维，其特征在于，所述皮层组分还包括抗静电剂，所述抗静电剂包括胺盐类、季铵盐类、磷酸酯或磷酸盐类、硫酸酯或硫酸盐类、磺酸盐类中的一种或多种。

5.一种耐腐蚀高韧性高强度复合纤维的生产工艺，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，将无机纤维原料加入熔炉，进行熔融混合，熔融状态的纤维原料从漏板处流出炉体，通过拉丝机的牵引作用，融料被分散成许多根纤维单丝；

步骤二，让纤维通过装有预先配制的耐腐蚀的纤维浸润剂的涂覆装置，让纤维表面覆盖一层耐腐蚀的纤维浸润剂，再将分散的纤维单丝收丝使之集合成一束；

步骤三，接着把纤维束牵引缠绕在收丝辊上，经过排线器有规律地盘绕在收丝筒上；

步骤四，当收集满一筒纤维以后，将收丝筒从收丝辊上取下，转移到烘箱中烘干除水，使纤维表面的耐腐蚀的纤维浸润剂完全干燥、成膜并固化成型。

6.根据权利要求5所述的一种耐腐蚀高韧性高强度复合纤维的生产工艺，其特征在于，所述熔融状态的纤维原料从漏板处流出炉体时设置拉丝口的温度高于无机纤维熔体的最高析晶温度。

7.根据权利要求6所述的一种耐腐蚀高韧性高强度复合纤维的生产工艺，其特征在于，所述熔融状态的纤维原料从漏板处流出炉体时设置拉丝口的温度较无机纤维熔体的最高析晶温度大于等于20℃。

8.根据权利要求5所述的一种耐腐蚀高韧性高强度复合纤维的生产工艺，其特征在于，所述无机纤维包括岩棉、玄武岩纤维、玻璃纤维、碳纤维、陶瓷纤维、金属纤维中的一种或多种。

9.根据权利要求5所述的一种耐腐蚀高韧性高强度复合纤维的生产工艺，其特征在于，所述耐腐蚀的浸润剂包括1～95重量份的氟树脂聚四氟乙烯，1～20份的氟树脂乙烯-三氟氯乙烯共聚物、乙烯-四氟乙烯共聚物、聚全氟乙丙烯、氟乙烯-乙烯基醚共聚物、六氟丙烯、聚三氟氯乙烯、聚全氟烷氧基乙醚、聚偏氟乙烯、聚氟乙烯中的一种或多种，和0.1～5重量份的抗静电剂，所述抗静电剂包括胺盐类、季铵盐类、磷酸酯或磷酸盐类、硫酸酯或硫酸盐类、磺酸盐类中的一种或多种。