CN107935399A - 一种降低玻璃纤维断裂的加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种降低玻璃纤维断裂的加工方法，其特征在于，包括以下方面：（1）熔化，将玻璃纤维料放入熔炉中熔化后升温加入聚氯乙烯树脂，然后加入二氧化钛、硅酸钠和高岭土保温；（2）拉丝冷却，在混合料熔融状态进行拉丝加工喷洒处理剂，并将玻璃纤维进行降温处理；（3）浸渍处理，向反应釜中加入浸渍液，将玻璃纤维浸入进行浸渍处理；（4）氧化，先将浸渍玻璃纤维浸入硅酸溶液浸泡，取出后沥干水分放入反应釜中通入臭氧进行氧化，并使用紫外光照射，制得成品玻璃纤维。
Description
技术领域
本发明属于玻璃纤维加工技术领域，具体涉及一种降低玻璃纤维断裂的加工方法。
背景技术
玻璃纤维相对于有机纤维，其具有耐温高、阻燃、耐酸碱、抗拉强度高、电绝缘性好等特点，具有优良的加工使用性能，并且玻璃纤维可实现循环利用，其主要成分为二氧化硅、氧化铝等成分，不会对环境造成额外污染问题；相对于有机纤维和金属材料，其制备工艺复杂、污染程度大、资源有限等问题，玻璃纤维可在某些领域对替代有机纤维和金属材料。玻璃纤维理论强度可达到2000-12000Mpa，但是实际强度值与理论值之间存在较大反差，其主要原因为玻璃纤维在加工、使用过程中出现微断裂，使玻璃纤维强度大大降低；微断裂广泛分布于玻璃体系内部以及表面，尤其表面受加工温度影响断裂较为严重，玻璃纤维在使用过程中出现应力集中，使用强度明显下降。
发明内容
本发明针对现有的问题：玻璃纤维在加工、使用过程中出现微断裂，使玻璃纤维强度大大降低；微断裂广泛分布于玻璃体系内部以及表面，尤其表面受加工温度影响断裂较为严重，玻璃纤维在使用过程中出现应力集中，使用强度明显下降。为解决上述问题，本发明提供了一种降低玻璃纤维断裂的加工方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种降低玻璃纤维断裂的加工方法，包括以下步骤：
（1）熔化：将玻璃纤维料放入熔炉中熔化后升温至850-900℃加入聚氯乙烯树脂保持1-2h，然后升温至1100-1300℃加入二氧化钛、硅酸钠和高岭土保温7-9h，可提高加工原料的粘附性，降低加工中的溶胀系数，制得混合料；
（2）拉丝冷却：在混合料熔融状态进行拉丝加工，拉丝速度为2.6-3.0m/min，在拉丝成型中立即对玻璃纤维喷洒处理剂，起到降温和隔断空气作用，避免高温发生氧化断裂现象，并将玻璃纤维先置于470-500℃温度下放置70-80min，然后放置在温度为300-340℃环境下静置2-3h，降低冷却中温差过大导致的断裂产生，缓慢降至室温后制得玻璃纤维；
（3）浸渍处理：向反应釜中加入浸渍液，所提取蓖麻叶和烟叶成分起到降低玻璃纤维溶胀系数和断裂的作用，将玻璃纤维浸入进行浸渍处理，在压强7-9Mpa、温度75-80℃条件下先超声波振荡30-40min，然后保温保压浸渍1-2h，制得浸渍玻璃纤维；
（4）氧化：先将浸渍玻璃纤维浸入硅酸溶液浸泡20-30min，在表面形成硅酸盐保护膜，提高玻璃纤维韧性，取出后沥干水分放入反应釜中通入臭氧增压至0.3-0.5Mpa，形成氧化保护膜，降低玻璃纤维韧性，升温至80-85℃氧化40-50min，并使用光照强度为310-340lux紫外光照射，促进玻璃纤维表面老化，降低溶胀系数，制得成品玻璃纤维。
步骤（1）所述的聚氯乙烯树脂，其加入量为玻璃纤维质量的3%-5%；所述的二氧化钛、硅酸钠和高岭土，其加入量分别为玻璃纤维质量的0.6%-1%。
步骤（2）所述的处理剂，其中各配制成分质量计份为：水100-120份、醋酸乙酸纤维10-13份、偏磷酸酸4-7份、硬脂酸钠3-6份、硫酸镁2-5份。
步骤（3）所述的浸渍液，其中蓖麻叶提取物：烟叶提取物质量配比为5:2，其质量浓度为5%-7%；其中蓖麻叶提取物和烟叶提取物，均为粉碎后加入蒸煮提取，过滤后烘干制得提取物。
步骤（4）所述的硅酸溶液，其质量浓度为8%-10%。
本发明相比现有技术具有以下优点：熔化，向液态玻璃料中加入聚氯乙烯树脂、二氧化钛、硅酸钠等成分，可提高加工原料的粘附性，降低加工中的溶胀系数，并且可提高玻璃纤维的柔韧性和耐酸碱性。拉丝冷却，拉丝中采用处理液对拉丝玻璃纤维进行喷洒处理，起到降温和隔断空气作用，避免高温发生氧化断裂现象；采用阶段式降温方法，可提高玻璃纤维结构致密性，降低冷却中温差过大导致的断裂产生，提高玻璃纤维强度的作用。浸渍处理，浸渍液所提取的蓖麻叶和烟叶中成分，通过加热加压和超声波振荡处理促进浸渍液有效成分对玻璃纤维的渗透作用，起到降低玻璃纤维溶胀系数和断裂的作用。氧化，使用硅酸溶液对玻璃纤维处理可使表面硅酸化形成保护膜，提高玻璃纤维韧性，降低表面断裂度，而使用臭氧氧化使玻璃纤维表面形成保护膜，增加玻璃纤维韧性，采用紫外光照射可促进玻璃纤维表面老化，降低溶胀系数，起到提高强度的作用。
具体实施方式
实施例1：
一种降低玻璃纤维断裂的加工方法，包括以下步骤：
（1）熔化：将玻璃纤维料放入熔炉中熔化后升温至860℃加入聚氯乙烯树脂保持1.5h，然后升温至1150℃加入二氧化钛、硅酸钠和高岭土保温7.5h，可提高加工原料的粘附性，降低加工中的溶胀系数，制得混合料；
（2）拉丝冷却：在混合料熔融状态进行拉丝加工，拉丝速度为2.7m/min，在拉丝成型中立即对玻璃纤维喷洒处理剂，起到降温和隔断空气作用，避免高温发生氧化断裂现象，并将玻璃纤维先置于480℃温度下放置73min，然后放置在温度为310℃环境下静置2.5h，降低冷却中温差过大导致的断裂产生，缓慢降至室温后制得玻璃纤维；
（3）浸渍处理：向反应釜中加入浸渍液，所提取蓖麻叶和烟叶成分起到降低玻璃纤维溶胀系数和断裂的作用，将玻璃纤维浸入进行浸渍处理，在压强7.6Mpa、温度76℃条件下先超声波振荡32min，然后保温保压浸渍1.5h，制得浸渍玻璃纤维；
（4）氧化：先将浸渍玻璃纤维浸入硅酸溶液浸泡23min，在表面形成硅酸盐保护膜，提高玻璃纤维韧性，取出后沥干水分放入反应釜中通入臭氧增压至0.35Mpa，形成氧化保护膜，降低玻璃纤维韧性，升温至81℃氧化42min，并使用光照强度为320lux紫外光照射，促进玻璃纤维表面老化，降低溶胀系数，制得成品玻璃纤维。
步骤（1）所述的聚氯乙烯树脂，其加入量为玻璃纤维质量的3.2%；所述的二氧化钛、硅酸钠和高岭土，其加入量分别为玻璃纤维质量的0.7%。
步骤（2）所述的处理剂，其中各配制成分质量计份为：水107份、醋酸乙酸纤维11份、偏磷酸酸5份、硬脂酸钠4份、硫酸镁3份。
步骤（3）所述的浸渍液，其中蓖麻叶提取物：烟叶提取物质量配比为5:2，其质量浓度为5.6%；其中蓖麻叶提取物和烟叶提取物，均为粉碎后加入蒸煮提取，过滤后烘干制得提取物。
步骤（4）所述的硅酸溶液，其质量浓度为8.3%。
实施例2：
（1）熔化：将玻璃纤维料放入熔炉中熔化后升温至890℃加入聚氯乙烯树脂保持2h，然后升温至1240℃加入二氧化钛、硅酸钠和高岭土保温8.5h，可提高加工原料的粘附性，降低加工中的溶胀系数，制得混合料；
（2）拉丝冷却：在混合料熔融状态进行拉丝加工，拉丝速度为2.9m/min，在拉丝成型中立即对玻璃纤维喷洒处理剂，起到降温和隔断空气作用，避免高温发生氧化断裂现象，并将玻璃纤维先置于490℃温度下放置78min，然后放置在温度为330℃环境下静置3h，降低冷却中温差过大导致的断裂产生，缓慢降至室温后制得玻璃纤维；
（3）浸渍处理：向反应釜中加入浸渍液，所提取蓖麻叶和烟叶成分起到降低玻璃纤维溶胀系数和断裂的作用，将玻璃纤维浸入进行浸渍处理，在压强8.7Mpa、温度78℃条件下先超声波振荡39min，然后保温保压浸渍2h，制得浸渍玻璃纤维；
（4）氧化：先将浸渍玻璃纤维浸入硅酸溶液浸泡28min，在表面形成硅酸盐保护膜，提高玻璃纤维韧性，取出后沥干水分放入反应釜中通入臭氧增压至0.48Mpa，形成氧化保护膜，降低玻璃纤维韧性，升温至84℃氧化47min，并使用光照强度为330lux紫外光照射，促进玻璃纤维表面老化，降低溶胀系数，制得成品玻璃纤维。
步骤（1）所述的聚氯乙烯树脂，其加入量为玻璃纤维质量的4.2%；所述的二氧化钛、硅酸钠和高岭土，其加入量分别为玻璃纤维质量的0.9%。
步骤（2）所述的处理剂，其中各配制成分质量计份为：水114份、醋酸乙酸纤维12份、偏磷酸酸6份、硬脂酸钠5份、硫酸镁4份。
步骤（3）所述的浸渍液，其中蓖麻叶提取物：烟叶提取物质量配比为5:2，其质量浓度为6.2%；其中蓖麻叶提取物和烟叶提取物，均为粉碎后加入蒸煮提取，过滤后烘干制得提取物。
步骤（4）所述的硅酸溶液，其质量浓度为9.5%。
对比1：
本对比1与实施例1比较，未进行步骤（1）中聚氯乙烯树脂和硅酸钠使用，其他步骤与实施例1相同。
对比2：
本对比2与实施例1比较，未进行步骤（2）中处理剂使用，其他步骤与实施例1相同。
对比3：
本对比3与实施例1比较，未进行步骤（2）中冷却方法，其他步骤与实施例1相同。
对比4：
本对比4与实施例2比较，未进行步骤（3）中浸渍液使用，其他步骤与实施例2相同。
对比5：
本对比5与实施例2比较，未进行步骤（4）中臭氧使用，其他步骤与实施例2相同。
对照组：
对照组将原料直接拉丝制成玻璃纤维，未使用聚氯乙烯树脂和硅酸钠、处理剂、冷却、浸渍液和臭氧。
对实施例1、实施例2、对比1、对比2、对比3、对比4、对比5及对照组所加工玻璃纤维，统计其拉伸强度、耐酸性测试（pH2-3的硫酸溶液浸泡24h，观察表面腐蚀情况）。
实验数据：
| 项目 | 拉伸强度Mpa | 耐酸性测试 |
| 实施例1 | 2570 | 无腐蚀 |
| 实施例2 | 2620 | 无腐蚀 |
| 对比1 | 2469 | 轻微腐蚀 |
| 对比2 | 2401 | 无腐蚀 |
| 对比3 | 2522 | 无腐蚀 |
| 对比4 | 2528 | 无腐蚀 |
| 对比5 | 2540 | 轻微腐蚀 |
| 对照组 | 2130 | 表面腐蚀 |
综合结果：本发明玻璃纤维加工方法，与对照组比较，玻璃纤维拉伸强度提高490Mpa，耐酸碱性增强。使用聚氯乙烯树脂和硅酸钠、处理剂和冷却方法，可提高拉伸强度为101MPa、169MPa、48Mpa；使用浸渍液和臭氧方法，可提高拉伸强度为92Mpa、80Mpa。
Claims (5)
1.一种降低玻璃纤维断裂的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）熔化：将玻璃纤维料放入熔炉中熔化后升温至850-900℃加入聚氯乙烯树脂保持1-2h，然后升温至1100-1300℃加入二氧化钛、硅酸钠和高岭土保温7-9h，制得混合料；
（2）拉丝冷却：在混合料熔融状态进行拉丝加工，拉丝速度为2.6-3.0m/min，在拉丝成型中立即对玻璃纤维喷洒处理剂，并将玻璃纤维先置于470-500℃温度下放置70-80min，然后放置在温度为300-340℃环境下静置2-3h，缓慢降至室温后制得玻璃纤维；
（3）浸渍处理：向反应釜中加入浸渍液，将玻璃纤维浸入进行浸渍处理，在压强7-9Mpa、温度75-80℃条件下先超声波振荡30-40min，然后保温保压浸渍1-2h，制得浸渍玻璃纤维；
（4）氧化：先将浸渍玻璃纤维浸入硅酸溶液浸泡20-30min，取出后沥干水分放入反应釜中通入臭氧增压至0.3-0.5Mpa，升温至80-85℃氧化40-50min，并使用光照强度为310-340lux紫外光照射，制得成品玻璃纤维。
2.如权利要求1所述的降低玻璃纤维断裂的加工方法，其特征在于，步骤（1）所述的聚氯乙烯树脂，其加入量为玻璃纤维质量的3%-5%；所述的二氧化钛、硅酸钠和高岭土，其加入量分别为玻璃纤维质量的0.6%-1%。
3.如权利要求1所述的降低玻璃纤维断裂的加工方法，其特征在于，步骤（2）所述的处理剂，其中各配制成分质量计份为：水100-120份、醋酸乙酸纤维10-13份、偏磷酸酸4-7份、硬脂酸钠3-6份、硫酸镁2-5份。
4.如权利要求1所述的降低玻璃纤维断裂的加工方法，其特征在于，步骤（3）所述的浸渍液，其中蓖麻叶提取物：烟叶提取物质量配比为5:2，其质量浓度为5%-7%；其中蓖麻叶提取物和烟叶提取物，均为粉碎后加入蒸煮提取，过滤后烘干制得提取物。
5.如权利要求1所述的降低玻璃纤维断裂的加工方法，其特征在于，步骤（4）所述的硅酸溶液，其质量浓度为8%-10%。
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