CN103290672B - 一种玻璃纤维布的预处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种玻璃纤维布的预处理方法，其特点是：玻璃纤维布的预处理过程包括以下工艺步骤：1)先经400～550℃、30～60min处理；2)再用0.1MHCl溶液浸泡1～5min；3)再用2.5～4M、92～100℃HCl+HNO3混合溶液处理120～240min；4)再经水洗至表面PH＞6；5)最后经105～120℃、5～30min烘干。用本发明的方法处理的玻璃纤维布二氧化硅含量93％以上(重量百分数)，并具有多孔结构、高比表面积、高表面活性、高耐温性、高耐酸碱性。本发明具有处理工艺简单，生产效率高、成本低、产品质量稳定等优点，适合于光催化载体材料的规模化生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种玻璃纤维布的预处理方法，特别涉及一种玻璃纤维布经过预处理后二氧化硅含量93％以上(重量百分数)，而且具有多孔结构、高比表面积、高表面活性、高耐温性能(耐温性能1000℃以上)、高耐酸碱性，可用作光催化载体材料。
背景技术
北京等地出现的雾霾等环境问题引起了人们的广泛关注，环境污染尤其室内污染问题已成为目前人们关心的主要问题，如何改善人类室内环境便成为人们迫切需要解决的问题。光催化降解处理室内环境污染是一种很有效途径，受到各国政府和科研人员的重视。光催化的几大要素之一是催化载体材料，目前用作室内光催化载体材料的主要有硅藻土、光触媒溶液等，这些材料存在产品单一、施工难度大、可能产生的二次污染等问题。
玻璃纤维布由于具有较高的比表面积和表面活性，可用作光催化载体，目前已公开的有关玻璃纤维布作为光催化载体的有三个(申请号：200510019601.8，200610048742.7和201110125561.0)，这些专利都是在普通的玻璃纤维布表面直接附着光催化剂，尽管玻璃纤维具有较高比表面积和一定的表面活性，但由于普通玻璃纤维耐温性、耐酸碱性和光催化剂的表面附着力都低，往往需要借助辅助粘接剂来提高光催化剂在玻璃纤维布表面的附着力，导致光催化剂活性的降低，影响了光催化效果。玻璃纤维经过酸沥滤工艺后制得的高硅氧玻璃纤维产品具有多孔结构、比表面积比普通玻璃纤维提高几十倍以上致使表面活性大幅提高，有效提高光催化剂在玻璃纤维表面的附着力，从而达到无辅助粘接剂的附着效果，充分发挥光催化剂的催化活性，提高光催化效果。但由于常规酸沥滤工艺制得的高硅氧玻璃纤维多孔结构的孔径0.5～20μm，孔径范围宽而且不可控，用于光催化载体时不能很好地发挥高比表面积和高表面活性的作用，为了改善高硅氧玻璃纤维产品的这些缺点，本发明通过热处理控制玻璃分相、稀酸预处理控制酸处理反应速度、混合酸控制孔结构及残留杂质含量等方式，获得孔径(5～20μm)和结构可控、高比表面积、高表面活性、高耐温性、高耐酸碱性、质量稳定的玻璃纤维布，解决了用作光催化载体时玻璃纤维布对光催化剂表面附着力低、催化活性降低等技术问题。
发明内容
本发明为针对国内外研究现状及玻璃纤维布用于光催化材料方面存在的不足，提供一种简单而非常有效的提高玻璃纤维布表面活性、耐温性、耐酸碱性、多孔结构可控的玻璃纤维布预处理方法。
本发明的目的之一是提供一种处理工艺简单，生产效率高、成本低、适合于规模化生产、具有可控的多孔结构、高比表面积、高表面活性、高耐温性、高耐酸碱性、满足光催化载体要求的玻璃纤维布的预处理方法。
本发明玻璃纤维布预处理方法采用如下技术方案：
一种玻璃纤维布预处理方法，其特点是：玻璃纤维布预处理过程包括以下工艺步骤：
第一步热处理过程：玻璃纤维布在400～550℃温度条件下保温30～60min；
第二步常温稀酸预处理：经过热处理后的玻璃纤维布在0.1M的HCl溶液中浸泡1～5min；
第三步酸处理：经过稀酸预处理的玻璃纤维布在2.5～4.0M、92～100℃的HCl+HNO3混合溶液(MHCl/MHNO3浓度比为25∶1)中浸泡120～240min；
第四步水洗：用自来水清洗经过酸处理后的玻璃纤维布，连续清洗直至用广范试纸测试布表面的PH值大于6；
第五步烘干：经过第四步水洗后的玻璃纤维布在105～120℃温度下烘5～30min，得到最终产品。
本发明玻璃纤维布预处理方法还可采用如下技术方案：
一种玻璃纤维布预处理方法，其特点是：玻璃纤维布预处理过程包括以下工艺步骤：
第一步热处理过程：玻璃纤维布在450～500℃条件下保温40～50min；
第二步常温稀酸预处理：经过热处理后的玻璃纤维布在0.1M的HCl溶液中浸泡2～4min；
第三步酸处理：经过稀酸预处理的玻璃纤维布在2.5～4.0M、95～100℃的HCl+HNO3混合溶液(MHCl/MHNO3浓度比为25∶1)中浸泡120～180min；
第四步水洗：用自来水清洗经过第三步酸处理后的玻璃纤维布，连续清洗直至用广范试纸测试布表面的PH值大于6；
第五步烘干：经过第四步水洗后的玻璃纤维布在105～120℃温度下保温15～25min，得到最终产品。
本发明玻璃纤维布预处理方法还可采用如下技术措施：
所述的玻璃纤维布预处理方法，其特点是：热处理工艺参数为温度400～550℃，时间30～60min；较佳热处理工艺参数为温度450～500℃，时间40～50min。
所述的玻璃纤维布预处理方法，其特点是：采用稀酸预处理，稀酸采用HCl，处理工艺参数为酸浓度为0.1M，时间1～5min；较佳的工艺参数为酸浓度为0.1M，时间2～4min。
所述的玻璃纤维布预处理方法，其特点是：经过酸处理，酸处理采用HCl+HNO3的混合酸，混合酸中MHCl/MHNO3＝25/1，处理工艺参数为酸浓度2.5～4.0M、温度92～100℃、时间120～240min；较佳处理工艺参数为酸浓度2.5～4.0M、温度95～100℃、时间120～180min。
所述的玻璃纤维布预处理方法，其特点是：酸处理后的布经过水洗工艺，采用自来水清洗，最终玻璃纤维布表面PH值≥6。
所述的玻璃纤维布预处理方法，其特点是：最终经过烘干工艺，烘干工艺参数为温度105～120℃、时间5～30min；较佳烘干工艺参数为温度105～120℃、时间15～25min。
本发明具有的优点和积极效果是：
玻璃纤维布预处理方法由于采用了本发明全新的技术方案，与现有技术相比，本发明具有以下优点：
通过本发明玻璃纤维预处理工艺制得的预处理玻璃纤维布：1)、二氧化硅含量由原来的53～68％(重量百分数)提高到93％以上(重量百分数)；2)、纤维由原来的光滑纤维成为孔径5～20μm的多孔结构纤维；3)、纤维比表面积由原来的0.2～0.55m2/g提高到45m2/g以上，从而大大提高了纤维的表面活性；4)、大大提高了玻璃纤维布的耐温性能(耐温性能1000℃以上)和化学稳定性。
本发明的玻璃纤维布预处理方法具有处理工艺简单，生产效率高、成本低等特点，适合于光催化规模化生产对载体材料的需求。
附图说明：
图1是玻璃纤维布预处理方法工艺流程图
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
参阅附图1。
实施例1：
把规格为3784-92的无碱玻璃纤维布(二氧化硅含量53.4wt％)裁剪成500mm方的布块，放入已升温到520±10℃的马弗炉中，保温50min，取出冷却到常温，然后把它浸入0.1M的HCl溶液，5min后取出并立即把其放入3.5M、98℃的HCl+HNO3混合溶液(MHCl/MHNO3浓度比为25∶1)中，浸泡240min后取出并立即用自来水冲洗，直至用广范试纸测试布表面的PH值大于6后取出，最后放入烘箱内在115℃烘30min，取出，冷却即得产品。
产品性能分析结果：二氧化硅含量为94.3％(重量百分数)；多孔结构平均孔径15.6μm；比表面积127.5m2/g；耐温1000℃以上。
实施例2：
把规格为1584-92的三元高硅氧玻璃纤维布(二氧化硅含量67.8wt％)裁剪成500mm方的布块，放入已升温到450±10℃的马弗炉中，保温40min，取出冷却到常温，然后把它浸入0.1M的HCl溶液，4min后取出并立即把其放入3.0M、92℃的HCl+HNO3混合溶液(MHCl/MHNO3浓度比为25∶1)中，浸泡120min后取出并立即用自来水冲洗，直至用广范试纸测试布表面的PH值大于6后取出，最后放入烘箱内在105℃烘20min，取出，冷却即得产品。
产品性能分析结果：二氧化硅含量为95.6％(重量百分数)；多孔结构平均孔径8.6μm；比表面积78.6m2/g；耐温1000℃以上。
实施例3：
把规格为3784-92的无碱玻璃纤维布(二氧化硅含量54.2wt％)裁剪成500mm方的布块，放入已升温到480±10℃的马弗炉中，保温50min，取出冷却到常温，然后把它浸入0.1M的HCl溶液，4min后取出并立即把其放入4.0M、100℃的HCl+HNO3混合溶液(MHCl/MHNO3浓度比为25∶1)中，浸泡180min后取出并立即用自来水冲洗，直至用广范试纸测试布表面的PH值大于6后取出，最后放入烘箱内在110℃烘25min，取出，冷却即得产品。
产品性能分析结果：二氧化硅含量为93.8％(重量百分数)；多孔结构平均孔径13.8μm；比表面积121.4m2/g；耐温1000℃以上。
实施例4：
把规格为1584-92的三元高硅氧玻璃纤维布(二氧化硅含量67.5wt％)裁剪成500mm方的布块，放入已升温到450±10℃的马弗炉中，保温45min，取出冷却到常温，然后把它浸入0.1M的HCl溶液，3min后取出并立即把其放入2.5M、96℃的HCl+HNO3混合溶液(MHCl/MHNO3浓度比为25∶1)中，浸泡150min后取出并立即用自来水冲洗，直至用广范试纸测试布表面的PH值大于6后取出，最后放入烘箱内在110℃烘20min，取出，冷却即得产品。
产品性能分析结果：二氧化硅含量为96.5％(重量百分数)；多孔结构平均孔径9.7μm；比表面积96.8m2/g；耐温1000℃以上。
Claims (3)
1.一种玻璃纤维布的预处理方法，其特征是：玻璃纤维布预处理过程包括以下工艺步骤：
第一步热处理过程：玻璃纤维布在400～550℃温度条件下保温30～60min；
第二步常温稀酸预处理：经过热处理后的玻璃纤维布在0.1M的HCl溶液中浸泡1～5min；
第三步酸处理：经过稀酸预处理的玻璃纤维布在2.5～4.0M、92～100℃的HCl+HNO3混合溶液中浸泡120～240min，其中MHCl/MHNO3浓度比为25∶1；
第四步水洗：用自来水清洗经过酸处理后的玻璃纤维布，连续清洗直至用广范试纸测试布表面的pH值大于6；
第五步烘干：经过水洗后的玻璃纤维布在105～120℃温度条件下烘5～30min，得到最终产品。
2.根据权利要求1所述的一种玻璃纤维布的预处理方法，其特征是：玻璃纤维布预处理过程包括以下工艺步骤：
第一步热处理过程：玻璃纤维布在450～500℃温度条件下保温40～50min；
第二步常温稀酸预处理：经过热处理后的玻璃纤维布在0.1M的HCl溶液中浸泡2～4min；
第三步酸处理：经过稀酸预处理的玻璃纤维布在2.5～4.0M、95～100℃的HCl+HNO3混合溶液中浸泡120～180min，其中MHCl/MHNO3浓度比为25∶1；
第四步水洗：用自来水清洗经过酸处理后的玻璃纤维布，连续清洗直至用广范试纸测试布表面的pH值大于6；
第五步烘干：经过水洗后的玻璃纤维布在105～120℃温度条件下烘15～25min，得到最终产品。
3.根据权利要求1或2所述的玻璃纤维布的预处理方法，其特征是：处理后的玻璃纤维布化学成份中二氧化硅重量百分含量≥93％。
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