CN103466951A - 一种耐酸性玻璃纤维及由其制备的织物 - Google Patents

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Abstract

一种耐酸性玻璃纤维及由其制备的织物，耐酸性玻璃纤维，其原料由如下组分组成：SiO2：59～65%，Al2O3：15～20%，MgO：5～10%，CaO：4～16%，R2O：0.1～1%，Fe2O3：0.1～1%，TiO2：1～2.5%，其中，R2O为Na2O、Li2O和K2O任意配比的混合物，所述百分比为质量百分比。本发明所得织物具有强度大、耐高温性能好、耐腐蚀性强、透气性好等特点，易于烟气过滤；拉丝所用纺织型复合乳液与膨化纺织型浸润剂易于去除，保证了织物的后处理工艺性。

Description

一种耐酸性玻璃纤维及由其制备的织物
技术领域
本发明涉及的是一种耐酸性玻璃纤维及由其制备的织物，属于高性能玻璃纤维制品领域。 
背景技术
随着工业技术的不断发展，国内近几年对耐蚀材料的需求量在不断扩大，尤其在煤电、水泥、钢铁等粉尘与烟气过滤领域，其排放的废气中含大量硫、氮氧化物等高温酸性物质。目前普遍使用的PPS滤料、PTFE滤料、芳纶等化学纤维过滤材料或普通无碱玻璃纤维覆膜（PTFE）滤料，这些过滤材料存在的主要问题有：1）上述行业排放的废气都为高温气体，化学纤维和普通无碱纤维在温度大于250℃的时候即发生碳化或粉化现象，使用寿命短，最终达不到过滤烟气的作用，因此许多行业在过滤前都需要添加降温设备，耗能变大，效率变低；2）由于工业废气中含有硫化物、氮氧化物等酸性气体，对普通无碱纤维的腐蚀性非常厉害，滤袋短期内会发生穿漏现象从而失去过滤效果；3）现有滤布用玻璃纤维增强材料织造工艺大都采用单一加捻纱线作为织物经纬纱，这种单一纱线加捻后气流几乎无法通过纱线内部滤出，只能从纱线的缝隙孔眼中滤出，对织物的透气性要求较高，对烟气的排放速率也有要求，降低了过滤效率。 
发明内容
本发明目的是在于提供一种耐酸性玻璃纤维及由其制备的织物。 
为了实现上述目的，本发明通过如下的技术方案来实现： 
一种耐酸性玻璃纤维，其原料由如下组分组成：SiO2：59～65%，Al2O3：15～20%，MgO：5～10%，CaO：4～16%，R2O：0.1～1%，Fe2O3：0.1～1%，TiO2：1～2.5%，其中，R2O为Na2O、Li2O和K2O任意配比的混合物，所述百分比为质量百分比。 
上述玻璃纤维可用池窑生产技术进行生产。 
申请人经研究发现：组合物中SiO2作为网络形成体，在熔体急冷过程中构成玻璃纤维主体，因此，SiO2越高，玻璃纤维的显微结构越致密，力学性能越好，但含量过高，导致玻璃高温粘度急剧增加，熔化困难和纤维成型温度显著上升，本发明优选的含量范围 为60～64%。 
Al2O3从玻璃形成的角度，Al3+既能夺取玻璃中的非桥氧以[AlO4]四面体的形式进入玻璃的网络结构，也会在其它离子的干扰下以[AlO6]八面体的结构成为网络外体不进入网络结构，因此需要控制Al2O3含量，优选的方案为3<SiO2/Al2O3<4.2。 
MgO和CaO在玻璃结构中属于网络外体，有降低玻璃高温粘度的作用。其中MgO由于Mg-O键强高，对提高玻璃的强度和模量有显著的作用，但影响玻璃的析晶，降低玻璃纤维的耐酸性能；CaO同时能够改善玻璃的析晶性能，降低析晶温度，本发明优选的方案为0.5<MgO/CaO<1。 
TiO2属于网络外体，主要提高玻璃纤维的模量和耐酸性，但过量的引入会提高析晶温度。同时TiO2会使玻璃着色，增加窑炉成型时的温度梯度，本发明优选的方案为1%～1.5%。 
上述玻纤具有很强的耐高温性和耐腐蚀性能。 
上述耐酸性玻璃纤维，其原料优选由如下组分组成：3<SiO2/Al2O3<4.2，0.5<MgO/CaO<1。SiO2/Al2O3指SiO2和Al2O3的质量比，MgO/CaO指MgO和CaO的质量比，上述比值，不仅进一步保证了所得产品的强度，而且提高了产品的耐酸性和耐高温性能。这样进一步提高了所得产物的耐酸性能。 
上述耐酸性玻璃纤维的单丝直径优选为4～7μm。这样同时保证了产品的强度和透气性等性能。 
SiO2：60～64%，Al2O3：15～20%，MgO：8～10%，CaO：4～16%，R2O：0.7～1%，Fe2O3：0.3～0.5%，TiO2：1～1.5%，其中，R2O为Na2O、Li2O和K2O任意配比的混合物，所述百分比为质量百分比。 
由上述的耐酸性玻璃纤维所制备的织物，包括经纱和纬纱，所述经纱由上述的耐酸性玻璃纤维经过纺织型复配乳液浸润处理后经过并捻合股制成。 
上述纬纱由所述的耐酸性玻璃纤维的单向捻纱线和经过膨化处理的双向捻纱线合股并捻制成。 
上述膨化处理为用膨化纺织型浸润剂处理，膨化纺织型浸润剂由如下组分组成：双氰胺甲醛缩聚物1.0～2.8wt%，水溶性环氧1.2～3.2wt%，脂肪醇聚氧乙烯醚0.2～2.0wt%，二辛酯0.4～3.0wt%，阳离子沥青乳化剂0～0.1wt%，甘油0～0.8wt%，硅烷偶联剂0.1～0.5wt%，冰醋酸0.01～0.2wt%，余量为水。 
膨化纺织型浸润剂优选由如下组分组成：固色剂G：1.0～2.8wt%，水溶性环氧树脂 681：1.2～3.2wt%，平平加0.2～2.0wt%，二辛酯0.4～3.0wt%，阳离子沥青乳化剂1631溴型0～0.1wt%，甘油0～0.8wt%，硅烷偶联剂0.1～0.5wt%，冰醋酸0.01～0.2wt%，余量为水。这样使织物的透气性有了更好的提升。 
纺织型复配乳液、膨化纺织型浸润剂的使用均为玻璃纤维拉丝时直接涂覆。这样不仅方便操作，而且保证了所得产品的质量。 
上述织物组织结构为一上三下斜纹结构。上述结构进一步保证了所得产品的强度和透气性。 
本发明未提及的技术均为现有技术。 
本发明所得织物具有强度大、耐高温性能好、耐腐蚀性强、透气性好等特点，易于烟气过滤；拉丝所用纺织型复合乳液与膨化纺织型浸润剂易于去除，保证了织物的后处理工艺性。 
附图说明
图1为实施例1所得织物的一上三下斜纹组织结构图。 
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。 
实施例1 
1）玻璃纤维的原料组分如表1所列，采用通用的坩埚或池窑拉制纤维，将玻璃纤维拉制成37.5tex原丝，原丝用纺织型复配乳液涂覆处理（牌号TS-1101，中材科技特种纤维事业部生产），后经过退解和并捻工序制成150tex经纱，将制成的经纱经过整经，穿综制成经纱盘头； 
2）用同样成分玻璃纤维拉制成37.5tex原丝，原丝用同样配比纺织型复配乳液涂覆处理，原丝经过退解制成75tex单向捻纱线；用同样成分玻璃纤维拉制成31.5tex原丝，原丝用膨化纺织型浸润剂涂覆处理，经过退解和并捻工序制成126tex纱线，再经过膨化处理；将上述75tex单向捻纱线和126tex膨化纱线合股并捻成纬纱，所用膨化纺织型浸润剂如表2所示； 
3）用剑杆织机，按一上三下斜纹工艺织造成面重550g/m2的耐酸玻玻璃纤维织物，所得织物结构为一上三下斜纹组织结构。 
表1 
配方组分 配比，质量%
SiO2 60
Al2O3 15.5
MgO 8
CaO 14
R2O（其中Na2O：Li2O：K2O=4:4:2） 1
Fe2O3 0.3
TiO2 1
玻璃软化点(℃) 859
耐酸性10%硫酸溶液，98℃，24h（质量损失%） 0.79
表2 
浸润剂组分 配比wt%
固色剂G 1.8
水溶性环氧树脂681 2.2
平平加 0.3
二辛酯 0.6
1631溴 0.01
甘油 0.05
KH-570 0.15
冰醋酸 0.03
水 余量
实施例2 
1）玻璃纤维的原料组分如表3所列，采用通用的坩埚或池窑拉制纤维，将玻璃纤维拉制成12.5tex原丝，原丝用纺织型复配乳液（同实施例1）涂覆处理，后经过退解和并捻工序制成150tex经纱；将制成的经纱经过整经，穿综制成经纱盘头； 
2）用同样成分玻璃纤维拉制成12.5tex原丝，原丝用同样配比纺织型复配乳液涂覆处理，原丝经过退解制成75tex单向捻纱线；用同样成分玻璃纤维拉制成12.5tex原丝，原 丝用膨化纺织型浸润剂涂覆处理，经过退解和并捻工序制成125tex纱线，再经过膨化处理；将上述75tex单向捻纱线和125tex膨化纱线合股并捻成纬纱；所用膨化纺织型浸润剂配比见表4； 
3）用剑杆织机，按一上三下斜纹工艺织造成面重550g/m2的耐酸玻玻璃纤维织物。 
表3 
配方组分 配比，质量%
SiO2 63
Al2O3 20
MgO 9.3
CaO 4.8
R2O（其中Na2O：Li2O：K2O=5:3:2） 0.7
Fe2O3 0.5
TiO2 1.5
玻璃软化点（℃) 911
耐酸性10%硫酸溶液，98℃，24h（质量损失%） 1.01
表4 
浸润剂组分 配比wt%
固色剂G 1.6
水溶性环氧树脂681 2.4
平平加 0.4
二辛酯 0.8
1631溴 0.02
KH-570 0.2
冰醋酸 0.04
水 余量
实施例3 
1）玻璃纤维的原料组分如表5所列，采用通用的坩埚或池窑拉制纤维，将玻璃纤维拉制成37.5tex原丝，原丝用纺织型复配乳液（同实施例1）涂覆处理，后经过退解和并 捻工序制成150tex经纱，将制成的经纱经过整经，穿综制成经纱盘头； 
2）用同样成分玻璃纤维拉制成37.5tex原丝，原丝用同样配比纺织型复配乳液涂覆处理，原丝经过退解制成75tex单向捻纱线；用同样成分玻璃纤维拉制成12.5tex原丝，原丝用膨化纺织型浸润剂涂覆处理，经过退解和并捻工序制成125tex纱线，再经过膨化处理；将上述75tex单向捻纱线和125tex膨化纱线合股并捻成纬纱；所用膨化纺织型浸润剂配比见表6； 
3）用剑杆织机，按一上三下斜纹工艺织造成面重550g/m2的耐酸玻玻璃纤维织物。 
表5 
配方组分 配比，质量%
SiO2 60
Al2O3 18
MgO 10
CaO 9.5
R2O（其中Na2O：Li2O：K2O=4：5：1） 1
Fe2O3 0.3
TiO2 1
玻璃软化点（℃） 885
耐酸性10%硫酸溶液，98℃，24h（质量损失%） 0.98
表6 
浸润剂组分 配比wt%
固色剂G 1.5
水溶性环氧树脂681 2.8
平平加 0.4
二辛酯 0.8
1631溴 0.01
甘油 0.08
KH-570 0.2
冰醋酸 0.04
水 余量
[0049]  上述拉丝所用纺织型复合乳液与膨化纺织型浸润剂易于去除，保证了织物的后处理工艺性；纱线透气性好，易于烟气过滤；织物的耐酸性有显著提高。表7中，对照例指国产普通无碱纤维，直径18-24μm。 
表7各实施例所得织物的性能表 
表8各实施例所得织物的物理化性能数据 
Figure DEST_PATH_GDA0000394430650000072

Claims (10)

1.一种耐酸性玻璃纤维，其特征在于：其原料由如下组分组成：SiO2：59～65%，Al2O3：15～20%，MgO：5～10%，CaO：4～16%，R2O：0.1～1%，Fe2O3：0.1～1%，TiO2：1～2.5%，其中，R2O为Na2O、Li2O和K2O任意配比的混合物，所述百分比为质量百分比。
2.如权利要求1所述的耐酸性玻璃纤维，其特征在于：3<SiO2/Al2O3<4.2，0.5<MgO/CaO<1。
3.如权利要求1或2所述的耐酸性玻璃纤维，其特征在于：耐酸性玻璃纤维的单丝直径为4～7μm。
4.如权利要求1或2所述的耐酸性玻璃纤维，其特征在于：其原料由如下组分组成：SiO2：60～64%，Al2O3：15～20%，MgO：8～10%，CaO：4～16%，R2O：0.7～1%，Fe2O3：0.3～0.5%，TiO2：1～1.5%，其中，R2O为Na2O、Li2O和K2O任意配比的混合物，所述百分比为质量百分比。
5.由权利要求1-4任意一项所述的耐酸性玻璃纤维所制备的织物，包括经纱和纬纱，其特征在于：所述经纱由权利要求1-3任意一项所述的耐酸性玻璃纤维经过纺织型复配乳液浸润处理后并捻合股制成。
6.如权利要求5所述的织物，其特征在于：所述纬纱由权利要求1-3任意一项所述的耐酸性玻璃纤维的单向捻纱线和经过膨化处理的双向捻纱线合股并捻制成。
7.如权利要求6所述的织物，其特征在于：膨化处理为用膨化纺织型浸润剂处理，膨化纺织型浸润剂由如下组分组成：双氰胺甲醛缩聚物1.0～2.8wt%，水溶性环氧1.2～3.2wt%，脂肪醇聚氧乙烯醚0.2～2.0wt%，二辛酯0.4～3.0wt%，阳离子沥青乳化剂0～0.1wt%，甘油0～0.8wt%，硅烷偶联剂0.1～0.5wt%，冰醋酸0.01～0.2wt%，余量为水。
8.如权利要求7所述的织物，其特征在于：膨化纺织型浸润剂由如下组分组成：固色剂G：1.0～2.8wt%，水溶性环氧树脂681：1.2～3.2wt%，平平加0.2～2.0wt%，二辛酯0.4～3.0wt%，阳离子沥青乳化剂1631溴型0～0.1wt%，甘油0～0.8wt%，硅烷偶联剂0.1～0.5wt%，冰醋酸0.01～0.2wt%，余量为水。
9.如权利要求8所述的织物，其特征在于：纺织型复配乳液、膨化纺织型浸润剂的使用均为玻璃纤维拉丝时直接涂覆。
10.如权利要求5-9任意一项所述的织物，其特征在于：织物组织结构为一上三下斜纹结构。
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