CN104480572B - 纤维组合物和纤维的制备方法及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种纤维组合物和纤维的制备方法及其应用，所述组合物由玻璃纤维、碳纤维、石墨纤维、氧化钙颗粒、纳米氧化镁和纳米氧化硼组成；其中，相对于100重量份的所述玻璃纤维，所述碳纤维的含量为20‑80重量份，所述石墨纤维的含量为10‑50重量份，所述氧化钙颗粒的含量为10‑50重量份，所述纳米氧化镁的含量为20‑60重量份，所述纳米氧化硼的含量为30‑90重量份。本发明将玻璃纤维、碳纤维和石墨纤维以一定的比例进行混合来提高其拉伸强度，同时为了进一步提高制得的纤维的拉伸强度，还在其中加入氧化钙颗粒，并添加纳米氧化镁和纳米氧化硼，从而使得通过上述方法制得的纤维具有良好的拉伸性能，大大提高其在变压器中的使用范围。
Description
技术领域
本发明涉及玻璃纤维的制备领域，具体地，涉及一种纤维组合物和纤维的制备方法及应用。
背景技术
玻璃纤维在现今社会中应用越来越广泛，因其良好的绝缘性能，因而其在变压器等电器设备中应用也极为广泛，因而，使用性能良好的玻璃纤维会大大提高变压器等电器设备的使用性能。在现有技术中，玻璃纤维大多被制备成套管进行使用，因而需要具备较好的拉伸强度以使得其便于制备和使用。
因此，提供一种具有较好的拉伸强度的纤维组合物和纤维的制备方法是本发明亟需解决的问题。
发明内容
针对上述现有技术，本发明的目的在于克服现有技术中玻璃纤维的拉伸强度性能一般的问题，从而提供一种具有较好的拉伸强度的纤维组合物和纤维的制备方法。
为了实现上述目的，本发明提供一种纤维组合物，其中，所述组合物包括玻璃纤维、碳纤维、石墨纤维、氧化钙颗粒、纳米氧化镁和纳米氧化硼；其中，
相对于100重量份的所述玻璃纤维，所述碳纤维的含量为20-80重量份，所述石墨纤维的含量为10-50重量份，所述氧化钙颗粒的含量为10-50重量份，所述纳米氧化镁的含量为20-60重量份，所述纳米氧化硼的含量为30-90重量份。
本发明还提供了一种纤维的制备方法，其中，所述制备方法为将由玻璃纤维、碳纤维、石墨纤维、氧化钙颗粒、纳米氧化镁和纳米氧化硼组成的混合物拉丝成形；其中，
相对于100重量份的所述玻璃纤维，所述碳纤维的用量为20-80重量份，所述石墨纤维的用量为10-50重量份，所述氧化钙颗粒的用量为10-50重量份，所述纳米氧化镁的用量为20-60重量份，所述纳米氧化硼的用量为30-90重量份。
本发明还提供了一种根据上述制备方法制得的纤维在变压器中的应用。
通过上述设计，本发明将玻璃纤维、碳纤维和石墨纤维以一定的比例进行混合来提高其拉伸强度，同时为了进一步提高制得的纤维的拉伸强度，还在其中加入氧化钙颗粒，并添加纳米氧化镁和纳米氧化硼，从而使得通过上述方法制得的纤维具有良好的拉伸性能，进而大大提高其在变压器中的使用范围。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明提供了一种纤维组合物，其中，所述组合物包括玻璃纤维、碳纤维、石墨纤维、氧化钙颗粒、纳米氧化镁和纳米氧化硼；其中，
相对于100重量份的所述玻璃纤维，所述碳纤维的含量为20-80重量份，所述石墨纤维的含量为10-50重量份，所述氧化钙颗粒的含量为10-50重量份，所述纳米氧化镁的含量为20-60重量份，所述纳米氧化硼的含量为30-90重量份。
上述方法通过将玻璃纤维、碳纤维和石墨纤维以一定的比例进行混合来提高其拉伸强度，同时为了进一步提高制得的纤维的拉伸强度，还在其中加入氧化钙颗粒，并添加纳米氧化镁和纳米氧化硼，从而使得通过上述方法制得的纤维具有良好的拉伸性能，进而大大提高其在变压器中的使用范围。
为了使制得的纤维具有更好的拉伸性能，以使得其能更好地应用于变压器中，在本发明的一种优选的实施方式中，相对于100重量份的所述玻璃纤维，所述碳纤维的含量为40-60重量份，所述石墨纤维的含量为20-40重量份，所述氧化钙颗粒的含量为20-40重量份，所述纳米氧化镁的含量为30-50重量份，所述纳米氧化硼的含量为50-70重量份。
所述玻璃纤维、所述碳纤维和所述石墨纤维可以为本领域常规使用的此类纤维类型，所述纤维的直径可以不作进一步限定，当然，为了使最终制得的纤维具有更好的使用性能，在本发明的一种优选的实施方式中，所述玻璃纤维的直径、所述碳纤维的直径和所述石墨纤维的直径均可以设置为10-30μm。
所述纳米氧化镁和所述纳米氧化硼为本领域常规使用的达到纳米级别的氧化镁和氧化硼即可，为了使制得的纤维不至于表面过于粗糙，在本发明的一种优选的实施方式中，所述纳米氧化镁的粒径和所述纳米氧化硼的粒径均不大于500nm。
本发明还提供了一种纤维的制备方法，其中，所述制备方法为将由玻璃纤维、碳纤维、石墨纤维、氧化钙颗粒、纳米氧化镁和纳米氧化硼组成的混合物拉丝成形；其中，
相对于100重量份的所述玻璃纤维，所述碳纤维的用量为20-80重量份，所述石墨纤维的用量为10-50重量份，所述氧化钙颗粒的用量为10-50重量份，所述纳米氧化镁的用量为20-60重量份，所述纳米氧化硼的用量为30-90重量份。
所述拉丝成形方法可以为本领域常规使用的拉丝成形方法，在此不作赘述。
为了使通过该方法制得的玻璃纤维具有更好的拉伸性能和使用性能，在本发明的一种优选的实施方式中，相对于100重量份的所述玻璃纤维，所述碳纤维的用量为40-60重量份，所述石墨纤维的用量为20-40重量份，所述氧化钙颗粒的用量为20-40重量份，所述纳米氧化镁的用量为30-50重量份，所述纳米氧化硼的用量为50-70重量份。
所述玻璃纤维、所述碳纤维和所述石墨纤维与前文描述一致，在此不作赘述。
当然，上述混合物可以直接进行拉丝，但是为了保证拉丝成形后的纤维使用性能更好，在本发明的一种优选的实施方式中，拉丝成形前还包括将混合后的玻璃纤维、碳纤维、石墨纤维、氧化钙颗粒、纳米氧化镁和纳米氧化硼塑形呈球体。从而使得在拉丝之前该混合物可以混合均匀，且球体可以更便于拉丝。
本发明还提供了一种根据上述制备方法制得的纤维在变压器中的应用。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。以下实施例中，所述玻璃纤维、所述碳纤维和所述石墨纤维均为直径为20μm的常规市售品，所述纳米氧化镁和所述纳米氧化硼为市售粒径均为300nm的常规市售品，所述氧化钙为常规市售品。
实施例1
将100g玻璃纤维、40g碳纤维、20g石墨纤维、20g氧化钙、30g纳米氧化镁和50g纳米氧化硼混合并塑性呈球体后拉丝成形，得到纤维A1。
实施例2
将100g玻璃纤维、60g碳纤维、40g石墨纤维、40g氧化钙、50g纳米氧化镁和70g纳米氧化硼混合并塑性呈球体后拉丝成形，得到纤维A2。
实施例3
将100g玻璃纤维、50g碳纤维、30g石墨纤维、30g氧化钙、40g纳米氧化镁和60g纳米氧化硼混合并塑性呈球体后拉丝成形，得到纤维A3。
实施例4
将100g玻璃纤维、20g碳纤维、10g石墨纤维、10g氧化钙、20g纳米氧化镁和30g纳米氧化硼混合后拉丝成形，得到纤维A4。
实施例5
将100g玻璃纤维、80g碳纤维、50g石墨纤维、50g氧化钙、60g纳米氧化镁和90g纳米氧化硼混合后拉丝成形，得到纤维A5。
对比例1
将100g玻璃纤维、10g碳纤维、5g石墨纤维、5g氧化钙、10g纳米氧化镁和10g纳米氧化硼混合并塑性呈球体后拉丝成形，得到纤维D1。
对比例2
将100g玻璃纤维、100g碳纤维、80g石墨纤维、80g氧化钙、80g纳米氧化镁和100g纳米氧化硼混合并塑性呈球体后拉丝成形，得到纤维D2。
对比例3
上海凤陈粉体材料有限公司生产的常规市售玻璃纤维D3。
测试例
将上述制得的A1-A5和D1-D3根据GB/T7689.5检测其拉伸断裂强力和断裂伸长率，得到的结果如表1所示。
表1
| 编号 | 拉伸断裂强力(N/Tex) | 断裂伸长率(％) |
| A1 | 1.22 | 180 |
| A2 | 1.35 | 190 |
| A3 | 1.28 | 178 |
| A4 | 0.89 | 125 |
| A5 | 0.75 | 132 |
| D1 | 0.05 | 23 |
| D2 | 0.03 | 55 |
| D3 | 0.25 | 80 |
通过表1可以看出，在本发明范围内制得的纤维的拉伸断裂强力明显高于常规市售品，且断裂伸长率也明显大于常规市售品，因而其具有更好的拉伸强度，在实际使用时更适宜于各种环境，而本发明优选范围内的纤维的各项性能则更好，具有更好的使用性能，但是在本发明范围外制得的纤维则不具备该良好的使用性能。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (6)
1.一种纤维组合物，其特征在于，所述组合物由玻璃纤维、碳纤维、石墨纤维、氧化钙颗粒、纳米氧化镁和纳米氧化硼组成；其中，
相对于100重量份的所述玻璃纤维，所述碳纤维的含量为20-80重量份，所述石墨纤维的含量为10-50重量份，所述氧化钙颗粒的含量为10-50重量份，所述纳米氧化镁的含量为20-60重量份，所述纳米氧化硼的含量为30-90重量份；
所述玻璃纤维的直径、所述碳纤维的直径和所述石墨纤维的直径均为10-30μm；
所述纳米氧化镁的粒径和所述纳米氧化硼的粒径均不大于500nm。
2.根据权利要求1所述的组合物，其中，相对于100重量份的所述玻璃纤维，所述碳纤维的含量为40-60重量份，所述石墨纤维的含量为20-40重量份，所述氧化钙颗粒的含量为20-40重量份，所述纳米氧化镁的含量为30-50重量份，所述纳米氧化硼的含量为50-70重量份。
3.一种纤维的制备方法，其特征在于，所述制备方法为将由玻璃纤维、碳纤维、石墨纤维、氧化钙颗粒、纳米氧化镁和纳米氧化硼组成的混合物拉丝成形；其中，
相对于100重量份的所述玻璃纤维，所述碳纤维的用量为20-80重量份，所述石墨纤维的用量为10-50重量份，所述氧化钙颗粒的用量为10-50重量份，所述纳米氧化镁的用量为20-60重量份，所述纳米氧化硼的用量为30-90重量份；
所述玻璃纤维的直径、所述碳纤维的直径和所述石墨纤维的直径均为10-30μm。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其中，相对于100重量份的所述玻璃纤维，所述碳纤维的用量为40-60重量份，所述石墨纤维的用量为20-40重量份，所述氧化钙颗粒的用量为20-40重量份，所述纳米氧化镁的用量为30-50重量份，所述纳米氧化硼的用量为50-70重量份。
5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其中，拉丝成形前还包括将混合后的玻璃纤维、碳纤维、石墨纤维、氧化钙颗粒、纳米氧化镁和纳米氧化硼塑形成型至球体。
6.一种根据权利要求3-5中任意一项所述的制备方法制得的纤维在变压器中的应用。
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