CN106746750A - 一种纳米二氧化硅改性高硅氧玻璃纤维的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种纳米二氧化硅改性高硅氧玻璃纤维的制备方法，属于航天等国防军工技术领域、绝热工程领域和熔融金属过滤技术领域。将玻璃配合料放入电熔窖炉中在1300~1600℃熔制，通过料股分割成若干个料块，然后冷却料块；将料块放入拉丝炉中二次熔化并拉丝，然后制成丝筒；将丝筒进行酸沥滤；用水清洗丝筒除去表面盐酸溶液然后烘干；将丝筒放入纳米二氧化硅溶液中沥滤，使丝筒中二氧化硅含量达95%以上，然后烘干；将丝筒烧结。通过本发明中的方法改性高硅氧玻璃纤维，纳米二氧化硅改性高硅氧玻璃纤维制品将纳米二氧化硅填充在玻璃纤维表面孔洞之中，提高了纳米二氧化硅改性高硅氧玻璃纤维强度、耐高温性能和耐磨性能均有显著提高。

Description

一种纳米二氧化硅改性高硅氧玻璃纤维的制备方法
技术领域
本发明涉及一种纳米二氧化硅改性高硅氧玻璃纤维的制备方法，属于航天等国防军工技术领域、绝热工程领域和熔融金属过滤技术领域。
背景技术
高硅氧玻璃纤维属于特种玻璃纤维，通常是由钠硼硅酸盐玻璃纤维经热酸沥滤，除掉硅以外杂质，后经烧结而成。高硅氧玻璃纤维强度很低，仅为E玻璃纤维的1/10，但是它的耐高温性能非常好，可在900℃下长期使用，短时间可耐1200 ℃的高温，因其是一种优良的耐高温和耐腐蚀材料，在国防、航天、黑色及有色金属熔体净化过滤方面取得应用。
高硅氧玻璃纤维强度很低，且由于在制备过程中使用酸沥滤技术，在制备得的成品表面会有许多孔洞残留，形成缺陷，表面积下降，使得高硅氧玻璃纤维的强度进一步降低。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种纳米二氧化硅改性高硅氧玻璃纤维的制备方法，纳米二氧化硅改性高硅氧玻璃纤维制品将纳米二氧化硅填充在玻璃纤维表面孔洞之中，降低玻璃纤维表面缺陷的同时，由于纳米二氧化硅本身耐高温性能及强度均较高，使得纳米二氧化硅改性高硅氧玻璃纤维强度、耐高温性能和耐磨性能均有提高。
为达到上述目的，本发明提供一种纳米二氧化硅改性高硅氧玻璃纤维的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：将玻璃配合料放入电熔窖炉中在1300~1600℃熔制，通过料股分割成若干个料块，然后冷却料块；
步骤二：将料块放入拉丝炉中二次熔化并拉丝，然后制成丝筒；
步骤三：将丝筒进行酸沥滤；
步骤四：用水清洗丝筒除去表面盐酸溶液，然后烘干；
步骤五：将丝筒放入纳米二氧化硅溶液中沥滤，使丝筒中二氧化硅含量达95%以上，然后烘干；
步骤六：将丝筒烧结。
优先地，所述玻璃配合料包括SiO2-B2O3-Na2O三元系统。
优先地，所述步骤二中熔化温度为200~1150℃。
优先地，所述用于酸沥滤的溶液为浓度5%~15%的盐酸，酸沥滤温度为50~100℃，时间0.5~40小时。
优先地，所述纳米二氧化硅溶液中二氧化硅的质量分数为1%~50%。
优先地，步骤六中烧结温度为500~900℃。
本发明所达到的有益效果：
通过本发明中的方法改性高硅氧玻璃纤维，制备方法容易成型，操作方便，成本低，进一步推动了高硅氧玻璃纤维的应用发展；纳米二氧化硅改性高硅氧玻璃纤维制品将纳米二氧化硅填充在玻璃纤维表面孔洞之中，降低玻璃纤维表面缺陷的同时，由于纳米二氧化硅本身耐高温性能及强度均较高，使得纳米二氧化硅改性后的高硅氧玻璃纤维强度、耐高温性能和耐磨性能均有显著提高。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
本发明提供一种纳米二氧化硅改性高硅氧玻璃纤维的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：将玻璃配合料放入电熔窖炉中在1300~1600℃熔制，通过料股分割成若干个料块，然后冷却料块；
步骤二：将料块放入拉丝炉中在温度为200~1150℃进行二次熔化并拉丝，然后制成丝筒；
步骤三：将丝筒进行酸沥滤；
步骤四：用水清洗丝筒除去表面盐酸溶液然后烘干；
步骤五：将丝筒放入纳米二氧化硅溶液中沥滤，此时纳米二氧化硅溶液填充在玻璃纤维表面的孔洞中，使丝筒中二氧化硅含量达95%以上，耐高温性能提升到1200℃，然后对丝筒烘干；纳米二氧化硅溶液填补玻璃纤维表面缺陷的同时，由于纳米二氧化硅本身强度和耐高温性能均较高，使得纳米二氧化硅改性高硅氧玻璃纤维强度和耐高温性能均有提高；
步骤六：将丝筒烧结；烧结可使得丝筒的玻璃纤维表面的孔洞变小，提高了丝筒的强度。
进一步地，所述玻璃配合料为以SiO2-B2O3-Na2O三元系统为主。
进一步地，所述用于酸沥滤的溶液为浓度5%~15%的盐酸，酸沥滤温度为50~100℃，时间0.5~40小时，沥滤时间长短则根据原始玻璃组分、原始玻璃纤维直径、沥滤剂的浓度、温度等因素而定。
进一步地，所述纳米二氧化硅溶液中二氧化硅的质量分数为1%~50%。
进一步地，步骤六中烧结温度为500~900℃。
通过本发明中的方法改性高硅氧玻璃纤维，在强度方面较普通高硅氧玻璃纤维提高8%左右；经过试验用磨损前后强度变化率来检测耐磨性能，普通高硅氧玻璃纤维磨损前后强度变化率为40%-60%，而通过本发明中的方法改性的高硅氧玻璃纤维磨损前后强度变化率变化减小9%-15%，纳米改性后的高硅氧玻璃纤维耐磨性有不同程度的提高。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种纳米二氧化硅改性高硅氧玻璃纤维的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：将玻璃配合料放入电熔窖炉中在1300~1600℃熔制，通过料股分割成若干个料块，然后冷却料块；
步骤二：将料块放入拉丝炉中二次熔化并拉丝，然后制成丝筒；
步骤三：将丝筒进行酸沥滤；
步骤四：用水清洗丝筒除去表面盐酸溶液然后烘干；
步骤五：将丝筒放入纳米二氧化硅溶液中沥滤，使丝筒中二氧化硅含量达95%以上，然后烘干；
步骤六：将丝筒烧结。
2.根据权利要求1所述的一种纳米二氧化硅改性高硅氧玻璃纤维的制备方法，其特征在于，所述玻璃配合料包括SiO2-B2O3-Na2O三元系统。
3.根据权利要求1所述的一种纳米二氧化硅改性高硅氧玻璃纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤二中熔化温度为200~1150℃。
4.根据权利要求1所述的一种纳米二氧化硅改性高硅氧玻璃纤维的制备方法，其特征在于，所述用于酸沥滤的溶液为浓度5%~15%的盐酸，酸沥滤温度为50~100℃，时间0.5~40小时。
5.根据权利要求1所述的一种纳米二氧化硅改性高硅氧玻璃纤维的制备方法，其特征在于，所述纳米二氧化硅溶液中二氧化硅的质量分数为1%~50%。
6.根据权利要求1所述的一种纳米二氧化硅改性高硅氧玻璃纤维的制备方法，其特征在于，步骤六中烧结温度为500~900℃。
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