CN106746751A - 一种柔性抗酸耐温玻璃改性纤维的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种非织造布用的柔性抗酸耐温改性玻璃纤维制备方法。包括以下步骤：步骤1：对玻璃纤维进行分散及预处理；步骤2：对预处理后的玻璃纤维进行改性处理，真空干燥后得到柔性抗酸耐温改性玻璃纤维。本发明根据玻璃纤维韧性差、脆性大、非织造过程中易碎的特点，提供一种非织造布用柔性抗酸耐温改性玻璃纤维，制得的改性玻璃纤维耐高温、抗酸、柔韧性好，具有良好的生产加工性能和纺织性能。

Description

一种柔性抗酸耐温玻璃改性纤维的制备方法

技术领域

本发明涉及玻璃纤维的技术领域，特别是指一种非织造布用的柔性抗酸耐温改性玻璃限位的制备方法。

背景技术

玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料，价格相对低廉，密度为2.5g/cm³左右，断裂强度为3-4.5GPa，比同样细度的钢丝还大，能耐300℃以上的高温，具有不燃、耐高温、拉伸强度高、化学稳定性好等优良性能，在建筑、交通、电子、电气、化工、冶金、国防等领域成为备受青睐的原材料。但玻璃纤维耐磨性差、难以弯折相互缠结、脆性大、可塑性极差，通常是纤维增强复合材料中的增强体或者作为有机高聚物的增强材料，在非织造布领域未借助粘合剂情况下难以有效成毡，而粘合剂的使用，一方面堵塞纤维网影响玻璃纤维毡的应用，另一方面热稳定性及热膨胀系数的差异，严重限制玻璃纤维在高温领域的应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种耐高温、抗酸、柔韧性好，具有良好的生产加工性能和纺织性能的柔性抗酸耐温改性玻璃限位的制备方法。

为了达成上述目的，本发明的解决方案是：

一种用柔性抗酸耐温改性玻璃纤维制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：对玻璃纤维进行分散及预处理；

步骤2：将预处理后的玻璃纤维置于含水量低于5%的二甲基甲酰胺中，加热升温至50-70℃，添加玻璃纤维含量5%wt.-20%wt.的（3,3,3-三氟丙基）三甲氧基硅烷，添加玻璃纤维含量8%wt.-12%wt.的（3-氯丙基）三甲氧基硅烷，超声振荡，频率为50-80KHz，时间40-60min，之后清水洗涤，120℃下真空干燥1.5h-3h，得到非柔性抗酸耐温改性玻璃纤维。

进一步，步骤1中，所述玻璃纤维的分散及预处理是将玻璃纤维加入混酸溶液中，超声振荡分散，频率为30-50KHz，时间20-40min，之后逐滴加入玻璃纤维含量0.2%wt.-1.5%wt.的偶联剂，加大超声振荡频率至80-100KHz，处理时间15-30min。

进一步，所述混酸溶液为双氧水、质量浓度30%的硫酸、乙酸、月桂酸、棕榈树中的两种，或两种以上的混合物。

进一步，所述偶联剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酸甲氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、正硅酸乙酯、γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷中的一种，或两种，或两种以上的混合物。

本发明玻璃纤维分散及预处理是充分考虑到玻璃纤维在非织造布应用环境中的使用，玻璃纤维的分散能有效增强其所制得的非织造布比表面积及孔隙率，从而极大程度发挥其过滤除尘的作用。而目前常见将玻璃纤维用于增强复合材料而对其采取的预处理，是为了增强玻璃纤维与复合材料的粘结性，从而使基体承受不了的负荷或能量转移到玻璃纤维上，在预处理过程中一般不考虑玻璃纤维的分散，甚至刻意避免玻璃纤维分散，从而使负荷由局部传递到较大范围，玻璃纤维在复合材料中通过纤维间的粘合起到骨架结构式的增强作用，与本发明有本质不同。

本发明玻璃纤维分散及预处理是将玻璃纤维加入由双氧水、质量浓度30%的硫酸、乙酸、月桂酸、棕榈树中的两种，或两种以上的混合物组成的混酸溶液中，超声振荡分散，频率为30-50KHz，时间20-40min，之后逐滴加入玻璃纤维含量0.2%wt.-1.5%wt.的偶联剂，加大超声振荡频率至80-100KHz，处理时间15-30min，玻璃纤维在上述混酸溶液中经过超声振荡较易分散，在添加偶联剂后纤维间易形成氢键而粘连，而超声振荡时间过久又容易将纤维振碎或造成过多缺陷，仅在本发明超声振荡频率、时间及偶联剂添加量范围内，混酸溶液对玻璃纤维的侵蚀加大玻璃纤维比表面积及表面活化点，所得预处理玻璃纤维才能达到效果。

本发明将预处理玻璃纤维置于含水量低于5%的二甲基甲酰胺中，加热升温至50-70℃，预处理玻璃纤维与偶联剂形成氢键，在一定程度上改善玻璃纤维韧性，提高玻璃纤维耐折性，但同时提升了玻璃纤维界面粘合性，集束性，易使纤维间抱合，在上一步混酸溶液处理中玻璃纤维表面存在一定浓度的Na，K离子会降低玻璃纤维间的粘结作用，同时伴随着低含水率二甲基甲酰胺，温度50-70℃处理，纤维间粘合明显下降，且此条件利于后续步骤进行。

本发明二次改性玻璃纤维采用（3,3,3-三氟丙基）三甲氧基硅烷和（3-氯丙基）三甲氧基硅烷，可在玻璃纤维表面形成均匀的具有梯度特征的膜状结构，在一定程度上改变玻璃纤维的物理及化学特性，不改变原有耐候性基础上，使其抗酸、柔韧性好，具有良好的生产加工性能和纺织性能，且在面对外界载荷和恶劣环境条件下不易返原而出现大面积裂痕；其中添加量是经过反复试验所得，过多添加易在玻璃纤维表面形成过多须状结构，从而玻璃纤维间快速形成桥梁作用，不易分离，仅在本发明添加量范围内，所得玻璃纤维才能达到效果。

具体实施方式

为了进一步解释本发明的技术方案，下面通过具体实施例来对本发明进行详细阐述。

实施例1：

玻璃纤维分散及预处理：将玻璃纤维加入由双氧水、乙酸、月桂酸组成的酸溶液中，超声振荡分散，频率为30KHz，时间40min，之后逐滴加入玻璃纤维含量0.2%wt.的甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，加大超声振荡频率至80KHz，处理时间15min。

将预处理玻璃纤维置于含水量低于5%的二甲基甲酰胺中，加热升温至50℃，添加玻璃纤维含量5%wt.的（3,3,3-三氟丙基）三甲氧基硅烷，添加玻璃纤维含量8%wt.的（3-氯丙基）三甲氧基硅烷，超声振荡，频率为50KHz，时间60min，之后清水洗涤，120℃下真空干燥1.5h，得到非织造布用柔性抗酸耐温改性玻璃纤维。

实施例2：

玻璃纤维分散及预处理：将玻璃纤维加入由质量浓度30%的硫酸、乙酸组成的混酸溶液中，超声振荡分散，频率为50KHz，时间20min，之后逐滴加入玻璃纤维含量1.5%wt.的正硅酸乙酯，加大超声振荡频率至100KHz，处理时间30min。

将预处理玻璃纤维置于含水量低于5%的二甲基甲酰胺中，加热升温至70℃，添加玻璃纤维含量20%wt.的（3,3,3-三氟丙基）三甲氧基硅烷，添加玻璃纤维含量12%wt.的（3-氯丙基）三甲氧基硅烷，超声振荡，频率为80KHz，时间40min，之后清水洗涤，120℃下真空干燥3h，得到非织造布用柔性抗酸耐温改性玻璃纤维。

实施例3：

玻璃纤维分散及预处理：将玻璃纤维加入由月桂酸、棕榈树组成的混酸溶液中，超声振荡分散，频率为40KHz，时间30min，之后逐滴加入玻璃纤维含量1.0%wt.的γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酸甲氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷（组成比为3:3:3：1），加大超声振荡频率至90KHz，处理时间20min。

将预处理玻璃纤维置于含水量低于5%的二甲基甲酰胺中，加热升温至60℃，添加玻璃纤维含量10%wt.的（3,3,3-三氟丙基）三甲氧基硅烷，添加玻璃纤维含量10%wt.的（3-氯丙基）三甲氧基硅烷，超声振荡，频率为70KHz，时间50min，之后清水洗涤，120℃下真空干燥2h，得到非织造布用柔性抗酸耐温改性玻璃纤维。

比较例1：

未经过处理玻璃纤维。

比较例2：

将玻璃纤维加入由质量浓度30%的硫酸、乙酸组成的混酸溶液中，超声振荡分散，频率为50KHz，时间30min，之后逐滴加入玻璃纤维含量1.0%wt.的γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，之后清水洗涤，120℃下真空干燥1.5h。

比较例3：

将玻璃纤维加入由质量浓度30%的硫酸、乙酸组成的混酸溶液中，超声振荡分散，频率为50KHz，时间30min，之后逐滴加入玻璃纤维含量1.0%wt.的γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，加大超声振荡频率至100KHz，处理时间30min，之后清水洗涤，120℃下真空干燥1.5h。

性能测试：

将实施例及对比例样品经过开松、梳理、铺网、预刺、复刺制成非织造布，克重800g/m²，测试其断裂强力、耐化学性能、耐候性。

断裂强度依据标准GB/T 3923.1-2013进行测定。

耐酸性：将制得非织造布置于30%wt. H2SO4溶液中95℃水浴24h，清洗晾干后测试其断裂强度，强度保持率=处理后样品强度/未处理样品样品*100%。

耐候性：将制得非织造布置于260℃烘箱中烘烤90min，之后测试其断裂强度。

表1 为性能对比

上述实施例并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。

Claims (4)

1.一种柔性抗酸耐温改性玻璃纤维制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：对玻璃纤维进行分散及预处理；

步骤2：将预处理后的玻璃纤维置于含水量低于5%的二甲基甲酰胺中，加热升温至50-70℃，添加玻璃纤维含量5%wt.-20%wt.的（3,3,3-三氟丙基）三甲氧基硅烷，添加玻璃纤维含量8%wt.-12%wt.的（3-氯丙基）三甲氧基硅烷，超声振荡，频率为50-80KHz，时间40-60min，之后清水洗涤，120℃下真空干燥1.5h-3h，得到非柔性抗酸耐温改性玻璃纤维。

2.如权利要求1所述的一种柔性抗酸耐温改性玻璃纤维制备方法，其特征在于：步骤1中，所述玻璃纤维的分散及预处理是将玻璃纤维加入混酸溶液中，超声振荡分散，频率为30-50KHz，时间20-40min，之后逐滴加入玻璃纤维含量0.2%wt.-1.5%wt.的偶联剂，加大超声振荡频率至80-100KHz，处理时间15-30min。

3.如权利要求2所述的一种柔性抗酸耐温改性玻璃纤维制备方法，其特征在于：所述混酸溶液为双氧水、质量浓度30%的硫酸、乙酸、月桂酸、棕榈树中的两种，或两种以上的混合物。

4.如权利要求2所述的一种柔性抗酸耐温改性玻璃纤维制备方法，其特征在于：所述偶联剂为γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酸甲氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-氨基丙基三乙氧基硅烷、正硅酸乙酯、γ-氨丙基甲基二甲氧基硅烷中的一种，或两种，或两种以上的混合物。