CN107417137A - 一种高强度的玻璃纤维纱及其制备方法和应用 - Google Patents

一种高强度的玻璃纤维纱及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高强度的玻璃纤维纱及其制备方法和应用，该玻璃纤维纱由以下按照重量份的原料组成：玻璃纤维35‑43份、巯基乙醇8‑16份、聚乙二醇单甲醚1‑8份、羟基乙叉二膦酸3‑10份、聚二甲基二烯丙基氯化铵16‑24份。将玻璃纤维置入配制的巯基乙醇溶液中，在氮气保护下加热搅拌，然后缓慢滴加聚二甲基二烯丙基氯化铵，加热搅拌，加入聚乙二醇单甲醚溶液加热搅拌；然后加入羟基乙叉二膦酸加热搅拌制得处理玻璃纤维；经挤压成型、牵引、收卷即得。本发明密度低，抗拉强度高，弹性模量大，断裂伸长率低，耐高温、防鼠咬效果极为明显，性能稳定，工艺简单，提高韧性，不易折断，阻水效果好，生产成本低，适于工业化生产。

Description

一种高强度的玻璃纤维纱及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及通信光缆领域，具体是一种高强度的玻璃纤维纱及其制备方法和应用。
背景技术
在光缆领域中，采用的纤维纱主要有两种。一种是聚酯纤维纱和合成纤维纱，其优点是成本低，不足之处是抗拉强度低，弹性模量低，断裂伸长率大。另一种是芳纶纤维纱，其优点是力学性能良好，但其不足之处是成本太高。玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料，种类繁多，优点是绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好，机械强度高，但缺点是性脆，耐磨性较差。玻璃纤维制品被广泛应用于国民经济的各个领域，其中电子、交通和建筑是最主要的三大应用领域，也代表了世界玻纤产业在未来几年的发展趋势。现有的玻璃纤维在光缆领域中存在抗拉强度低、弹性模量低、韧性低、不防鼠咬等不足。
发明内容
本发明的目的在于提供一种抗拉强度高、弹性模量大、耐高温、防鼠咬效果极为明显的高强度的玻璃纤维纱及其制备方法和应用，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种高强度的玻璃纤维纱，由以下按照重量份的原料组成：玻璃纤维35-43份、巯基乙醇8-16份、聚乙二醇单甲醚1-8份、羟基乙叉二膦酸3-10份、聚二甲基二烯丙基氯化铵16-24份。
作为本发明进一步的方案：所述高强度的玻璃纤维纱，由以下按照重量份的原料组成：玻璃纤维37-41份、巯基乙醇10-14份、聚乙二醇单甲醚3-6份、羟基乙叉二膦酸5-8份、聚二甲基二烯丙基氯化铵18-22份。
作为本发明进一步的方案：所述高强度的玻璃纤维纱，由以下按照重量份的原料组成：玻璃纤维39份、巯基乙醇12份、聚乙二醇单甲醚5份、羟基乙叉二膦酸6份、聚二甲基二烯丙基氯化铵20份。
所述高强度的玻璃纤维纱的制备方法，由以下步骤组成：
1）将巯基乙醇与去离子水配制成质量浓度为5-10%的巯基乙醇溶液，将聚乙二醇单甲醚与无水乙醇配制成质量浓度为15-25%的聚乙二醇单甲醚溶液；
2）将玻璃纤维置入巯基乙醇溶液中，在氮气保护下升温至75-85℃，并在该温度下加热搅拌40-50min，然后缓慢滴加聚二甲基二烯丙基氯化铵，以每分钟10-15滴的速度滴加完毕后，升温至95-100℃，并在该温度下加热搅拌20-30min；降温至70-75℃，加入聚乙二醇单甲醚溶液，并在该温度下加热搅拌20-30min；然后加入羟基乙叉二膦酸，升温至140-150℃，并在该温度下加热30-40min，然后降至90-100℃，并在该温度下加热搅拌40-50min，制得处理玻璃纤维；
3）将处理玻璃纤维经挤压成型、牵引、收卷即得玻璃纤维纱。
所述玻璃纤维纱在光缆材料中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明在各原料的协同作用下，密度低，抗拉强度高，弹性模量大，断裂伸长率低达到高强度、耐高温、防鼠咬效果极为明显的效果。本发明不仅配方组分合理、性能稳定，工艺过程简单易操作，生产效率高，而且可以提高玻璃纤维的韧性，不易折断，阻水效果好，生产成本低，适于工业化生产。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本发明实施例中，一种高强度的玻璃纤维纱，由以下按照重量份的原料组成：玻璃纤维35份、巯基乙醇8份、聚乙二醇单甲醚1份、羟基乙叉二膦酸3份、聚二甲基二烯丙基氯化铵16份。
将巯基乙醇与去离子水配制成质量浓度为5%的巯基乙醇溶液，将聚乙二醇单甲醚与无水乙醇配制成质量浓度为15%的聚乙二醇单甲醚溶液。将玻璃纤维置入巯基乙醇溶液中，在氮气保护下升温至75℃，并在该温度下加热搅拌40min，然后缓慢滴加聚二甲基二烯丙基氯化铵，以每分钟10滴的速度滴加完毕后，升温至95℃，并在该温度下加热搅拌20min；降温至70℃，加入聚乙二醇单甲醚溶液，并在该温度下加热搅拌20min；然后加入羟基乙叉二膦酸，升温至140℃，并在该温度下加热30min，然后降至90℃，并在该温度下加热搅拌40min，制得处理玻璃纤维。将处理玻璃纤维经挤压成型、牵引、收卷即得玻璃纤维纱。
实施例2
本发明实施例中，一种高强度的玻璃纤维纱，由以下按照重量份的原料组成：玻璃纤维43份、巯基乙醇16份、聚乙二醇单甲醚8份、羟基乙叉二膦酸10份、聚二甲基二烯丙基氯化铵24份。
将巯基乙醇与去离子水配制成质量浓度为10%的巯基乙醇溶液，将聚乙二醇单甲醚与无水乙醇配制成质量浓度为25%的聚乙二醇单甲醚溶液。将玻璃纤维置入巯基乙醇溶液中，在氮气保护下升温至85℃，并在该温度下加热搅拌50min，然后缓慢滴加聚二甲基二烯丙基氯化铵，以每分钟15滴的速度滴加完毕后，升温至100℃，并在该温度下加热搅拌30min；降温至75℃，加入聚乙二醇单甲醚溶液，并在该温度下加热搅拌30min；然后加入羟基乙叉二膦酸，升温至150℃，并在该温度下加热40min，然后降至100℃，并在该温度下加热搅拌50min，制得处理玻璃纤维。将处理玻璃纤维经挤压成型、牵引、收卷即得玻璃纤维纱。
实施例3
本发明实施例中，一种高强度的玻璃纤维纱，由以下按照重量份的原料组成：玻璃纤维37份、巯基乙醇10份、聚乙二醇单甲醚3份、羟基乙叉二膦酸5份、聚二甲基二烯丙基氯化铵18份。
将巯基乙醇与去离子水配制成质量浓度为8%的巯基乙醇溶液，将聚乙二醇单甲醚与无水乙醇配制成质量浓度为20%的聚乙二醇单甲醚溶液。将玻璃纤维置入巯基乙醇溶液中，在氮气保护下升温至80℃，并在该温度下加热搅拌45min，然后缓慢滴加聚二甲基二烯丙基氯化铵，以每分钟12滴的速度滴加完毕后，升温至98℃，并在该温度下加热搅拌25min；降温至72℃，加入聚乙二醇单甲醚溶液，并在该温度下加热搅拌25min；然后加入羟基乙叉二膦酸，升温至145℃，并在该温度下加热35min，然后降至95℃，并在该温度下加热搅拌45min，制得处理玻璃纤维。将处理玻璃纤维经挤压成型、牵引、收卷即得玻璃纤维纱。
实施例4
本发明实施例中，一种高强度的玻璃纤维纱，由以下按照重量份的原料组成：玻璃纤维41份、巯基乙醇14份、聚乙二醇单甲醚6份、羟基乙叉二膦酸8份、聚二甲基二烯丙基氯化铵22份。
将巯基乙醇与去离子水配制成质量浓度为8%的巯基乙醇溶液，将聚乙二醇单甲醚与无水乙醇配制成质量浓度为20%的聚乙二醇单甲醚溶液。将玻璃纤维置入巯基乙醇溶液中，在氮气保护下升温至80℃，并在该温度下加热搅拌45min，然后缓慢滴加聚二甲基二烯丙基氯化铵，以每分钟12滴的速度滴加完毕后，升温至98℃，并在该温度下加热搅拌25min；降温至72℃，加入聚乙二醇单甲醚溶液，并在该温度下加热搅拌25min；然后加入羟基乙叉二膦酸，升温至145℃，并在该温度下加热35min，然后降至95℃，并在该温度下加热搅拌45min，制得处理玻璃纤维。将处理玻璃纤维经挤压成型、牵引、收卷即得玻璃纤维纱。
实施例5
本发明实施例中，一种高强度的玻璃纤维纱，由以下按照重量份的原料组成：玻璃纤维39份、巯基乙醇12份、聚乙二醇单甲醚5份、羟基乙叉二膦酸6份、聚二甲基二烯丙基氯化铵20份。
将巯基乙醇与去离子水配制成质量浓度为8%的巯基乙醇溶液，将聚乙二醇单甲醚与无水乙醇配制成质量浓度为20%的聚乙二醇单甲醚溶液。将玻璃纤维置入巯基乙醇溶液中，在氮气保护下升温至80℃，并在该温度下加热搅拌45min，然后缓慢滴加聚二甲基二烯丙基氯化铵，以每分钟12滴的速度滴加完毕后，升温至98℃，并在该温度下加热搅拌25min；降温至72℃，加入聚乙二醇单甲醚溶液，并在该温度下加热搅拌25min；然后加入羟基乙叉二膦酸，升温至145℃，并在该温度下加热35min，然后降至95℃，并在该温度下加热搅拌45min，制得处理玻璃纤维。将处理玻璃纤维经挤压成型、牵引、收卷即得玻璃纤维纱。
对比例1
除不含有羟基乙叉二膦酸外，其配方及制备过程与实施例5一致。
对比例2
仅含有玻璃纤维与羟基乙叉二膦酸，其配方及制备过程与实施例5一致。
使用时用户采用现有设备和技术，将其缠绕覆裹在光缆的缆芯表面。结果如表1所示。
主要技术参数：(规格600Tex检测结果)
表1
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5 对比例1 对比例2
线密度 600±10 600±10 600±10 600±10 600±10 380±10 210±10
断裂强度N ≥330 ≥350 ≥360 ≥370 ≥380 ≥190 120
弹性模量GPa ≥70 ≥72 ≥74 ≥75 ≥77 ≥45 ≥28
断裂伸长率% ≤2.6 ≤2.4 ≤2.3 ≤2.2 ≤2.0 ≤2.9 ≤3.2
防鼠咬 明显 明显 明显 明显 明显 不明显 不明显
高温线收缩（500℃） 2.2% 2.1% 1.8% 1.6% 1.5% 13.2% 18.5%
从表1可知，本发明在各原料的协同作用下，才能具有高强度、耐高温、防鼠咬效果极为明显的效果。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (9)

1.一种高强度的玻璃纤维纱，其特征在于，由以下按照重量份的原料组成：玻璃纤维35份、巯基乙醇8份、聚乙二醇单甲醚1份、羟基乙叉二膦酸3份、聚二甲基二烯丙基氯化铵16份。
2.一种如权利要求1所述的高强度的玻璃纤维纱的制备方法，其特征在于，由以下步骤组成 ：1） 将巯基乙醇与去离子水配制成质量浓度为5%的巯基乙醇溶液，将聚乙二醇单甲醚与无水乙醇配制成质量浓度为15%的聚乙二醇单甲醚溶液；2）将玻璃纤维置入巯基乙醇溶液中，在氮气保护下升温至75℃，并在该温度下加热搅拌40min，然后缓慢滴加聚二甲基二烯丙基氯化铵，以每分钟10滴的速度滴加完毕后，升温至95℃，并在该温度下加热搅拌20min；降温至70℃，加入聚乙二醇单甲醚溶液，并在该温度下加热搅拌20min；然后加入羟基乙叉二膦酸，升温至140℃，并在该温度下加热30min，然后降至90℃，并在该温度下加热搅拌40min，制得处理玻璃纤维；3）将处理玻璃纤维经挤压成型、牵引、收卷即得玻璃纤维纱。
3.一种高强度的玻璃纤维纱，其特征在于，由以下按照重量份的原料组成：玻璃纤维43份、巯基乙醇16份、聚乙二醇单甲醚8份、羟基乙叉二膦酸10份、聚二甲基二烯丙基氯化铵24份。
4.一种如权利要求3所述的高强度的玻璃纤维纱的制备方法，其特征在于，由以下步骤组成 ：1）将巯基乙醇与去离子水配制成质量浓度为10%的巯基乙醇溶液，将聚乙二醇单甲醚与无水乙醇配制成质量浓度为25%的聚乙二醇单甲醚溶液；2）将玻璃纤维置入巯基乙醇溶液中，在氮气保护下升温至85℃，并在该温度下加热搅拌50min，然后缓慢滴加聚二甲基二烯丙基氯化铵，以每分钟15滴的速度滴加完毕后，升温至100℃，并在该温度下加热搅拌30min；降温至75℃，加入聚乙二醇单甲醚溶液，并在该温度下加热搅拌30min；然后加入羟基乙叉二膦酸，升温至150℃，并在该温度下加热40min，然后降至100℃，并在该温度下加热搅拌50min，制得处理玻璃纤维；3）将处理玻璃纤维经挤压成型、牵引、收卷即得玻璃纤维纱。
5.一种高强度的玻璃纤维纱，其特征在于，由以下按照重量份的原料组成：玻璃纤维37份、巯基乙醇10份、聚乙二醇单甲醚3份、羟基乙叉二膦酸5份、聚二甲基二烯丙基氯化铵18份。
6.一种如权利要求5所述的高强度的玻璃纤维纱的制备方法，其特征在于，由以下步骤组成 ：1）将巯基乙醇与去离子水配制成质量浓度为8%的巯基乙醇溶液，将聚乙二醇单甲醚与无水乙醇配制成质量浓度为20%的聚乙二醇单甲醚溶液；2）将玻璃纤维置入巯基乙醇溶液中，在氮气保护下升温至80℃，并在该温度下加热搅拌45min，然后缓慢滴加聚二甲基二烯丙基氯化铵，以每分钟12滴的速度滴加完毕后，升温至98℃，并在该温度下加热搅拌25min；降温至72℃，加入聚乙二醇单甲醚溶液，并在该温度下加热搅拌25min；然后加入羟基乙叉二膦酸，升温至145℃，并在该温度下加热35min，然后降至95℃，并在该温度下加热搅拌45min，制得处理玻璃纤维；3）将处理玻璃纤维经挤压成型、牵引、收卷即得玻璃纤维纱。
7.一种高强度的玻璃纤维纱，其特征在于，由以下按照重量份的原料组成：玻璃纤维41份、巯基乙醇14份、聚乙二醇单甲醚6份、羟基乙叉二膦酸8份、聚二甲基二烯丙基氯化铵22份。
8. 一种如权利要求7所述的高强度的玻璃纤维纱的制备方法，其特征在于，由以下步骤组成 ：1） 将巯基乙醇与去离子水配制成质量浓度为8%的巯基乙醇溶液，将聚乙二醇单甲醚与无水乙醇配制成质量浓度为20%的聚乙二醇单甲醚溶液；2）将玻璃纤维置入巯基乙醇溶液中，在氮气保护下升温至80℃，并在该温度下加热搅拌45min，然后缓慢滴加聚二甲基二烯丙基氯化铵，以每分钟12滴的速度滴加完毕后，升温至98℃，并在该温度下加热搅拌25min；降温至72℃，加入聚乙二醇单甲醚溶液，并在该温度下加热搅拌25min；然后加入羟基乙叉二膦酸，升温至145℃，并在该温度下加热35min，然后降至95℃，并在该温度下加热搅拌45min，制得处理玻璃纤维；3）将处理玻璃纤维经挤压成型、牵引、收卷即得玻璃纤维纱。
9.一种如权利要求1-8中任一所述的玻璃纤维纱在光缆材料中的应用。
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