CN108298833A - 一种改性玻璃纤维制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种改性玻璃纤维制备方法，涉及高性能纤维技术领域，包括以下步骤：(1)将玻璃纤维置于稀土溶液中在超声场中处理；(2)将的玻璃纤维与纳米硅藻土进行共混改性；(3)将玻璃纤维添加到偶联剂溶液处理；本发明提供的一种改性玻璃纤维制备方法，通过对玻璃纤维进行改性处理，能够有效的提高玻璃纤维的韧性、表面耐磨性和表面相容性。
Description
技术领域
本发明属于高性能纤维技术领域，具体涉及一种改性玻璃纤维制备方法。
背景技术
玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料，种类繁多，其绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好，机械强度高。玻璃纤维是以玻璃球或废旧玻璃为原料经高温熔制、拉丝、络纱、织布等工艺制造成的，其单丝的直径为几个微米到二十几米个微米，每束纤维原丝都由数百根甚至上千根单丝组成。玻璃纤维通常用作复合材料中的增强材料，电绝缘材料和绝热保温材料，电路基板等国民经济各个领域。但是，但是由于玻璃纤维的韧性较差，耐磨性差因而限制了其推广使用。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种改性玻璃纤维制备方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种改性玻璃纤维制备方法，包括以下步骤：
(1)将玻璃纤维置于稀土溶液中在超声场中处理40-50min，然后进行过滤，烘干至恒重；
(2)将步骤（1）处理后的玻璃纤维与纳米硅藻土进行共混改性，将步骤（1）处理后的玻璃纤维添加到乙醇溶液中，然后再添加玻璃纤维质量5.3-5.5%的乙烯基三叔丁基过氧硅烷，加热至75-85℃，以500r/min转速搅拌40min，再添加玻璃纤维质量50%的纳米硅藻土，搅拌均匀后，得到混合溶液，采用氢氧化钠溶液调节混合溶液pH至10.1-10.5，在60℃下保温2小时，然后进行过滤，将玻璃纤维与纳米硅藻土进行分离，采用清水对玻璃纤维进行清洗，烘干至恒重；
(3)将步骤（2）中处理后的玻璃纤维添加到质量分数为9-10%的偶联剂溶液中，常温下浸泡20-30min后，再加热至89℃，添加玻璃纤维质量1.5-1.9%的二乙醇胺，以1200r/min转速搅拌40min，然后进行过滤，烘干至恒重，即得。
进一步的，所述步骤（1）中稀土溶液为质量分数为0.25%的氯化镧溶液，所述氯化镧溶液中含有其质量1%的表面活性剂。
进一步的，所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠。
进一步的，所述步骤（1）中超声场频率为55kHz。
进一步的，所述步骤（2）中乙醇溶液质量分数为25%。
进一步的，所述步骤（2）中氢氧化钠溶液质量分数为15%.
进一步的，所述步骤（3）中偶联剂为有机硅烷偶联剂。
本发明相比现有技术具有以下优点：本发明提供的一种改性玻璃纤维制备方法，通过对玻璃纤维进行改性处理，能够有效的提高玻璃纤维的韧性、表面耐磨性和表面相容性，能够显著的扩宽了处理后的玻璃纤维的应用领域，其与其它材料之间的相容性得到显著的提高，从而进一步的提高了复合材料的综合力学性能，本发明通过在超声场下采用稀土溶液对玻璃纤维进行处理，能够有效的提高玻璃纤维的表面粒子的活性，同时，能够有效的消除玻璃纤维表面微观裂纹，从而有效的提高了玻璃纤维的韧性和玻璃纤维表面耐腐蚀性能；通过将经过超声场中稀土溶液处理后的玻璃纤维再与纳米膨润土进行共混改性处理，在改性处理过程中，活性分子能够通过化学键合与物理吸附的作用吸附到玻璃纤维表面分子上，从而有效的改善了玻璃纤维的拉伸强度和伸长率，尤其是显著增强了玻璃纤维的表面耐磨性，然后再经过偶联剂溶液进行处理，协同二乙醇胺的作用，进一步的提高了玻璃纤维的表现相容性，改善玻璃纤维表面组织结构，提高玻璃纤维的综合力学性能。
具体实施方式
实施例1
一种改性玻璃纤维制备方法，包括以下步骤：
(1)将玻璃纤维置于稀土溶液中在超声场中处理40min，然后进行过滤，烘干至恒重；
(2)将步骤（1）处理后的玻璃纤维与纳米硅藻土进行共混改性，将步骤（1）处理后的玻璃纤维添加到乙醇溶液中，然后再添加玻璃纤维质量5.3%的乙烯基三叔丁基过氧硅烷，加热至75℃，以500r/min转速搅拌40min，再添加玻璃纤维质量50%的纳米硅藻土，搅拌均匀后，得到混合溶液，采用氢氧化钠溶液调节混合溶液pH至10.1，在60℃下保温2小时，然后进行过滤，将玻璃纤维与纳米硅藻土进行分离，采用清水对玻璃纤维进行清洗，烘干至恒重；
(3)将步骤（2）中处理后的玻璃纤维添加到质量分数为9%的偶联剂溶液中，常温下浸泡20min后，再加热至89℃，添加玻璃纤维质量1.5%的二乙醇胺，以1200r/min转速搅拌40min，然后进行过滤，烘干至恒重，即得。
进一步的，所述步骤（1）中稀土溶液为质量分数为0.25%的氯化镧溶液，所述氯化镧溶液中含有其质量1%的表面活性剂。
进一步的，所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠。
进一步的，所述步骤（1）中超声场频率为55kHz。
进一步的，所述步骤（2）中乙醇溶液质量分数为25%。
进一步的，所述步骤（2）中氢氧化钠溶液质量分数为15%.
进一步的，所述步骤（3）中偶联剂为有机硅烷偶联剂。
实施例2
一种改性玻璃纤维制备方法，包括以下步骤：
(1)将玻璃纤维置于稀土溶液中在超声场中处理50min，然后进行过滤，烘干至恒重；
(2)将步骤（1）处理后的玻璃纤维与纳米硅藻土进行共混改性，将步骤（1）处理后的玻璃纤维添加到乙醇溶液中，然后再添加玻璃纤维质量5.5%的乙烯基三叔丁基过氧硅烷，加热至85℃，以500r/min转速搅拌40min，再添加玻璃纤维质量50%的纳米硅藻土，搅拌均匀后，得到混合溶液，采用氢氧化钠溶液调节混合溶液pH至10.5，在60℃下保温2小时，然后进行过滤，将玻璃纤维与纳米硅藻土进行分离，采用清水对玻璃纤维进行清洗，烘干至恒重；
(3)将步骤（2）中处理后的玻璃纤维添加到质量分数为10%的偶联剂溶液中，常温下浸泡30min后，再加热至89℃，添加玻璃纤维质量1.9%的二乙醇胺，以1200r/min转速搅拌40min，然后进行过滤，烘干至恒重，即得。
进一步的，所述步骤（1）中稀土溶液为质量分数为0.25%的氯化镧溶液，所述氯化镧溶液中含有其质量1%的表面活性剂。
进一步的，所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠。
进一步的，所述步骤（1）中超声场频率为55kHz。
进一步的，所述步骤（2）中乙醇溶液质量分数为25%。
进一步的，所述步骤（2）中氢氧化钠溶液质量分数为15%.
进一步的，所述步骤（3）中偶联剂为有机硅烷偶联剂。
实施例3
一种改性玻璃纤维制备方法，包括以下步骤：
(1)将玻璃纤维置于稀土溶液中在超声场中处理45min，然后进行过滤，烘干至恒重；
(2)将步骤（1）处理后的玻璃纤维与纳米硅藻土进行共混改性，将步骤（1）处理后的玻璃纤维添加到乙醇溶液中，然后再添加玻璃纤维质量5.4%的乙烯基三叔丁基过氧硅烷，加热至78℃，以500r/min转速搅拌40min，再添加玻璃纤维质量50%的纳米硅藻土，搅拌均匀后，得到混合溶液，采用氢氧化钠溶液调节混合溶液pH至10.3，在60℃下保温2小时，然后进行过滤，将玻璃纤维与纳米硅藻土进行分离，采用清水对玻璃纤维进行清洗，烘干至恒重；
(3)将步骤（2）中处理后的玻璃纤维添加到质量分数为9.5%的偶联剂溶液中，常温下浸泡25min后，再加热至89℃，添加玻璃纤维质量1.6%的二乙醇胺，以1200r/min转速搅拌40min，然后进行过滤，烘干至恒重，即得。
进一步的，所述步骤（1）中稀土溶液为质量分数为0.25%的氯化镧溶液，所述氯化镧溶液中含有其质量1%的表面活性剂。
进一步的，所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠。
进一步的，所述步骤（1）中超声场频率为55kHz。
进一步的，所述步骤（2）中乙醇溶液质量分数为25%。
进一步的，所述步骤（2）中氢氧化钠溶液质量分数为15%.
进一步的，所述步骤（3）中偶联剂为有机硅烷偶联剂。
对比例1：与实施例1区别仅在于不经过步骤（1）处理。
对比例2：与实施例1区别仅在于不经过步骤（2）处理。
对比例3：与实施例1区别仅在于不经过步骤（3）处理。
试验：
对试样玻璃纤维分别采用实施例与对比例方法进行处理，试样玻璃纤维长度为2mm，直径为15μm，对处理后的玻璃纤维进行性能对比：
表1
| 拉伸强度/MPa | 伸长率% | |
| 实施例1 | 32.62 | 600 |
| 实施例2 | 32.58 | 600 |
| 实施例3 | 32.61 | 600 |
| 对比例1 | 22.78 | 400 |
| 对比例2 | 27.64 | 520 |
| 对比例3 | 30.45 | 570 |
| 未处理玻璃纤维试样 | 10.32 | 200 |
由表1可以看出，本发明方法对玻璃纤维进行改性处理，能够有效的提高玻璃纤维的力学性能。
Claims (7)
1.一种改性玻璃纤维制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将玻璃纤维置于稀土溶液中在超声场中处理40-50min，然后进行过滤，烘干至恒重；
(2)将步骤（1）处理后的玻璃纤维与纳米硅藻土进行共混改性，将步骤（1）处理后的玻璃纤维添加到乙醇溶液中，然后再添加玻璃纤维质量5.3-5.5%的乙烯基三叔丁基过氧硅烷，加热至75-85℃，以500r/min转速搅拌40min，再添加玻璃纤维质量50%的纳米硅藻土，搅拌均匀后，得到混合溶液，采用氢氧化钠溶液调节混合溶液pH至10.1-10.5，在60℃下保温2小时，然后进行过滤，将玻璃纤维与纳米硅藻土进行分离，采用清水对玻璃纤维进行清洗，烘干至恒重；
(3)将步骤（2）中处理后的玻璃纤维添加到质量分数为9-10%的偶联剂溶液中，常温下浸泡20-30min后，再加热至89℃，添加玻璃纤维质量1.5-1.9%的二乙醇胺，以1200r/min转速搅拌40min，然后进行过滤，烘干至恒重，即得。
2.如权利要求1所述的一种改性玻璃纤维制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中稀土溶液为质量分数为0.25%的氯化镧溶液，所述氯化镧溶液中含有其质量1%的表面活性剂。
3.如权利要求2所述的一种改性玻璃纤维制备方法，其特征在于，所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠。
4.如权利要求1所述的一种改性玻璃纤维制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中超声场频率为55kHz。
5.如权利要求1所述的一种改性玻璃纤维制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中乙醇溶液质量分数为25%。
6.如权利要求1所述的一种改性玻璃纤维制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中氢氧化钠溶液质量分数为15%。
7.如权利要求1所述的一种改性玻璃纤维制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中偶联剂为有机硅烷偶联剂。
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2017
- 2017-12-28 CN CN201711455813.XA patent/CN108298833A/zh active Pending
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