CN109594404A - 高效防水玻璃纤维材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及高效防水玻璃纤维材料及其制备方法，属于玻璃纤维材料技术领域，该防水玻璃纤维材料由直径为0.4‑0.55μm的无碱玻璃纤维和直径为8‑12μm的中碱短切玻璃纤维及胶黏剂组成；无碱玻璃纤维与中碱短切玻璃纤维的质量比为10‑20:80‑90；胶黏剂按质量份计，由如下组分组成：三聚氰胺和尿素改性的酚醛树脂45‑60份、硅油30‑55份、硅烷偶联剂20‑35份、氨水20‑45份、软化水60‑75份。该玻璃纤维材料具有优异的力学性能及高效防水性能，且制备工艺简单，易操作，成本低，适合工业化生产。

Description

高效防水玻璃纤维材料及其制备方法
技术领域
本发明属于玻璃纤维材料技术领域，具体涉及高效防水玻璃纤维材料及其制备方法。
背景技术
玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料，其成分为二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化硼、氧化镁和氧化钠等，它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，最后形成各类产品。玻璃纤维单丝的直径从几个微米到二十几个微米，相当于一根头发丝的1/20-1/5，每束纤维原丝都有数百根甚至上千根单丝组成。
玻璃纤维是非常好的金属替代材料，在建筑、船舶、化工管道、汽车、航空、风力发电等领域有着广阔的应用前景，并且其应用领域仍在不断拓展，全球市场空间巨大。玻璃纤维具有绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好和机械强度高等诸多优点。但是，玻璃纤维材料还有一个致命缺点，其不防水，雨天吸水后，自重增加，而且短期内水分难以挥发，潮湿的部分容易造成腐蚀。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的之一在于提供一种高效防水玻璃纤维材料；目的之二在于提供一种高效防水玻璃纤维材料的制备方法。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
1、一种高效防水玻璃纤维材料，所述防水玻璃纤维材料由直径为0.4-0.55μm的无碱玻璃纤维和直径为8-12μm的中碱短切玻璃纤维及胶黏剂组成；所述无碱玻璃纤维与中碱短切玻璃纤维的质量比为10-20:80-90；所述胶黏剂按质量份计，由如下组分组成：三聚氰胺和尿素改性的酚醛树脂45-60份、硅油30-55份、硅烷偶联剂20-35份、氨水20-45份、软化水60-75份。
优选的，所述硅油为甲基硅油或瓦克硅油中的至少一种。
优选的，所述硅烷偶联剂为KH-550、KH-560、KH-570或KH-792中的至少一种。
2、所述的一种高效防水玻璃纤维材料的制备方法，所述方法包括如下步骤：
(1)原料准备：按防水玻璃纤维材料中组份含量分别称取直径为0.4-0.55μm的无碱玻璃纤维和直径为8-12μm的中碱短切玻璃纤维；
(2)分散制浆：将步骤(1)中所准备的原料加入分散器中打浆分散得到浆料，调节浆料的pH值为3-4，质量浓度为1.5-3.5％；
(3)湿法成型：将步骤(2)中所得浆料转至储存池稀释至质量浓度为0.15-0.35％，并调节pH值为2.5-3.5，然后将所述储存池中的浆料输送至成型器上成型，得到湿纸；
(4)抽吸脱水：对步骤(3)中所得湿纸进行脱水处理，使所述湿纸含湿率小于25％；
(5)施胶处理：以溢流式施胶法对经步骤(4)处理后的湿纸的一面进行施胶，同时对湿纸未被施胶的另一面进行抽真空处理；
(6)干燥处理：对经步骤(5)处理后的湿纸进行干燥处理，得到初级玻璃纤维滤纸。
优选的，步骤(2)中，所述打浆时的打浆度为20-25°SR。
优选的，步骤(3)中，所述成型器为斜网成型造纸机。
优选的，步骤(4)中，所述脱水处理过程中脱水真空度为0.04-0.10MPa。
优选的，步骤(5)中，采用溢流式施胶法时，胶黏剂溢出的速度为2.0-5.0L/min，所述湿纸移动的速度为15-25m/min；所述抽真空处理时真空度为0.02-0.04Mpa。
优选的，步骤(6)中，所述干燥处理采用直接燃烧法，通过控制火焰在200-250℃下干燥5-15min。
本发明的有益效果在于：本发明提供了一种高效防水玻璃纤维材料及其制备方法，通过合理设定该防水玻璃纤维材料中粗细纤维比例，可以保证最终制得的玻璃纤维材料具有较高的强度，提高其使用寿命。另外，通过优化胶黏剂的配方及施胶时的工艺条件，使胶黏剂更加均匀的分散在玻璃纤维材料中，对其进行更好的改性，有益于提高该玻璃纤维材料的憎水性能，从而达到防水的目的。该防水玻璃纤维材料制备工艺简单，易操作，成本低，适合工业化生产，其中，该制备工艺中采用斜网成型造纸机和直接燃烧法，由于斜网成型能够加快脱水速度、提高生产效率，并使防水玻璃纤维材料具有良好的均匀性，直接燃烧方式能过循环使用热风、使过材料均匀受热并降低了能耗，因此从根本上解决了生产线的技术难题和降能耗问题。
具体实施方式
下面将对本发明的优选实施例进行详细的描述。
实施例1
制备一种高效防水玻璃纤维材料
(1)原料准备：按质量比10:90分别称取直径为0.4μm的无碱玻璃纤维和直径为10μm的中碱短切玻璃纤维；
(2)分散制浆：将步骤(1)中所准备的原料加入装有硫酸水溶液的分散器中以22°SR的打浆度打浆分散18min得到浆料，调节浆料的pH值为3.5，质量浓度为3％；
(3)湿法成型：将步骤(2)中所得浆料转至储存池稀释至质量浓度为0.3％，并调节pH值为3，然后将所述储存池中的浆料输送至斜网成型造纸机上成型，得到湿纸；
(4)抽吸脱水：将步骤(3)中所得的湿纸在真空度为0.08MPa下进行脱水处理，使该湿纸含湿率为15％；
(5)施胶处理：以溢流式施胶法对经步骤(4)处理后的湿纸的一面进行施胶，胶黏剂溢出的速度为5.0L/min，湿纸移动的速度为25m/min，同时在真空度为0.03Mpa下对湿纸未被施胶的另一面进行抽真空处理；其中胶黏剂按质量份计，由45份三聚氰胺和尿素改性的酚醛树脂、30份甲基硅油、30份KH-570、45份氨水和70份软化水组成；
(6)干燥处理：对经步骤(5)处理后的湿纸采用直接燃烧法进行干燥，通过控制火焰在220℃下干燥10min，制得高效防水玻璃纤维材料。
实施例2
制备一种高效防水玻璃纤维材料
(1)原料准备：按质量比15:85分别称取直径为0.55μm的无碱玻璃纤维和直径为12μm的中碱短切玻璃纤维；
(2)分散制浆：将步骤(1)中所准备的原料加入装有硫酸水溶液的分散器中以25°SR的打浆度打浆分散15min得到浆料，调节浆料的pH值为4，质量浓度为3.5％；
(3)湿法成型：将步骤(2)中所得浆料转至储存池稀释至质量浓度为0.35％，并调节pH值为3.5，然后将所述储存池中的浆料输送至斜网成型造纸机上成型，得到湿纸；
(4)抽吸脱水：将步骤(3)中所得的湿纸在真空度为0.04MPa下进行脱水处理，使该湿纸含湿率为20％；
(5)施胶处理：以溢流式施胶法对经步骤(4)处理后的湿纸的一面进行施胶，胶黏剂溢出的速度为2.0L/min，湿纸移动的速度为15m/min，同时在真空度为0.04Mpa下对湿纸未被施胶的另一面进行抽真空处理；其中胶黏剂按质量份计，由60份三聚氰胺和尿素改性的酚醛树脂、55份硅油(20份甲基硅油和35份瓦克硅油)、20份KH-792、20份氨水和60份软化水组成；
(6)干燥处理：对经步骤(5)处理后的湿纸采用直接燃烧法进行干燥，通过控制火焰在200℃下干燥15min，制得高效防水玻璃纤维材料。
实施例3
制备一种高效防水玻璃纤维材料
(1)原料准备：按质量比20:80分别称取直径为0.5μm的无碱玻璃纤维和直径为8μm的中碱短切玻璃纤维；
(2)分散制浆：将步骤(1)中所准备的原料加入装有硫酸水溶液的分散器中以20°SR的打浆度打浆分散20min得到浆料，调节浆料的pH值为3，质量浓度为1.5％；
(3)湿法成型：将步骤(2)中所得浆料转至储存池稀释至质量浓度为0.15％，并调节pH值为2.5，然后将所述储存池中的浆料输送至斜网成型造纸机上成型，得到湿纸；
(4)抽吸脱水：将步骤(3)中所得的湿纸在真空度为0.10MPa下进行脱水处理，使该湿纸含湿率为18％；
(5)施胶处理：以溢流式施胶法对经步骤(4)处理后的湿纸的一面进行施胶，胶黏剂溢出的速度为4.0L/min，湿纸移动的速度为20m/min，同时在真空度为0.02Mpa下对湿纸未被施胶的另一面进行抽真空处理；其中胶黏剂按质量份计，由50份三聚氰胺和尿素改性的酚醛树脂、45份瓦克硅油、35份硅烷偶联剂(10份KH-550和25份KH-560)、30份氨水和75份软化水组成；
(6)干燥处理：对经步骤(5)处理后的湿纸采用直接燃烧法进行干燥，通过控制火焰在250℃下干燥5min，制得高效防水玻璃纤维材料。
对实施例1-3中制备的高效防水玻璃纤维材料进行相关性能测定，测试结果见表1。
表1实施例1至实施例3中制备的高效防水玻璃纤维材料性能测定结果
测试样 强度(N/m) 憎水率(％)
实施例1 1036 98.6
实施例2 1056 99.2
实施例3 1026 99.0
由表1可知，本发明中高效防水玻璃纤维材料机械强度好，且具有优异的憎水性能。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (9)

1.一种高效防水玻璃纤维材料，其特征在于，所述防水玻璃纤维材料由直径为0.4-0.55μm的无碱玻璃纤维和直径为8-12μm的中碱短切玻璃纤维及胶黏剂组成；所述无碱玻璃纤维与中碱短切玻璃纤维的质量比为10-20:80-90；所述胶黏剂按质量份计，由如下组分组成：三聚氰胺和尿素改性的酚醛树脂45-60份、硅油30-55份、硅烷偶联剂20-35份、氨水20-45份、软化水60-75份。
2.如权利要求1所述的一种高效防水玻璃纤维材料，其特征在于，所述硅油为甲基硅油或瓦克硅油中的至少一种。
3.如权利要求1所述的一种高效防水玻璃纤维材料，其特征在于，所述硅烷偶联剂为KH-550、KH-560、KH-570或KH-792中的至少一种。
4.权利要求1-3任一项所述的一种高效防水玻璃纤维材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
(1)原料准备：按防水玻璃纤维材料中组份含量分别称取直径为0.4-0.55μm的无碱玻璃纤维和直径为8-12μm的中碱短切玻璃纤维；
(2)分散制浆：将步骤(1)中所准备的原料加入分散器中打浆分散得到浆料，调节浆料的pH值为3-4，质量浓度为1.5-3.5％；
(3)湿法成型：将步骤(2)中所得浆料转至储存池稀释至质量浓度为0.15-0.35％，并调节pH值为2.5-3.5，然后将所述储存池中的浆料输送至成型器上成型，得到湿纸；
(4)抽吸脱水：对步骤(3)中所得湿纸进行脱水处理，使所述湿纸含湿率小于25％；
(5)施胶处理：以溢流式施胶法对经步骤(4)处理后的湿纸的一面进行施胶，同时对湿纸未被施胶的另一面进行抽真空处理；
(6)干燥处理：对经步骤(5)处理后的湿纸进行干燥处理，得到初级玻璃纤维滤纸。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述打浆时的打浆度为20-25°SR。
6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述成型器为斜网成型造纸机。
7.如权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤(4)中，所述脱水处理过程中脱水真空度为0.04-0.10MPa。
8.如权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤(5)中，采用溢流式施胶法时，胶黏剂溢出的速度为2.0-5.0L/min，所述湿纸移动的速度为15-25m/min；所述抽真空处理时真空度为0.02-0.04Mpa。
9.如权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤(6)中，所述干燥处理采用直接燃烧法，通过控制火焰在200-250℃下干燥5-15min。
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