CN111285625A - 高模量的环保型玻璃纤维的加工工艺 - Google Patents

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CN111285625A CN202010220673.3A CN202010220673A CN111285625A CN 111285625 A CN111285625 A CN 111285625A CN 202010220673 A CN202010220673 A CN 202010220673A CN 111285625 A CN111285625 A CN 111285625A
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Abstract

本发明公开了一种高模量的环保型玻璃纤维的加工工艺，属于无机非金属材料领域。本发明先用硅烷偶联剂和牛血清白蛋白对玻璃纤维进行处理，制得高表面活性的玻璃纤维，再用卤代烃多木质素磺酸钠进行改性，并加入正十二胺溶液改性的胺基化四钛酸钾，制得可吸附于高表面活性玻璃纤维表面的处理剂，将处理剂与高表面活性的玻璃纤维混合处理后，过滤，干燥，制得坯料，将坯料最后于一定温度下高温碳化，制得高模量的环保型玻璃纤维。本发明制备的高模量的环保型玻璃纤维具有较高的拉伸模量且耐碱性优异。

Description

高模量的环保型玻璃纤维的加工工艺
技术领域
本发明涉及一种玻璃纤维，属于无机非金属材料领域，具体是一种高模量的环保型玻璃纤维的加工工艺。
背景技术
玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料，它具有高比强度、高比模量、电绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好等诸多优点，是目前树脂基复合材料中应用最广泛的增强基材，使用 比例超过了90%。
随着玻璃纤维复合材料应用领域的不断扩展，工业上对玻璃纤维的性能要求也在不断提高，特别是在风电、航空航天、船舶、军工、汽车等领域，这些领域对材料的耐疲劳性、稳定性、强度等都有着更严格的要求，因而对作为增强基材的玻璃纤维而言，追求更优异的机械性能、尤其是更高的拉伸模量或更高的比模量也就成为迫切的任务。
普通E玻璃纤维的拉伸模量约为72GPa，高强S玻璃纤维的拉伸模量可达83-88GPa。为了获得更高模量的玻璃纤维，曾开发过YM-31A、970S等高模量玻璃纤维，其拉伸模量高达107GPa，但由于这类玻璃熔化温度高导致生产成本高，而且液相温度和拉丝成型温度接近易析晶导致成型困难，使得高模量玻璃纤维一直无法实现工业化推广。
虽然使高模量玻璃纤维达到大规模生产化面临很多难题，但鉴于高模量玻璃纤维的巨大应用价值，仍在对高模量玻璃纤维进行研究和开发。
目前，针对高模量玻璃纤维的生产，主要对玻璃纤维的组成成分进行改变，再结合不同的拉丝温度，制得高模量玻璃纤维，但众所周知，玻璃纤维拉伸模量在现有基础上若提高1GPa，其加工成本会由于效率降低或对加工装置的要求提高而增加至20％以上，由于成本的提高，必然会对环境产生更大的破坏。因此，若能实现拉伸模量超过88.3GPa甚至达到90GPa以上，同时降低玻璃纤维生产成本或维持原成本是玻璃纤维生产领域的技术瓶颈，目前仍面临很多技术难题。
发明内容
针对现有技术中生产高模量纤维需要较高温度而导致成本提高，环境破坏，同时高模量玻璃纤维成型困难，且耐碱性不佳的问题，本发明的提供一种高模量的环保型玻璃纤维的加工工艺，以解决现有技术中的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种高模量的环保型玻璃纤维，其特征在于，所述高模量的环保型玻璃纤维主要包括以下重量份数的原料组分：30~50份改性玻璃纤维，玻璃纤维在经过改性后，玻璃纤维表面覆盖碳质材料可在一定程度上提高玻璃纤维分子间的结合力，从而提高产品的的模量。
一种高模量的环保型玻璃纤维，其特征在于，所述高模量的环保型玻璃纤维还包括以下重量份数的原料组分：15~25份添加剂，添加剂的加入可在玻璃纤维表面形成保护层，并且配合改性玻璃纤维表面的碳质材料可使产品的模量显著提高。
作为优化，改性玻璃纤维含有玻璃纤维和改性剂，所述改性剂为硅烷偶联剂与牛血清白蛋白的混合物，所述硅烷偶联剂为硅烷偶联剂KH-550，以重量份数计，所述玻璃纤维为40~50份，改性剂为5~8份；硅烷偶联剂和牛血清白蛋白的加入可使玻璃纤维表面带有正电荷，提高玻璃纤维的反应活性。
作为优化，添加剂由胺基化四钛酸钾和改性木质素磺酸钠混合制得，所述改性木质素磺酸钠为卤代烃改性的木质素磺酸钠，以重量份数计，所述胺基化四钛酸钾为20~25份，改性木质素磺酸钠为8~12份，四钛酸钾为高温亚稳态晶型，在高温条件下，四钛酸钾可发生自聚形成六钛酸钾，从而可在玻璃纤维表面形成连续的保护层，进而使产品的模量显著提高，木质素磺酸钠在经过改性后具有三维网络结构，可将胺基化四钛酸钾固定并吸附于玻璃纤维表面。
作为优化，高模量的环保型玻璃纤维包括以下重量份数的原料组分：40份改性玻璃纤维，20份添加剂。
作为优化，高模量的环保型玻璃纤维的加工工艺主要包括以下步骤：
（1）将玻璃纤维进行预处理；
（2）将四钛酸与有机胺的乙醇溶液混合，微波反应后，过滤，得滤饼，将滤饼与钾离子溶液混合，浸泡，过滤，洗涤，干燥；
（3）将木质素磺酸钠溶液进行改性，并加入步骤（2）所得物质，搅拌反应后，萃取，过滤，旋蒸浓缩；
（4）将步骤（3）所得物质与水混合，并加入步骤（1）所得物质，调节pH至酸性，搅拌反应后，过滤，干燥，碳化；
（5）对步骤（4）所得产品进行指标分析。
作为优化，高模量的环保型玻璃纤维的加工工艺主要包括以下步骤：
（1）将玻璃纤维与牛血清白蛋白分散液按质量比1：10~1：18混合于烧杯中，并向烧杯中加入玻璃纤维质量1~2倍的硅烷偶联剂，于温度为40~50℃，转速为300~360r/min的条件下，搅拌反应12~14h后，过滤；
（2）将四钛酸与质量分数为50%的正十二胺乙醇溶液按质量比1：10~1：15混合，于功率为400W的微波条件下反应30~40min后，过滤，得滤饼，将滤饼与质量分数为10~12%的氯化钾溶液按质量比1：8混合，于室温条件下浸泡12~13h后，过滤，得滤渣，将滤渣用去离子水洗涤8~10次后，并于温度为80℃的条件下干燥1~2h；
（3）将质量分数为10~20%的木质素磺酸钠水溶液与碘化钾按质量比100：1~100：3混合，并加入木质素磺酸钠水溶液质量0.1~0.2倍卤代烃溶液和木质素磺酸钠水溶液质量0.2~0.3倍的步骤（2）所得物质，于pH为10～11，温度为50～80℃，转速为300～350r/min的条件下搅拌反应5～6h后，并用石油醚萃取1~3h后，过滤，去除有机相，得水相混合物，将水相混合物于温度为80~90℃，转速为120~150r/min，压力为500~600kPa的条件下旋蒸浓缩至含水率为0.1~0.2%；
（4）将步骤（3）所得物质与水按质量比1：20~1：30混合，并加入步骤（3）所得物质质量2~3倍的步骤（1）所得物质，调节pH至3~5，于温度为30~50℃，转速为280~350r/min的条件下搅拌反应8~10h后，过滤，得坯料，将坯料于温度为80℃的条件下干燥1~2h后，并置于碳化炉中，向碳化炉中以30~50mL/min通入氮气，于温度为900~950℃的条件下碳化3~6h；
（5）对步骤（4）所得产品进行指标分析。
作为优化，步骤（1）所述牛血清白蛋白分散液为将牛血清白蛋白与水按质量比1：50混合，超声分散，得牛血清白蛋白分散液。
作为优化，步骤（2）所述四钛酸为将二氧化钛与碳酸钾按摩尔比4.0：1.2混合研磨，得混合粉体，将混合粉体于温度为1000℃的条件下煅烧1~2h后，得四钛酸钾混合物，将四钛酸钾混合物与质量分数为10~20%的盐酸溶液按质量比1：15混合，于微波功率为400W的条件下反应1~2h后，过滤，得四钛酸坯料，将四钛酸坯料于温度为80℃的条件下干燥3h后，得四钛酸。
作为优化，步骤（3）所述卤代烃溶液为将1,6-二溴己烷与无水乙醇按质量比3：1混合，得卤代烃溶液。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
（1）本发明在制备高模量的环保型玻璃纤维时使用牛血清白蛋白和硅烷偶联剂处理玻璃纤维，并在加入四钛酸钾时使用改性木质素磺酸钠，首先，使用牛血清白蛋白和硅烷偶联剂处理玻璃纤维可使玻璃纤维表面带有较多的正电荷，从而使玻璃纤维的反应活性提高，在与改性木质素磺酸钠混合后，可在静电力的作用下将含有四钛酸钾的改性木质素磺酸钠吸附于玻璃纤维表面，从而提高产品的模量，其次，在碳化后，牛血清白蛋白和硅烷偶联剂可形成多孔碳质材料，从而可将四钛酸钾在高温处理后形成的物质固定于玻璃纤维表面，进而使产品的模量进一步提高，其次，将木质素磺酸钠经过卤代烃改性后，可使木质素磺酸钠具有三维交联网络，可将四钛酸钾固定于改性木质素磺酸钠的网络结构中，从而利于四钛酸钾的后期反应，并且在碳化时，改性木质素磺酸钠被碳化形成纤维状碳质材料，从而可与牛血清白蛋白和硅烷偶联剂形成的碳质材料一同使产品的模量提高；
（2）本发明在制备高模量的环保型玻璃纤维时加入胺基化四钛酸钾，一方面，四钛酸钾在经过胺基化处理后，四钛酸钾表面接枝一定量的胺基，在改性木质素磺酸钠的制备过程中加入，可与木质素磺酸钠上的磺酸基产生静电吸附，并固定于改性木质素磺酸钠的三维结构中，另一方面，加入的四钛酸钾为高温亚稳态晶型化合物，在高温碳化过程中，可在玻璃纤维表面自聚形成六钛酸钾，从而在玻璃纤维表面形成保护层，并且可在碳质材料的作用下固定于玻璃纤维表面，进而使产品的模量有效提高，并且可使产品的耐碱性提高。
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。
为了更清楚的说明本发明提供的方法通过以下实施例进行详细说明，在以下实施例中制作的高模量的环保型玻璃纤维的各指标的测试方法如下：
拉伸模量：将各实例所得的高模量的环保型玻璃纤维与对比例产品根据GB/T20310进行测试；
耐碱性：将各实例所得的高模量的环保型玻璃纤维与对比例产品浸入质量分数为2%的氢氧化钠溶液中，浸泡12h后，测试失重率，失重率越小，耐碱性越好。
实例1：
一种高模量的环保型玻璃纤维，按重量份数计，主要包括：40份改性玻璃纤维，20份添加剂。
一种高模量的环保型玻璃纤维的加工工艺，所述高模量的环保型玻璃纤维的加工工艺主要包括以下步骤：
（1）将玻璃纤维与牛血清白蛋白分散液按质量比1：18混合于烧杯中，并向烧杯中加入玻璃纤维质量2倍的硅烷偶联剂，于温度为50℃，转速为360r/min的条件下，搅拌反应14h后，过滤；
（2）将四钛酸与质量分数为50%的正十二胺乙醇溶液按质量比1：15混合，于功率为400W的微波条件下反应40min后，过滤，得滤饼，将滤饼与质量分数为12%的氯化钾溶液按质量比1：8混合，于室温条件下浸泡13h后，过滤，得滤渣，将滤渣用去离子水洗涤10次后，并于温度为80℃的条件下干燥2h；
（3）将质量分数为20%的木质素磺酸钠水溶液与碘化钾按质量比100：3混合，并加入木质素磺酸钠水溶液质量0.2倍卤代烃溶液和木质素磺酸钠水溶液质量0.25倍的步骤（2）所得物质，于pH为11，温度为80℃，转速为350r/min的条件下搅拌反应6h，并用石油醚萃取3h后，过滤，去除有机相，得水相混合物，将水相混合物于温度为90℃，转速为150r/min，压力为600kPa的条件下旋蒸浓缩至含水率为0.1%；
（4）将步骤（3）所得物质与水按质量比1：30混合，并加入步骤（3）所得物质质量2.2倍的步骤（1）所得物质，调节pH至4，于温度为40℃，转速为320r/min的条件下搅拌反应10h后，过滤，得坯料，将坯料于温度为80℃的条件下干燥2h后，并置于碳化炉中，向碳化炉中以50mL/min通入氮气，于温度为950℃的条件下碳化6h；
（5）对步骤（4）所得产品进行指标分析。
作为优化，步骤（1）所述牛血清白蛋白分散液为将牛血清白蛋白与水按质量比1：50混合，于频率为45kHz的条件下超声分散30min，得牛血清白蛋白分散液。
作为优化，步骤（2）所述四钛酸为将二氧化钛与碳酸钾按摩尔比4.0：1.2混合研磨，得混合粉体，将混合粉体于温度为1000℃的条件下煅烧2h后，得四钛酸钾混合物，将四钛酸钾混合物与质量分数为20%的盐酸溶液按质量比1：15混合，于微波功率为400W的条件下反应1~2h后，过滤，得四钛酸坯料，将四钛酸坯料于温度为80℃的条件下干燥3h后，得四钛酸。
作为优化，步骤（3）所述卤代烃溶液为将1,6-二溴己烷与无水乙醇按质量比3：1混合，得卤代烃溶液。
实例2：
一种高模量的环保型玻璃纤维，按重量份数计，主要包括：40份改性玻璃纤维，20份添加剂。
一种高模量的环保型玻璃纤维的加工工艺，所述高模量的环保型玻璃纤维的加工工艺主要包括以下步骤：
（1）将玻璃纤维与牛血清白蛋白分散液按质量比1：18混合于烧杯中，并向烧杯中加入玻璃纤维质量2倍的硅烷偶联剂，于温度为50℃，转速为360r/min的条件下，搅拌反应14h后，过滤；
（2）将四钛酸与质量分数为50%的正十二胺乙醇溶液按质量比1：15混合，于功率为400W的微波条件下反应40min后，过滤，得滤饼，将滤饼与质量分数为12%的氯化钾溶液按质量比1：8混合，于室温条件下浸泡13h后，过滤，得滤渣，将滤渣用去离子水洗涤10次后，并于温度为80℃的条件下干燥2h；
（3）将步骤（2）所得物质与水按质量比1：30混合，并加入步骤（2）所得物质质量2.2倍的步骤（1）所得物质，调节pH至4，于温度为40℃，转速为320r/min的条件下搅拌反应10h后，过滤，得坯料，将坯料于温度为80℃的条件下干燥2h后，并置于碳化炉中，向碳化炉中以50mL/min通入氮气，于温度为950℃的条件下碳化6h；
（4）对步骤（3）所得产品进行指标分析。
作为优化，步骤（1）所述牛血清白蛋白分散液为将牛血清白蛋白与水按质量比1：50混合，于频率为45kHz的条件下超声分散30min，得牛血清白蛋白分散液。
作为优化，步骤（2）所述四钛酸为将二氧化钛与碳酸钾按摩尔比4.0：1.2混合研磨，得混合粉体，将混合粉体于温度为1000℃的条件下煅烧2h后，得四钛酸钾混合物，将四钛酸钾混合物与质量分数为20%的盐酸溶液按质量比1：15混合，于微波功率为400W的条件下反应1~2h后，过滤，得四钛酸坯料，将四钛酸坯料于温度为80℃的条件下干燥3h后，得四钛酸。
实例3：
一种高模量的环保型玻璃纤维，按重量份数计，主要包括：40份改性玻璃纤维。
一种高模量的环保型玻璃纤维的加工工艺，所述高模量的环保型玻璃纤维的加工工艺主要包括以下步骤：
（1）将玻璃纤维与牛血清白蛋白分散液按质量比1：18混合于烧杯中，并向烧杯中加入玻璃纤维质量2倍的硅烷偶联剂，于温度为50℃，转速为360r/min的条件下，搅拌反应14h后，过滤；
（2）将质量分数为20%的木质素磺酸钠水溶液与碘化钾按质量比100：3混合，并加入木质素磺酸钠水溶液质量0.2倍卤代烃溶液，于pH为11，温度为80℃，转速为350r/min的条件下搅拌反应6h，并用石油醚萃取3h后，过滤，去除有机相，得水相混合物，将水相混合物于温度为90℃，转速为150r/min，压力为600kPa的条件下旋蒸浓缩至含水率为0.1%；
（3）将步骤（2）所得物质与水按质量比1：30混合，并加入步骤（2）所得物质质量2.2倍的步骤（1）所得物质，调节pH至4，于温度为40℃，转速为320r/min的条件下搅拌反应10h后，过滤，得坯料，将坯料于温度为80℃的条件下干燥2h后，并置于碳化炉中，向碳化炉中以50mL/min通入氮气，于温度为950℃的条件下碳化6h；
（4）对步骤（3）所得产品进行指标分析。
作为优化，步骤（1）所述牛血清白蛋白分散液为将牛血清白蛋白与水按质量比1：50混合，于频率为45kHz的条件下超声分散30min，得牛血清白蛋白分散液。
作为优化，步骤（3）所述卤代烃溶液为将1,6-二溴己烷与无水乙醇按质量比3：1混合，得卤代烃溶液。
实例3：
一种高模量的环保型玻璃纤维，按重量份数计，主要包括：40份改性玻璃纤维，20份添加剂。
一种高模量的环保型玻璃纤维的加工工艺，所述高模量的环保型玻璃纤维的加工工艺主要包括以下步骤：
（1）将玻璃纤维与牛血清白蛋白分散液按质量比1：18混合于烧杯中，于温度为50℃，转速为360r/min的条件下，搅拌反应14h后，过滤；
（2）将四钛酸与质量分数为50%的正十二胺乙醇溶液按质量比1：15混合，于功率为400W的微波条件下反应40min后，过滤，得滤饼，将滤饼与质量分数为12%的氯化钾溶液按质量比1：8混合，于室温条件下浸泡13h后，过滤，得滤渣，将滤渣用去离子水洗涤10次后，并于温度为80℃的条件下干燥2h；
（3）将质量分数为20%的木质素磺酸钠水溶液与碘化钾按质量比100：3混合，并加入木质素磺酸钠水溶液质量0.2倍卤代烃溶液和木质素磺酸钠水溶液质量0.25倍的步骤（2）所得物质，于pH为11，温度为80℃，转速为350r/min的条件下搅拌反应6h，并用石油醚萃取3h后，过滤，去除有机相，得水相混合物，将水相混合物于温度为90℃，转速为150r/min，压力为600kPa的条件下旋蒸浓缩至含水率为0.1%；
（4）将步骤（3）所得物质与水按质量比1：30混合，并加入步骤（3）所得物质质量2.2倍的步骤（1）所得物质，调节pH至4，于温度为40℃，转速为320r/min的条件下搅拌反应10h后，过滤，得坯料，将坯料于温度为80℃的条件下干燥2h后，并置于碳化炉中，向碳化炉中以50mL/min通入氮气，于温度为950℃的条件下碳化6h；
（5）对步骤（4）所得产品进行指标分析。
作为优化，步骤（1）所述牛血清白蛋白分散液为将牛血清白蛋白与水按质量比1：50混合，于频率为45kHz的条件下超声分散30min，得牛血清白蛋白分散液。
作为优化，步骤（2）所述四钛酸为将二氧化钛与碳酸钾按摩尔比4.0：1.2混合研磨，得混合粉体，将混合粉体于温度为1000℃的条件下煅烧2h后，得四钛酸钾混合物，将四钛酸钾混合物与质量分数为20%的盐酸溶液按质量比1：15混合，于微波功率为400W的条件下反应1~2h后，过滤，得四钛酸坯料，将四钛酸坯料于温度为80℃的条件下干燥3h后，得四钛酸。
作为优化，步骤（3）所述卤代烃溶液为将1,6-二溴己烷与无水乙醇按质量比3：1混合，得卤代烃溶液。
实例4：
一种高模量的环保型玻璃纤维，按重量份数计，主要包括：40份改性玻璃纤维，20份添加剂。
一种高模量的环保型玻璃纤维的加工工艺，所述高模量的环保型玻璃纤维的加工工艺主要包括以下步骤：
（1）将玻璃纤维与牛血清白蛋白分散液按质量比1：18混合于烧杯中，并向烧杯中加入玻璃纤维质量2倍的硅烷偶联剂，于温度为50℃，转速为360r/min的条件下，搅拌反应14h后，过滤；
（2）将四钛酸与质量分数为12%的氯化钾溶液按质量比1：8混合，于室温条件下浸泡13h后，过滤，得滤渣，将滤渣用去离子水洗涤10次后，并于温度为80℃的条件下干燥2h；
（3）将质量分数为20%的木质素磺酸钠水溶液与碘化钾按质量比100：3混合，并加入木质素磺酸钠水溶液质量0.2倍卤代烃溶液和木质素磺酸钠水溶液质量0.25倍的步骤（2）所得物质，于pH为11，温度为80℃，转速为350r/min的条件下搅拌反应6h，并用石油醚萃取3h后，过滤，去除有机相，得水相混合物，将水相混合物于温度为90℃，转速为150r/min，压力为600kPa的条件下旋蒸浓缩至含水率为0.1%；
（4）将步骤（3）所得物质与水按质量比1：30混合，并加入步骤（3）所得物质质量2.2倍的步骤（1）所得物质，调节pH至4，于温度为40℃，转速为320r/min的条件下搅拌反应10h后，过滤，得坯料，将坯料于温度为80℃的条件下干燥2h后，并置于碳化炉中，向碳化炉中以50mL/min通入氮气，于温度为950℃的条件下碳化6h；
（5）对步骤（4）所得产品进行指标分析。
作为优化，步骤（1）所述牛血清白蛋白分散液为将牛血清白蛋白与水按质量比1：50混合，于频率为45kHz的条件下超声分散30min，得牛血清白蛋白分散液。
作为优化，步骤（2）所述四钛酸为将二氧化钛与碳酸钾按摩尔比4.0：1.2混合研磨，得混合粉体，将混合粉体于温度为1000℃的条件下煅烧2h后，得四钛酸钾混合物，将四钛酸钾混合物与质量分数为20%的盐酸溶液按质量比1：15混合，于微波功率为400W的条件下反应1~2h后，过滤，得四钛酸坯料，将四钛酸坯料于温度为80℃的条件下干燥3h后，得四钛酸。
作为优化，步骤（3）所述卤代烃溶液为将1,6-二溴己烷与无水乙醇按质量比3：1混合，得卤代烃溶液。
对比例：
一种高模量的环保型玻璃纤维，按重量份数计，主要包括：40份改性玻璃纤维。
一种高模量的环保型玻璃纤维的加工工艺，所述高模量的环保型玻璃纤维的加工工艺主要包括以下步骤：
（1）将玻璃纤维与牛血清白蛋白分散液按质量比1：18混合于烧杯中，于温度为50℃，转速为360r/min的条件下，搅拌反应14h后，过滤；
（2）将步骤（1）所得物质与水按质量比1：15混合，调节pH至4，于温度为40℃，转速为320r/min的条件下搅拌反应10h后，过滤，得坯料，将坯料于温度为80℃的条件下干燥2h后，并置于碳化炉中，向碳化炉中以50mL/min通入氮气，于温度为950℃的条件下碳化6h；
（3）对步骤（2）所得产品进行指标分析。
作为优化，步骤（1）所述牛血清白蛋白分散液为将牛血清白蛋白与水按质量比1：50混合，于频率为45kHz的条件下超声分散30min，得牛血清白蛋白分散液。
效果例：
下表1给出了采用本发明实施例1至4与对比例的高模量的环保型玻璃纤维及其加工方法的指标分析结果。
表1
实例1 实例2 实例3 实例4 对比例
拉伸模量/GPa 89.6 87.8 79.6 84.5 75.8
失重率/% 0.8 1.2 11.6 1.5 15.6
从表1的实验数据可看出，本发明所制备的产品相比与对比例相比，拉丝模量具有明显的提高，且耐碱性较好；从实例1与对比例比较可得，在产品制备过程中加入硅烷偶联剂，改性木质素磺酸钠和胺基化四钛酸钾可有效提高产品的拉伸模量和耐碱性，原因在于硅烷偶联剂，改性木质素磺酸钠在高温碳化后形成的物质可与胺基化四钛酸钾在高温下形成的物质在玻璃纤维表面形成致密的保护层，从而使产品的拉伸模量和耐碱性提高，从实例1和实例2比较，可发现硅烷偶联剂的加入可一定程度提高产品的拉伸模量，从实例3与对比例比较可得，当制备过程中不加入胺基化四钛酸钾时，产品的拉伸模量与耐碱性提高不明显，原因在于胺基化四钛酸钾在不加入产品中时，无法在玻璃纤维表面形成致密的保护膜，从而无法有效提高产品的拉伸模量和耐碱性，从实例1和实例4对比可得，将四钛酸钾进行胺基化可提高产品的拉伸模量，这是因为胺基化后的四钛酸钾可在改性木质素磺酸钠的作用下更多的覆盖于玻璃纤维表面，从而提高产品的拉伸模量和耐碱性。
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，不应将权利要求中的任何标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (1)

1.一种高模量的环保型玻璃纤维的加工工艺，所述高模量的环保型玻璃纤维的加工工艺主要包括以下步骤：
（1）将玻璃纤维与牛血清白蛋白分散液按质量比1：18混合于烧杯中，并向烧杯中加入玻璃纤维质量2倍的硅烷偶联剂，于温度为50℃，转速为360r/min的条件下，搅拌反应14h后，过滤；所述牛血清白蛋白分散液为将牛血清白蛋白与水按质量比1：50混合，于频率为45kHz的条件下超声分散30min，得牛血清白蛋白分散液；
（2）将四钛酸与质量分数为50%的正十二胺乙醇溶液按质量比1：15混合，于功率为400W的微波条件下反应40min后，过滤，得滤饼，将滤饼与质量分数为12%的氯化钾溶液按质量比1：8混合，于室温条件下浸泡13h后，过滤，得滤渣，将滤渣用去离子水洗涤10次后，并于温度为80℃的条件下干燥2h；所述四钛酸为将二氧化钛与碳酸钾按摩尔比4.0：1.2混合研磨，得混合粉体，将混合粉体于温度为1000℃的条件下煅烧2h后，得四钛酸钾混合物，将四钛酸钾混合物与质量分数为20%的盐酸溶液按质量比1：15混合，于微波功率为400W的条件下反应1～2h后，过滤，得四钛酸坯料，将四钛酸坯料于温度为80℃的条件下干燥3h后，得四钛酸；
（3）将质量分数为20%的木质素磺酸钠水溶液与碘化钾按质量比100：3混合，并加入木质素磺酸钠水溶液质量0.2倍卤代烃溶液和木质素磺酸钠水溶液质量0.25倍的步骤（2）所得物质，于pH为11，温度为80℃，转速为350r/min的条件下搅拌反应6h，并用石油醚萃取3h后，过滤，去除有机相，得水相混合物，将水相混合物于温度为90℃，转速为150r/min，压力为600kPa的条件下旋蒸浓缩至含水率为0.1%；所述卤代烃溶液为将1,6-二溴己烷与无水乙醇按质量比3：1混合，得卤代烃溶液；
（4）将步骤（3）所得物质与水按质量比1：30混合，并加入步骤（3）所得物质质量2.2倍的步骤（1）所得物质，调节pH至4，于温度为40℃，转速为320r/min的条件下搅拌反应10h后，过滤，得坯料，将坯料于温度为80℃的条件下干燥2h后，并置于碳化炉中，向碳化炉中以50mL/min通入氮气，于温度为950℃的条件下碳化6h；
（5）对步骤（4）所得产品进行指标分析。
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