CN111620571A - 一种抗紫外线磁性玻璃纤维及制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种抗紫外线磁性玻璃纤维及制作方法，该方法主要通过对包覆玻璃纤维的浸润剂进行改性，从而使包覆在玻璃纤维外的浸润剂具有磁性，进而使得玻璃纤维具有磁性，此时的玻璃纤维既具有磁性，又具有抗紫外线的特性。本发明对于各类玻璃纤维具有普适性。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于磁性浸润剂的磁性玻璃纤维及制作方法，属于玻璃纤维技术领域，具体涉及玻璃纤维浸润剂磁化方法及磁性玻璃纤维产品。
背景技术
玻璃纤维是一种结构材料，玻璃纤维增强树脂俗称玻璃钢,在各工业领域有着广泛的应用，现行的玻璃纤维生产以池窑拉丝为主，其工艺流程是将含二氧化硅，氧化钙，氧化镁，氧化铝等无机矿物粉体按照一定的比例配好，称为配合料，将配合料输送到高温玻璃池窑熔化，熔制好的玻璃液流经铂金漏板，拉制成玻璃丝，玻璃丝外面再涂覆一层硅烷偶联剂为主要成分的浸润剂，再经烘干后形成玻璃纤维成品，玻璃纤维是由无机玻璃丝和表层的有机浸润剂两相组成。经过90年的发展，玻璃纤维又细分为高模量玻璃纤维，无碱玻璃纤维，低介电玻璃纤维，高强度玻璃纤维，耐碱玻璃纤维等许多品种，在玻璃纤维结构材料的基础上赋予其各种功能性是玻璃纤维的一个发展方向。其中赋予玻璃纤维磁性，可以具有吸波作用，可以作为隐身材料用在船舶和航天器或是隐身建筑物上。例如专利号为CN200410096177的中国专利公布了一种磁性玻璃纤维及制备方法，将2～13wt％纳米级铁氧体磁粉和玻璃配合料一起在1300～1400℃熔化并经拉丝制得玻璃纤维。其中铁氧体磁粉为CoFe2O4,BaFe12O9或NiFe2O4。专利号为CN201610247141的中国专利公布了一种磁性玻璃纤维及其制备方法，使用硫铁矿通过加入玻璃配合料高温熔制，运用玻璃分相来制造磁性玻璃纤维。专利号为CN201010555101的中国专利公布了通过控制玻璃析晶来制备磁性微晶玻璃纤维的方法。这些专利的共同特点都是在玻璃配合料中加入磁性物质或磁性前躯体，这些磁性物质或磁性前躯体参与玻璃高温熔制过程。本领域内的技术人员都知道，玻璃纤维生产中的熔制过程是复杂的系统工程，在高温下要经历复杂的氧化还原反应，以普通E玻璃为例，需要高达1580℃高温，鼓泡才能得到成分均匀，无气泡的玻璃液。温度不够，玻璃液粘度很大，气泡很难排除，拉丝时易形成断头，严重影响开机率，另外本领域内的技术人员也都知道铁元素含量是玻璃纤维熔制过程中必须严格控制的，铁元素含量高，配合料着色严重影响传热，另外铁元素也大大加大了玻璃液析晶失透的风险。磁性晶体经过高温熔制和复杂的氧化还原反应后，很难保持原有的晶体形式，而是以分子离子的形式分散到玻璃液中，改变了原来的晶体结构也就不再具有磁性。本领域的技术人员都知道玻璃分相是玻璃纤维拉制过程中必须严格避免的，宏观尺寸的块体的微晶玻璃可以得到，但是直径只有十几微米的微晶玻璃纤维很难得到，析晶无法控制，析晶也是玻璃纤维生产过程中都必须严格避免的。综上所述的要想通过在玻璃配合料中预先加入磁性物质或磁性前躯体来得到磁性玻璃纤维，这个容易想到，但实际违背了玻璃是均一结构的规律，也很难实施。
紫外线可以加速玻璃纤维增强树脂材料的老化，张琦等(郑州大学学报，2010年7月第31卷第4期)的研究提出长时间的紫外线照射产生的光老化降解作用会导致玻纤复材力学性能下降。本发明公布的技术方案除了得到磁性玻璃纤维外，还使原来透明的浸润剂变为黑色，经过日立U3900紫外分光光度计测试表明对紫外线有良好的吸收作用。波长在370nm的紫外光吸光度达到2.3以上，且波长越短吸光度越大。这一性能对延长玻纤的储存期和延缓玻纤复材的老化是有益的。
目前，抗紫外线磁性玻璃纤维，国内外尚未见专利公开及文献报道。本发明中通过在玻璃纤维浸润剂中添加水溶性铁盐，在浸润剂涂布于玻纤表面后置于氨气室烘干，得到一种抗紫外线且具有磁性的新型玻璃纤维。
发明内容
本发明的目的是提供，不同于现有的常规技术向玻璃体中加入磁性物质或后道在退火过程中磁化，本发明采用对包覆玻璃纤维的浸润剂进行改性，从而使包覆在玻璃纤维外的浸润剂具有磁性，进而使得玻璃纤维具有磁性，此时的玻璃纤维既具有磁性，又具有抗紫外线的特性，而由于本发明不涉及玻璃的熔制过程，因此本发明对于各类玻璃纤维具有普适性。
本发明所涉及的抗紫外线磁性玻璃纤维的制作方法包括：
步骤一、将含Fe3+和Fe2+的水溶性铁盐按照二价亚铁离子占总铁离子的摩尔百分比为30％～80％的比例配成水溶液，并在氮气或氩气保护下搅拌3h；
步骤二、将步骤一中搅拌好的混合铁离子水溶液和浸润剂(主要成分为硅烷偶联剂)混合后，在氮气或氩气保护下继续搅拌1h；
步骤三、将步骤二中制备的铁离子水溶液浸润剂按照常规的浸润剂涂布工艺涂布于玻纤表面，再将玻璃纤维置于氨气室中放置72h后烘干，得到磁化的玻璃纤维。
采用上述技术方案得到的磁性玻璃纤维除了具有磁性这一功能化的作用外，对紫外线也具有很强的吸收作用，可提高玻纤制品耐光老化性能。
本发明提供一种抗紫外线磁性玻璃纤维及其制作方法，通过在玻璃纤维浸润剂中添加水溶性铁盐，后将含有水溶性铁盐的浸润剂涂布于玻纤表面后置于氨气室烘干，得到一种抗紫外线且具有磁性的玻璃纤维。
附图说明
图1是样品紫外可见分光光度计测试的光吸收曲线(日立U3900)
图2是样品的扫描电镜图
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，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。
实施例1
将277.85g FeSO4·7H2O和324.4g FeCl3加入到30L纯水中，并在氮气保护气氛中搅拌3h,得到棕黄色混铁离子溶液，再将混匀的铁离子溶液加入到玻璃浸润剂中氮气保护下搅拌1h，其中铁离子溶液占比为4wt％，再将混匀的液体在拉丝工段按照常规的浸润剂涂布工涂布于玻璃纤维表面，再将玻璃纤维置于氨气室中放置72h后烘干，得到浸润剂被磁化的磁性玻璃纤维，在7940KA/m的磁场下进行测试，其矫顽力和磁化饱和强度分别为3.7KA/m和5.88A.m2/kg，玻璃纤维对370nm的紫外线吸光度为2.3，且紫外线波长越短吸光度值越大。
实施例2
将300g FeSO4·7H2O和324.4g FeCl3加入到30L纯水中，并在氮气保护气氛中搅拌3h,得到棕黄色混铁离子溶液，再将混匀的铁离子溶液加入到玻璃浸润剂中氮气保护下搅拌1h，其中铁离子溶液占比为3wt％，再将混匀的液体在拉丝工段按照常规的浸润剂涂布工涂布于玻璃纤维表面，再将玻璃纤维置于氨气室中放置72h后烘干，得到浸润剂被磁化的磁性玻璃纤维，在7940KA/m的磁场下进行测试，其矫顽力和磁化饱和强度分别为5.6KA/m和9.88A.m2/kg，玻璃纤维对370nm的紫外线吸光度为2.7，且紫外线波长越短吸光度值越大。
实施例3
将400g FeSO4·7H2O和324.4g FeCl3加入到30L纯水中，并在氮气保护气氛中搅拌3h,得到棕黄色混铁离子溶液，再将混匀的铁离子溶液加入到玻璃浸润剂中氮气保护下搅拌1h，其中铁离子溶液占比为3wt％，再将混匀的液体在拉丝工段按照常规的浸润剂涂布工涂布于玻璃纤维表面，再将玻璃纤维置于氨气室中放置72h后烘干，得到浸润剂被磁化的磁性玻璃纤维，在7940KA/m的磁场下进行测试，其矫顽力和磁化饱和强度分别为6.3KA/m和10.21A.m2/kg，玻璃纤维对370nm的紫外线吸光度为2.8，且紫外线波长越短吸光度值越大。
实施例4
将555.6g FeSO4·7H2O和162.2g FeCl3加入到30L纯水中，并在氮气保护气氛中搅拌3h,得到棕黄色混铁离子溶液，再将混匀的铁离子溶液加入到玻璃浸润剂中氮气保护下搅拌1h，其中铁离子溶液占比为3wt％，再将混匀的液体在拉丝工段按照常规的浸润剂涂布工涂布于玻璃纤维表面，再将玻璃纤维置于氨气室中放置72h后烘干，得到浸润剂被磁化的磁性玻璃纤维，在7940KA/m的磁场下进行测试，其矫顽力和磁化饱和强度分别为9.3KA/m和11.12A.m2/kg，玻璃纤维对370nm的紫外线吸光度为2.4，且紫外线波长越短吸光度值越大。
Claims (3)
1.一种抗紫外线磁性玻璃纤维的制作方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
步骤一、将含Fe3+和Fe2+的水溶性铁盐按照二价亚铁离子占总铁离子的摩尔百分比为30％～80％的比例配成水溶液，并在氮气或氩气保护下搅拌3h；
步骤二、将步骤一中搅拌好的混合铁离子水溶液和浸润剂混合后，在氮气或氩气保护下继续搅拌1h；
步骤三、将步骤二中制备的铁离子水溶液浸润剂按照常规的浸润剂涂布工艺涂布于玻纤表面，再将玻璃纤维置于氨气室中放置72h后烘干，得到磁化的玻璃纤维。
2.根据权利要求1所述的一种抗紫外线磁性玻璃纤维的制作方法，其特征在于：所述步骤一中二价亚铁离子占总铁离子的摩尔百分比优选33％～80％。
3.根据权利要求1-2所述的任一制作方法得到的玻璃纤维，其特征在于：所述玻璃纤维对370nm的紫外线吸光度的范围为2.3-2.8，矫顽力的范围为3.7KA/m-9.3KA/m，磁化饱和强度5.88A.m2/kg-11.12A.m2/kg。
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