CN112777939A - 一种耐腐蚀性较强的玻璃纤维及其制备方法 - Google Patents

一种耐腐蚀性较强的玻璃纤维及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐腐蚀性较强的玻璃纤维及其制备方法,包括二氧化硅复合颗粒、自制助熔剂、氧化钙、氧化铝、氧化锰、氧化钛、氧化铁、氟化物、铝、碳酸锂、二氧化铋、阴离子缓蚀剂。使用二氧化硅复合颗粒,铝离子吸附在纳米二氧化硅表面,使得铝离子还原为单质铝增强玻璃纤维的耐腐蚀性。助熔剂采用碳酸锂包覆二氧化铋,升温间碳酸锂为主要助熔剂,达到熔制温度后,以三氧化二铋为主要助熔剂,将铋引入到玻璃纤维中,增强玻璃纤维的耐碱腐蚀性;将熔制制得的玻璃板浸泡在水中,通电后加入阴离子缓蚀剂,形成致密的吸附层,使得玻璃表面的铝难以被腐蚀,增强玻璃纤维耐腐蚀的能力。

Description

一种耐腐蚀性较强的玻璃纤维及其制备方法
技术领域
本发明涉及纤维领域,具体为一种耐腐蚀性较强的玻璃纤维及其制备方法。
背景技术
玻璃纤维具备优异的力学性能、可设计性以及高性价比等特点,已经被越来越广泛地应用到各个行业中,玻璃纤维具备的耐腐蚀性能使得其在对耐腐蚀性能较高的行业被尤其重视,如压力容器、高压管道以及烟道脱硫等。
但材料的耐腐蚀性对玻璃纤维制品的寿命以及安全性能有着至关重要的影响。制备玻璃纤维时间过长也成为了阻碍玻璃纤维使用的原因。制备时间段,耐腐蚀性能强的玻璃纤维具备较高的发展前景。因此,制备一种制备时间较短的耐腐蚀性较强的玻璃纤维使非常有必要的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耐腐蚀性较强的玻璃纤维,以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题,本发明第一方面提供如下技术方案:一种耐腐蚀性较强的玻璃纤维,其特征在于,包括以下重量份数的原料:
50~60份二氧化硅复合颗粒、5~10份自制助熔剂、15~25份氧化钙、12~16份氧化铝、0~5份氧化锰、0~1.5份氧化钛、0.05~0.8份氧化铁、0~1份氟化物、10~20份铝、10~20份碳酸锂、5~10份二氧化铋、5~10份阴离子缓蚀剂。
优选的,所述二氧化硅复合颗粒为铝离子混合纳米二氧化硅。
优选的,所述自制助熔剂为碳酸锂包覆二氧化铋制得。
优选的,所述阴离子缓蚀剂为锌的碳酸盐、磷酸盐和氢氧化物,钙的碳酸盐和磷酸盐中的一种
本发明第二方面提供:一种耐腐蚀性较强的玻璃纤维的制备方法,其特征在于:
工艺流程为:
二氧化硅与铝离子的复合颗粒制备,自制助溶剂制备,配合料制备,制备玻璃板,玻璃板缓蚀、制备玻璃纤维。
优选的,包括以下具体步骤:
(1)将二氧化硅粉末用超声分散于无水乙醇中,均匀分散后在水浴锅中保温,滴加过量的硝酸铝的乙醇溶液,加入铝作为还原剂,反应完全后过滤、干燥的二氧化硅复合颗粒;
(2)称取碳酸锂溶于适量蒸馏水中制备碳酸锂饱和溶液,加入三氧化二铋,经过搅拌、超声振荡、搅拌使三氧化二铋完全且均匀分散在碳酸锂饱和溶液中,在将分散液进行高压过滤、烘干、研磨,在500℃下煅烧4h,得到自制助溶剂;
(3)准确称量二氧化硅复合颗粒、氧化钙、氧化铝、氧化锰、氧化钛、氧化铁、氟化物、铝、碳酸锂、二氧化铋、自制助熔剂,混合均匀制成配合料;
(4)将配合料置于铂铑坩埚中,边搅拌边熔融,得到澄清、均化的玻璃液,把熔制好的玻璃液流放到耐热钢板上,冷却后得到玻璃块;
(5)将玻璃块浸入水中,通电3min后,向水中加入阴离子缓蚀剂,反应完成后捞出玻璃块;
(6)将玻璃置于单孔拉丝坩埚内,制备所需直径的玻璃纤维,制得成品。
优选的,上述步骤(1)中:二氧化硅与无水乙醇摩尔比为1:30;硝酸铝与无水乙醇摩尔比为1:15。
优选的,上述步骤(2)中:碳酸里与三氧化二铋质量比为2:1。
优选的,上述步骤(4)中:熔制温度为1510~1550℃,熔制时间为18h。
优选的,上述步骤(5)中:阴离子缓蚀剂与玻璃的重量比比为20:1。
与现有技术相比,本发明所达到的有益效果是:
使用二氧化硅复合颗粒,将铝离子纳米二氧化硅与混合,由于二氧化硅表面带有较强的负电荷,铝离子能稳定的吸附在纳米二氧化硅表面,制备成配合料进行熔制制备时,进行千兆的光子能量照射,铋元素会释放电子,使得铝离子还原为单质铝填充在玻璃纤维的空隙及表面,整体增强玻璃纤维的耐腐蚀性。
采用碳酸锂包覆二氧化铋,升温间碳酸锂为主要助熔剂,可以降低熔化温度,在减少熔融过程产生的气泡和结石的同时减少能耗,达到熔制温度范围后,碳酸锂包覆减弱,以三氧化二铋为主要助熔剂,与碳酸锂联合作用,降低玻璃粘度,从而达到再次降低熔制温度的目的,同时将铋引入到玻璃纤维中,增强玻璃纤维的耐碱腐蚀性;减小液体表面张力,增加颗粒之间的间隙,提高孔隙率,增大与空气的接触面积,减小熔制时间。
将熔制制得的玻璃板浸泡在水中,通电一段时间后使玻璃板表面的铝带正电,加入阴离子缓蚀剂,其亲水基带负电荷,负离子在铝表面发生静电吸附,使阴离子缓蚀剂的亲水基朝固相,亲油基朝定向排列,形成致密的吸附层,使得玻璃表面的铝难以被腐蚀,再进行拉丝处理为玻璃纤维。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例,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。
一种耐腐蚀性较强的玻璃纤维,其特征在于,包括以下重量份数的原料:
50~60份二氧化硅复合颗粒、5~10份自制助熔剂、15~25份氧化钙、12~16份氧化铝、0~5份氧化锰、0~1.5份氧化钛、0.05~0.8份氧化铁、0~1份氟化物、10~20份铝、10~20份碳酸锂、5~10份二氧化铋、5~10份阴离子缓蚀剂。
优选的,所述二氧化硅复合颗粒为铝离子混合纳米二氧化硅。
优选的,所述自制助熔剂为碳酸锂包覆二氧化铋制得。
优选的,所述阴离子缓蚀剂为锌的碳酸盐、磷酸盐和氢氧化物,钙的碳酸盐和磷酸盐中的一种
本发明第二方面提供:一种耐腐蚀性较强的玻璃纤维的制备方法,其特征在于:
工艺流程为:
二氧化硅与铝离子的复合颗粒制备,自制助溶剂制备,配合料制备,制备玻璃板,玻璃板缓蚀、制备玻璃纤维。
优选的,包括以下具体步骤:
(1)将二氧化硅粉末用超声分散于无水乙醇中,均匀分散后在水浴锅中保温,滴加过量的硝酸铝的乙醇溶液,加入铝作为还原剂,反应完全后过滤、干燥的二氧化硅复合颗粒;
(2)称取碳酸锂溶于适量蒸馏水中制备碳酸锂饱和溶液,加入三氧化二铋,经过搅拌、超声振荡、搅拌使三氧化二铋完全且均匀分散在碳酸锂饱和溶液中,在将分散液进行高压过滤、烘干、研磨,在500℃下煅烧4h,得到自制助溶剂;
(3)准确称量二氧化硅复合颗粒、氧化钙、氧化铝、氧化锰、氧化钛、氧化铁、氟化物、铝、碳酸锂、二氧化铋、自制助熔剂,混合均匀制成配合料;
(4)将配合料置于铂铑坩埚中,边搅拌边熔融,得到澄清、均化的玻璃液,把熔制好的玻璃液流放到耐热钢板上,冷却后得到玻璃块;
(5)将玻璃块浸入水中,通电3min后,向水中加入阴离子缓蚀剂,反应完成后捞出玻璃块;
(6)将玻璃置于单孔拉丝坩埚内,制备所需直径的玻璃纤维,制得成品。
优选的,上述步骤(1)中:二氧化硅与无水乙醇摩尔比为1:30;硝酸铝与无水乙醇摩尔比为1:15。
优选的,上述步骤(2)中:碳酸里与三氧化二铋质量比为2:1。
优选的,上述步骤(4)中:熔制温度为1510~1550℃,熔制时间为18h。
优选的,上述步骤(5)中:阴离子缓蚀剂与玻璃的重量比比为20:1。
实施例1:耐腐蚀性较强的玻璃纤维一:
一种耐腐蚀性较强的玻璃纤维,该玻璃纤维组分以重量份计:
二氧化硅复合颗粒重量分数为50份、自制助熔剂重量分数为5份、氧化钙重量分数为15份、氧化铝重量分数为12份、氧化铁重量分数为0.05份、铝重量分数为10份、碳酸锂重量分数为10份、二氧化铋重量分数为5份、阴离子缓蚀剂重量分数为5份。
该玻璃纤维的制备方法如下:
(1)将二氧化硅粉末用超声分散于无水乙醇中,均匀分散后在水浴锅中保温,滴加过量的硝酸铝的乙醇溶液,二氧化硅与无水乙醇摩尔比为1:30;硝酸铝与无水乙醇摩尔比为1:15,加入铝作为还原剂,反应完全后过滤、干燥的二氧化硅复合颗粒;
(2)称取碳酸锂溶于适量蒸馏水中制备碳酸锂饱和溶液,加入三氧化二铋,醋酸里与三氧化二铋质量比为2:1,经过搅拌、超声振荡、搅拌使三氧化二铋完全且均匀分散在碳酸锂饱和溶液中,在将分散液进行高压过滤、烘干、研磨,在500℃下煅烧4h,得到自制助溶剂;
(3)称量重量分数为50份的二氧化硅复合颗粒、15份的氧化钙、12份的氧化铝、0.05份的氧化铁、1份的氟化物、10份的铝、10份的碳酸锂、5份的二氧化铋、5份的自制助熔剂,混合均匀制成配合料混合均匀制成配合料;
(4)将配合料置于铂铑坩埚中,熔制温度为1510℃,熔制时间为18h,边搅拌边熔融,得到澄清、均化的玻璃液,把熔制好的玻璃液流放到耐热钢板上,冷却后得到玻璃块;
(5)将玻璃块浸入水中,通电3min后,向水中加入阴离子缓蚀剂,阴离子缓蚀剂与玻璃的重量比比为20:1,反应完成后捞出玻璃块;
(6)将玻璃置于单孔拉丝坩埚内,制备所需直径的玻璃纤维,制得成品。
所述氟化物为氟化钠。
所述阴离子缓蚀剂为钙的碳酸盐。
实施例2:耐腐蚀性较强的玻璃纤维二:
一种耐腐蚀性较强的玻璃纤维,该玻璃纤维组分以重量份计:
二氧化硅复合颗粒重量分数为60份、自制助熔剂重量分数为10份、氧化钙重量分数为25份、氧化铝重量分数为16份、氧化锰重量分数为5份、氧化钛重量分数为1.5份、氟化物重量分数为1份、氧化铁重量分数为0.8份、铝重量分数为20份、碳酸锂重量分数为20份、二氧化铋重量分数为10份、阴离子缓蚀剂重量分数为10份。
该玻璃纤维的制备方法如下:
(1)将二氧化硅粉末用超声分散于无水乙醇中,均匀分散后在水浴锅中保温,滴加过量的硝酸铝的乙醇溶液,二氧化硅与无水乙醇摩尔比为1:30;硝酸铝与无水乙醇摩尔比为1:15,加入铝作为还原剂,反应完全后过滤、干燥的二氧化硅复合颗粒;
(2)称取碳酸锂溶于适量蒸馏水中制备碳酸锂饱和溶液,加入三氧化二铋,醋酸里与三氧化二铋质量比为2:1,经过搅拌、超声振荡、搅拌使三氧化二铋完全且均匀分散在碳酸锂饱和溶液中,在将分散液进行高压过滤、烘干、研磨,在500℃下煅烧4h,得到自制助溶剂;
(3)称量重量分数为60份的二氧化硅复合颗粒、25份的氧化钙、16份的氧化铝、5份的氧化锰、1.5份的氧化钛、0.8份的氧化铁、1份的氟化物、的铝、20份的碳酸锂、10份的二氧化铋、10份的自制助熔剂,混合均匀制成配合料;
(4)将配合料置于铂铑坩埚中,熔制温度为1550℃,熔制时间为18h,边搅拌边熔融,得到澄清、均化的玻璃液,把熔制好的玻璃液流放到耐热钢板上,冷却后得到玻璃块;
(5)将玻璃块浸入水中,通电3min后,向水中加入阴离子缓蚀剂,阴离子缓蚀剂与玻璃的重量比比为20:1,反应完成后捞出玻璃块;
(6)将玻璃置于单孔拉丝坩埚内,制备所需直径的玻璃纤维,制得成品。
所述氟化物为氟化钠。
所述阴离子缓蚀剂为钙的碳酸盐。
对比例1
对比例1的处方组成同实施例1。该玻璃纤维的的制备方法与实施例1的区别仅在于不进行步骤(1)的制备,步骤(3)直接使用二氧化硅进行制备,其余制备步骤同实施例1。
对比例2
对比例1的处方组成同实施例1。该玻璃纤维的的制备方法与实施例1的区别仅在于不进行步骤(5)的制备,步骤(4)完成后直接玻璃纤维制备,其余制备步骤同实施例1。
试验例1
1、试验方法
实施例1与对比例1、2为对照试验,将实施例1与对比例1、2制备的玻璃制备成玻璃纤维干砂,进行干砂失重测试进行试验,将10g的实施例1与对比例1、2制备的玻璃纤维干砂在96℃的介质中浸渍24h,介质为10%的盐酸、10%的硫酸、10%的硝酸、10%的氢氧化钠,取出样品将其中残留的酸清洗干净并烘干后,用分析天平测量玻璃纤维的重量损失。
2、试验结果
实施例1与对比例1、2干砂失重率测试值对比。
表1干砂失重率测试值(%)
10%的盐酸 10%的硫酸 10%的硝酸 10%的氢氧化钠
实施例1 6.2 7.3 6.5 10.7
对比例1 29.3 25.9 25.8 5.0
对比例2 31.6 32.0 30.9 40.6
通过实施例1与对比例1、2干砂失重率测试值对比,可以明显发现实施例1制备的玻璃纤维失重率较低,预示着本发明制备的耐腐蚀性较强的玻璃纤维不仅制备时间较短,具备优异的耐腐蚀能力。
最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种耐腐蚀性较强的玻璃纤维,其特征在于,包括以下重量份数的原料:50~60份二氧化硅复合颗粒、5~10份自制助熔剂、15~25份氧化钙、12~16份氧化铝、0~5份氧化锰、0~1.5份氧化钛、0.05~0.8份氧化铁、0~1份氟化物、10~20份铝、10~20份碳酸锂、5~10份二氧化铋、5~10份阴离子缓蚀剂。
2.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀性较强的玻璃纤维,其特征在于:所述二氧化硅复合颗粒为铝离子混合纳米二氧化硅。
3.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀性较强的玻璃纤维,其特征在于:所述自制助熔剂为碳酸锂包覆二氧化铋制得。
4.根据权利要求1所述的一种耐腐蚀性较强的玻璃纤维,其特征在于:所述阴离子缓蚀剂为锌的碳酸盐、磷酸盐和氢氧化物,钙的碳酸盐和磷酸盐中的一种。
5.一种耐腐蚀性较强的玻璃纤维的制备方法,其特征在于,制备玻璃纤维的工艺流程为:二氧化硅与铝离子的复合颗粒制备,自制助溶剂制备,配合料制备,制备玻璃板,玻璃板缓蚀、制备玻璃纤维。
6.根据权利要求5所述的一种耐腐蚀性较强的玻璃纤维的制备方法,其特征在于,所述耐腐蚀性较强的玻璃纤维的制备方法包括以下具体步骤:
(1)将二氧化硅粉末用超声分散于无水乙醇中,均匀分散后在水浴锅中保温,滴加过量的硝酸铝的乙醇溶液,加入铝作为还原剂,反应完全后过滤、干燥的二氧化硅复合颗粒;
(2)称取碳酸锂溶于适量蒸馏水中制备碳酸锂饱和溶液,加入三氧化二铋,经过搅拌、超声振荡、搅拌使三氧化二铋完全且均匀分散在碳酸锂饱和溶液中,在将分散液进行高压过滤、烘干、研磨,在500℃下煅烧4h,得到自制助溶剂;
(3)准确称量二氧化硅复合颗粒、氧化钙、氧化铝、氧化锰、氧化钛、氧化铁、氟化物、铝、碳酸锂、二氧化铋、自制助熔剂,混合均匀制成配合料;
(4)将配合料置于铂铑坩埚中,边搅拌边熔融,得到澄清、均化的玻璃液,把熔制好的玻璃液流放到耐热钢板上,冷却后得到玻璃块;
(5)将玻璃块浸入水中,通电3min后,向水中加入阴离子缓蚀剂,反应完成后捞出玻璃块;
(6)将玻璃置于单孔拉丝坩埚内,制备所需直径的玻璃纤维,制得成品。
7.根据权利要求6所述的一种耐腐蚀性较强的玻璃纤维的制备方法,其特征在于,上述步骤(1)中:二氧化硅与无水乙醇摩尔比为1:30;硝酸铝与无水乙醇摩尔比为1:15。
8.根据权利要求6所述的一种耐腐蚀性较强的玻璃纤维的制备方法,其特征在于,上述步骤(2)中:碳酸里与三氧化二铋质量比为2:1。
9.根据权利要求6所述的一种耐腐蚀性较强的玻璃纤维的制备方法,其特征在于,上述步骤(4)中:熔制温度为1510~1550℃,熔制时间为18h。
10.根据权利要求6所述的一种耐腐蚀性较强的玻璃纤维的制备方法,其特征在于,上述步骤(5)中:阴离子缓蚀剂与玻璃的重量比比为20:1。
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Application publication date: 20210511