CN113372007A - 一种耐腐蚀玻璃纤维组合物 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及玻璃纤维制备技术领域，具体地涉及一种耐腐蚀玻璃纤维组合物，各原料为ZrO2、环氧树脂组合物、聚合碳粉、SiO2、Al2O3、CaO、MgO、Fe2O3等；其制备方法为：按规定重量份数的ZrO2、环氧树脂组合物和聚合碳粉混合于高温反应釜中均匀搅拌30‑50min，得备料；然后将备料与规定重量份数的其他组分混合均匀依次进行熔融、拉丝、热定型等处理，得耐腐蚀玻璃纤维组合物。本发明制备的玻璃纤维具有较高的弹性模量和强度的同时，还能够明显改善玻璃纤维的防腐蚀性。

Description

一种耐腐蚀玻璃纤维组合物
技术领域
本发明涉及玻璃纤维制备技术领域，具体地涉及一种耐腐蚀玻璃纤维组合物。
背景技术
玻璃纤维较好的绝缘性、耐热性，机械强度高，广泛应用在航天、航空、兵器、舰船、化工等领域。随着需求的不断增加，对玻璃纤维的耐腐蚀性能要求也越来越高。中国专利CN112250311A公开了一种低介电玻璃纤维组合物，包括SiO2、Al2O3、B2O3、MgO、CaO，TiO2、R2O，通过精确调控SiO2、 Al2O3、B2O3、R2O四种主组分的含量范围，优化低介电玻璃纤维内部结构，保证其具有良好的力学性能、耐腐蚀性能和成型性能，克服了在较低生产难度下获得高性能玻璃纤维的难题；同时适当引入适量的TiO2、R2O组分，进一步改善玻璃纤维成型作业，提高玻璃纤维的机械性能和耐腐蚀性能。现有玻璃纤维仍存在耐腐蚀性较差的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，提出设计一种耐腐蚀玻璃纤维组合物，使玻璃纤维组合物具有较高的耐腐蚀性能。
本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：
本实施例涉及的一种耐腐蚀玻璃纤维组合物，各原料重量组份为：SiO2为80-100份，Al2O3为20-30份，CaO为5-15份，MgO为5-15份，Fe2O3为0.2-1.0份，ZrO2为0.5-2份，SrO为0.05-0.15份，K2O为0.3-1.5份，Na2O 为0.1-1.0份，环氧树脂组合物0.01-0.05份、聚合碳粉0.001-0.01份。
进一步的，所述耐腐蚀玻璃纤维组合物，各原料重量组份为：SiO2为85 份，Al2O3为25份，CaO为10份，MgO为8份，Fe2O3为0.5份，ZrO2为 1.0份，SrO为0.1份，K2O为0.9份，Na2O为0.5份，环氧树脂组合物0.03 份、聚合碳粉0.005份。
进一步的，所述环氧树脂组合物由A组分和B组分按重量比(1-15)： (1-3)配制而成，其中，A组分包括环氧树脂和粒径为0.01μm～0.1μm的氧化铝，环氧树脂和粒径为0.01μm～0.1μm的氧化铝重量比为(3-10): (0.5-2)；B组分为固化剂。
进一步的，所述环氧树脂组合物由A组分和B组分按重量比3：1配制而成，所述A组分中环氧树脂和粒径为0.01μm～0.1μm的氧化铝重量比为 5:1.2。
进一步的，所述固化剂为间苯二胺、异佛尔酮二胺或间苯二甲胺中的一种或多种。
进一步的，所述聚合碳粉为炭黑、酚醛树脂、钛白粉按重量比(2-4)： (1-2)：(3-6)的比例制备而成，其制备方法为：按重量比将炭黑、酚醛树脂、钛白粉混合均匀发生聚合反应，聚合反应时间为40-50min，温度为 130-150℃，然后冷却过滤而得。
进一步的，所述聚合碳粉为炭黑、酚醛树脂、钛白粉按重量比3：1：3 的比例制备而成。
进一步的，所述耐腐蚀玻璃纤维组合物的制备方法为：首先按规定重量份数的ZrO2、环氧树脂组合物和聚合碳粉混合于高温反应釜中，加热温度至 300-650℃，压强为30-50MPa，均匀搅拌30-50min，得备料；然后将备料与规定重量份数的SiO2、Al2O3、CaO、MgO、Fe2O3、SrO、K2O、Na2O混合均匀依次进行熔融、拉丝、热定型等处理，得耐腐蚀玻璃纤维组合物。
进一步的，所述熔融时间为30-35min，熔融温度为900-1200℃；拉丝温度为1000-1200℃，拉丝速率为600-1100m/min；热定型温度为950-1000℃。
本发明的技术效果：
与现有技术相比，本发明的一种耐腐蚀玻璃纤维组合物，SiO2、Al2O3、 CaO、MgO在本发明整体配方中的含量能够保证玻璃纤维较高的弹性模量和强度的同时，还同时引入少量的ZrO2、环氧树脂组合物和聚合碳粉，利用ZrO2中Zr4+离子半径较大、稳定性较好的特点，与环氧树脂和粒径较小的氧化铝制备而成的环氧树脂组合物及聚合碳粉于反应釜中高温反应，能够形成致密的聚合物膜，提高ZrO2的性能，明显改善玻璃纤维的防腐蚀性；引入聚合碳粉，使环氧树脂组合物与其他成分更加容易结合，还能够增强炭黑的分散性。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例1：
本实施例涉及的一种耐腐蚀玻璃纤维组合物，各原料重量组份为：所述耐腐蚀玻璃纤维组合物，各原料重量组份为：SiO2为85份，Al2O3为25份， CaO为10份，MgO为8份，Fe2O3为0.5份，ZrO2为1.0份，SrO为0.1份， K2O为0.9份，Na2O为0.5份，环氧树脂组合物0.03份、聚合碳粉0.005份。
所述环氧树脂组合物由A组分和B组分按重量比3：1配制而成，其中， A组分包括环氧树脂和粒径为0.01μm～0.1μm的氧化铝，环氧树脂和粒径为0.01μm～0.1μm的氧化铝重量比为5:1.2；B组分为间苯二胺。
所述聚合碳粉为炭黑、酚醛树脂、钛白粉按重量比3：1：3的比例制备而成，其制备方法为：按重量比将炭黑、酚醛树脂、钛白粉混合均匀发生聚合反应，聚合反应时间为40-50min，温度为130-150℃，然后冷却过滤而得。
所述耐腐蚀玻璃纤维组合物的制备方法为：首先按规定重量份数的ZrO2、环氧树脂组合物和聚合碳粉混合于高温反应釜中，加热温度至600℃，压强为30-50MPa，均匀搅拌30-50min，得备料；然后将备料与规定重量份数的 SiO2、Al2O3、CaO、MgO、Fe2O3、SrO、K2O、Na2O混合均匀依次进行熔融、拉丝、热定型等处理，得耐腐蚀玻璃纤维组合物。
所述熔融时间为30-35min，熔融温度为900-1200℃；拉丝温度为 1000-1200℃，拉丝速率为600-1100m/min；热定型温度为950-1000℃。本实施例优化了熔融、拉丝、热定型的熔融温度、拉丝温度等技术参数。
实施例2：
本实施例所述的一种耐腐蚀玻璃纤维组合物，各原料重量组份为：SiO2为80份，Al2O3为20份，CaO为5份，MgO为5份，Fe2O3为0.2份，ZrO2为0.5份，SrO为0.05份，K2O为0.3份，Na2O为0.1份，环氧树脂组合物 0.01份、聚合碳粉0.001份；其制备方法与实施例1相同。
实施例3：
本实施例所述的一种耐腐蚀玻璃纤维组合物，各原料重量组份为：SiO2为100份，Al2O3为30份，CaO为15份，MgO为15份，Fe2O3为1.0份， ZrO2为2份，SrO为0.15份，K2O为1.5份，Na2O为1.0份，环氧树脂组合物0.05份、聚合碳粉0.01份；其制备方法与实施例1相同。
对比例1：
对比例1涉及的一种耐腐蚀玻璃纤维组合物，各原料重量组份为：SiO2为85份，Al2O3为25份，CaO为10份，MgO为8份，Fe2O3为0.5份，ZrO2为1.0份，SrO为0.1份，K2O为0.9份，Na2O为0.5份，环氧树脂0.03份、聚合碳粉0.005份；即对比例1中的环氧树脂组合物用环氧树脂替代；对比例1的制备方法与实施例1相同。
对比例2：
对比例2涉及的一种耐腐蚀玻璃纤维组合物，各原料重量组份与实施例1相同，其不同之处在于：对比例2的制备方法中，直接将ZrO2、环氧树脂组合物、聚合碳粉、SiO2、Al2O3、CaO、MgO、Fe2O3、SrO、K2O、Na2O混合均匀依次进行熔融、拉丝、热定型等处理，得耐腐蚀玻璃纤维组合物，即无需备料。
实验例1：
耐化学腐蚀性实验：将实施例1-3和对比例1-2制得的玻璃组合物分别磨碎、过筛取80～120目之间的玻璃颗粒，分别进行耐碱性和耐酸性检测。
耐碱性检测：恒温浸泡在85℃的5％NaOH溶液100h后，取出样品过滤，在100℃烘箱中烘干，分别计算样品质量保留率。
耐酸性检测：恒温浸泡在90℃的10％H2SO4溶液100h后，取出样品过滤，在100℃烘箱中烘干，分别计算样品质量保留率。
结果如表1所示：
表1：
Figure BDA0003053718870000061
通过表1可知，实施例1-3与对比例1-2相比，具有较高的玻璃颗粒耐腐蚀质量保留率。
实验例2：
将实施例1-3和对比例1-2制得的玻璃纤维组合物，分别进行拉伸强度性能测试，结果如表2所示：
表2：
项目 拉伸强度(Mpa)
实施例1 2932
实施例2 2916
实施例3 2944
对比例1 2710
对比例2 2632
通过表2可知，实施例1-3制备的玻璃纤维均具有较高的拉伸强度，本发明各组分及制备方法的结合能够进一步提高所制备的耐腐蚀玻璃纤维的拉伸强度。
上述具体实施方式仅是本发明的具体个案，本发明的专利保护范围包括但不限于上述具体实施方式的产品形态和式样，任何符合本发明权利要求书且任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应落入本发明的专利保护范围。

Claims (10)

1.一种耐腐蚀玻璃纤维组合物，其特征在于：各原料重量组份为：SiO2为80-100份，Al2O3为20-30份，CaO为5-15份，MgO为5-15份，Fe2O3为0.2-1.0份，ZrO2为0.5-2份，SrO为0.05-0.15份，K2O为0.3-1.5份，Na2O为0.1-1.0份，环氧树脂组合物0.01-0.05份、聚合碳粉0.001-0.01份。
2.根据权利要求1所述的耐腐蚀玻璃纤维组合物，其特征在于：所述耐腐蚀玻璃纤维组合物，各原料重量组份为：SiO2为85份，Al2O3为25份，CaO为10份，MgO为8份，Fe2O3为0.5份，ZrO2为1.0份，SrO为0.1份，K2O为0.9份，Na2O为0.5份，环氧树脂组合物0.03份、聚合碳粉0.005份。
3.根据权利要求1或2所述的耐腐蚀玻璃纤维组合物，其特征在于：所述环氧树脂组合物由A组分和B组分按重量比(1-15)：(1-3)配制而成，其中，A组分包括环氧树脂和粒径为0.01μm～0.1μm的氧化铝，环氧树脂和粒径为0.01μm～0.1μm的氧化铝重量比为(3-10):(0.5-2)；B组分为固化剂。
4.根据权利要求3所述的耐腐蚀玻璃纤维组合物，其特征在于：所述环氧树脂组合物由A组分和B组分按重量比3：1配制而成，所述A组分中环氧树脂和粒径为0.01μm～0.1μm的氧化铝重量比为5:1.2。
5.根据权利要求3所述的耐腐蚀玻璃纤维组合物，其特征在于：所述固化剂为间苯二胺、异佛尔酮二胺或间苯二甲胺中的一种或多种。
6.根据权利要求1、2、4、5任一项所述的耐腐蚀玻璃纤维组合物，其特征在于：所述聚合碳粉为炭黑、酚醛树脂、钛白粉按重量比(2-4)：(1-2)：(3-6)的比例制备而成。
7.根据权利要求6所述的耐腐蚀玻璃纤维组合物，其特征在于：其制备方法为：按重量比将炭黑、酚醛树脂、钛白粉混合均匀发生聚合反应，聚合反应时间为40-50min，温度为130-150℃，然后冷却过滤而得。
8.根据权利要求6所述的耐腐蚀玻璃纤维组合物，其特征在于：所述聚合碳粉为炭黑、酚醛树脂、钛白粉按重量比3：1：3的比例制备而成。
9.根据权利要求1、2、4、5、7、8任一项所述的耐腐蚀玻璃纤维组合物，其特征在于：所述耐腐蚀玻璃纤维组合物的制备方法为：首先按规定重量份数的ZrO2、环氧树脂组合物和聚合碳粉混合于高温反应釜中，加热温度至300-650℃，压强为30-50MPa，均匀搅拌30-50min，得备料；然后将备料与规定重量份数的SiO2、Al2O3、CaO、MgO、Fe2O3、SrO、K2O、Na2O混合均匀依次进行熔融、拉丝、热定型处理，得耐腐蚀玻璃纤维组合物。
10.根据权利要求9所述的耐腐蚀玻璃纤维组合物，其特征在于：所述熔融时间为30-35min，熔融温度为900-1200℃；拉丝温度为1000-1200℃，拉丝速率为600-1100m/min；热定型温度为950-1000℃。
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