一种耐碱性玻璃纤维的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种耐碱性玻璃纤维的制备方法，包括如下步骤：（1）通过焙烧除去E玻璃纤维表面的浸润剂；（2）用硅烷偶联剂A187对步骤（1）处理后的E玻璃纤维进行表面处理；（3）用硅烷偶联剂A1100对纳米氧化锆粒子进行表面修饰；（4）使步骤（3）处理后的纳米氧化锆粒子附着于步骤（2）处理后的E玻璃纤维表面，并于80～130℃反应1～4小时，得到耐碱性玻璃纤维。本发明方法可在保留原有E玻璃纤维优异的物理性能的基础上通过对玻璃纤维表面进行化学修饰来提高E玻璃纤维的耐碱性能。
【专利说明】一种耐碱性玻璃纤维的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种耐碱性玻璃纤维的制备方法。
【背景技术】
[0002]无碱玻璃纤维(E玻璃纤维)是一种非常好的轻质、高强、多功能的增强材料。无碱玻璃纤维的特点是其碱性金属氧化物含量小于1%，与中碱或者耐碱性玻璃纤维相比其物理性能优异而耐碱性较差，在建筑、化学腐蚀、保温材料、高端包装材料等耐碱性领域的应用有着很大的局限性。近年来，国内外在耐碱性玻璃纤维的研究上也做出过大量的工作，但是他们的研究成果主要是基于对玻璃配方中金属氧化物成分的调整，即通过调整ZrO2以及TiO2在玻璃配方中的含量来达到提高玻璃纤维的耐碱性的目的，但是这种方法成本高，同时玻璃配方改变也会对玻璃纤维整个拉丝工艺产生影响导致了产品性能的波动，并且在调整玻璃纤维含量中金属氧化物成分后，玻璃纤维的力学性质以及其他物理性能会受到很大的影响，所以找到一种新型耐碱性玻璃纤维的制备方法，在保留原有E玻璃纤维优异的物理性能的基础上提高E玻璃纤维的耐碱性能显得尤为重要，但至今尚未见到对此类耐碱性玻璃纤维的
【发明内容】
的报道。
【发明内容】
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[0003]本发明要解决的技术问题是提供一种耐碱性玻璃纤维的制备方法，在保留原有E玻璃纤维优异的物理性能的基础上通过对玻璃纤维表面进行化学修饰来提高E玻璃纤维的耐碱性能。
[0004]本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为:
[0005]一种耐碱性玻璃纤维的制备方法，包括如下步骤:
[0006]( I)通过焙烧除去E玻璃纤维表面的浸润剂；
[0007](2)用硅烷偶联剂A187对步骤(1)处理后的E玻璃纤维进行表面处理；
[0008](3)用硅烷偶联剂AllOO对纳米氧化锆粒子进行表面修饰；
[0009](4)使步骤(3)处理后的纳米氧化锆粒子附着于步骤(2)处理后的E玻璃纤维表面，并于80~130°C反应I~4小时，得到耐碱性玻璃纤维。
[0010]所述步骤(1)中，焙烧温度在400-550°C，焙烧时间在3_5小时。
[0011]所述步骤(2)中，所述的表面处理采用浸溃法，即先将硅烷偶联剂A187配成水溶液A，然后使E玻璃纤维于水溶液A中浸溃，取出干燥即得硅烷偶联剂处理后的E玻璃纤维。
[0012]进一步，水溶液A中硅烷偶联剂A187与去离子水的质量比为0.5~5:100，优选为1:100。
[0013]进一步，所述的浸溃在室温下进行，浸溃时间为1-2分钟。
[0014]所述步骤(3)中，所述的纳米氧化锆粒子的直径在10~100纳米之间，优选为10~30纳米。所述的表面修饰推荐采用如下方法:使纳米氧化锆粒子和硅烷偶联剂AllOO在溶剂中于60~100°C反应4~24小时，然后离心得到表面修饰后的纳米氧化锆粒子。[0015]进一步，所述的溶剂可以是甲苯、乙醇、丙酮、去离子水/乙醇混合溶剂等，优选去离子水/乙醇混合溶剂，更优选混合溶剂中去离子水与乙醇的体积比为1:1。
[0016]进一步，纳米氧化锆粒子与硅烷偶联剂AllOO的质量比为1:1~5:1，优选为2:1。
[0017]进一步，纳米氧化锆粒子和硅烷偶联剂AllOO的反应温度优选80°C，反应时间优选为12个小时。
[0018]所述步骤(4)中，可以采用涂覆或者浸溃的方式使步骤(3)处理后的纳米氧化锆粒子附着于步骤(2)处理后的E玻璃纤维表面。
[0019]所述步骤(4)中，反应温度优选100°C，反应时间优选2小时。
[0020]本发明所述的制备方法，E玻璃纤维和纳米氧化锆粒子分别使用末端带有环氧基团的硅烷偶联剂A187和末端带有氨基的偶联剂AllOO进行表面处理，由于氨基与环氧基团在一定的温度下可以发生开环反应，从而使得修饰过的氧化锆纳米粒子可以顺利地接到玻璃纤维的表面，并且可以充分地对玻璃纤维表面进行包覆，达到在碱性的条件下对玻璃纤维表面进行保护的作用，提高了耐碱性效果。
[0021]与现有技术相比，本发明的有益效果在于:本发明在保留原有E玻璃纤维优异的物理性能的基础上有效提高了 E玻璃纤维的耐碱性能。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1是AllOO修饰纳米氧化锆粒子的合成示意图。 [0023]图2是A187修饰E玻璃纤维无捻粗纱的合成示意图。
[0024]图3是纳米氧化锆粒子修饰玻璃纤维的合成示意图。
【具体实施方式】
[0025]下面通过具体实施例对本发明的技术方案做进一步说明，但本发明的保护范围不限于此:
[0026]实施例1
[0027]①选择一款普通无捻E玻璃纤维粗纱A置于400°C马沸炉中3个小时，充分除去表面浸润剂；
[0028]②配置1%浓度的A187去离子水溶液，将此款除去浸润剂的玻璃纤维粗纱A在1%浓度的A187溶液中浸溃1-2分钟后取出室温晾干备用；
[0029]③用AllOO修饰纳米氧化锆粒子:称取纳米氧化锆粒子10克，超声分散于500ml的去离子水/乙醇溶剂(体积比1:1)的三口烧瓶中，搅拌至混合均匀，滴加5g的AllOO偶联剂，滴加完毕后保持80°C温度回流反应12小时后，用高速离心机从溶剂中分离出经过偶联剂表面修饰过的纳米氧化锆粒子，再将这些粒子分散到去离子水中浸溃A187处理后的粗纱，浸溃时间为3-10分钟；
[0030]④浸溃过的样品被放入100°C的烘箱中烘制2个小时，最后得到成品。
[0031]整个反应过程以及产物见图1、图2和图3。
[0032]所有样品都经过耐碱性测试，即玻璃纤维耐碱性测试法-氢氧化钠溶液浸泡法(GB/T20102-2006)。所有样品，包括无捻粗纱A、氢氧化钠浸溃过的无捻粗纱A、纳米氧化锆修饰过的无捻粗纱A以及氢氧化钠浸溃过的纳米氧化锆修饰的无捻粗纱A、耐碱性玻璃纤维粗纱C以及氢氧化钠溶液浸溃过耐碱性玻璃纤维粗纱C的力学性能(断裂强度)是根据GB/T7690.3-2001标准进行测试，并收集数据，见表1。
[0033]从数据结果来看，经过纳米氧化锆修饰过的粗纱A经过碱性溶液煮后的断裂强度保留率最高，其次是耐碱性玻璃纤维，而普通的E玻璃纤维的断裂强度保留率最低。
[0034]表1纱线断裂强度数据对比表
[0035]
【权利要求】
1.一种耐碱性玻璃纤维的制备方法，包括如下步骤: (1)通过焙烧除去E玻璃纤维表面的浸润剂； (2)用硅烷偶联剂A187对步骤(1)处理后的E玻璃纤维进行表面处理； (3)用硅烷偶联剂AllOO对纳米氧化锆粒子进行表面修饰； (4)使步骤(3)处理后的纳米氧化锆粒子附着于步骤(2)处理后的E玻璃纤维表面，并于80~130°C反应1~4小时，得到耐碱性玻璃纤维。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于:所述步骤(1)中，焙烧温度在400-550°C，焙烧时间在3-5小时。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于:所述步骤(2)中，所述的表面处理采用浸溃法。
4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于所述的浸溃法具体为:先将硅烷偶联剂A187配成水溶液A，然后使E玻璃纤维于水溶液A中充分浸溃，取出干燥即得硅烷偶联剂处理后的E玻璃纤维，所述水溶液A中硅烷偶联剂A187与去离子水的质量比为0.5~5:100。
5.如权利要求1~4之一所述的制备方法，其特征在于:所述步骤(3)中，所述的纳米氧化锆粒子的直径在10~100纳米之间。
6.如权利要求1~4之一所述的制备方法，其特征在于:步骤(3)所述的表面修饰采用如下方法:使纳米氧化锆粒子和硅烷偶联剂AllOO在溶剂中于60~100°C反应4~24小时，然后离心得到表面修饰后的纳米氧化锆粒子。
7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于:所述的溶剂是甲苯、乙醇、丙酮、或去离子水/乙醇混合溶剂。
8.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于:步骤(3)中，纳米氧化锆粒子与硅烷偶联剂AllOO的质量比为1:1~5:1。
9.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于:纳米氧化锆粒子和硅烷偶联剂AllOO的反应温度80°C，反应时间为12个小时。
10.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于:步骤(4)中，反应温度为100°C，反应时间为2小时。
【文档编号】C03C25/42GK103787593SQ201410011984
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2014年1月10日 优先权日:2014年1月10日
【发明者】张志坚, 花蕾, 袁向静, 崔丽荣 申请人:巨石集团有限公司