一种ecr无氟无硼高强直接纱及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种ECR无氟无硼高强直接纱及其制备方法，ECR无氟无硼高强直接纱包括占ECR无氟无硼高强直接纱总质量百分比的以下各组分：SiO2:56～62%，Al203:9～14%，Ca0:18～24%，Mg0:1～5%,TiO2:0.5～3%，ZnO:1～5%，Na20和K2O:0～1%，Fe2O3：0.1～0.5%，SO3:0～0.1%，上述组分百分比之和为100%，ECR无氟无硼高强直接纱的制备方法包括称量、配料、熔制、通路、拉丝、烘干、后工序几个步骤。采用本发明所涉及的制备方法制备的ECR无氟无硼高强直接纱节能环保，具有较强的耐腐蚀性和更高的力学性能。
【专利说明】—种ECR无氟无硼高强直接纱及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种ECR无氟无硼高强直接纱及其制备方法。
【背景技术】
[0002]ECR玻璃纤维是新一代环保型特种无碱玻璃纤维产品，它是一种无碱无氟无硼的玻璃纤维，具有特强的耐酸性、耐水性、耐应力腐蚀性以及短期抗碱性，同时还具有良好的电学性能。ECR玻璃配方中无含硼含氟的原料，从源头上消除了氟、硼对环境的污染，把制造过程中空气污染降低到最低程度。目前的ECR玻璃纤维其在制备原料中采用石灰石产生玻璃所需的CaO，导致配合料的熔化速度低且容易产生废气。现有的ECR玻璃纤维其制备原料及其浸润剂，使得该玻纤的工艺织造性能没有达到理想的程度，玻纤产品在耐腐蚀性和力学性能上都有待改善。另外国内大多的拉丝技术为坩埚法拉丝技术，纤维的基本性能较差，如线密度低，浸润剂涂覆的均匀性差，在拉制细纱产品上，不易得到高质量的产品。
【发明内容】
[0003]为了解决上述问题，本发明提供了一种ECR无氟无硼高强直接纱及其制备方法，该高强直接纱节能环保，具有较强的耐腐蚀性和更高的力学性能。
[0004]为实现上述目的，本发明的具体方案为:
一种ECR无氟无硼高强直接纱，包括占ECR无氟无硼高强直接纱总质量百分比的以下各组分:Si02: 56 ~62%, Al2O3:9 ~14%, CaO: 18 ~24%, MgO:1 ~5%, TiO2:0.5 ~3%, ZnO:1 ~5%, Na2O 和 K2OiO ~1%，Fe2O3:0.1 ~0.5%, SO3:0 ~0.1%，上述组分百分比之和为 100%。
[0005]一种ECR无氟无硼高强直接纱的制备方法，包括以下步骤:` (1)称量，采用的原料及其质量份数为:高岭土:68~135 ;叶腊石:285~460 ;生石灰:150~200 ；白z?石:65~95 ;娃硼|丐石:25~49 ；白泡石:145~235 ;萤石:13~28 ;钠长石:17~28，各成份配比之和为1000 ;钠长石、萤石、白云石、生石灰需过100目筛，硅硼钙石需过200目筛，高岭土、叶腊石、白泡石需过200~325目筛；
(2)配料，启动搅拌器，待搅拌器运转正常后，将萤石、钠长石预先混合，再将预先混合的原料同(I)步骤的剩余原料一起送入搅拌器，搅拌均匀，均匀度大于92% ；
(3)熔制，将(2)步骤混合均匀的物料送入单元窑中熔制得到高温玻璃液；熔制温度控制在1400。。~1480°C范围内；熔制时间为72h~90h ；
(4)通路，将(3)步骤得到的高温玻璃液经澄清、均化后进入作业通路，并经800~4000孔的钼金漏板中流出，从钼金漏板中流出的温度控制在1280°C~1320°C ；
(5)拉丝，将(4)步骤制得的物料表面涂覆一层浸润剂后，缠绕在车头上制成直径在9~24um的原丝；
(6)烘干，将(5)步骤得到的原丝采用蒸汽烘干方式烘干制得ECR无氟无硼高强直接纱；烘干温度控制在90°C~150°C，烘干时间为12h~16h ；
(7 )后工序，将(6 )步骤烘干后的ECR无氟无硼高强直接纱经络纱、检验、包装后出厂。[0006]浸润剂包括占浸润剂总质量百分比的以下各组分:
偶联剂0.7~1.5%，pH值调节剂0.05%,润湿剂0.4~0.8%，润滑剂A 0.1~0.8%，润滑剂B 0.5~1.2%，成膜剂0.3~0.7%，偶联剂改性剂12~18%，余量为去离子水。
[0007]偶联剂采用A-187和A1387这两种硅烷偶联剂复配而成，按照这两种硅烷偶联剂占浸润剂总质量百分比，A-187硅烷偶联剂0.6~1%，A1387硅烷偶联剂0.1~0.5%。
[0008]pH值调节剂采用HAC冰醋酸。
[0009]润湿剂采用RH-02润湿剂。
[0010]润滑剂A采用SE-OI润滑剂。
[0011 ] 润滑剂B采用PE-2油酸酯。
[0012]成膜剂采用FR-04成膜剂。
[0013]偶联剂改性剂采用FE-Ol环氧树脂乳液。
[0014]本发明采用的拉丝技术为池窑拉丝，与国内大多的坩埚法拉丝技术相比，在产品质量上有较大优势，尤其体现在纤维基本性能上，线密度提高、浸润剂涂覆的均匀性较好；在拉制细纱产品上，控制技术对产品质量的影响更大。
[0015]本发明使用的浸润剂在生产时采用电脑操控、自动投料设备。
[0016]本发明采用无氟无硼新型玻璃成分配方生产。ECR无氟无硼高强直接纱具有更高的力学强度和力学性能。实验室中通过调整Si02+Al203及Si02/Al203，CaO+MgO及CaO/MgO，再加入少量其他具有一定助熔效果的氧化物，替代硼和氟的使用；采用生石灰替代石灰石直接提供玻璃所需的CaO，提高配合料的熔化速度的同时有效降低废气的产生。该新型配方在节能环保的同时，该ECR无氟无硼高强直接纱在耐腐蚀性和力学性能上得到极大提升。
[0017]本发明所采用的浸润剂，赋予该玻纤优异的工艺织造性能的同时，通过特有的成分组合，保证了该玻纤最终在符合材料上体现出优异的力学性能。这种新型浸润剂通过A187和A1387这2种偶联剂复配，使得玻纤与基体树脂键桥作用更加突出，同时使用偶联剂改性的环氧树脂乳液FE-01，更进一步提高了复合材料的力学性能。
【具体实施方式】
[0018]以下结合实施例对本发明作进一步的说明。
[0019]实施例1:一种ECR无氟无硼高强直接纱的制备方法，包括以下步骤:
(O称量，采用的原料及其质量份数为:高岭土:125 ;叶腊石:320 ;生石灰:180 ;白云石:75 ;硅硼钙石:35 ;白泡石:176 ;萤石:22 ;钠长石:19，各成份配比之和为1000 ;钠长石、萤石、白云石、生石灰需过100目筛，硅硼钙石需过200目筛，高岭土、叶腊石、白泡石需过300目筛；
(2)配料，启动搅拌器，待搅拌器运转正常后，将萤石、钠长石预先混合，再将预先混合的原料同(1)步骤的剩余原料一起送入搅拌器，搅拌均匀，均匀度大于92% ；
(3)熔制，将(2)步骤混合均匀的物料送入单元窑中熔制得到高温玻璃液；熔制温度控制在1400°C范围内；熔制时间为90h ；
(4)通路，将(3)步骤得到的高温玻璃液经澄清、均化后进入作业通路，并经800孔的钼金漏板中流出，从钼金漏板中流出的温度控制在1280°C ；
(5)拉丝，将(4)步骤制得的物料表面涂覆一层浸润剂后，缠绕在车头上制成直径在24um的原丝；
(6)烘干，将(5)步骤得到的原丝采用蒸汽烘干方式烘干制得ECR无氟无硼高强直接纱；烘干温度控制在100°C，烘干时间为16h ；
(7)后工序，将(6)步骤烘干后的ECR无氟无硼高强直接纱经络纱、检验、包装后出厂。
[0020]浸润剂包括占浸润剂总质量百分比的以下各组分:
偶联剂1%，pH值调节剂0.05%,润湿剂0.5%，润滑剂A 0.6%，润滑剂B 0.9%，成膜剂
0.5%，偶联剂改性剂16%，余量为去离子水。
[0021]偶联剂采用A-187和A1387这两种硅烷偶联剂复配而成，按照这两种硅烷偶联剂占浸润剂总质量百分比，A-187硅烷偶联剂0.8%，A1387硅烷偶联剂0.2%。
[0022]pH值调节剂采用HAC冰醋酸。
[0023]润湿剂采用聚氧乙烯醚脂肪醇类润湿剂，例如:润湿剂RH-02。
[0024]润滑剂A采用聚乙烯亚胺 聚酰胺盐类润滑剂，例如:润滑剂SE-01。
[0025]润滑剂B采用聚乙二醇脂肪酸酯类润滑剂，例如:PE-2油酸酯。
[0026]成膜剂采用低分子量双酚A环氧乳液，其分子量范围为180~400，或采用中等分子量聚酯乳液，其分子量范围为3000~5000，例如:FR-04成膜剂。
[0027]偶联剂改性剂采用FE-Ol环氧树脂乳液。
[0028]浸润剂最后的PH值为5，含油率为0.55%，固含量为4.1%。
[0029]采用以上ECR无氟无硼高强直接纱的制备方法制备的ECR无氟无硼高强直接纱，包括占ECR无氟无硼高强直接纱总质量百分比的以下各组分为:Si02:58%，Al2O3:10%,CaO: 20%, MgO: 3%, TiO2:2%, ZnO: 4%, Na2O 和 K2O: 0.5%, Fe2O3:0.3%, SO3:0.05%,上述组分百分比之和为100%。
[0030]本ECR无氟无硼高强直接纱的主要物理性能指标如下:
单纤维直径:18 μ m ;
断裂强度: 0.5N/tex ；
含油率: 0.55% ；
含水率: 0.08% ；
号数:906。
【权利要求】
1.一种ECR无氟无硼高强直接纱，其特征在于:包括占ECR无氟无硼高强直接纱总质量百分比的以下各组分:Si02:56~62%，Al2O3:9~14%，CaO: 18~24%，MgO:1~5%, TiO2:0.5 ~3%, ZnO:1 ~5%, Na2O 和 K2O: O ~1%，Fe2O3:0.1 ~0.5%, SO3:0 ~0.1%，上述组分百分比之和为100%。
2.一种如权利要求1所述的ECR无氟无硼高强直接纱的制备方法，其特征在于:包括以下步骤: (1)称量，采用的原料及其质量份数为:高岭土:68~135 ;叶腊石:285~460 ;生石灰:150~200 ；白z?石:65~95 ;娃硼|丐石:25~49 ；白泡石:145~235 ;萤石:13~28 ;钠长石:17~28，各成份配比之和为1000 ;钠长石、萤石、白云石、生石灰需过100目筛，硅硼钙石需过200目筛，高岭土、叶腊石 、白泡石需过200~325目筛； (2)配料，启动搅拌器，待搅拌器运转正常后，将萤石、钠长石预先混合，再将预先混合的原料同(I)步骤的剩余原料一起送入搅拌器，搅拌均匀，均匀度大于92% ； (3)熔制，将(2)步骤混合均匀的物料送入单元窑中熔制得到高温玻璃液；熔制温度控制在1400。。~1480°C范围内；熔制时间为72h~90h ； (4)通路，将(3)步骤得到的高温玻璃液经澄清、均化后进入作业通路，并经800~4000孔的钼金漏板中流出，从钼金漏板中流出的温度控制在1280°C~1320°C ； (5)拉丝，将(4)步骤制得的物料表面涂覆一层浸润剂后，缠绕在车头上制成直径在9~24um的原丝； (6)烘干，将(5)步骤得到的原丝采用蒸汽烘干方式烘干制得ECR无氟无硼高强直接纱；烘干温度控制在90°C~150°C，烘干时间为12h~16h ； (7)后工序，将(6)步骤烘干后的ECR无氟无硼高强直接纱经络纱、检验、包装后出厂。
3.根据权利要求2所述的ECR无氟无硼高强直接纱的制备方法，其特征在于:浸润剂包括占浸润剂总质量百分比的以下各组分: 偶联剂0.7~1.5%，pH值调节剂0.05%,润湿剂0.4~0.8%，润滑剂A 0.1~0.8%，润滑剂B 0.5~1.2%，成膜剂0.3~0.7%，偶联剂改性剂12~18%，余量为去离子水。
4.根据权利要求3所述的ECR无氟无硼高强直接纱的制备方法，其特征在于:偶联剂采用A-187和A1387这两种硅烷偶联剂复配而成，按照这两种硅烷偶联剂占浸润剂总质量百分比，A-187硅烷偶联剂0.6~1%，A1387硅烷偶联剂0.1~0.5%。
5.根据权利要求3所述的ECR无氟无硼高强直接纱的制备方法，其特征在于:pH值调节剂采用HAC冰醋酸。
6.根据权利要求3所述的ECR无氟无硼高强直接纱的制备方法，其特征在于:润湿剂采用RH-02润湿剂。
7.根据权利要求3所述的ECR无氟无硼高强直接纱的制备方法，其特征在于:润滑剂A采用SE-Ol润滑剂。
8.根据权利要求3所述的ECR无氟无硼高强直接纱的制备方法，其特征在于:润滑剂B采用PE-2油酸酯。
9.根据权利要求3所述的ECR无氟无硼高强直接纱的制备方法，其特征在于:成膜剂采用FR-04成膜剂。
10.根据权利要求3所述的ECR无氟无硼高强直接纱的制备方法，其特征在于:偶联剂改性剂采用FE-Ol环氧树脂`乳液。
【文档编号】C03C13/00GK103771716SQ201410049971
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2014年2月13日 优先权日:2014年2月13日
【发明者】杨鹏威, 杨国文, 李荣平, 兰海航 申请人:江苏长海复合材料股份有限公司