本发明涉及电子非金属材料领域，更具体地说，涉及一种黑色玻璃纤维及其制备方法。
背景技术：
目前，电子产品中应用广泛的工程塑料、镁铝合金等存在的质量重、导热性能欠佳、成本昂贵、不坚固、不耐磨等问题，而现阶段改变上述弊端最普遍的方法是采用碳纤维作为增强材料，但是碳纤维的价格昂贵，在生产过程中不易成型，不易着色，而且碳纤维的导电性较强，使用碳纤维的电子产品容易存在漏电情况。
玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料，具有优异的绝缘性、耐热性、耐腐蚀性、并且具有机械强度高、模量高等优点，因此，近几年来，玻璃纤维增强复合材料作为工程塑料、镁铝合金、碳纤维复合材料等的替代品，大量的应用于电子产品领域，得到了飞速的发展和广泛的应用。
上述应用材料主要应用于计算机机壳，因此，在许多期刊文献中提到了黑色玻璃的研制，黑色通常通过引入氧化铬、氧化锰、氧化铁、氧化钴、氧化铜等来获得。其原理是这些氧化物的金属离子在可见光区都具有较宽广的吸收带，有较强的着色能力，当一种或几种此类离子的浓度达到一定程度时，由于饱和吸收而使玻璃纤维呈黑色。但是，根据期刊文献中研制黑色玻璃所提到的着色元素采用正交试验熔制黑色玻璃纤维，结果显示加入氧化钴的黑色玻璃拉丝后呈蓝色；加入氧化铜的黑色玻璃拉丝后呈绿色，在后期进行的析晶实验中，加入氧化铬的黑色玻璃纤维，在不同的温度段，分别呈现绿色、红色。以上都不符合黑色玻璃纤维制品的要求。
目前有专利cn201310308254、cn201410018438提到的黑色(彩色)玻璃纤维，是采用在线涂覆的方法，即进行二次浸染，但此种方法存在染色不均匀，染色后着色不佳易脱落的问题。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术缺点，提供一种黑色玻璃纤维及其制备方法，本发明所提供的黑色玻璃纤维在室温到1500℃下及9-13um的直径下均呈黑色。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种黑色玻璃纤维，包含以下重量份的组分：
sio252-54％；
al2o313-15％；
cao17-19％；
mgo2-2.5％；
b2o32-3％；
fe2o35.05-8％；
tio22.58-3.5％；
mno21.6-2.3％；
k2o+na2o0.6-0.7％，
其中，k2o和na2o的质量比为0.01～0.99：0.99～0.01。
本发明提供的一种黑色玻璃纤维的制备方法，包含以下步骤：
(1)原料的混合：将原料干燥、粉碎后按比例混合制成配合料，然后将配合料加入混合罐中混合均匀；
(2)配合料的熔化：将步骤(1)中所得均匀配合料，经窑头料仓、螺旋投料机送入池窑内进行熔化、澄清均化，得到黑色玻璃液；
(3)玻璃纤维的制备：步骤(2)所得玻璃液流出后进入主通路、分配通路、作业通路，再经流液槽进入底部布置有漏嘴的铂铑合金漏板，玻璃液经过漏嘴流出得到液态黑色玻璃丝，液态黑色玻璃丝由通水冷却器进行冷却，得到黑色玻璃纤维；
(4)成品：步骤(3)所得黑色玻璃纤维经涂油器涂上浸润剂，再控制拉丝机速度拉制成连续黑色玻璃纤维，
其中，步骤(1)中所述原料按重量份包括：
玄武岩23～27％；
硼钙石6～8％；
叶腊石33～37％；
生石灰13～16％；
石英粉12～15％；
四氧化三铁4～6％；
钛白粉1.5～2.5％，
其中，步骤(1)中所述混合罐混合压力为300-350kpa，混合次数为5～20次。
其中，步骤(2)中所述池窑内温度为1320-1350℃。
其中，步骤(3)中主通路内温度为1260-1290℃，所述分配通路内温度为1210-1240℃，所述作业通路内温度为1150-1180℃，所述通水冷却器温度为27-29℃。
其中，步骤(3)中所述漏嘴直径范围为1.5-2.0mm，所述液态黑色玻璃丝的长度为4-5mm。
其中，步骤(4)中所述浸润剂为增强pp型浸润剂。
其中，步骤(4)中所述拉丝机拉制过程中速度为1100m/s的恒定线速度。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明所提供的黑色玻璃纤维在生产熔制中加入少量的四氧化三铁原料，四氧化三铁这种原料对黑色的着色能力相当强，黑色玻璃拉丝后纤维明显会呈亮黑色，作为增强材料可以使电子产品更加美观。
本发明中fe2o3为黑色玻璃着色剂，但fe2o3对玻璃颜色和玻璃的热传递性影响较大，含量过高会影响玻璃的透热性，且玻璃的析晶能力会明显增强，对纤维成型产生不利影响。本发明所提供的组分，大大降低了玻璃纤维的成型温度，减小了玻璃纤维的析晶倾向，利于黑色玻璃纤维的生产。
本发明所提供的黑色玻璃纤维制备方法中使用了铁含量较高的玄武岩原料，黑色玻璃纤维中的主要靠玄武岩来提供fe2o3成份，玄武岩原料分布广泛，储量丰富，价格低廉，能够大大降低黑色玻璃纤维的生产成本。
本发明通过优化着色元素的加入比例，直接熔制黑色玻璃，拉丝生产黑色玻璃纤维，无需二次浸染，简化了黑色玻璃纤维的制备工艺，节约了生产时间，有效降低了生产成本。并且黑色玻璃拉丝成电子产品所需所有直径后都不会产生变色现象，保证了稳定优异的产品质量。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围并不限于所述内容。
下述实施例中所述生产方法适用于各种生产规模的池窑生产制备黑色玻璃纤维，并不局限于所述内容。
实施例1：
准备好所需的原材料，按照下列重量份进行配料：玄武岩23份，硼钙石6.5份，叶腊石36份，生石灰14份，石英粉14份，四氧化三铁4份，钛白粉2.5份将上述原料混合成配合料，在压力为300kpa的混合罐中混合18次得到均匀配合料，均匀配合料经窑头料仓、螺旋投料机送入1320℃池窑内进行熔化、澄清均化，得到黑色玻璃液，然后玻璃液流出后依次进入1270℃主通路、1210℃分配通路、1150℃作业通路，再经流液槽进入底部布置有漏嘴的铂铑合金漏板，玻璃液经过直径范围在1.5-2mm的漏嘴流出得到液态黑色玻璃丝，液态玻璃丝长度为5mm，液态黑色玻璃丝由29℃冷却器进行冷却，得到黑色玻璃纤维，经涂油器涂上增强pp型浸润剂，以1100m/s的恒定线速度拉制成直径范围在9-13um的连续玻璃纤维。
实施例2：
准备好所需的原材料，按照下列重量份进行配料：玄武岩24份，硼钙石6份，叶腊石33份，生石灰14份，石英粉14份，四氧化三铁5份，钛白粉2份，将上述原料混合成配合料，在压力为320kpa的混合罐中混合15次得到均匀配合料，均匀配合料经窑头料仓、螺旋投料机送入1350℃池窑内进行熔化、澄清均化，得到黑色玻璃液，然后玻璃液流出后依次进入1260℃主通路、1240℃分配通路、1180℃作业通路，再经流液槽进入底部布置有漏嘴的铂铑合金漏板，玻璃液经过直径范围在1.5-2mm的漏嘴流出得到液态黑色玻璃丝，液态玻璃丝长度为4mm，液态黑色玻璃丝由27℃冷却器进行冷却，得到黑色玻璃纤维，经涂油器涂上增强pp型浸润剂，以1100m/s的恒定线速度拉制成直径范围在9-13um的连续玻璃纤维。
实施例3：
准备好所需的原材料，按照下列重量份进行配料：玄武岩25份，硼钙石6.5份，叶腊石34份，生石灰13.5份，石英粉14份，四氧化三铁5.5份，钛白粉1.5份，将上述原料混合成配合料，在压力为330kpa的混合罐中混合12次得到均匀配合料，均匀配合料经窑头料仓、螺旋投料机送入1330℃池窑内进行熔化、澄清均化，得到黑色玻璃液，然后玻璃液流出后依次进入1270℃主通路、1220℃分配通路、1160℃作业通路，再经流液槽进入底部布置有漏嘴的铂铑合金漏板，玻璃液经过直径范围在1.5-2mm的漏嘴流出得到液态黑色玻璃丝，液态玻璃丝长度为5mm，液态黑色玻璃丝由27-29℃冷却器进行冷却，得到黑色玻璃纤维，经涂油器涂上增强pp型浸润剂，以1100m/s的恒定线速度拉制成直径范围在9-13um的连续玻璃纤维。
实施例4：
准备好所需的原材料，按照下列重量份进行配料：玄武岩24份，硼钙石7份，叶腊石34份，生石灰14份，石英粉13份，四氧化三铁6份，钛白粉2份。制成的配合料，在压力为350kpa的混合罐中混合10次得到均匀配合料，均匀配合料经窑头料仓、螺旋投料机送入1340℃池窑内进行熔化、澄清均化，得到黑色玻璃液，然后玻璃液流出后依次进入1280℃主通路、1220℃分配通路、1170℃作业通路，再经流液槽进入底部布置有漏嘴的铂铑合金漏板，玻璃液经过经过直径范围在1.5-2mm的漏嘴流出得到液态黑色玻璃丝，液态玻璃丝长度为5mm，液态黑色玻璃丝由28℃冷却器进行冷却，得到黑色玻璃纤维，经涂油器涂上增强pp型浸润剂，以1100m/s的恒定线速度拉制成直径范围在9-13um的连续玻璃纤维。
实施例1-4实施过程中，黑色玻璃纤维的成型温度低，所得黑色玻璃纤维均无析晶倾向，无需二次浸染，简化了黑色玻璃纤维的制备工艺，节约了生产时间，有效降低了生产成本，所得黑色玻璃纤维均呈现亮黑色，非常美观。
通过对所得黑色玻璃纤维进行成分及性能分析，得到本发明实施例1-4所得玻璃纤维的成分含量及性能如表1所示：
表1实施例1-4成分含量及性能表
由上述结果可知本发明所得黑色玻璃纤维机械强度、耐热性能优异，并且机械强度高，模量高，可以很好地代替碳纤维作为新的更廉价的增强材料。
为了更好地体现本发明的实施效果，采用普通e玻璃纤维与本发明实施例黑色玻璃纤维进行了对比，将普通e玻璃和本发明玻璃组合物分别磨碎、过筛取70～80目之间的玻璃颗粒，分别进行耐化学性检测：耐碱性检测：恒温浸泡在80℃的5％naoh溶液中96h；耐酸性检测：恒温浸泡在96℃的10％h2so4溶液中96h；
所得结果见表2：
表2性能对比表
由上述结果可以看出，本发明所提供的黑色玻璃纤维增强的电子产品外壳在保持稳定黑度更亮泽，更稳定的同时，具有更强的耐酸性及耐碱性。
上面所述实施例及对本发明的具体实施方式做了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。