一种玻璃新型纤维材料的制作方法

文档序号:15172432发布日期:2018-08-14 18:04阅读:303来源:国知局

本发明涉及玻璃技术领域,具体为一种玻璃新型纤维材料。



背景技术:

玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料,具有耐热性高、电绝缘性高、耐化学介质性能高、拉伸强度高、比重轻、延伸小、吸湿低、吸音等优异性能,能够替代钢、铝、木材、水泥、pvc等多种传统材料,其次原材料丰富,成本稳定及生产工艺成熟,促使其高性价比优势凸显。

我国原材料产量丰富,价格稳定。玻纤生产原料主要包括叶腊石、石英砂、石灰石、白云石、硼钙石、硼镁石等矿石原料,和硼酸、纯碱、浸润剂等化工原料。其中叶腊石是最主要的原材料,占所有原材料成本的50%以上,中国是叶腊石矿储量最丰富的国家之一,占全球储量的30%左右。石英砂的矿产储量达到13.5亿吨。原材料供应量较大,价格变动较小,因此原材料成本相对稳定。

天然气价格维持低位,有效降低成本。由于矿石原料熔点较高,生产时需要保持炉窑内1600度的高温使原料熔化,耗用大量的天然气燃料、电力和蒸汽,其成本占据总成本的30%左右。因此能源价格的变化对玻纤生产成本会造成一定的影响,近年来天然气价格持续走低,为成本的缩减提供了良好的条件。上游主要资源的供应量充足,使得玻纤生产成本基本能够维持稳定。

玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料,种类繁多,优点是耐热性强、抗腐蚀性好,机械强度高,但缺点是性脆,耐磨性较差,它是以玻璃球或废旧玻璃为原料经高温熔制、拉丝、络纱、织布等工艺制造成的,其单丝的直径为几个微米到二十几个微米,相当于一根头发丝的十分之一,每束纤维原丝都由数百根甚至上千根单丝组成,玻璃纤维通常用作复合材料中的增强材料,电绝缘材料和绝热保温材料,电路基板等国民经济各个领域。

玻璃纤维不仅是玻璃钢的增强材料,也是整个复合材料的最佳增强材料。据有关部门报道,目前,玻璃纤维占据复合材料所用增强纤维的98%左右。其余的2%增强纤维包括碳纤维、芳族聚酰胺纤维(即芳纶纤维)、天然纤维、玄武岩纤维及其它纤维。在玻璃钢的大多数应用领域中,玻璃纤维都占据主导地位。即使在被认为是碳纤维天下的航空航天领域,玻璃纤维也有大量应用。

随着科技的进步,玻纤在国民经济各工业部门中的应用日益广阔,现已遍及电子、电气、通讯、机械、冶金、化工、建筑、车船、航空、航天、航海、信息、环保、能源及遗传工程、微电子技术等高新技术领域。由于其性能优异,主要原料又是各种天然矿石,矿藏丰富,可以取之不尽,用之不竭,所以具有广阔的发展前途。

玻璃纤维市场和复合材料市场均属于玻璃业中的一部分。多年来,该行业一直保持稳定的增长速度,在很大程度上,该行业一直呈现“供不应求”的特点。最近,对耐用、重量轻、无腐蚀产品需求日益增加,加速了玻璃纤维业的增长。

近年来,基础工业和高科技产业,诸如,建筑业、汽车业、航空航天业、电子业以及其它行业,对玻璃纤维的需求不断增加。尽管建筑业是对玻璃纤维需求最大的行业,但由于美国最近爆发了房产危机,一些生产型企业已将重点转移至其它行业。除此之外,预期全球对清洁能源及最新分级的基础设施的需求也会促进未来玻璃钢市场的增长。

2016年全国玻纤产能约380万吨,达到全球总产能的60%左右,近三年我国玻纤产能年均复合增长率达到6.65%,远高于全球产能年均复合增长率1.70%。20我国玻纤产量从2005年的95万吨增长至362万吨,年均复合增长率达到12%,而全球产量相对稳定,年均复合增长率仅为5%左右,16年我国玻纤产量达到362万吨,同比增长12%,占全球总产量的60%左右,未来仍将以较快速度发展。

2017年新增产能冲击不大随着玻纤行业景气度提升,不断有新增产能投放市场,市场对玻纤行业的担忧是新增产能带来的冲击,导致供需失衡,价格下跌。根据统计数据显示,预计今年新点火产能将达到58万吨,占全球总产能的8%左右,但是其中约40万吨将在年底或者明年投产,加上1-2个月的烤窑时间,基本不会对今年产生冲击,按照需求端每每年6%左右的增长,扣除每年冷修产能20-30万吨左右,行业供需基本平衡。

汽车轻量化成为未来趋势汽车的轻量化为玻纤复合材料打开了广阔的市场。汽车的轻量化能够提高汽车的动力性,减少燃料消耗,降低排气污染,汽车每减重10%,将降低油耗6%,降低排放污染,符合节能和环保的大趋势。在汽车轻量化的替代材料中,玻璃纤维增强塑料(gfrp)密度较低、强度较大,并且耐磨、耐热、耐腐蚀,性价比较高,适合用于制造汽车保险杠、地板、进气口管护板等多种汽车配件。但目前我国整车配件上的复合材料应用比例仅为8%-12%,远低于国外20-30%的比例。在汽车轻量化发展趋势下,预计未来玻纤增强塑料用于更多的汽车配件中,市场需求提升空间仍然较大。

目前,普通的玻璃纤维材料耐磨性较差,在使用时间长久后容易发生形变和磨损的情况,且功能性差,限制性很大,不具有导电性,不能作为导电回路使用。



技术实现要素:

针对现有技术的不足,本发明提供了一种玻璃新型纤维材料,解决了普通的玻璃纤维材料耐磨性较差,在使用时间长久后容易发生形变和磨损的情况,且功能性差,限制性很大,不具有导电性,不能作为导电回路使用的问题。

为实现以上目的,本发明通过以下技术方案予以实现:一种玻璃新型纤维材料,包括二氧化硅层,所述二氧化硅层的顶部固定连接有氧化铝层,并且氧化铝层的顶部固定连接有氧化钙层,所述氧化钙层的顶部固定连接有锑掺杂氧化锡导电溶胶凝胶涂覆层,并且锑掺杂氧化锡导电溶胶凝胶涂覆层的顶部固定连接有耐磨层。

优选的,所述二氧化硅层由无机纤维和二氧化硅熔融拉丝而成。

优选的,所述无机纤维由氧化钙、氧化镁、氧化钾和任选的氧化钠作为主要纤维组分。

优选的,所述氧化铝层由氧化铝、纯碱和叶蜡石熔融拉丝而成。

优选的,所述锑掺杂氧化锡导电溶胶凝胶涂覆层由二氧化锡玻璃纤维和锑原子提拉浸渍而成。

优选的,所述提拉浸渍过程中溶胶牯度一般在2~5×10-2泊,提拉速度为1~20cm/min。

优选的,所述耐磨层由陶瓷和高分子耐磨材料熔融拉丝而成。

优选的,所述高分子耐磨材料(52)为abs材料、玻璃纤维、环氧树脂、润滑剂、抗氧剂、交联剂、耐磨剂及偶联剂等制成。

有益效果

本发明提供了一种玻璃新型纤维材料。具备以下有益效果:

(1)、该玻璃新型纤维材料,通过二氧化硅层,二氧化硅层的顶部固定连接有氧化铝层,并且氧化铝层的顶部固定连接有氧化钙层,氧化钙层的顶部固定连接有锑掺杂氧化锡导电溶胶凝胶涂覆层,并且锑掺杂氧化锡导电溶胶凝胶涂覆层的顶部固定连接有耐磨层,二氧化硅层由无机纤维和二氧化硅熔融拉丝而成,氧化铝层由氧化铝、纯碱和叶蜡石熔融拉丝而成,耐磨层由陶瓷和高分子耐磨材料熔融拉丝而成,使玻璃纤维具备了很好的耐磨性,使玻璃在运输、使用过程中可以具有很好的防形变能力,不会因摩擦导致玻璃面磨损的问题,保证了玻璃面的完整。

(2)、该玻璃新型纤维材料,通过锑掺杂氧化锡导电溶胶凝胶涂覆层由二氧化锡玻璃纤维和锑原子提拉浸渍而成,使玻璃具备了很好的导电性,可以在各种极限环境下使用,有利于开发各种产品,改善玻璃纤维的使用性能。

附图说明

图1为本发明结构示意图;

图2为本发明二氧化硅层结构的示意图;

图3为本发明氧化铝层结构的示意图;

图4为本发明锑掺杂氧化锡导电溶胶凝胶涂覆层结构的示意图;

图5为本发明耐磨层结构的示意图。

图中:1二氧化硅层、11无机纤维、12二氧化硅、2氧化铝层、21氧化铝、22纯碱、23叶蜡石、3氧化钙层、4锑掺杂氧化锡导电溶胶凝胶涂覆层、41二氧化锡、42玻璃纤维、43锑原子、5耐磨层、51陶瓷、52高分子耐磨材料。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图,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。

请参阅图1-5,本发明提供一种技术方案:一种玻璃新型纤维材料,包括二氧化硅层1,二氧化硅层1的顶部固定连接有氧化铝层2,并且氧化铝层2的顶部固定连接有氧化钙层3,氧化钙具有良好的电气绝缘性及机械性能,广泛用于生产电绝缘用玻璃纤维,也大量用于生产玻璃钢用玻璃纤维,它的缺点是易被无机酸侵蚀,故不适于用在酸性环境,氧化钙层3的顶部固定连接有锑掺杂氧化锡导电溶胶凝胶涂覆层4,并且锑掺杂氧化锡导电溶胶凝胶涂覆层4的顶部固定连接有耐磨层5,二氧化硅层1由无机纤维11和二氧化硅12熔融拉丝而成,氧化铝层2由氧化铝21、纯碱22和叶蜡石23熔融拉丝而成,锑掺杂氧化锡导电溶胶凝胶涂覆层4由二氧化锡41玻璃纤维42和锑原子43提拉浸渍而成,耐磨层5由陶瓷51和高分子耐磨材料52熔融拉丝而成。

使用时,耐磨层5可以起到很好的保护玻璃面的功能,使玻璃在运输、使用过程中可以具有很好的防形变能力,不会因摩擦导致玻璃面磨损的问题,保证了玻璃面的完整,玻璃纤维材料采用具有优良特性的锑掺杂氧化锡导电溶胶凝胶涂覆层4,因而具有优良的导电性和透明性,且不受气候环境和使用环境的限制,持久耐用,可以克服镀金属导电玻璃纤维所具有的特点,锑掺杂氧化锡能均匀分布在玻璃纤维表面,该导电玻璃纤维的玻璃纤维基底经过前处理后具有很好的镀层附着力,且涂覆层具有高导电、浅色透明、耐高温、优异的抗氧化性以及抗辐射性等优良特性。

需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

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