一种用聚醚多元醇作增强剂处理高硅氧玻璃纤维的方法

摘要

本发明公开了一种用聚醚多元醇作增强剂处理高硅氧玻璃纤维的方法，该方法包括计量、配料、酸洗、清洗、甩干和烘干等步骤；其中，在酸洗过程中加入聚醚多元醇作为增强剂处理高硅氧玻璃纤维，利用其聚合物中的聚合键将纤维中的[BO4]四面体、[SiO4]四面体组成的网络结构紧密结合在一起，同时修复纤维表面部分因酸沥滤过程中形成的表面凹坑，减少局部拉力不均，进而增强纤维的拉力和韧性，减少玻璃纤维在后续工序过程中容易断裂的现象，大大增强其强度。

权利要求

1.一种用聚醚多元醇作增强剂处理高硅氧玻璃纤维的方法，其特征在于，包括以下步骤：a、计量：各原料按重量份计配比为：盐酸120~140份，聚醚多元醇原液10~20份，水

840~860份，各原料配比之和为1000；将上述原料分别计量放入处理池中待用；

b、配料：将盐酸、水按比例加入处理池中混合，再加入聚醚多元醇原液，搅拌至均匀度大于98%；

c、酸洗：利用蒸汽对步骤b得到的物料进行加热，升温至96~105℃，再加入高硅氧玻璃纤维，酸洗90~120min；

d、清洗：将步骤c制得的物料置于温度为70~80℃的水中，浸泡60~90min，再在常温下进行清洗，至高硅氧玻璃纤维表面pH值为5-7；

e、甩干：将步骤d制得的物料置于离心机中，离心15~20min，至高硅氧玻璃纤维表面的水分含量≤12%；

f、烘干：将步骤e制得的物料采用蒸汽或电加热方式进行烘干，烘干温度为

120~150℃，烘干时间为3~4h；

g、后工序：将步骤f烘干后的高硅氧玻璃纤维进行检验、包装，即可。

说明书

一种用聚醚多元醇作增强剂处理高硅氧玻璃纤维的方法

技术领域

[0001] 本发明属于高硅氧玻璃纤维技术领域，具体涉及一种用聚醚多元醇作增强剂处理高硅氧玻璃纤维的方法。

背景技术

[0002] 聚醚多元醇：聚合物分子主链含有醚键(—R—O—R—)其端基或侧基含有大于2个羟基(—OH)的聚合物统称为聚醚多元醇。常温下为无色至棕色黏稠液体，通常易溶于芳烃、卤代烃、醇、酮，有吸湿性。在催化剂作用下，采用多羟基或多胺基化合物为起始剂，同氧化烯烃开环均聚或共聚反应合成。如甘油同环氧丙烷和环氧乙烷反应制得的分子量为3000-5000的聚醚三醇，常用于制造通用聚氨酯泡沫塑料、胶黏剂和弹性体等。特殊聚醚多元醇还用作消泡剂、表面活性剂等。

[0003] 高硅氧玻璃属Na2O-B2O3-SiO2玻璃，用于生产高硅氧玻璃纤维，是一种耐高温无机纤维，经过后处理后SiO2含量大于96％，软化点接近1700℃，可在900℃下长期使用，由于化学性能稳定、耐高温、耐烧蚀等优良性能，产品广泛应用于航空航天、冶金、化工、建材、消防等领域。

[0004] 高硅氧玻璃纤维其工艺原理是利用玻璃在熔融或冷却过程中，二个或二个以上互不相容的液相彼此分离，成为不均匀性，利用其结构的分相而产生的，高硅氧玻璃成分组成落于分相区内，当玻璃冷却或再加热时，会分离成两相，一相基本都是SiO2，另一相则富有B2O3和Na2O，它们很容易被酸溶出。从玻璃结构上看当SiO2含量较高，而分子比Na2O：B2O3<1时，玻璃中同时存在着[SiO4]四面体、[BO4]四面体和[BO3]三角体，其中一部分[BO4]四面体、[SiO4]四面体组成均匀、统一和连续的网络结构，而另一部分形成独立的层状结构网络，因此在玻璃中存在一定的分相。而SiO2相对酸很稳定，B2O3-Na2O则易溶于酸。高硅氧玻璃纤维的生产就是利用这种原理，将具有基础玻璃成分的纱或织物在一定条件下进行酸沥滤，使B2O3-Na2O相转入溶液中，留下微孔结构的硅氧骨架，然后再经600-800℃高温处理，使微孔闭合，骨架结构趋于紧密，从而获得高稳定性的纤维材料，这样三组分的纳硼硅酸盐玻璃就转化成高硅氧玻璃纤维了。

[0005] 上述工艺生产的高硅氧玻璃纤维，其后处理主要工序是酸沥滤、清洗、甩干、烘干、浸胶、再烘干的工艺流程，在酸沥滤过程中，B2O3-Na2O转入溶液中，留下微孔结构的硅氧骨架，该硅氧骨架中存在微空洞，而且表面有凹坑，不能满足玻璃纤维在后续使用中的拉力要求，强度低，容易发生断裂等现象。

发明内容

[0006] 本发明的目的在于提供一种用聚醚多元醇作增强剂处理高硅氧玻璃纤维的方法，该方法解决了经酸处理后的高硅氧玻璃纤维强度低、容易发生断裂现象的问题，大大提高了高硅氧玻璃纤维的强度。

[0007] 为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：提供一种用聚醚多元醇作增强剂处理高硅氧玻璃纤维的方法，其特征在于，包括以下步骤：

[0008] a、计量：各原料按重量份计配比为：盐酸120～140份，聚醚多元醇原液10～20份，水840～860份，各原料配比之和为1000；将上述原料分别计量放入处理池中待用；

[0009] b、配料：将盐酸、水按比例加入处理池中混合，再加入聚醚多元醇原液，搅拌至均匀度大于98％；

[0010] c、酸洗：利用蒸汽对步骤b得到的物料进行加热，升温至96～105℃，再加入高硅氧玻璃纤维，酸洗90～120min；

[0011] d、清洗：将步骤c制得的物料置于温度为70～80℃的水中，浸泡60～90min，再在常温下进行清洗，至高硅氧玻璃纤维表面pH值为5～7；

[0012] e、甩干：将步骤d制得的物料置于离心机中，离心15～20min，至高硅氧玻璃纤维表面的水分含量≤12％；

[0013] f、烘干：将步骤e制得的物料采用蒸汽或电加热方式进行烘干，烘干温度为120～150℃，烘干时间为3～4h；

[0014] g、后工序：将步骤f烘干后的高硅氧玻璃纤维进行检验、包装，即可。

[0015] 综上所述：本发明提供的用聚醚多元醇作增强剂处理高硅氧玻璃纤维的方法通过在酸沥滤过程中加入聚醚多元醇，利用其聚合物中的聚合键将纤维中的[BO4]四面体、[SiO4]四面体组成的网络结构紧密结合在一起，同时修复纤维表面部分因酸沥滤过程中形成的表面凹坑，减少局部拉力不均，进而增强纤维的拉力和韧性，减少玻璃纤维在后续工序过程中容易断裂的现象，大大增强其强度。

具体实施方式

[0016] 下面结合实施例对本发明进行详细的描述，但它们不是对本发明的进一步限制。

[0017] 试验例1

[0018] 本试验例为在对高硅氧玻璃纤维后处理过程中不加聚醚多元醇的实例：

[0019] 生产100kg高硅氧玻璃纤维，所需各原材料用量为：高硅氧玻璃纤维125kg其中：SiO266.5～68.5％；Al2O32～4％；Fe2O3≤0.2％；R2O≤8％；盐酸120～140kg，浓度3
≥31％，密度1.18g/cm ；上述百分比均为质量百分比。

[0020] 称量前每次应检测盐酸中Fe2O3和HCl的成分含量，根据其成分含量高低调整盐酸配量。

[0021] 生产步骤为：

[0022] a、计量：各原料按重量份计配比为：盐酸140份，水850份；将上述原料分别计量放入处理池中待用；

[0023] b、配料：将盐酸、自来水按相应比例计量放入处理池中混合，搅拌均匀，均匀度大于98％；

[0024] c、酸洗：将b步骤配合均匀的物料在处理池中利用蒸汽将混合液升温至105℃；加入高硅氧玻璃纤维，酸洗时间为120min；

[0025] d、清洗：将c步骤得到的高硅氧酸洗玻璃纤维从处理池中取出、沥干酸液后放入温度为70～80℃的热水清洗池中，浸泡90min；将玻璃纤维中的残留酸液和析出的硼砂稀释于热水中，利用蒸汽的作用搅拌热水，使玻璃纤维浸泡均匀；经过热水浸泡的高硅氧玻璃纤维再次进入流动的常温清洗池中进行人工清洗，从而将玻璃纤维中残留的酸液和酸洗过程中析出的硼砂从玻璃纤维表面清洗出去，避免此类物质对纤维强度的影响，使纤维表面pH值为5～7；

[0026] e、甩干：d步骤得到的物料水分含量不能满足使用要求，为达到节能目的，将此纤维放入高速离心机中，启动离心机，将纤维表面含有的水分脱去，时间15～20min，经此工序得到的纤维水分含量≤12％；

[0027] f、烘干：e步骤得到的玻璃纤维采用蒸汽烘干或者电加热炉加热烘干方式烘干制得高硅氧玻璃纤维；烘干温度控制在150℃，烘干时间为4h；

[0028] g、后工序，将f步骤烘干后的高硅氧玻璃纤维经检验、包装后入库。

[0029] 表1为本实施例提供的高硅氧玻璃纤维原料各种物理指标如下：

[0030]固含量 原丝号数(TEX) 原丝LOI％ 原纱水分 断裂强度 浸透(s)
4.32 32～35 13.69 ≤8 ≥0.35N/tex 无要求

[0031] 表2为采用本实施例的方法处理后的高硅氧玻璃纤维各种物理指标如下：

[0032]

[0033] 试验例2

[0034] 本试验例为采用不在本发明配方范围的聚醚多元醇对高硅氧玻璃纤维进行后处理的例子，其中，所采用的原料高硅氧玻璃纤维与试验例1中的原料相同；

[0035] 生产100kg高硅氧玻璃纤维，所需各原材料用量为：高硅氧玻璃纤维125kg其中：SiO266.5～68.5％，Al2O32～4％，Fe2O3≤0.2％，R2O≤8％；盐酸120～140kg，浓度≥31％，密度1.18g/cm3，聚醚多元醇原液：6～10kg；上述百分比均为质量百分比。

[0036] 称量前每次应检测盐酸中Fe2O3和HCl的成分含量，根据其成分含量高低调整盐酸配量。

[0037] 生产步骤为：

[0038] a、计量：将各种原料按配比取料计量；

[0039] b、配料：将盐酸、自来水按相应比例计量放入处理池中混合，再在混合好的原料中加入聚醚多元醇，搅拌均匀，均匀度大于98％；

[0040] c、酸洗：将b步骤配合均匀的物料在处理池中利用蒸汽将混合液升温至96～105℃；加入高硅氧玻璃纤维，酸洗时间为90～120min；

[0041] d、清洗：将c步骤得到的高硅氧酸洗玻璃纤维从处理池中取出、沥干酸液后放入热水清洗池中，浸泡60～90min；将玻璃纤维中的残留酸液和析出的硼砂稀释于热水中，利用蒸汽的作用搅拌热水，使玻璃纤维浸泡均匀；经过热水浸泡的高硅氧玻璃纤维再次进入流动的常温清洗池中进行人工清洗，目的将玻璃纤维中残留的酸液和酸洗过程中析出的硼砂从玻璃纤维表面清洗出去，避免此类物质对纤维强度的影响，使纤维表面pH值在5～7；

[0042] e、甩干：d步骤制得的纤维放入高速离心机中，启动离心机，离心15～20min，将纤维表面含有的水分脱去，经此工序得到的纤维水分含量≤12％；

[0043] f、烘干：e步骤得到的玻璃纤维采用蒸汽烘干或者电加热炉加热烘干方式烘干制得高硅氧玻璃纤维；烘干温度控制在120～150℃，烘干时间为3～4h；

[0044] g、后工序，将f步骤烘干后的高硅氧玻璃纤维经检验、包装后入库。

[0045] 表3为采用本实施例的方法处理后的高硅氧玻璃纤维各种物理指标如下：

[0046]

[0047] 实施例1

[0048] 本实施例为采用本发明配方范围内的聚醚多元醇即采用本发明方法对高硅氧玻璃纤维进行处理的实例，其中，所采用的原料高硅氧玻璃纤维与试验例1和试验例2中的原料相同；

[0049] 生产100kg高硅氧玻璃纤维，所需各原材料用量为：高硅氧玻璃纤维125kg，其中：SiO266.5～68.5％；Al2O32～4％；Fe2O3≤0.2％；B2O321.5～23.5％；Na2O≤8％；盐酸
3
120-140kg，浓度≥31％，密度1.18g/cm ；聚醚多元醇原液10～20kg；上述百分比均为质量百分比。

[0050] 称量前每次应检测盐酸中Fe2O3和HCl的成分含量，根据其成分含量高低调整盐酸配量。

[0051] 生产步骤为：

[0052] a、计量：各原料按重量份计配比为：盐酸130份，聚醚多元醇原液18份，水852份，各原料配比之和为1000；将上述原料分别计量放入处理池中待用；

[0053] b、配料：将盐酸、水按比例加入处理池中混合，再加入聚醚多元醇原液，搅拌至均匀度大于98％；

[0054] c、酸洗：将b步骤配合均匀的物料在处理池中利用蒸汽将混合液升温至96℃；加入高硅氧玻璃纤维，酸洗时间为90min；

[0055] d、清洗：将c步骤得到的高硅氧酸洗玻璃纤维从处理池中取出、沥干酸液后放入温度为70～80℃的热水清洗池中，浸泡60min；将玻璃纤维中的残留酸液和析出的硼砂稀释于热水中，并用蒸汽进行加热，使玻璃纤维浸泡均匀；经过热水浸泡的高硅氧玻璃纤维再次进入流动的常温清洗池中进行人工清洗，从而将玻璃纤维中残留的酸液和酸洗过程中析出的硼砂从玻璃纤维表面清洗出去，避免此类物质对纤维强度的影响，使纤维表面pH值为5～7；

[0056] e、甩干：将d步骤制得的纤维放入高速离心机中，启动离心机，离心15～20min，将纤维表面含有的水分脱去，经此工序得到的纤维水分含量≤12％；

[0057] f、烘干，e步骤得到的玻璃纤维采用蒸汽烘干或者电加热炉加热烘干方式进行烘干制得高硅氧玻璃纤维；烘干温度控制在120℃，烘干时间为3h；

[0058] g、后工序，将f步骤烘干后的高硅氧玻璃纤维经检验、包装后入库。

[0059] 表4为采用本实施例的方法处理后的高硅氧玻璃纤维各种物理指标如下：

[0060]

[0061] 实施例2

[0062] 本实施例为采用本发明配方范围内的聚醚多元醇对高硅氧玻璃纤维进行处理的实例，其中，所采用的原料高硅氧玻璃纤维与试验例1、试验例2和实施例1中的原料相同；

[0063] 生产100kg高硅氧玻璃纤维，所需各原材料用量为：高硅氧玻璃纤维110kg，其中：SiO266.5～68.5％；Al2O32～4％；Fe2O3≤0.2％；B2O321.5～23.5％；Na2O≤8％；盐酸
3
120～140kg，浓度≥31％，密度1.18g/cm ；聚醚多元醇原液10～20kg；上述百分比均为质量百分比。

[0064] 称量前每次应检测盐酸中Fe2O3和HCl的成分含量，根据其成分含量高低调整盐酸配量。

[0065] 生产步骤为：

[0066] a、计量：各原料按重量份计配比为：盐酸120份，聚醚多元醇原液20份，水860份，各原料配比之和为1000；将上述原料分别计量放入处理池中待用；

[0067] b、配料：将盐酸、水按比例加入处理池中混合，再加入聚醚多元醇原液，搅拌至均匀度大于98％；

[0068] c、酸洗：将b步骤配合均匀的物料在处理池中利用蒸汽将混合液升温至105℃；加入高硅氧玻璃纤维，酸洗时间为120min；

[0069] d、清洗：将c步骤得到的高硅氧酸洗玻璃纤维从处理池中取出、沥干酸液后放入温度为70～80℃的热水清洗池中，浸泡90min；将玻璃纤维中的残留酸液和析出的硼砂稀释于热水中，并用蒸汽进行加热，使玻璃纤维浸泡均匀；经过热水浸泡的高硅氧玻璃纤维再次进入流动的常温清洗池中进行人工清洗，从而将玻璃纤维中残留的酸液和酸洗过程中析出的硼砂从玻璃纤维表面清洗出去，避免此类物质对纤维强度的影响，使纤维表面pH值为5～7；

[0070] e、甩干：将d步骤制得的纤维放入高速离心机中，启动离心机，离心15-20min，将纤维表面含有的水分脱去，经此工序得到的纤维水分含量≤12％；

[0071] f、烘干，e步骤得到的玻璃纤维采用蒸汽烘干或者电加热炉加热烘干方式进行烘干制得高硅氧玻璃纤维；烘干温度控制在150℃，烘干时间为4h；

[0072] g、后工序，将f步骤烘干后的高硅氧玻璃纤维经检验、包装后入库。

[0073] 表5为采用本实施例的方法处理后的高硅氧玻璃纤维各种物理指标如下：

[0074]

[0075] 实施例3

[0076] 本实施例为采用本发明配方范围内的聚醚多元醇对高硅氧玻璃纤维进行处理的实例，其中，所采用的原料高硅氧玻璃纤维与试验例1、试验例2、实施例1和实施例2中的原料相同；

[0077] 生产100kg高硅氧玻璃纤维，所需各原材料用量为：高硅氧玻璃纤维130kg，其中：SiO266.5～68.5％；Al2O32～4％；Fe2O3≤0.2％；B2O321.5～23.5％；Na2O≤8％；盐酸
3
120～140kg，浓度≥31％，密度1.18g/cm ；聚醚多元醇原液10～20kg；上述百分比均为质量百分比。

[0078] 称量前每次应检测盐酸中Fe2O3和HCl的成分含量，根据其成分含量高低调整盐酸配量。

[0079] 生产步骤为：

[0080] a、计量：各原料按重量份计配比为：盐酸140份，聚醚多元醇原液10份，水85份，各原料配比之和为1000；将上述原料分别计量放入处理池中待用；

[0081] b、配料：将盐酸、水按比例加入处理池中混合，再加入聚醚多元醇原液，搅拌至均匀度大于98％；

[0082] c、酸洗：将b步骤配合均匀的物料在处理池中利用蒸汽将混合液升温至98℃；加入高硅氧玻璃纤维，酸洗时间为100min；

[0083] d、清洗：将c步骤得到的高硅氧酸洗玻璃纤维从处理池中取出、沥干酸液后放入温度为70～80℃的热水清洗池中，浸泡80min；将玻璃纤维中的残留酸液和析出的硼砂稀释于热水中，并用蒸汽进行加热，使玻璃纤维浸泡均匀；经过热水浸泡的高硅氧玻璃纤维再次进入流动的常温清洗池中进行人工清洗，从而将玻璃纤维中残留的酸液和酸洗过程中析出的硼砂从玻璃纤维表面清洗出去，避免此类物质对纤维强度的影响，使纤维表面pH值为5～7；

[0084] e、甩干：将d步骤制得的纤维放入高速离心机中，启动离心机，离心15～20min，将纤维表面含有的水分脱去，经此工序得到的纤维水分含量≤12％；

[0085] f、烘干，e步骤得到的玻璃纤维采用蒸汽烘干或者电加热炉加热烘干方式进行烘干制得高硅氧玻璃纤维；烘干温度控制在135℃，烘干时间为3.5h；

[0086] g、后工序，将f步骤烘干后的高硅氧玻璃纤维经检验、包装后入库。

[0087] 表6为采用本实施例的方法处理后的高硅氧玻璃纤维各种物理指标如下：

[0088]