複合玻璃纖維及其製備方法與流程
2023-04-30 17:26:11
本發明涉及玻璃纖維，具體涉及複合玻璃纖維及其製備方法。
背景技術：
：玻璃纖維是一種性能優異的無機非金屬材料，種類繁多，其絕緣性好、耐熱性強、抗腐蝕性好，機械強度高。玻璃纖維是以玻璃球或廢舊玻璃為原料經高溫熔制、拉絲、絡紗、織布等工藝製造成的，其單絲的直徑為幾個微米到二十幾米個微米，每束纖維原絲都由數百根甚至上千根單絲組成。玻璃纖維通常用作複合材料中的增強材料，電絕緣材料和絕熱保溫材料，電路基板等國民經濟各個領域。但是，當前市售玻璃纖維的耐磨性差因而限制了其推廣使用。技術實現要素：本發明的目的之一是提供條件溫和、操作簡單的複合玻璃纖維的製備方法。本發明的另一目的是提供由上述方法製備而成的具有高韌性和大的延伸率，能夠達到耐磨效果的複合玻璃纖維。本發明提供的複合玻璃纖維的製備方法包括：(1)將玻璃纖維置於次氯酸溶液中加熱進行氧化處理；(2)將氧化處理後的玻璃纖維浸泡在矽烷偶聯劑中得到預處理玻璃纖維；(3)將預處理玻璃纖維與聚乳酸混合併加熱製得複合玻璃纖維；其中，玻璃纖維的長度為65-80μm；矽烷偶聯劑的體積濃度為25％-45％。在上述製備方法的步驟(1)中，玻璃纖維與次氯酸溶液的體積比可以在寬的範圍內選擇，但是為提高玻璃纖維的氧化程度，優選地，玻璃纖維與次氯酸溶液的體積比為1:1-5。在上述製備方法的步驟(1)中，加熱的溫度和時間可以在寬的範圍內選擇，但是為保證玻璃纖維的完全氧化，優選地，加熱的時間為20-30min，加熱的溫度為65-85℃。在上述製備方法的步驟(1)中，加熱後還包括對產物的過濾、洗滌和乾燥。在上述製備方法的步驟(1)中，次氯酸溶液的濃度可以在寬的範圍內選擇，從氧化效果上考慮，優選地，次氯酸溶液的物質的量的濃度為0.05mol/L-0.1mol/L。在上述製備方法的步驟(2)中，玻璃纖維浸泡在矽烷偶聯劑中的浸泡時間和溫度可以在寬的範圍內選擇，為了提高預處理玻璃纖維的產率，優選地，浸泡的溫度為40-70℃，浸泡的時間為1-2h。在上述製備方法的步驟(2)中，氧化處理後的玻璃纖維與矽烷偶聯劑的體積比可以在寬的範圍內選擇，從成本和效果上考慮，優選地，氧化處理後的玻璃纖維與所述矽烷偶聯劑的體積比為1:2-5。在上述製備方法的步驟(3)中，聚乳酸與預處理玻璃纖維的重量比可以在寬的範圍內選擇，為增強所製得複合玻璃纖維的韌性，優選地，氧化處理後的玻璃纖維與所述矽烷偶聯劑的體積比為1:2-5。在上述製備方法的步驟(3)中，加熱的溫度和時間可以在寬的範圍內選擇，從節能環保上考慮，優選地，加熱的溫度為155-175℃，加熱的時間為30min-60min。本發明還提供了複合玻璃纖維，該玻璃纖維是通過上述的方法製備而成。通過上述技術方案，本發明通過先用次氯酸溶液在加熱的條件下對玻璃纖維進行氧化處理，接著浸泡在矽烷偶聯劑中得到預處理玻璃纖維，最後再與聚乳酸混合併加熱以製得複合玻璃纖維。在此過程中，氧化處理使玻璃纖維表面產生活性基團，該基團可顯著提高玻璃纖維與矽烷偶聯劑的反應能力，使界面形成化學鍵，大大地改善了界面粘結強度；矽烷偶聯劑能夠增強材料之間的界面結合強度；聚乳酸能夠增強材料的韌性。該方法為一種成本低廉、條件溫和、綠色環保和操作簡單的混合燒制方法，製得的複合玻璃纖維具有高韌性耐磨的特性。本發明的其他特徵和優點將在隨後的具體實施方式部分予以詳細說明。具體實施方式以下對本發明的具體實施方式進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用於說明和解釋本發明，並不用於限制本發明。實施例1(1)將1體積長度為65μm的玻璃纖維置於1.1體積濃度為0.05mol/L的次氯酸溶液中，在65℃下加熱20min以進行氧化處理；(2)將1體積氧化處理後的所述玻璃纖維置於2體積溫度為40℃，體積濃度為25％的矽烷偶聯劑中浸泡1h，接著過濾、洗滌、乾燥得到預處理玻璃纖維；(3)將2重量份預處理玻璃纖維與1重量份聚乳酸混合併於155℃，加熱35min製得複合玻璃纖維A1。實施例2(1)將1體積長度為78μm的玻璃纖維置於4.9體積濃度為0.05mol/L的次氯酸溶液中，在83℃下加熱28min以進行氧化處理；(2)將1體積氧化處理後的所述玻璃纖維置於5體積溫度為65℃，體積濃度為43％的矽烷偶聯劑中浸泡1.8h，接著過濾、洗滌、乾燥得到預處理玻璃纖維；(3)將5重量份預處理玻璃纖維與1重量份聚乳酸混合併於170℃，加熱55min製得複合玻璃纖維A2。實施例3(1)將1體積長度為72μm的玻璃纖維置於3體積濃度為0.1mol/L的次氯酸溶液中，在70℃下加熱25min以進行氧化處理；(2)將1體積氧化處理後的所述玻璃纖維置於3體積溫度為55℃，體積濃度為35％的矽烷偶聯劑中浸泡1.5h，接著過濾、洗滌、乾燥得到預處理玻璃纖維；(3)將2重量份預處理玻璃纖維與1重量份聚乳酸混合併於160℃，加熱45min製得複合玻璃纖維A3。對比例1按照實施例1的方法進行製得玻璃纖維B1，所不同的是，未進行步驟(1)中對玻璃纖維的氧化處理。對比例2按照實施例2的方法進行製得玻璃纖維B2，所不同的是，在步驟(2)玻璃纖維的長度為45μm，矽烷偶聯劑的體積濃度為80％。檢測例1對上述實施例和對比例製得的玻璃纖維進行韌性、延伸率的測試，具體結果見表1。表1A1A2A3B1B2韌性/MPa8888865870延伸率/％88.58.33.46.8通過上述檢測例可知，上述實施例所製備的玻璃纖維的韌性大、延伸率大。通過上述實施例的檢測結果得知，本發明提供的複合玻璃纖維具有高韌性和大的延伸率，能夠達到耐磨的效果。此外，從本發明的製備過程可以看出，本發明提供的複合玻璃纖維的製備方法條件溫和，操作簡單。以上詳細描述了本發明的優選實施方式，但是，本發明並不限於上述實施方式中的具體細節，在本發明的技術構思範圍內，可以對本發明的技術方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬於本發明的保護範圍。另外需要說明的是，在上述具體實施方式中所描述的各個具體技術特徵，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合，為了避免不必要的重複，本發明對各種可能的組合方式不再另行說明。此外，本發明的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本發明的思想，其同樣應當視為本發明所公開的內容。當前第1頁1 2 3