[發明專利]一種提高熱處理無堿玻璃纖維織物強度的方法

無效

• 申請號: 201110347584.6
• 申請日: 2011-11-07
• 公開（公告）號: CN102505457A
• 公開（公告）日: 2012-06-20
• 發明（設計）人: 竺林;黃健;黎鵬;王娟;靳懷強;呂海
• 申請（專利權）人: 南京彤天科技實業有限責任公司;南京工業大學
• 主分類號: D06M11/80
• 分類號: D06M11/80
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司 32102
• 代理人: 郭百濤

技術領域

本發明涉及一種提高無堿玻璃纖維織物強度的方法，更具體地說涉及一種提高熱處理無堿玻璃纖維織物強度的方法。

背景技術

無堿玻璃纖維織物具有耐溫、耐腐蝕、比強度大、彈性模量高、相對伸長率小、電絕緣性好等優異的特性，通常用作復合材料中的增強材料，電絕緣材料和絕熱保溫材料，被廣泛應用于國民經濟的各個領域。玻璃纖維在拉絲過程中，通常要采用浸潤劑對纖維進行處理，給玻璃纖維一定的潤滑性和保護性，以減少拉絲過程對纖維的磨損、提高纖維單絲的集束性等加工性能。浸潤劑是由成膜劑、表面活性劑、石蠟等組成的一類物質。在復合材料應用領域，無堿玻纖表面的浸潤劑往往不利于玻纖與塑料、橡膠或其它物質的界面連接，并容易產生氣泡等缺陷，因而影響復合材料的強度性能。目前在工業生產中去除浸潤劑的方法主要是熱處理法，在高溫下使玻纖表面的浸潤劑分解、碳化或燃燒而脫除。但經過熱處理法脫除表面浸潤劑的無堿玻璃纖維織物的力學性能卻大幅降低，其強度僅為熱處理前強度的40～70％，這一方面是由于高溫對玻纖的直接影響，另一方面是由于玻纖表面失去浸潤劑的保護而導致的。因此，改進這種傳統的熱處理法脫除無堿玻纖表面浸潤劑的工藝，提高熱處理后無堿玻璃纖維織物的強度具有重要意義。

表面涂覆處理是改善玻璃纖維及其復合材料力學性能簡便且有效的方法。對失去浸潤劑保護的玻纖表面進行涂覆處理，一方面可以保護玻纖表面并填補玻纖表面的微裂紋，提高玻纖的力學性能，另一方面表面涂層還可以改善玻纖與基體的界面連接，提高復合材料的力學性能。氮化硼陶瓷材料具有許多優良的物理和化學特性，如耐高溫、抗氧化、耐化學腐蝕、優異的介電性能、較低的熱膨脹性以及良好的導熱性等，能夠滿足玻璃纖維表面涂層的要求。氮化硼涂層可以填補玻璃纖維表面的微缺陷，同時具有高溫抗氧化和阻止低價金屬離子滲透作用，因此有望顯著提高玻璃纖維的力學性能、抗析品性能。同時在復合材料應用領域，氮化硼涂層作為界面相，能夠改善纖維與基體之間的界面結合，提高復合材料的力學性能。氮化硼陶瓷往往經高溫燒結而成，且這種傳統的制備技術不易制得涂層、薄膜或纖維等復雜形狀的氮化硼材料。在玻璃纖維表面制備氮化硼涂層明顯受到溫度的限制，因此傳統的高溫合成氮化硼的方法，不適合在玻璃纖維表面制備氮化硼涂層。有機先驅體的分解溫度遠低于陶瓷的燒制溫度，因此可以在較溫和的條件下制備陶瓷材料。目前，有機先驅體轉化法由于具有易成型、溫度較低等優點，已成為制備陶瓷涂層、陶瓷薄膜、陶瓷纖維、泡沫陶瓷和陶瓷基復合材料的重要方法。以有機先驅體轉化法在玻璃纖維表面制備氮化硼涂層，更可以避免高溫對玻璃纖維結構的破壞，使制備新型的玻璃纖維氮化硼涂層織物成為可能。Shampa?Mondal等人(Materials?Letters，44，113-118，2000)公開了一種硼酸酯涂覆玻璃纖維的方法，在空氣氛中分別于400℃和1000℃下熱解，熱解產物含有氮化硼和碳氮化物。實際上硼酸酯類化合物在空氣氛中高溫熱解時易氧化并生成氧化硼，氧化硼的吸濕性極強，經高溫燒結與玻纖表面復合的氧化硼由于吸收了空氣中的水分會顯著降低玻纖的強度。實驗表明在空氣氛中熱解的無堿玻璃纖維硼酸酯涂層織物在濕氣環境下放置后，其拉伸強度損失了35％。因此，采用Shampa?Mondal等的在空氣氛中熱解硼酸酯工藝制備的玻璃纖維涂層織物產品的貯存性能、耐環境使用性能不佳，不具備實際使用價值。

因此需要研制開發結合有機先驅體轉化法并適合于工業應用的低溫燒制陶瓷材料技術，在熱處理脫除玻纖表面浸潤劑的同時，于玻纖表面重新形成一層含有氮化硼的涂層，提高熱處理無堿玻璃纖維織物的強度，擴大無堿玻璃纖維織物的應用領域。

發明內容

本發明針對傳統的熱處理脫除浸潤劑工藝帶來的無堿玻璃纖維織物力學性能下降的問題，提供了一種提高熱處理無堿玻璃纖維織物強度的方法，改進了熱處理脫除浸潤劑工藝，即在未脫除浸潤劑的無堿玻璃纖維織物表面直接覆以硼酸酯涂層，然后在氮氣氣氛中采用類似于傳統的熱處理法脫除浸潤劑工藝的溫度條件對無堿玻璃纖維織物進行熱處理。該熱處理工藝在除去了玻纖表面浸潤劑的同時，于玻纖表面重新形成了一層含有氮化硼的涂層，實現了提高熱處理無堿玻璃纖維織物強度的目的。

本發明是通過以下技術方案實現的：