分散型高硅氧玻璃纤维纱用浸润剂.pdf
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1、科研开发化工科技,():S C I E N C E&T E CHNO L OG YI NCHEM I C A LI N D U S T R Y基金项目:国家自然科学基金项目();国家级大学生创新创业训练计划项目(,S );陕西省科技厅自然科学基金项目(J Q );咸阳市秦创原科技创新专项项目(L Q C Y Z X G Y );咸阳师范学院专项项目(K ).通讯联系人:王珊(),女,陕西周至人,咸阳师范学院教授,主要从事胶体与界面研究.作者简介:王晓敏(),女,陕西渭南人,陕西华特新材料股份有限公司工程师,主要从事玻璃纤维浸润剂配方设计与应用研究.收稿日期:分散型高硅氧玻璃纤维纱用浸润剂王晓敏
2、,屈世元,刘瑞欣,张西静,苏永妮,焦雨蒙,孙智慧,杨萌飞,王珊(陕西华特新材料股份有限公司,陕西 兴平 ;咸阳师范学院 化学与化工学院,陕西 咸阳 )摘要:用钠硅酸盐玻璃生产原始玻璃纤维短切纱,再经过酸沥滤和热烧结工艺处理后得到高硅氧玻璃纤维短切纱.通过对浸润剂配方中润滑剂和成膜剂种类、加量及配方固含量等因素设计实验,结果表明,该配方满足了原始钠硅酸盐玻璃纤维在生产过程中拉丝工序湿润滑和集束的要求,达到了原丝短切纱在酸液中不结团的目的,使短切纱与酸液充分进行化学反应,制造出w(S i O)的高硅氧玻璃纤维短切纱.关键词:玻璃纤维;浸润剂;拉丝;酸沥滤;高硅氧中图分类号:TQ 文献标识码:A文章
3、编号:()钠硅酸盐玻璃纤维经过酸沥滤热烧结工艺后,玻璃纤维的w(S i O),玻璃纤维制品长期耐温超过 .但由于原始玻璃生产的玻璃纤维原丝对大气环境,主要是温、湿度的稳定性差,必须使用专用的浸润剂予以保护 .钠硅酸盐玻璃纤维短切纱生产是将拉制好的原丝先短切,然后酸热处理.但玻璃纤维短切后,在酸溶液中容易结团,酸沥滤过程较为困难,影响短切纱的酸沥滤效率.若短切后原丝在酸液中本身有良好的集束性,原丝之间有较好的离散性,可降低酸沥滤过程的难度 ,提高沥滤速度.因此需要设计一种浸润剂,在满足原丝集束性良好的前提下,能够使原丝在酸液中很好地分散开,确保原丝能够充分进行酸沥滤反应.浸润剂配方中润滑剂的使用
4、不仅能满足玻璃纤维在拉丝过程中“湿润滑”的要求,还能满足原丝后加工过程中“干润滑”的要求.成膜剂的使用可使玻璃纤维单丝黏结成一根玻璃纤维原丝,使原丝保持完整性.理论上讲,分散性和集束性成反比,润滑剂的增加会影响到原丝的集束性,成膜剂的使用,又会影响原丝之间润滑剥离性.针对上述要求,在满足拉丝工序对浸润剂润滑的前提下,寻找分散和集束并存的平衡点设计浸润剂配方满足酸沥滤生产需要 ,同时进行成本分析,避免浸润剂生产成本增加.实验部分原料与仪器浸润剂:HT S 常规浸润剂,成膜剂:c m ,润滑剂:r h 、r h ,西安友基复合材料股份有限公司;润滑剂:r h 、r h 、r h 、r h ,陕西华
5、特新材料股份有限公司.拉丝机:Y X ,浙江武义永新设备有限公司;酸沥滤槽:陕西华特新材料股份有限公司;烘干箱:系列鼓风干燥箱,上海一恒科技有限公司;电子天平:ME T T L E RTO L E D O E,梅特勒托利多仪器(上海)有限公司.实验方法()将HT S 常规浸润剂按照不同比例稀释进行拉丝实验,原丝手工短切后在酸溶液中分散,观察拉丝效率和短切纱分散性,确定浸润剂固含量的范围.()选用不同润滑剂和成膜剂用量设计配方进行拉丝实验,确保拉丝过程中不出现飞丝、原丝卷绕排线以及丝饼喇叭口等现象.在酸溶液中进行分散性实验,保证原丝无纤维状分散现象和结团现象.()确定配方进行拉丝中试、原丝短切和
6、酸热处理,测定短切纱w(S i O).性能测试分散性测试:将原丝开刀后用剪刀短切为 c m短切纱.称取g纱,放入 k g酸溶液中,r/m i n速度搅拌m i n后观察分散性.将酸溶液用 m过滤网过滤,烘干过滤网上短切纱称量.分散率m(短切纱)m(分散酸溶液中短切纱烘干后)/m(短切纱)S i O含量测试:按照G J B A 高硅氧玻璃纤维纱规范S i O含量测试方法进行测试.结果与讨论满足原丝分散性能的浸润剂固含量实验HT S 常规浸润剂按照不同比例稀释进行拉丝,将原丝手工短切后在酸溶液中分散,观察拉丝效率和短切纱分散性,结果见表.表浸润剂固含量以及短切纱分散性编号w(浸润剂固体)/拉丝情况
7、短切纱分散性分散率/拉丝顺利,无润滑槽飞丝可分散,搅拌后短切纱结团严重 拉丝顺利,无润滑槽飞丝可分散,搅拌后短切纱结团严重 拉丝顺利,无润滑槽飞丝可分散,搅拌后短切纱结团减少 拉丝顺利,无润滑槽飞丝可分散,搅拌后短切纱结团减少 拉丝困难,润滑槽处飞丝可分散,搅拌后短切纱结团严重 由 表可 知,w(浸 润 剂 固 体),短切纱的分散率高于,且能满足拉丝过程中对润滑性的要求.和浸润剂固含量高,原丝表面浸润剂的含量也会提高,造成短切纱在酸溶液中出现结团现象.在酸沥滤过程中需要消耗一部分酸溶液处理短切纱表面的浸润剂,才能对玻璃纤维本身进行酸沥滤反应,因此浸润剂固含量高低也会影响酸沥滤效率.浸润剂配方中
8、润滑剂选择实验浸润剂配方见表.表浸润剂配方w/编号r h r h r h r h r h r h c m 按照表配方设计,分别配制浸润剂拉制原丝,将原丝开刀后短切为 c m短切纱.称取g纱,置于k g酸溶液中,r/m i n搅拌m i n后观察分散性.按照配方分别配制浸润剂,进行拉丝实验和短切纱分散实验,结果见表.表不同浸润剂配方的拉丝情况与短切原丝分散性)编号拉丝作业情况短切丝分散情况分散率/喇叭口严重呈现纤维状分散轻微喇叭口呈现纤维状分散正常纤维状分散较少,原丝有集束 润滑槽处飞丝呈现纤维状分散正常纤维状分散较少,原丝有集束 正常呈现纤维状分散正常呈现纤维状分散喇叭口严重呈现纤维状分散正常
9、纤维状分散较少,原丝有集束 )短切纱出现大量纤维状分散时,不进行分散率测试.由表可知,浸润剂中w(润滑剂),拉丝过程原丝缠绕张力变小,丝饼出现喇叭口现象,影响拉丝正常作业.配方中w(润滑剂),原丝的喇叭口现象减轻.w(润滑剂),原丝未出现喇叭口现象,说明为最佳添加量,既可以满足拉丝作业的稳定性,又可以化工科技第 卷使原丝在酸溶液中不结团.但在酸溶液中短切纱出现纤维状分散现象,与成膜剂加量低有关,因此在确定润滑组分基础上,增加成膜剂加量,提高原丝的集束性.成膜剂加量实验不同配方成膜剂加量见表.表不同配方成膜剂加量w/编号r h r h r h r h r h r h c m 浸润剂固体拉丝作业情
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