一种高耐碱玻璃纤维的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种高耐碱玻璃纤维的制备方法，属于建筑材料技术领域。本发明专利技术通过在玻璃纤维表面涂覆一层苯乙烯‑丙烯酸酯共聚物和聚砜树脂，制备一种高耐碱玻璃纤维，聚砜树脂中分子主链含有砜键、异丙基、醚键和苯环，异丙基的存在在一定程度上减弱了分子间作用力，侧链上甲基的存在提高了电绝缘性能，苯环以及砜基组成的共轭二苯砜结构，使得聚砜树脂的热稳定性高，硬度大，耐腐蚀性好，将玻璃纤维在聚合物乳液中浸泡后烘干，随着水分的挥发，乳液中的聚合物离子由分散的游离状态逐渐变为密堆积态，使线型分子链上的活性基团互相反应而交联成为网状结构，从而在玻璃纤维上形成一层致密的聚合物保护膜，可以有效提玻璃纤维的耐碱性。

A preparation method of high alkali resistant glass fiber

【技术实现步骤摘要】
一种高耐碱玻璃纤维的制备方法
本专利技术涉及一种高耐碱玻璃纤维的制备方法，属于建筑材料

技术介绍
玻璃纤维增强混凝土(GRC)是以耐碱玻璃纤维为增强材料，以水泥净浆或水泥砂浆为基体的一种纤维水泥复合材料。经过多年来对GRC材料的研发，在GRC材料应用中仍然存在一些问题，当玻璃纤维掺杂入混凝土中时，由于混凝土中的碱含量较大，会对玻璃纤维进行腐蚀而使得玻璃纤维的强度和韧性大大的降低。由于此问题的存在，所以耐碱玻璃纤维在混凝土中的强度和韧性以及耐碱性和寿命都非常重要。由于目前GRC材料的长期耐久性问题还没有得到妥善的解决，也使得GRC材料的应用受到了限制。目前，玻璃纤维的类型很多，维度也从常见的短切玻璃纤维和玻璃纤维网格布，发展到三维玻璃纤维间隔连体织物。用短切玻璃纤维作增强材料时，玻璃纤维均匀分散在水泥基材中，使制品整体结构较好，表面强度高，阻裂效果明显。用玻璃纤维网格布作增强材料属于二维定向配筋，相对短切玻璃纤维增强而形成的二维乱向或者三维乱向配筋来说，玻璃纤维的增强效率更高，在相对较低的玻璃纤维配筋率时即可获得较高的力学强度。三维玻璃纤维间隔连体织物能够进一步提高配筋率，同时能够进行三维空间定位，这对于玻璃纤维增强混凝土制品有极大的推动作用，尤其是对于玻璃纤维增强混凝土板材的研发。抗渗性是影响混凝土耐久性最主要的因素，也是玻璃纤维增强混凝土的最重要的性能之一，随着体系内部水分的增加，使得水泥基体存在严重侵蚀和脆化的问题，其抗冻性能变差，从而影响玻璃纤维增强混凝土的耐久性能，也使得力学性能严重下降，限制玻璃纤维增强混凝土的推广与应用，因此，良好的抗渗性能，使玻璃纤维增强混凝土的长期性能得到保证。目前，玻璃纤维耐碱方法，一种是在化学组成中加入ZrO2和TiO2，Zr、Ti等元素的加入使玻纤中的硅氧结构更为完善，活性更小，从而降低了玻璃纤维与碱液发生化学反应的可能性。加入了ZrO2的玻璃纤维，碱性环境中将会在玻璃纤维的表面形成一层ZrO2薄膜来增加玻璃纤维的抗碱能力。另一种是在玻璃纤维表面涂覆一些树脂或将纤维表面经过一些特殊的浸渍处理，使玻璃纤维表面与碱液形成一个隔离层，不仅使碱不能对玻璃纤维表面侵蚀，同时也防止了Ca(OH)2晶体在玻璃纤维表面的生长，由此增加了玻璃纤维的耐碱性。使用耐碱纤维可以增强GRC的耐久性，目前已有的硅酸盐耐碱玻纤耐碱效果较好，在其组分中含有大量的ZrO2，ZrO2的价格比较贵，导致熔融温度过高，增加了熔制玻璃的成本，此外，高温的熔体在拉丝过程中会缩短铂金漏板的寿命，也增加了耐碱玻璃纤维的制造成本。目前所使用的耐碱玻璃纤维的主要成分为Na2O3-ZrO2-SiO2，其中氧化锆的含量在16%左右，由于氧化锆的含量较高，会明显增加玻璃的熔融温度和操作温度，较高的操作温度会对铂金漏板存在一定的伤害，缩短铂金漏板的寿命。增加玻璃纤维的成本。目前，现有的AR玻璃耐碱性虽好，但是价格贵，在应用上会存在一定的限制。由于在磷酸盐的结构中存在一个双键，使得磷酸盐玻璃的结构与硅酸盐的结构不同。正是磷酸盐玻璃结构中的双键使得玻璃的网络结构不紧密，磷酸盐玻璃的耐水性以及化学稳定性与硅酸盐玻璃相比较差，因此需要合适的方式来提高磷酸盐的化学稳定性。因此，制备一种兼具优异的抗渗性能及力学性能的耐碱玻璃纤维增强混凝土，才能进一步促进其在建筑材料领域内的推广与应用。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题：针对当玻璃纤维掺杂入混凝土中时，由于混凝土中的碱含量较大，会对玻璃纤维进行腐蚀而使得玻璃纤维的强度和韧性大大降低的问题的问题，提供了一种高耐碱玻璃纤维的制备方法。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下所述的技术方案是：（1）将聚砜树脂加入N,N-二甲基甲酰胺中，常温下以200~240r/min转速搅拌20~30min，得聚砜树脂溶液；（2）将得聚砜树脂溶液加入苯丙乳液中，置于高剪切乳化机内，常温下以8000~10000r/min转速搅拌20~30min，得混合乳液；（3）将玻璃纤维加入混合乳液中，常温下以300~400r/min转速搅拌20~30min，再置于超声波分散机中，常温下以400~500W的功率超声处理10~20min，取出，置于40~60℃的鼓风干燥箱中干燥1~2h，常温冷却，得高耐碱玻璃纤维。所述的玻璃纤维、-苯丙乳液、聚砜树脂、N,N-二甲基甲酰胺的重量份为30~40份玻璃纤维、60~80份苯丙乳液、15~20份聚砜树脂、60~80份N,N-二甲基甲酰胺。步骤（3）所述的超声处理的功率为400~500W。步骤（2）所述的苯丙乳液的具体制备步骤为：（1）将苯乙烯、丙烯酸丁酯、丙烯酰胺、辛基酚聚氧乙烯醚加入去离子水中，常温下以180~200r/min转速搅拌10~20min，得混合液；（2）将过硫酸铵加入混合液中，在80~90℃的水浴条件下以300~400r/min转速搅拌反应2~4h，得苯丙乳液。所述的苯乙烯、丙烯酸丁酯、丙烯酰胺、辛基酚聚氧乙烯醚、过硫酸铵、去离子水的重量份为30~40份苯乙烯、40~60份丙烯酸丁酯、18~24份丙烯酰胺、4~6份辛基酚聚氧乙烯醚、0.4~0.6份过硫酸铵、200~300份去离子水。步骤（3）所述的玻璃纤维的具体制备步骤为：（1）将五氧化二磷、生石灰、三氧化二铝、二氧化钛、锆英砂、三氧化二铁、碳酸钠、碳酸钡、氧化钇、硼酸置于高速搅拌机中，常温下以600~800r/min转速搅拌12~16min，得混合料；（2）将混合料置于全电熔窑炉中，从常温升温至1300~1400℃，保温3~4h，得玻璃液；（3）将玻璃降温至800~1000℃，引流至高速离心器中，在3000~4000r/min转速下离心，得一次纤维；（4）将一次纤维置于离心器外侧燃烧室中，在高温环形气流的牵伸下形成二次纤维，将二次纤维置于室温中静置8~12h冷却，得玻璃纤维。所述的五氧化二磷、生石灰、三氧化二铝、二氧化钛、锆英砂、三氧化二铁、碳酸钠、碳酸钡、氧化钇、硼酸的重量份为60~80份五氧化二磷、30~40份生石灰、15~20份三氧化二铝、3~4份二氧化钛、6~8份锆英砂、1~2份三氧化二铁、0.5~1.5份碳酸钠、0.2~0.4份碳酸钡、0.3~0.6份氧化钇、0.1~0.2份硼酸。步骤（2）所述的升温速率为50℃/min。步骤（4）所述的玻璃纤维的平均直径为10~12μm。本专利技术与其他方法相比，有益技术效果是：（1）本专利技术以五氧化二磷为原料，通过添加三氧化二铝、锆英砂、二氧化钛、三氧化二铁、碳酸钠、碳酸钡、氧化钇、硼酸，制备一种高耐碱玻璃纤维，以五氧化二磷为原料制备的磷酸盐玻璃，其基本结构单元是PO4四面体，由于P是五价离子，所以每个四面体中都有一个氧成为终端氧来满足四面体电价平衡，由于存在终端氧，含有五氧化二磷的玻璃可以形成孤立的环形分子，然后逐渐连接而形成了大尺寸的环形分子，再是链状的，最后转变为层状的结构，由本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高耐碱玻璃纤维的制备方法，其特征在于，具体制备步骤为：/n（1）将聚砜树脂加入N,N-二甲基甲酰胺中，常温下以200~240r/min转速搅拌20~30min，得聚砜树脂溶液；/n（2）将得聚砜树脂溶液加入苯丙乳液中，置于高剪切乳化机内，常温下以8000~10000r/min转速搅拌20~30min，得混合乳液；/n（3）将玻璃纤维加入混合乳液中，常温下以300~400r/min转速搅拌20~30min，再置于超声波分散机中，常温下以400~500W的功率超声处理10~20min，取出，置于40~60℃的鼓风干燥箱中干燥1~2h，常温冷却，得高耐碱玻璃纤维。/n

【技术特征摘要】
1.一种高耐碱玻璃纤维的制备方法，其特征在于，具体制备步骤为：
（1）将聚砜树脂加入N,N-二甲基甲酰胺中，常温下以200~240r/min转速搅拌20~30min，得聚砜树脂溶液；
（2）将得聚砜树脂溶液加入苯丙乳液中，置于高剪切乳化机内，常温下以8000~10000r/min转速搅拌20~30min，得混合乳液；
（3）将玻璃纤维加入混合乳液中，常温下以300~400r/min转速搅拌20~30min，再置于超声波分散机中，常温下以400~500W的功率超声处理10~20min，取出，置于40~60℃的鼓风干燥箱中干燥1~2h，常温冷却，得高耐碱玻璃纤维。


2.根据权利要求1所述的一种高耐碱玻璃纤维的制备方法，其特征在于，所述的玻璃纤维、-苯丙乳液、聚砜树脂、N,N-二甲基甲酰胺的重量份为30~40份玻璃纤维、60~80份苯丙乳液、15~20份聚砜树脂、60~80份N,N-二甲基甲酰胺。


3.根据权利要求1所述的一种高耐碱玻璃纤维的制备方法，其特征在于，步骤（3）所述的超声处理的功率为400~500W。


4.根据权利要求1所述的一种高耐碱玻璃纤维的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述的苯丙乳液的具体制备步骤为：
（1）将苯乙烯、丙烯酸丁酯、丙烯酰胺、辛基酚聚氧乙烯醚加入去离子水中，常温下以180~200r/min转速搅拌10~20min，得混合液；
（2）将过硫酸铵加入混合液中，在80~90℃的水浴条件下以300~400r/min转速搅拌反应2~4h，得苯丙乳液。


5.根据权利要求4所述的一种高耐碱玻璃纤维的制备方法，其特征在于，所述的苯乙烯、丙烯酸丁酯、丙烯酰胺、辛基酚聚氧乙烯醚、过硫...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘鹏，
申请(专利权)人：常州武城服饰有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32