本发明专利技术公开了一种提高热处理无碱玻璃纤维织物强度的方法，改进了热处理脱除浸润剂工艺，该热处理工艺在除去了玻纤表面浸润剂的同时，于玻纤表面重新形成了一层含有氮化硼的涂层，实现了提高热处理无碱玻璃纤维织物强度的目的。本发明专利技术的提高热处理无碱玻璃纤维织物强度的方法，其步骤为：以硼酸酯的乙醇溶液对无碱玻璃纤维织物表面进行浸渍涂布，然后在氮气气氛中采用热处理法脱除浸润剂工艺的温度条件对无碱玻璃纤维织物进行热处理：即以硼酸酯的乙醇溶液涂敷未经脱除浸润剂的无碱玻璃纤维织物，然后在氮气气氛中采用类似于传统的热处理法脱除浸润剂工艺的温度条件对无碱玻璃纤维织物进行热处理。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种提高无碱玻璃纤维织物强度的方法，更具体地说涉及。
技术介绍
无碱玻璃纤维织物具有耐温、耐腐蚀、比强度大、弹性模量高、相对伸长率小、电绝缘性好等优异的特性，通常用作复合材料中的增强材料，电绝缘材料和绝热保温材料，被广泛应用于国民经济的各个领域。玻璃纤维在拉丝过程中，通常要采用浸润剂对纤维进行处理，给玻璃纤维一定的润滑性和保护性，以减少拉丝过程对纤维的磨损、提高纤维单丝的集束性等加工性能。浸润剂是由成膜剂、表面活性剂、石蜡等组成的一类物质。在复合材料应用领域，无碱玻纤表面的浸润剂往往不利于玻纤与塑料、橡胶或其它物质的界面连接，并容易产生气泡等缺陷，因而影响复合材料的强度性能。目前在工业生产中去除浸润剂的方法主要是热处理法，在高温下使玻纤表面的浸润剂分解、碳化或燃烧而脱除。但经过热处理法脱除表面浸润剂的无碱玻璃纤维织物的力学性能却大幅降低，其强度仅为热处理前强度的 40 70%，这一方面是由于高温对玻纤的直接影响，另一方面是由于玻纤表面失去浸润剂的保护而导致的。因此，改进这种传统的热处理法脱除无碱玻纤表面浸润剂的工艺，提高热处理后无碱玻璃纤维织物的强度具有重要意义。表面涂覆处理是改善玻璃纤维及其复合材料力学性能简便且有效的方法。对失去浸润剂保护的玻纤表面进行涂覆处理，一方面可以保护玻纤表面并填补玻纤表面的微裂纹，提高玻纤的力学性能，另一方面表面涂层还可以改善玻纤与基体的界面连接，提高复合材料的力学性能。氮化硼陶瓷材料具有许多优良的物理和化学特性，如耐高温、抗氧化、耐化学腐蚀、优异的介电性能、较低的热膨胀性以及良好的导热性等，能够满足玻璃纤维表面涂层的要求。氮化硼涂层可以填补玻璃纤维表面的微缺陷，同时具有高温抗氧化和阻止低价金属离子渗透作用，因此有望显著提高玻璃纤维的力学性能、抗析品性能。同时在复合材料应用领域，氮化硼涂层作为界面相，能够改善纤维与基体之间的界面结合，提高复合材料的力学性能。氮化硼陶瓷往往经高温烧结而成，且这种传统的制备技术不易制得涂层、薄膜或纤维等复杂形状的氮化硼材料。在玻璃纤维表面制备氮化硼涂层明显受到温度的限制， 因此传统的高温合成氮化硼的方法，不适合在玻璃纤维表面制备氮化硼涂层。有机先驱体的分解温度远低于陶瓷的烧制温度，因此可以在较温和的条件下制备陶瓷材料。目前，有机先驱体转化法由于具有易成型、温度较低等优点，已成为制备陶瓷涂层、陶瓷薄膜、陶瓷纤维、泡沫陶瓷和陶瓷基复合材料的重要方法。以有机先驱体转化法在玻璃纤维表面制备氮化硼涂层，更可以避免高温对玻璃纤维结构的破坏，使制备新型的玻璃纤维氮化硼涂层织物成为可能。Shampa Mondal 等人(Materials Letters,44,113-118,2000)公开了一种硼酸酯涂覆玻璃纤维的方法，在空气氛中分别于400°C和1000°C下热解，热解产物含有氮化硼和碳氮化物。实际上硼酸酯类化合物在空气氛中高温热解时易氧化并生成氧化硼，氧化硼的吸湿性极强，经高温烧结与玻纤表面复合的氧化硼由于吸收了空气中的水分会显著降低玻纤的强度。实验表明在空气氛中热解的无碱玻璃纤维硼酸酯涂层织物在湿气环境下放置后，其拉伸强度损失了 35%。因此，采用Siampa Mondal等的在空气氛中热解硼酸酯工艺制备的玻璃纤维涂层织物产品的贮存性能、耐环境使用性能不佳，不具备实际使用价值。因此需要研制开发结合有机先驱体转化法并适合于工业应用的低温烧制陶瓷材料技术，在热处理脱除玻纤表面浸润剂的同时，于玻纤表面重新形成一层含有氮化硼的涂层，提高热处理无碱玻璃纤维织物的强度，扩大无碱玻璃纤维织物的应用领域。
技术实现思路
本专利技术针对传统的热处理脱除浸润剂工艺带来的无碱玻璃纤维织物力学性能下降的问题，提供了，改进了热处理脱除浸润剂工艺，即在未脱除浸润剂的无碱玻璃纤维织物表面直接覆以硼酸酯涂层，然后在氮气气氛中采用类似于传统的热处理法脱除浸润剂工艺的温度条件对无碱玻璃纤维织物进行热处理。该热处理工艺在除去了玻纤表面浸润剂的同时，于玻纤表面重新形成了一层含有氮化硼的涂层，实现了提高热处理无碱玻璃纤维织物强度的目的。本专利技术是通过以下技术方案实现的本专利技术的提高热处理无碱玻璃纤维织物强度的方法，其步骤为以硼酸酯的乙醇溶液对无碱玻璃纤维织物表面进行浸渍涂布，然后在氮气气氛中采用热处理法脱除浸润剂工艺的温度条件对无碱玻璃纤维织物进行热处理即以硼酸酯的乙醇溶液涂敷未经脱除浸润剂的无碱玻璃纤维织物，然后在氮气气氛中采用类似于传统的热处理法脱除浸润剂工艺的温度条件对无碱玻璃纤维织物进行热处理。在氮气气氛中热解烧结硼酸酯可以有效地避免在空气氛热解时易生成氧化硼的缺陷，同时提高了硼酸酯向氮化硼的转化效率。氮气氛热解工艺在明显提高了热处理无碱玻璃纤维织物强度的同时，也改善了其制品的贮存性能及耐环境使用性能，具备良好的工业应用价值。通过调节硼酸酯乙醇溶液的浓度可以控制硼酸酯在玻纤表面的涂覆层厚度，调节热处理的温度和时间可以控制玻纤表面涂层的化学结构，同时降低高温对无碱玻纤本身的损伤。该工艺结合了有机先驱体转化法的低温烧制陶瓷材料技术，通过热处理既分解脱除了玻纤表面的浸润剂，同时又在玻纤表面形成了含有氮化硼的涂层，填补了无碱玻纤表面的微缺陷，从而有效地提高了热处理无碱玻璃纤维织物的力学性能。本专利技术的提高热处理无碱玻璃纤维织物强度的方法，其进一步的技术方案是所述的无碱玻璃纤维织物为未经热处理脱去表面浸润剂的无碱玻璃纤维织物。本专利技术的提高热处理无碱玻璃纤维织物强度的方法，其进一步的技术方案还可以是所述的硼酸酯为硼酸和三乙醇胺的缩合产物，硼酸酯乙醇溶液的质量百分浓度为2% 6%。本专利技术的提高热处理无碱玻璃纤维织物强度的方法，其进一步的技术方案还可以是其方法包括以下步骤1)将无碱玻璃纤维织物浸入到质量百分浓度为2% 6%的硼酸酯乙醇溶液中表面涂覆1 2分钟，并于70°C 80°C条件下干燥，除去溶剂乙醇；2)再在氮气气氛中于温度300°C 400°C条件下，对无碱玻璃纤维涂层织物热处理30 60分钟。本专利技术的提高热处理无碱玻璃纤维织物强度的方法，其进一步的技术方案还可以是所述的无碱玻璃纤维织物的型号为EW430或EW840。本专利技术具有以下有益效果1)玻纤表面浸润剂的热解、脱除和硼酸酯有机先驱体的热解、烧结同步完成，其热处理工艺近似于传统的玻纤热处理法脱除浸润剂工艺，生产工艺简单；2)大幅度提高了热处理无碱玻璃纤维织物的力学性能，扩大了无碱玻璃纤维织物的应用领域；3)在脱除了无碱玻璃纤维表面石蜡等非极性浸润剂的同时，玻纤表面重新形成了含有氮化硼的涂层，提高了玻纤表面的极性，有利于增强玻纤复合材料的界面结合。具体实施方式以下通过实施例进一步说明本专利技术，拉伸强度按GBT7689. 5-2001方法测试。实施例11)称量硼酸酯10克及乙醇490克，配制成溶液；2)将无碱玻璃纤维织物EW430浸入到硼酸酯乙醇溶液中表面涂覆2分钟，并于 70°C条件下干燥；3)在氮气气氛中于温度350°C条件下，对无碱玻璃纤维涂层织物热处理60分钟；4)冷却至室温，测试无碱玻璃纤维涂层织物的拉伸强度，结果见表1。实施例21)称量硼酸酯20克及乙醇480克，配制成溶液；2)将无碱玻璃纤维织物EW430浸入到硼酸酯乙本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：竺林，黄健，黎鹏，王娟，靳怀强，吕海，
申请(专利权)人：南京彤天科技实业有限责任公司，南京工业大学，
类型：发明
国别省市：
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