一种玻璃纤维布及其制备方法与流程

本发明涉及玻璃纤维布制造生产领域，特别涉及一种玻璃纤维布及其制备方法。

背景技术：

1、玻璃纤维作为一种性能优异的无机非金属材料，常用作复合材料中的增强材料，被广泛应用，但其仍然为玻璃制品，具有公认的性脆、耐磨性差的缺点，除此之外玻璃纤维还有以下缺点。

2、玻璃纤维本身吸水能力并不强，但由于玻璃纤维具有较高的比表面积，其吸附水的能力较强，当玻璃纤维吸附水后，会降低其电绝缘性能，导致纤维和树脂的结合能力降低，而影响强度；且吸附水后容易溶解玻璃纤维内的碱金属氧化物降低纤维强度。

3、玻璃纤维在制备完成后通常需要在其表面涂覆浸润剂，但浸润剂中的树脂材料与纤维的结合能力较弱，存在不相容性导致了玻璃纤维的机械性能降低。

技术实现思路

1、本发明的目的在于解决上述背景技术中所述玻璃纤维防水能力、机械性能较弱的缺点，在此提出一种新的玻璃纤维布及其制备方法，该方法制备得到的玻璃纤维布具有较好的防水性能且机械性能较强。

2、本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种玻璃纤维布的制备方法，该制备方法包括如下步骤：

3、s1、玻璃纤维表面涂覆聚丙烯腈溶液，涂覆完毕后烘干得到聚丙烯腈-玻纤；

4、s2、将所述聚丙烯腈-玻纤碳化得到碳基纳米纤维-玻纤；

5、s3、将所述碳基纳米纤维-玻纤置于蚀刻液中蚀刻得到增强玻璃纤维；

6、s4、所述增强玻璃纤维通过捻线得到纱线，将所述纱线编织得到基础玻纤布；

7、s5、将所述基础玻纤布浸没于浸润剂中2-3h后取出，挤压基础玻纤布上的多余浸润剂，排出气泡，得到玻璃纤维布；

8、所述聚丙烯腈溶液的质量浓度为5-15％，所述聚丙烯腈的分子量为30000-100000；

9、所述浸润剂按质量份数计包括：环氧树脂乳液2-4份、酚醛树脂乳液2-4份、硅烷偶联剂0.5-2份、聚乙二醇2-4份、纳米二氧化硅2-6份、水100份。

10、在上述技术方案中，在玻璃纤维表面涂覆聚丙烯腈溶液，通过烘干溶剂的方式，使聚丙烯腈在玻璃纤维表面凝固形成聚丙烯腈纳米纤维膜，后通过加热碳化使聚丙烯腈纳米纤维膜碳化为碳基纳米纤维膜，该碳基纳米纤维膜能够增强玻璃纤维的机械性能，通过蚀刻液对表层碳基纳米纤维膜蚀刻使之表面产生“坑洞”，并于纤维膜上携带氧化活性基团，该活性基团能够和浸润剂中的树脂单体产生键合反应，极大的增强了浸润剂对玻璃纤维的结合性。

11、作为优选，步骤s1中所述聚丙烯腈溶液的制备方法为：将聚丙烯腈溶于二甲基甲酰胺中，加热至55-65℃并持续搅拌6-12h。

12、作为优选，步骤s1中所述聚丙烯腈溶液中聚丙烯腈的质量浓度为8-12％，所述聚丙烯腈的分子量为50000-100000。

13、在上述技术方案中，聚丙烯腈的质量浓度以及分子量影响玻璃纤维表面聚丙烯腈纤维膜的附着生成，其中质量浓度较低时难以形成完整纤维膜，较高导致纤维膜的堆积导致玻璃纤维不平整，而分子量较低时亦会导致纤维膜难以生成。

14、作为优选，步骤s2中所述碳化的具体步骤为：将所述聚丙烯腈-玻纤置于碳化炉内，先升温至100-200℃保温1-2h，再于氮气氛围下，升温至300-500℃进行加热1-2h。

15、作为优选，步骤s3中所述蚀刻液选自硝酸、硫酸、氯酸钠溶液、次氯酸钠溶液中的一种或多种。

16、作为优选，所述蚀刻液为浓度65％硝酸和10％氯酸钠溶液以质量比1：(1-5)混合。

17、在上述技术方案中，蚀刻液起到对碳基纳米纤维的蚀刻作用，为碳基纳米纤维表面添加氧化活性基团。

18、作为优选，所述聚乙二醇选自peg2000或peg4000。

19、作为优选，所述浸润剂中硅烷偶联剂选自γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三氯硅烷、乙烯基甲基二甲氧基硅烷中的一种或多种。

20、作为优选，所述硅烷偶联剂为3-氨基丙基三乙氧基硅烷、乙烯基甲基二甲氧基硅烷和乙烯基三氯硅烷以质量比1：(1-2)：(1-2)混合的混合物。

21、一种如上所述制备方法制备得到的玻璃纤维布，该玻璃纤维布具有优良的防水性能以及机械强度。

22、本发明的有益效果是：

23、1、本发明在浸润剂中添加了纳米二氧化硅，浸润剂中环氧树脂以及酚醛树脂在玻璃纤维表面成膜，通过纳米二氧化硅的加入，填充树脂成膜时产生的间隙，降低玻璃纤维的比表面积，增强了玻璃纤维布的防水性能；

24、2、本发明于玻璃纤维表面涂覆碳基纳米纤维膜层，该碳基纳米纤维膜层不仅增强了玻璃纤维的力学性能，并且由于该膜层表面经过蚀刻后表面携带活性基团，使得浸润剂中的树脂可以填充于空隙内并与碳基纤维产生键合反应，增强浸润剂在玻璃纤维表面的结合能力；

25、3、本发明选用了特定的硅烷偶联剂组合，使得玻璃纤维于树脂之间牢固结合，增强了玻璃纤维布的力学性能。

技术特征：

1.一种玻璃纤维布的制备方法，其特征在于：该制备方法包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤s1中所述聚丙烯腈溶液的制备方法为：将聚丙烯腈溶于二甲基甲酰胺中，加热至55-65℃并持续搅拌6-12h。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤s1中所述聚丙烯腈溶液中聚丙烯腈的质量浓度为8-12％，所述聚丙烯腈的分子量为50000-100000。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤s2中所述碳化的具体步骤为：将所述聚丙烯腈-玻纤置于碳化炉内，先升温至100-200℃保温1-2h，再于氮气氛围下，升温至300-500℃进行加热1-2h。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤s3中所述蚀刻液选自硝酸、硫酸、氯酸钠溶液、次氯酸钠溶液中的一种或多种。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述蚀刻液为浓度65％的硝酸和10％的氯酸钠溶液以质量比1：(1-5)混合。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述聚乙二醇选自peg2000或peg4000。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述浸润剂中硅烷偶联剂选自γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、乙烯基三氯硅烷、乙烯基甲基二甲氧基硅烷中的一种或多种。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：所述硅烷偶联剂为3-氨基丙基三乙氧基硅烷、乙烯基甲基二甲氧基硅烷和乙烯基三氯硅烷以质量比1：(1-2)：(1-2)混合的混合物。

10.一种如权利要求1-9任一项制备方法得到的玻璃纤维布。

技术总结本发明涉及玻璃纤维布制造生产领域，特别涉及一种玻璃纤维布及其制备方法，该制备方法包括：S1、玻璃纤维表面涂覆聚丙烯腈溶液，涂覆完毕后烘干得到聚丙烯腈‑玻纤；S2、将所述聚丙烯腈‑玻纤碳化得到碳基纳米纤维‑玻纤；S3、将所述碳基纳米纤维‑玻纤置于蚀刻液中蚀刻得到增强玻璃纤维；S4、所述增强玻璃纤维通过捻线得到纱线，将所述纱线编织得到基础玻纤布；S5、将所述基础玻纤布浸没于浸润剂中2‑3h后取出，挤压基础玻纤布上的多余浸润剂，排出气泡，得到玻璃纤维布。通过该制备方法制备得到的玻璃纤维布具有高机械强度、高拒水性的特点。技术研发人员：张宽,陈杰,王军,王盼盼,曹亚梅,俞周兰受保护的技术使用者：嘉兴杰特新材料股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/5