高硅氧玻璃纤维生产关键技术.pptVIP

江苏省硅酸盐学会 李斌 2016.11.24 1、高硅氧玻璃纤维原纱种类 钠硅酸盐纤维 两元系统，前苏联国家生产。 俄玻纤玻钢联合体、白俄罗斯波络兹克联合体。 国内九鼎小规模生产。 钠硼硅酸盐纤维 三元系统，美、中、日等国生产。 无碱纤维 最常见，价格便宜，力学性能相对较差，硅含量难以进一步提高。 2、高硅氧纤维制备的影响因素 2.1酸处理的浓度、温度、时间 高硅氧酸处理时，酸液的浓度和处理时间对反应不敏感，可以在一个相对较大范围内选择。反应集中在初期完成大部分的离子交换，剩余反应时间用来进一步提高硅含量和均匀性。 温度是决定反应进程的最关键因素。 2.2水洗过程 去除纤维表面残留吸附的酸； 加快溶解置换析出到纤维表面的氧化物。 2.3 热定型处理 作用：去除结构水； 气孔闭合，断键重补； 部分杂质氧化物挥发烧蚀。 随烧结温度升高，纤维的力学性能有所提高，进一步提高，强度下降。杂质的存在，纤维表面析晶，脆化，强度下降。 烧结最佳温度： 两元系统，500℃ ； 三元系统，650℃ ； 无碱， 800℃ 。 3、高硅氧处理关键技术 3.1纤维与酸液质量比与相对运动方式 以三元钠硼硅酸盐为例。 反应产物为硼酸（H3BO3）和硼砂（Na2B4O7·10H2O）。 两者的溶解度有限，硼酸在常温下溶解度不到5g，100℃下为38g；硼砂在100℃下为52.5g。 需要重点考虑的是： 酸液中的氢离子化学计量比能否完全置换反应； 置换出的杂质生成物饱和，影响反应进程。 酸与纤维相对运动较大，有利于离子交换。 旋转式运动，转速不能过高，以防造成相对运动速度静止。 旋转速度以10~20rpm为宜。 3.2 纤维的直径与分散性 处理不同纤维单丝直径的纱。 纤维直径小，比表面积大，置换反应面积大，有利于反应进行；缺点是吸附性能强，反应杂质不易排出到溶液中。 纤维棉的处理，可以考虑预分散。 3.3 控制反应速率 酸与纤维接触初始阶段，反应大部分完成。 反应过快，置换物无法迅速排出溶解到酸液中。 均匀反应有利于界面均匀性。 以相对较低温度下酸纱接触为宜，一般在60~75℃。 俄罗斯采用浓冷酸浸泡工艺。 3.4 酸液的重复利用率 酸液使用一次后，消耗一定氢离子，产生可溶性杂质，高温下可以溶解，低温下，尤其在水洗过程中会堵住网孔。 需要计算处理多少质量纤维后，溶质饱和。 为保持质量稳定性，每槽处理补充部分新酸。 一来补充氢离子浓度，二来稀释杂质离子。 3.5 清洗过程 直接使用冷水清洗，易发生反应物溶解度下降，生成物堵塞网络孔洞。 第一次水洗用温水，利于反应物的清除， 3.6 捻度对酸沥滤反应和强度的影响 无论是制备纱线还是各种规格的布，捻度越大，其酸沥滤反应越困难，酸溶液较难渗透进入单纤维表面，需要相对较长的反应时间。 同时，反应过程缓慢又带来了反应较为均匀的好处，杂质离子分布相对均匀，强度较高。 下表为不同捻度的纱线在某处理工艺条件下，所获的产品的二氧化硅含量和强度。 捻度（捻/米） SiO2（%） 强度（N/Tex） 55 97.44 0.14 80 97.15 0.13 150 96.22 0.20 200 96.18 0.23 3.7 不同产品结构的工艺条件差异化 连续纱线 连续纱线最为重要的是力学性能的稳定性和均匀性。杂质离子分布的均匀性比一味地提高二氧化硅含量更为重要。处理过程中需要保持纱、液相对运动，热处理要有一定的温度曲线，防止过度析晶。 短切纤维 对强度指标要求不高，主要追求耐温性和梳理强度。 可以用连续纤维处理后短切，亦可以短切后处理。为防止处理过程中的成绒化，尽量减少相对运动。 短切纤维大都不需要热定型处理，但在作为填料，产品有较高尺寸要求时，必须进行热处理。 高硅氧布 按规格可以有网格布、平纹布、缎纹布，厚度不一。用量较大的使用无碱布进行处理而生产的“类高硅氧布”。 生产可连续式和间歇式，各有利弊。 连续式产品质量稳定，但产量较低，而且处理槽中出现断布难以处理。 间歇式产量高，利于规模化生产，但质量稳定性不易控制，尤其要注意悬挂处理放布时的褶皱部分，和整卷处理时内外层的均