本發明屬于功能復合材料技術領域，涉及超細無堿玻璃纖維棉的制備方法。

背景技術：

無堿玻璃纖維是指纖維成分中堿金屬氧化物含量小于1％的鋁硼硅酸鹽，具有良好電絕緣性、耐高溫、抗腐蝕、機械強度高、比重輕和耐水性等一系列優異特性，是其它功能材料和結構材料難以比擬的。無堿玻璃纖維是發展現代化工業、農業、國防和尖端科學最佳的基礎性功能材料；同時無堿玻璃纖維因為具有堿金屬含量較少，使得其介電常數僅為6.5左右，可主要用于電子線路板的增強材料和其他各種塑料增強復合材料。

在普通玻璃纖維增強改性聚丙烯(pp)材料中，由于pp和玻璃纖維的材料極性相容性差異，在成型大件產品時候會出現表面浮纖、材料流動性差、產品部分翹曲變形等現象；同時存在著產品強度不高，生產效率較低和成本較高的缺陷，給產品的推廣應用帶來不利的影響；特別是在制品日益大型化及結構復雜化的背景下，對制品的強度提出了更高的要求；因此，利用無堿玻璃纖維具有良好電絕緣性和機械強度高的特優良性，開發出一種塑料增強用超細無堿玻璃纖維棉及其制備方法，來很好的解決實際材料應用的苛刻要求。

公開號為cn105887278一種熱塑性玻璃纖維增強pp復合材料專用玻璃纖維布，本發明涉及纖維布技術領域；它的制作流程如下：一、混紡纖維紗的制備：在無堿玻璃纖維池窯拉絲生產線專用爐臺上增加pp紗放卷裝置，在拉制玻璃纖維無捻粗紗的過程中，按玻璃纖維∶pp纖維＝6∶4比例設計紗號；二、玻璃纖維布的制備；三、后序處理。降低生產成本，簡化生產工藝，提高產品強度，適合大規模生產。

公開號為cn105504489一種無堿玻璃纖維增強改性聚丙烯復合材料及其制備方法，其中所述的無堿玻璃纖維增強改性聚丙烯復合材料包括以下質量份數的原料：均聚pp樹脂45～55份；無堿玻璃纖維28～32份；滑石粉13～17份；相容劑4～6份；抗氧劑0.5～2份，抗浮纖劑0.5～2份；潤滑劑0.5～2份。采用了該發明中的無堿玻璃纖維增強改性聚丙烯復合材料能夠使大長徑比無堿玻璃纖維在材料中更好地均勻分散，能夠有效提高尼龍組合物的表面光潔性和加工流動性，從而有利于更好加工表面光潔的產品。

上述兩發明專利中所公開的塑料增強無堿玻璃纖維均是利用池窯拉絲生產的直徑為6～10μm粗纖維；纖維直徑約粗，無堿玻璃纖維和塑料的有機結合就越困難，造成產品表面出現浮纖、材料流動性差、甚至翹曲變形等影響；同時，無添加或者添加的粘結助劑未達到效果，都會導致玻璃纖維與塑料的結合力較差，導致制備出的產品機械強度較差；因此，如何制備出纖維直徑較細且分布均勻；與塑料結合緊密的塑料增強用超細無堿玻璃纖維棉及其制備方法是亟待解決的問題。

技術實現要素：

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種纖維直徑較細、直徑分布均勻的塑料增強用超細無堿玻璃纖維棉及其制備方法。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

1、超細無堿玻璃纖維棉，按質量百分比計，由以下組分組成：超細無堿玻璃纖維80～90％，粘結助劑10～20％，所述超細無堿玻璃纖維按質量百分比計，由以下組分組成：sio255～59％，al2o313～18％，mgo2.5～4.5％，cao15～24％，na2o0～0.5％，k2o0～0.3％，fe2o30.15～0.4％，b2o36～8.5％和tio0.5～1.5％；堿性金屬氧化物na2o+k2o的總含量小于0.6％，sio2+al2o3+mgo+cao含量之和大于92.5％。

進一步，所述超細無堿玻璃纖維的直徑95％都正態分布在0.5～2μm。

進一步，所述粘結助劑包括憎水劑、固化劑、偶聯劑和柔性劑。

進一步，所述憎水劑選用氨基硅油、甲基硅油、瓦克硅油、羥基硅油或羥基氨基硅油中的一種或幾種，重量占玻璃纖維棉的總重量的0.5～5％。

進一步，所述固化劑選用硫酸銨或硫酸乙酯中的一種或幾種，重量占玻璃纖維棉的總重量的0.5～3％。

進一步，所述偶聯劑選用kh550、kh560、kh792硅烷偶聯劑、ndz-101或ndz-311鈦酸酯偶聯劑中的一種或幾種，重量占玻璃纖維棉的總重量的0.5-4％；所述柔性劑選用ss、ss-100、ss-200、丁腈橡膠、聚丙烯酸酯或丁苯乳膠中的一種或幾種，重量占玻璃纖維棉的總重量的0.5～3％。

2、超細無堿玻璃纖維棉的制備方法，包括如下步驟：1)根據超細無堿玻璃纖維各元素的化學計量選取石英砂、臘石、石灰石、白云石、白泡石、螢石、芒硝和硬硼鈣石均勻混合后投入窯爐煅燒，熔化出成分均勻和無雜質透明的玻璃液；2)將玻璃液通過漏板形成一次玻璃細絲流股；3)將一次玻璃細絲流股在高溫、高速的火焰氣流作用下被二次熔融配吹和牽引成超細無堿玻璃纖維；4)將各粘接助劑混合后配制的粘接劑溶液均勻霧化噴灑于超細無堿玻璃纖維表面，并均勻的分散在成型網上；5)通過烘房烘干得到成品塑料增強用超細無堿玻璃纖維棉。

進一步，按重量份數計，選取40-44份石英砂、20-30份臘石、10-15份石灰石、10-13份白云石、5-11份白泡石、1-5份螢石、1-5份芒硝和1-3份硬硼鈣石，均勻混合后投入窯爐煅燒，熔化出成分均勻和無雜質透明的玻璃液。

進一步，步驟1)所述玻璃液溫度控制在1460±10℃，步驟3)所述二次熔融噴吹的溫度控制在1260±10℃。

進一步，步驟5)烘房溫度控制在145～165℃，烘干時間控制在7～10min。

本發明的有益效果在于：控制超細玻璃纖維中堿性金屬氧化物r2o(na2o+k2o)含量小于0.6％，可有效降低玻璃液的析晶傾向，提高超細無堿玻璃纖維的機械強度；控制sio2+al2o3+mgo+cao含量之和大于92.5％，可有效細化纖維，提高超細無堿玻璃纖維的機械強度；并且通過控制玻璃液溫度在1460±10℃和二次熔融成纖噴吹溫度控制在1260±10℃，從而制備出的超細無堿玻璃纖維直徑95％都正態分布在0.5～2μm；本發明超細無堿玻璃纖維棉纖維直徑較細且均勻，能與塑料緊密結合，非常實用塑料增強使用。

具體實施方式

下面將對本發明的優選實施例進行詳細的描述。

實施例1

按重量份數計，選取42份石英砂、26份臘石、13份石灰石、11份白云石、9份白泡石、4份螢石、3.5份芒硝和2.5份硬硼鈣石，混合均勻后投入窯爐煅燒，玻璃液溫度控制在1460℃，熔化出成分均勻的玻璃液；然后玻璃液通過漏板形成玻璃一次細絲流股；玻璃細絲流股在1260℃的火焰氣流作用下又二次熔融和牽引成超細玻璃纖維，然后配制相對于超細玻璃纖維重量比為2％甲基硅油，0.5％硫酸銨，3％kh560硅烷偶聯劑，1％ss-200粘結助劑均勻霧化噴灑于超細無堿玻璃纖維棉表面，并均勻的分散在成型網上；最后在148℃烘房內烘干8min；

經檢測成品塑料增強用超細無堿玻璃纖維棉平均纖維直徑1.5μm，長度方向機械強度為15n/25mm，寬度方向機械強度8n/25mm；測得超細無堿玻璃纖維棉增強后塑料的機械強度與其它玻璃纖維增強后塑料相比，具體結果如下：

由此可以看出，通過添加平均纖維直徑1.5μm超細無堿玻璃纖維棉，成品塑料的拉伸強度比添加平均纖維直徑8μm無堿玻璃纖維的高出20mpa，彎曲強度高出17mpa，起到明顯的機械增強作用，具有巨大的實用價值。

實施例2

按重量份數計，選取40份石英砂、23份臘石、15份石灰石、10份白云石、11份白泡石、5份螢石、2.5份芒硝和1.5份硬硼鈣石，混合均勻后投入窯爐煅燒，玻璃液溫度控制在1460℃，熔化出成分均勻的玻璃液；然后玻璃液通過漏板形成玻璃一次細絲流股；玻璃細絲流股在1260℃的火焰氣流作用下又二次熔融和牽引成超細玻璃纖維；然后配制相對于超細玻璃纖維重量比為2.5％甲基硅油，0.5％硫酸銨，3％kh560硅烷偶聯劑，3％ss-100粘結助劑均勻霧化噴灑于超細無堿玻璃纖維棉表面，并均勻的分散在成型網上；最后在152℃烘房內烘干9min；

經檢測成品塑料增強用超細無堿玻璃纖維棉平均纖維直徑1.3μm，長度方向機械強度為18n/25mm，寬度方向機械強度10n/25mm；測得超細無堿玻璃纖維棉增強后塑料的機械強度與其它玻璃纖維增強后塑料相比，具體結果如下：

由此可以看出，通過添加平均纖維直徑1.3μm超細無堿玻璃纖維棉，成品塑料的拉伸強度比添加平均纖維直徑8μm無堿玻璃纖維的高出15mpa，彎曲強度高出19mpa，起到明顯的機械增強作用，可以帶來可觀的經濟效益。

最后說明的是，以上優選實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，盡管通過上述優選實施例已經對本發明進行了詳細的描述，但本領域技術人員應當理解，可以在形式上和細節上對其作出各種各樣的改變，而不偏離本發明權利要求書所限定的范圍。