高硅氧玻璃纤维生产关键技术课件

高硅氧玻璃纤维生产关键技术江苏省硅酸盐学会 李斌2016.11.24高硅氧玻璃纤维生产关键技术江苏省硅酸盐学会1、高硅氧玻璃纤维原纱种类钠硅酸盐纤维钠硅酸盐纤维 两元系统，前苏联国家生产。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。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。国内九鼎小规模生产。钠硼硅酸盐纤维钠硼硅酸盐纤维 三元系统，美、中、日等国生产。三元系统，美、中、日等国生产。无碱纤维无碱纤维 最常见，价格便宜，力学性能相对较差，硅含量最常见，价格便宜，力学性能相对较差，硅含量难以进一步提高。难以进一步提高。1、高硅氧玻璃纤维原纱种类钠硅酸盐纤维2、高硅氧纤维制备的影响因素2.12.1酸处理的浓度、温度、时间酸处理的浓度、温度、时间 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。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。温度是决定反应进程的最关键因素。2.22.2水洗过程水洗过程 去除纤维表面残留吸附的酸；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。加快溶解置换析出到纤维表面的氧化物。高硅氧酸处理时，酸液的浓度和处理时间对反应不敏感，可2.3 2.3 热定型处理热定型处理 作用：去除结构水；作用：去除结构水；气孔闭合，断键重补；气孔闭合，断键重补；部分杂质氧化物挥发烧蚀。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。晶，脆化，强度下降。2.3 热定型处理高硅氧玻璃纤维生产关键技术课件烧结最佳温度：两元系统，500；三元系统，650；无碱，800。烧结最佳温度：3、高硅氧处理关键技术3.13.1纤维与酸液质量比与相对运动方式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。以三元钠硼硅酸盐为例。反应产物为硼酸（反应产物为硼酸（H3BO3H3BO3）和硼砂）和硼砂（Na2B4O7Na2B4O7 10H2O10H2O）。）。两者的溶解度有限，硼酸在常温下溶解度不到两者的溶解度有限，硼酸在常温下溶解度不到5g5g，100100下为下为38g38g；硼砂在；硼砂在100100下为下为52.5g52.5g。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需要重点考虑的是：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；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。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。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，以防造成相对运动旋转式运动，转速不能过高，以防造成相对运动速度静止。速度静止。旋转速度以旋转速度以1020rpm1020rpm为宜。为宜。需要重点考虑的是：3.2 3.2 纤维的直径与分散性纤维的直径与分散性处理不同纤维单丝直径的纱。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。排出到溶液中。纤维棉的处理，可以考虑预分散。纤维棉的处理，可以考虑预分散。3.2 纤维的直径与分散性3.3 3.3 控制反应速率控制反应速率酸与纤维接触初始阶段，反应大部分完成。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。反应过快，置换物无法迅速排出溶解到酸液中。3.3 控制反应速率均匀反应有利于界面均匀性。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，一般在以相对较低温度下酸纱接触为宜，一般在60756075。俄罗斯采用浓冷酸浸泡工艺。俄罗斯采用浓冷酸浸泡工艺。均匀反应有利于界面均匀性。3.4 3.4 酸液的重复利用率酸液的重复利用率 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。程中会堵住网孔。需要计算处理多少质量纤维后，溶质饱和。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。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。一来补充氢离子浓度，二来稀释杂质离子。3.4 酸液的重复利用率3.5 3.5 清洗过程清洗过程 直接使用冷水清洗，易发生反应物溶解度下降，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。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，第一次水洗用温水，利于反应物的清除，3.5 清洗过程3.6 3.6 捻度对酸沥滤反应和强度的影响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。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。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，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。所获的产品的二氧化硅含量和强度。3.6 捻度对酸沥滤反应和强度的影响捻度（捻捻度（捻/米）米）SiO2（%）强度（强度（N/Tex）5597.440.148097.150.1315096.220.2020096.180.23捻度（捻/米）SiO2（%）强度（N/Tex）5597.443.7 3.7 不同产品结构的工艺条件差异化不同产品结构的工艺条件差异化连续纱线连续纱线 连续纱线最为重要的是力学性能的稳定性和均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，防止过相对运动，热处理要有一定的温度曲线，防止过度析晶。度析晶。3.7 不同产品结构的工艺条件差异化短切纤维短切纤维 对强度指标要求不高，主要追求耐温性和梳理对强度指标要求不高，主要追求耐温性和梳理强度。强度。可以用连续纤维处理后短切，亦可以短切后处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，尽量减少相对理。为防止处理过程中的成绒化，尽量减少相对运动。运动。短切纤维大都不需要热定型处理，但在作为填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。料，产品有较高尺寸要求时，必须进行热处理。短切纤维高硅氧布高硅氧布 按规格可以有网格布、平纹布、缎纹布，厚度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“类高硅氧布类高硅氧布”。生产可连续式和间歇式，各有利弊。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。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匀性。部分，和整卷处理时内外层的均匀性。高硅氧布4、对我国高硅氧生产现状的几点思考4、对我国高硅氧生产现状的几点思考高端产品低端化！高端产品低端化！品质决定生存，持续发展；有义务引导用户正确使用。高端产品低端化！产品定义标准化产品定义标准化 按标准正确定位产品，不要模糊概念。高硅氧、类高硅氧、耐高温制品（温度值范围）。产品定义标准化市场竞争有序化市场竞争有序化 产品差异化，协同作战，良性竞争，优质优价。形成产业合力，竞争国际市场，提升自有知识产权产品结构。市场竞争有序化测试标准有待于进一步改善提高测试标准有待于进一步改善提高 比如二氧化硅含量测试，根据不同纤维直径，样品处理温度对结果影响较大。高硅氧产品吸水性较大，测试条件的影响等。测试标准有待于进一步改善提高欢迎批评指正！谢 谢！欢迎批评指正！