[发明专利]一种黑色玻璃纤维及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及电子非金属材料领域，更具体地说，涉及一种黑色玻璃纤维及其制备方法。

背景技术

目前，电子产品中应用广泛的工程塑料、镁铝合金等存在的质量重、导热性能欠佳、成本昂贵、不坚固、不耐磨等问题，而现阶段改变上述弊端最普遍的方法是采用碳纤维作为增强材料，但是碳纤维的价格昂贵，在生产过程中不易成型，不易着色，而且碳纤维的导电性较强，使用碳纤维的电子产品容易存在漏电情况。

玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料，具有优异的绝缘性、耐热性、耐腐蚀性、并且具有机械强度高、模量高等优点，因此，近几年来，玻璃纤维增强复合材料作为工程塑料、镁铝合金、碳纤维复合材料等的替代品，大量的应用于电子产品领域，得到了飞速的发展和广泛的应用。

上述应用材料主要应用于计算机机壳，因此，在许多期刊文献中提到了黑色玻璃的研制，黑色通常通过引入氧化铬、氧化锰、氧化铁、氧化钴、氧化铜等来获得。其原理是这些氧化物的金属离子在可见光区都具有较宽广的吸收带，有较强的着色能力，当一种或几种此类离子的浓度达到一定程度时，由于饱和吸收而使玻璃纤维呈黑色。但是，根据期刊文献中研制黑色玻璃所提到的着色元素采用正交试验熔制黑色玻璃纤维，结果显示加入氧化钴的黑色玻璃拉丝后呈蓝色；加入氧化铜的黑色玻璃拉丝后呈绿色，在后期进行的析晶实验中，加入氧化铬的黑色玻璃纤维，在不同的温度段，分别呈现绿色、红色。以上都不符合黑色玻璃纤维制品的要求。

目前有专利CN201310308254、CN201410018438提到的黑色(彩色)玻璃纤维，是采用在线涂覆的方法，即进行二次浸染，但此种方法存在染色不均匀，染色后着色不佳易脱落的问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术缺点，提供一种黑色玻璃纤维及其制备方法，本发明所提供的黑色玻璃纤维在室温到1500℃下及9-13um的直径下均呈黑色。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种黑色玻璃纤维，包含以下重量份的组分：

SiO₂ 52-54％；

Al₂O₃ 13-15％；

CaO 17-19％；

MgO 2-2.5％；

B₂O₃ 2-3％；

Fe₂O₃ 5.05-8％；

TiO₂ 2.58-3.5％；

MnO₂ 1.6-2.3％；

K₂O+Na₂O 0.6-0.7％，

其中，K₂O和Na₂O的质量比为0.01～0.99：0.99～0.01。

本发明提供的一种黑色玻璃纤维的制备方法，包含以下步骤：

(1)原料的混合：将原料干燥、粉碎后按比例混合制成配合料，然后将配合料加入混合罐中混合均匀；

(2)配合料的熔化：将步骤(1)中所得均匀配合料，经窑头料仓、螺旋投料机送入池窑内进行熔化、澄清均化，得到黑色玻璃液；

(3)玻璃纤维的制备：步骤(2)所得玻璃液流出后进入主通路、分配通路、作业通路，再经流液槽进入底部布置有漏嘴的铂铑合金漏板，玻璃液经过漏嘴流出得到液态黑色玻璃丝，液态黑色玻璃丝由通水冷却器进行冷却，得到黑色玻璃纤维；

(4)成品：步骤(3)所得黑色玻璃纤维经涂油器涂上浸润剂，再控制拉丝机速度拉制成连续黑色玻璃纤维，

其中，步骤(1)中所述原料按重量份包括：

玄武岩 23～27％；

硼钙石 6～8％；

叶腊石 33～37％；

生石灰 13～16％；

石英粉 12～15％；

四氧化三铁 4～6％；

钛白粉 1.5～2.5％，

其中，步骤(1)中所述混合罐混合压力为300-350kPa，混合次数为5～20次。

其中，步骤(2)中所述池窑内温度为1320-1350℃。

其中，步骤(3)中主通路内温度为1260-1290℃，所述分配通路内温度为1210-1240℃，所述作业通路内温度为1150-1180℃，所述通水冷却器温度为27-29℃。