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耐热H2SO4平衡值分性散的研究

发表日期:2015-07-10 发布者:厦门益唯特玻璃有限公司 [返回]

                  耐热H2SO4平衡值分性的研究

         视镜玻璃在玻璃纤维中SiO2以连续相存在,组成均匀、统一和连续的网络结构,同时,众多碱金属的氧化物如:Al2O3、MgO、Na2O等在玻璃中产生分相,形成50~200A 的富集相,SiO2相相对于酸很稳定,而Al2O3、MgO、Na2O等相则易溶于酸,这样我们利用这个原理,用酸等将玻璃纤维表层的Al2O3、MgO、Na2O等相溶解出来,使玻纤表面形成一些凹陷。当玻璃纤维与聚合物树脂进行复合时,使一些高聚物的链段进入到空穴中,起到类似锚固#作用,来增加玻纤与聚合物界面之间的结合力。在本文中,我们分别选用浓H2SO4、0.1N盐酸、0.1NH2SO4和0.1NNaOH对玻纤表面的处热理



      耐热玻璃视镜的性能:产品耐温:300℃、500℃、860℃、1200℃、1500℃等    抗压强度:1-25Mpa(10~250kg).  耐热稳定性:180℃、280℃、700℃、1200℃等。使用条件:≤1500℃,≤25Mpa. 玻璃软化温度:820℃~1750℃。


    被破坏的SiO2溶到溶液中去 6!,可见NaOH对玻纤的作用是对玻纤的整体作用,即主要作用在连续相上。因而,NaOH不同处理时间后的强度有明显的下降,而其表面经处理后仍很光洁,并未改变其粗糙度。因而,碱处理不是玻纤表面处理的最佳方法。 (2)60%H2SO4对玻纤表面的处理 在实验室配制体积比为60%的H2SO4,在60%对S玻纤进行不同时间处理,测得其强度变化,
    
     60%H2SO4处理玻纤时间-强度曲线 从图2可以看出,其强度变化在0~3h呈上升趋势,在3h以后呈下降趋势,最后达到一个平衡值。我们认为60%H2SO4在60%的温度下,对玻纤的SiO2连续相和Al2O3、MgO分散相都发生作用。在0~3h时间内,H2SO4对玻纤的表面处理主要是类似于HF酸的作用,去除应力集中点,刻蚀机理即将玻纤表面的尖角变为圆角,减少了玻璃纤维表面的微裂纹等,进而导致玻纤强度上升。随对玻纤的继续处理,H2SO4对其整个表面刻蚀作用加强,从而使纤维强度又呈现下降的趋势。 同时,我们研究了经过烧蚀和烧蚀+60%H2SO4/3h处理的玻纤不同长度和强度曲线
     

     S玻纤60%H2SO4处理曲线 从图3曲线可以看出:经烧蚀+60%H2SO4处理3h的玻纤不同长度和强度曲线斜率比只经烧蚀处理的玻纤不同长度和强度曲斜率小。玻璃纤维由于其表面含有缺陷,所以测其拉伸强度时,会随制样长度的增加强度有下降的趋势,于是,曲线的斜率大小代 表了玻璃纤维表面缺陷的多少,在0~3h内玻纤表面的应力集中点被60%H2SO4消除掉。同时,微裂纹曲率半径增加,因而断裂强度升高,曲线斜率下降。 (3)0.1NHCl和0.1NH2SO4对玻纤表面处理。分别配制0.1NHCl和0.1NH2SO4,60%下对玻纤进行表面处理。其处理前后的延伸率和强度变化曲线
    

      1N盐酸和0.1N的H2SO4处理强度曲线 分析其原因,可以认为0.1N的盐酸和0.1NH2SO4对S玻纤的浸蚀机理是溶液中的H+与分散相的富集相中的碱金属离视镜玻璃子相互置换。 Si-Na+ +H+ Si-OH+Na+ 或者2H++MgO&Mg2++H2OAl2O3+H+&Al3++H2

玻纤侵蚀前的电镜照片 玻纤侵蚀后的电镜照片图5玻纤侵蚀前后的电镜照片 从而在玻纤表面上产生含水的硅酸盐层 7!。
    

     耐高温复合材料用玻璃纤维表面处理研究
    

    (1)酸碱刻蚀处理的研究
 
     除枣糕里的枣子一样,处理后,在玻纤表面留下许多空隙。因此,玻纤强度低,并且随时间的延长,玻纤表面的分散相MgO、Al2O3不断被浸蚀,当表面的分散MgO、Al2O3被完全浸蚀掉后,玻纤强度就不再降低,而达到一稳定值。玻纤侵蚀前后的电镜照片比较见图5。
     可见,玻纤侵蚀前表面比较光滑,而经0.1NHCl和0.1NH2SO4浸蚀后,其表面粗糙度增加,即其比表面增加。为验证结果,我们用烧蚀和烧蚀+0.1NHCl/7h处理的玻纤不同长度和强度曲线如图6所
 

     结论
(1)NaOH对玻璃纤维表面刻蚀严重,会引起玻璃纤维强度的急剧下降。
(2)浓硫酸处理玻璃纤维时,在较短的时间内由于消除了玻纤表面的应力集中点,玻纤的拉伸强度有明显的提高,时间延长,则表现出刻蚀的作用。(3)稀HCl和H2SO4可以有效的刻蚀玻璃纤维的表面,增加其表面积,改善玻璃纤维表面的浸润性。但同时,酸刻蚀不可避免的会使玻璃纤维的强度有所下降.


     高纯二氧化硅玻璃,该产品主要是以二氧化硅作为单一成分制成的产品,其纯度对玻璃的性能具有极大的影响,主要生产耐温等级为1200℃高纯玻璃。其性能介绍请查阅1200℃高温玻璃


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