一种中空强韧石英纤维织物
文献发布时间：2023-06-19 19:28:50
技术领域
本发明涉及石英纤维加工技术领域，特别涉及一种中空强韧石英纤维织物。
背景技术
石英纤维是一种白色、柔软、具有光泽可编织的细丝，它具有优良的理化性能，是一种无机纤维材料；石英纤维是由高纯二氧化硅石英石经高温熔融后拉制而成，具有极高的耐热性，可以在1050℃的高温下长期使用，在1200℃左右的温度下作为烧蚀材料使用；石英纤维的熔点在1700℃，耐温性仅次于碳纤维，同时石英纤维有着电绝缘性，它的介电常数和介质损耗系数是所有矿物质纤维中的较为优良的。
石英纤维是一种SiO2含量高的玻璃纤维，具有优良的性能,广泛运用于对材料有着特殊要求的领域，如生物导管、废气处理等；近年来由于其突出的力学性能和介电性能而越来越多应用于航天、航空领域，尤其是耐高温天线罩体系中，目前对石英纤维研究主要集中在其析晶性能、表面涂覆改性等方面，超高马赫数天线罩用陶瓷基复合材料多采用连续的石英纤维增强体，这样必须对石英纤维进行编织以得到初始的形状，为保持石英纤维的集束性便于编织，必须在纤维生产过程中加浸润剂，浸润剂的主要成分为有机物，陶瓷基天线罩一般需要经过真空或者保护气氛下高温处理才能得到最后产品，这样有机物都将发生碳化，而游离碳的存在会严重影响天线罩的介电性能；现有的石英纤维在制成织物时，由于其表面并未作出改性或是改性后的使用效果任不佳，导致其整体的力学性能有待提高。
发明内容
解决的技术问题：
针对现有技术的不足，本发明提供了一种中空强韧石英纤维织物，通过在原料中添加改性试剂，并结合而创新工艺，使最终得到的石英纤维织物具有较高的力学性能，解决了背景技术中提及的技术问题。
技术方案：
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种中空强韧石英纤维织物，按照以下原料的重量份数组成：
石英纤维20-50份、环氧树脂20-50份、纤维附着物5-10份以及改性试剂1-5份，其中的所述改性试剂1-5份作为石英纤维织物的表面涂层，所述纤维附着物5-10份作为石英纤维织物表面不可避免的悬浮粒子。
在一种可能的实现方式中，所述环氧树脂采用改性环氧树脂体系，且石英纤维织物中的石英纤维与环氧树脂之间的比例为1-2：1，所述石英纤维本身采用高纯二氧化硅石英石，经加热熔融后拉制而成的丝径在1-15μm的玻璃纤维丝。
其中，所述纤维附着物为若干悬浮粒子，且悬浮粒子包含但不限于乙烯化合物和苯化合物；
所述改性试剂按质量百分数包括如下成分：
6-20％的氢氧化铝；
2-5％的水性环氧树脂；
6-20％的氢氧化硅；
0.5-1％的硅烷偶联剂；
余量的去离子水；
其中，所述硅烷偶联剂包含乙烯基三氯硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、以及γ-氯丙基三甲氧基硅烷中的任意一种。
在一种可能的实现方式中，该石英纤维织物的制备方法包括如下具体步骤：
S1、选取20份的环氧树脂，并通过预浸机制成预浸料，并将其压覆于20份的石英纤维上，得到试样；
S2、将烘干后的试样送入真空腔室内处理后自然冷却；
S3、将其通过喷丝板后处理，形成线状纤维；
S4、将线状纤维整个浸没在改性试剂内，静置后取出烘干，脱干状态下的线状纤维内部存在中空的区域；
S5、将线状纤维进行编织即可得到织物。
在一种可能的实现方式中，在所述S2中的试样进入真空腔室内进行固化处理；
首先，将腔室内抽真空至-0.08±0.02MPa，以1-3℃/mi n的速率进行升温；
然后，当温度达到120±5℃后，恒温处理0.5h；
其次，将腔室内加压至0.1±0.02MPa后将真空度降0MPa，继续增压至0.4±0.02MPa；
最后，再升温至190±5℃后，恒温处理3h后自然冷却即可。
在一种可能的实现方式中，在所述S3中将试样进行加热后，从喷丝板按照如下顺序加工即可：
喷出-冷却-牵引-冷却-强牵引-加热-牵引-干燥-收集；
最终得到线状纤维。
在一种可能的实现方式中，在所述S4中静置的时长为5-10mi n。
在一种可能的实现方式中，在所述S5中进行编织处理时使用到编织机，且织物的形状呈网状分布。
有益效果：
本方案中，制作的石英纤维织物中由于添加了环氧树脂和改性试剂，并借助了创新的的加工工艺，使得到的石英纤维织物具有良好的力学性能，相较于传统的石英纤维，本申请的力学性能存在全方面的提高，具有极佳的拉伸强度、压缩强度以及剪切强度。
附图说明
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
图1为本发明的制作工艺流程图。
具体实施方式
本申请实施例通过提供一种中空强韧石英纤维织物，通过在原料中添加改性试剂，并结合而创新工艺，使最终得到的石英纤维织物具有较高的力学性能，解决了背景技术中提及的技术问题。
本申请实施例中的技术方案为解决上述背景技术的问题，总体思路如下：
实施例1：
本实施例介绍了一种中空强韧石英纤维织物的具体结构，按照以下原料的重量份数组成：
石英纤维20份、环氧树脂20份、纤维附着物5份以及改性试剂1份，其中的所述改性试剂1份作为石英纤维织物的表面涂层，所述纤维附着物5份作为石英纤维织物表面不可避免的悬浮粒子。
其中，所述环氧树脂采用改性环氧树脂体系，且石英纤维织物中的石英纤维与环氧树脂之间的比例为1-2：1，具体可选用1:1的配比，所述石英纤维本身采用高纯二氧化硅石英石，经加热熔融后拉制而成的丝径在13μm的玻璃纤维丝；所述纤维附着物为若干悬浮粒子，且悬浮粒子包含但不限于乙烯化合物和苯化合物，也可以并不含有该化合物；
所述改性试剂按质量百分数包括如下成分：
20％的氢氧化铝；
5％的水性环氧树脂；
20％的氢氧化硅；
1％的硅烷偶联剂；
余量的去离子水；
其中，所述硅烷偶联剂包含乙烯基三氯硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、以及γ-氯丙基三甲氧基硅烷中的任意一种。
实施例2：
以实施例1为基础，本实施例介绍了一种中空强韧石英纤维织物的具体制备工艺，如图1所示，该石英纤维织物的制备方法包括如下具体步骤：
S1、选取20份的环氧树脂，并通过预浸机制成预浸料，并将其压覆于20份的石英纤维上，得到试样；
S2、将烘干后的试样送入真空腔室内处理后自然冷却；
具体的，试样进入真空腔室内进行固化处理；
首先，将腔室内抽真空至-0.08±0.02MPa，以3℃/mi n的速率进行升温；
然后，当温度达到120±5℃后，恒温处理0.5h；
其次，将腔室内加压至0.1±0.02MPa后将真空度降0MPa，继续增压至0.4±0.02MPa；
最后，再升温至190±5℃后，恒温处理3h后自然冷却即可。
S3、将其通过喷丝板后处理，形成线状纤维；
具体的，将试样进行加热后，从喷丝板按照如下顺序加工即可：
喷出-冷却-牵引-冷却-强牵引-加热-牵引-干燥-收集；
最终得到线状纤维；
S4、将线状纤维整个浸没在改性试剂内，静置后取出烘干，静置的时长为5mi n，脱干状态下的线状纤维内部存在中空的区域；
S5、将线状纤维进行编织即可得到织物。
具体的，编织处理时使用到编织机，且织物的形状呈网状分布。
实施例3：
本实施例介绍了一种中空强韧石英纤维织物的具体制备工艺，如图1所示，该石英纤维织物的制备方法包括如下具体步骤：
S1、选取20份的环氧树脂，并通过预浸机制成预浸料，并将其压覆于20份的石英纤维上，得到试样；
S2、将烘干后的试样送入真空腔室内处理后自然冷却；
具体的，试样进入真空腔室内进行固化处理；
首先，将腔室内抽真空至-0.08±0.02MPa，以3℃/mi n的速率进行升温；
然后，当温度达到120±5℃后，恒温处理0.5h；
其次，将腔室内加压至0.1±0.02MPa后将真空度降0MPa，继续增压至0.4±0.02MPa；
最后，再升温至190±5℃后，恒温处理3h后自然冷却即可。
S3、将其通过喷丝板后处理，形成线状纤维；
具体的，将试样进行加热后，从喷丝板按照如下顺序加工即可：
喷出-冷却-牵引-冷却-强牵引-加热-牵引-干燥-收集；
最终得到线状纤维；
S4、将线状纤维整个浸没在改性试剂内，静置后取出烘干，静置的时长为8mi n，脱干状态下的线状纤维内部存在中空的区域；
S5、将线状纤维进行编织即可得到织物。
具体的，编织处理时使用到编织机，且织物的形状呈网状分布。
实施例4：
本实施例介绍了一种中空强韧石英纤维织物的具体制备工艺，如图1所示，该石英纤维织物的制备方法包括如下具体步骤：
S1、选取20份的环氧树脂，并通过预浸机制成预浸料，并将其压覆于20份的石英纤维上，得到试样；
S2、将烘干后的试样送入真空腔室内处理后自然冷却；
具体的，试样进入真空腔室内进行固化处理；
首先，将腔室内抽真空至-0.08±0.02MPa，以3℃/mi n的速率进行升温；
然后，当温度达到120±5℃后，恒温处理0.5h；
其次，将腔室内加压至0.1±0.02MPa后将真空度降0MPa，继续增压至0.4±0.02MPa；
最后，再升温至190±5℃后，恒温处理3h后自然冷却即可。
利用对温度和真空度的把控，从而使得试样具有一定的强度，从而筛选出不合格的试样，避免进行后续的试验，减少时间的损耗。
S3、将其通过喷丝板后处理，形成线状纤维；
具体的，将试样进行加热后，从喷丝板按照如下顺序加工即可：
喷出-冷却-牵引-冷却-强牵引-加热-牵引-干燥-收集；
最终得到线状纤维；
S4、将线状纤维整个浸没在改性试剂内，静置后取出烘干，静置的时长为10mi n，脱干状态下的线状纤维内部存在中空的区域；
S5、将线状纤维进行编织即可得到织物。
具体的，编织处理时使用到编织机，且织物的形状呈网状分布。
综合上述实施例1-实施例3可以得知，S4中静置时间越长，则改性试剂存留量越大。
表1：
从上表可以得知：
上述的拉伸强度降低，由于拉伸强度和冲击强度呈反比，拉伸强度越大，材料越硬越脆，其冲击强度会越差，本申请的材质较软；压缩强度和剪切强度均高于传统的石英纤维，使得本申请的石英纤维质地软的同时不易断裂，具有良好的力学性能。
最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。