本發(fā)明涉及電子非金屬材料領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種黑色玻璃纖維及其制備方法。

背景技術(shù)：

目前，電子產(chǎn)品中應(yīng)用廣泛的工程塑料、鎂鋁合金等存在的質(zhì)量重、導(dǎo)熱性能欠佳、成本昂貴、不堅固、不耐磨等問題，而現(xiàn)階段改變上述弊端最普遍的方法是采用碳纖維作為增強材料，但是碳纖維的價格昂貴，在生產(chǎn)過程中不易成型，不易著色，而且碳纖維的導(dǎo)電性較強，使用碳纖維的電子產(chǎn)品容易存在漏電情況。

玻璃纖維是一種性能優(yōu)異的無機非金屬材料，具有優(yōu)異的絕緣性、耐熱性、耐腐蝕性、并且具有機械強度高、模量高等優(yōu)點，因此，近幾年來，玻璃纖維增強復(fù)合材料作為工程塑料、鎂鋁合金、碳纖維復(fù)合材料等的替代品，大量的應(yīng)用于電子產(chǎn)品領(lǐng)域，得到了飛速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。

上述應(yīng)用材料主要應(yīng)用于計算機機殼，因此，在許多期刊文獻中提到了黑色玻璃的研制，黑色通常通過引入氧化鉻、氧化錳、氧化鐵、氧化鈷、氧化銅等來獲得。其原理是這些氧化物的金屬離子在可見光區(qū)都具有較寬廣的吸收帶，有較強的著色能力，當(dāng)一種或幾種此類離子的濃度達到一定程度時，由于飽和吸收而使玻璃纖維呈黑色。但是，根據(jù)期刊文獻中研制黑色玻璃所提到的著色元素采用正交試驗熔制黑色玻璃纖維，結(jié)果顯示加入氧化鈷的黑色玻璃拉絲后呈藍色；加入氧化銅的黑色玻璃拉絲后呈綠色，在后期進行的析晶實驗中，加入氧化鉻的黑色玻璃纖維，在不同的溫度段，分別呈現(xiàn)綠色、紅色。以上都不符合黑色玻璃纖維制品的要求。

目前有專利cn201310308254、cn201410018438提到的黑色(彩色)玻璃纖維，是采用在線涂覆的方法，即進行二次浸染，但此種方法存在染色不均勻，染色后著色不佳易脫落的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)缺點，提供一種黑色玻璃纖維及其制備方法，本發(fā)明所提供的黑色玻璃纖維在室溫到1500℃下及9-13um的直徑下均呈黑色。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種黑色玻璃纖維，包含以下重量份的組分：

sio252-54％；

al2o313-15％；

cao17-19％；

mgo2-2.5％；

b2o32-3％；

fe2o35.05-8％；

tio22.58-3.5％；

mno21.6-2.3％；

k2o+na2o0.6-0.7％，

其中，k2o和na2o的質(zhì)量比為0.01～0.99：0.99～0.01。

本發(fā)明提供的一種黑色玻璃纖維的制備方法，包含以下步驟：

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

(2)配合料的熔化：將步驟(1)中所得均勻配合料，經(jīng)窯頭料倉、螺旋投料機送入池窯內(nèi)進行熔化、澄清均化，得到黑色玻璃液；

(3)玻璃纖維的制備：步驟(2)所得玻璃液流出后進入主通路、分配通路、作業(yè)通路，再經(jīng)流液槽進入底部布置有漏嘴的鉑銠合金漏板，玻璃液經(jīng)過漏嘴流出得到液態(tài)黑色玻璃絲，液態(tài)黑色玻璃絲由通水冷卻器進行冷卻，得到黑色玻璃纖維；

(4)成品：步驟(3)所得黑色玻璃纖維經(jīng)涂油器涂上浸潤劑，再控制拉絲機速度拉制成連續(xù)黑色玻璃纖維，

其中，步驟(1)中所述原料按重量份包括：

玄武巖23～27％；

硼鈣石6～8％；

葉臘石33～37％；

生石灰13～16％；

石英粉12～15％；

四氧化三鐵4～6％；

鈦白粉1.5～2.5％，

其中，步驟(1)中所述混合罐混合壓力為300-350kpa，混合次數(shù)為5～20次。

其中，步驟(2)中所述池窯內(nèi)溫度為1320-1350℃。

其中，步驟(3)中主通路內(nèi)溫度為1260-1290℃，所述分配通路內(nèi)溫度為1210-1240℃，所述作業(yè)通路內(nèi)溫度為1150-1180℃，所述通水冷卻器溫度為27-29℃。

其中，步驟(3)中所述漏嘴直徑范圍為1.5-2.0mm，所述液態(tài)黑色玻璃絲的長度為4-5mm。

其中，步驟(4)中所述浸潤劑為增強pp型浸潤劑。

其中，步驟(4)中所述拉絲機拉制過程中速度為1100m/s的恒定線速度。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

本發(fā)明所提供的黑色玻璃纖維在生產(chǎn)熔制中加入少量的四氧化三鐵原料，四氧化三鐵這種原料對黑色的著色能力相當(dāng)強，黑色玻璃拉絲后纖維明顯會呈亮黑色，作為增強材料可以使電子產(chǎn)品更加美觀。

本發(fā)明中fe2o3為黑色玻璃著色劑，但fe2o3對玻璃顏色和玻璃的熱傳遞性影響較大，含量過高會影響玻璃的透熱性，且玻璃的析晶能力會明顯增強，對纖維成型產(chǎn)生不利影響。本發(fā)明所提供的組分，大大降低了玻璃纖維的成型溫度，減小了玻璃纖維的析晶傾向，利于黑色玻璃纖維的生產(chǎn)。

本發(fā)明所提供的黑色玻璃纖維制備方法中使用了鐵含量較高的玄武巖原料，黑色玻璃纖維中的主要靠玄武巖來提供fe2o3成份，玄武巖原料分布廣泛，儲量豐富，價格低廉，能夠大大降低黑色玻璃纖維的生產(chǎn)成本。

本發(fā)明通過優(yōu)化著色元素的加入比例，直接熔制黑色玻璃，拉絲生產(chǎn)黑色玻璃纖維，無需二次浸染，簡化了黑色玻璃纖維的制備工藝，節(jié)約了生產(chǎn)時間，有效降低了生產(chǎn)成本。并且黑色玻璃拉絲成電子產(chǎn)品所需所有直徑后都不會產(chǎn)生變色現(xiàn)象，保證了穩(wěn)定優(yōu)異的產(chǎn)品質(zhì)量。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施方式，對本發(fā)明作進一步說明，但本發(fā)明的保護范圍并不限于所述內(nèi)容。

下述實施例中所述生產(chǎn)方法適用于各種生產(chǎn)規(guī)模的池窯生產(chǎn)制備黑色玻璃纖維，并不局限于所述內(nèi)容。

實施例1：

準(zhǔn)備好所需的原材料，按照下列重量份進行配料：玄武巖23份，硼鈣石6.5份，葉臘石36份，生石灰14份，石英粉14份，四氧化三鐵4份，鈦白粉2.5份將上述原料混合成配合料，在壓力為300kpa的混合罐中混合18次得到均勻配合料，均勻配合料經(jīng)窯頭料倉、螺旋投料機送入1320℃池窯內(nèi)進行熔化、澄清均化，得到黑色玻璃液，然后玻璃液流出后依次進入1270℃主通路、1210℃分配通路、1150℃作業(yè)通路，再經(jīng)流液槽進入底部布置有漏嘴的鉑銠合金漏板，玻璃液經(jīng)過直徑范圍在1.5-2mm的漏嘴流出得到液態(tài)黑色玻璃絲，液態(tài)玻璃絲長度為5mm，液態(tài)黑色玻璃絲由29℃冷卻器進行冷卻，得到黑色玻璃纖維，經(jīng)涂油器涂上增強pp型浸潤劑，以1100m/s的恒定線速度拉制成直徑范圍在9-13um的連續(xù)玻璃纖維。

實施例2：

準(zhǔn)備好所需的原材料，按照下列重量份進行配料：玄武巖24份，硼鈣石6份，葉臘石33份，生石灰14份，石英粉14份，四氧化三鐵5份，鈦白粉2份，將上述原料混合成配合料，在壓力為320kpa的混合罐中混合15次得到均勻配合料，均勻配合料經(jīng)窯頭料倉、螺旋投料機送入1350℃池窯內(nèi)進行熔化、澄清均化，得到黑色玻璃液，然后玻璃液流出后依次進入1260℃主通路、1240℃分配通路、1180℃作業(yè)通路，再經(jīng)流液槽進入底部布置有漏嘴的鉑銠合金漏板，玻璃液經(jīng)過直徑范圍在1.5-2mm的漏嘴流出得到液態(tài)黑色玻璃絲，液態(tài)玻璃絲長度為4mm，液態(tài)黑色玻璃絲由27℃冷卻器進行冷卻，得到黑色玻璃纖維，經(jīng)涂油器涂上增強pp型浸潤劑，以1100m/s的恒定線速度拉制成直徑范圍在9-13um的連續(xù)玻璃纖維。

實施例3：

準(zhǔn)備好所需的原材料，按照下列重量份進行配料：玄武巖25份，硼鈣石6.5份，葉臘石34份，生石灰13.5份，石英粉14份，四氧化三鐵5.5份，鈦白粉1.5份，將上述原料混合成配合料，在壓力為330kpa的混合罐中混合12次得到均勻配合料，均勻配合料經(jīng)窯頭料倉、螺旋投料機送入1330℃池窯內(nèi)進行熔化、澄清均化，得到黑色玻璃液，然后玻璃液流出后依次進入1270℃主通路、1220℃分配通路、1160℃作業(yè)通路，再經(jīng)流液槽進入底部布置有漏嘴的鉑銠合金漏板，玻璃液經(jīng)過直徑范圍在1.5-2mm的漏嘴流出得到液態(tài)黑色玻璃絲，液態(tài)玻璃絲長度為5mm，液態(tài)黑色玻璃絲由27-29℃冷卻器進行冷卻，得到黑色玻璃纖維，經(jīng)涂油器涂上增強pp型浸潤劑，以1100m/s的恒定線速度拉制成直徑范圍在9-13um的連續(xù)玻璃纖維。

實施例4：

準(zhǔn)備好所需的原材料，按照下列重量份進行配料：玄武巖24份，硼鈣石7份，葉臘石34份，生石灰14份，石英粉13份，四氧化三鐵6份，鈦白粉2份。制成的配合料，在壓力為350kpa的混合罐中混合10次得到均勻配合料，均勻配合料經(jīng)窯頭料倉、螺旋投料機送入1340℃池窯內(nèi)進行熔化、澄清均化，得到黑色玻璃液，然后玻璃液流出后依次進入1280℃主通路、1220℃分配通路、1170℃作業(yè)通路，再經(jīng)流液槽進入底部布置有漏嘴的鉑銠合金漏板，玻璃液經(jīng)過經(jīng)過直徑范圍在1.5-2mm的漏嘴流出得到液態(tài)黑色玻璃絲，液態(tài)玻璃絲長度為5mm，液態(tài)黑色玻璃絲由28℃冷卻器進行冷卻，得到黑色玻璃纖維，經(jīng)涂油器涂上增強pp型浸潤劑，以1100m/s的恒定線速度拉制成直徑范圍在9-13um的連續(xù)玻璃纖維。

實施例1-4實施過程中，黑色玻璃纖維的成型溫度低，所得黑色玻璃纖維均無析晶傾向，無需二次浸染，簡化了黑色玻璃纖維的制備工藝，節(jié)約了生產(chǎn)時間，有效降低了生產(chǎn)成本，所得黑色玻璃纖維均呈現(xiàn)亮黑色，非常美觀。

通過對所得黑色玻璃纖維進行成分及性能分析，得到本發(fā)明實施例1-4所得玻璃纖維的成分含量及性能如表1所示：

表1實施例1-4成分含量及性能表

由上述結(jié)果可知本發(fā)明所得黑色玻璃纖維機械強度、耐熱性能優(yōu)異，并且機械強度高，模量高，可以很好地代替碳纖維作為新的更廉價的增強材料。

為了更好地體現(xiàn)本發(fā)明的實施效果，采用普通e玻璃纖維與本發(fā)明實施例黑色玻璃纖維進行了對比，將普通e玻璃和本發(fā)明玻璃組合物分別磨碎、過篩取70～80目之間的玻璃顆粒，分別進行耐化學(xué)性檢測：耐堿性檢測：恒溫浸泡在80℃的5％naoh溶液中96h；耐酸性檢測：恒溫浸泡在96℃的10％h2so4溶液中96h；

所得結(jié)果見表2：

表2性能對比表

由上述結(jié)果可以看出，本發(fā)明所提供的黑色玻璃纖維增強的電子產(chǎn)品外殼在保持穩(wěn)定黑度更亮澤，更穩(wěn)定的同時，具有更強的耐酸性及耐堿性。

上面所述實施例及對本發(fā)明的具體實施方式做了詳細說明，但是本發(fā)明并不限于上述實施方式，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下做出各種變化。