一种高强拉挤用玻璃纤维膨体纱的制备方法(一)技术领域
本发明属于功能材料制备领域，具体涉及一种高强拉挤用玻璃纤维膨体纱的制备
方法。
(二)背景技术
玻璃纤维膨体纱是玻璃纤维经过通用高压空气的特殊装置膨化而成，尽管工序并
不复杂，但却赋予了玻璃纤维特殊的功效，它兼有连续长纤维的高强度和短纤维的蓬松性，
是一种耐高温、低导热系数、耐腐蚀、高容空量、高过滤效率，对人体无害的新型材料，因而
能够满足多种应用需求，比如用作隔热、消音、墙面建筑等材料。
随着复合材料研究和开发的不断进步，使用领域日渐扩大，因纤维膨化过程中由
压缩空气气流间歇地抽出其中的一根或数根原丝，并形成小圈而成，从而膨体纱具备纵向、
横向等多个方向的纤维排布，这个特点促成了其在拉挤领域的应用。特别是制作结构复杂
的拉挤型材时，为了能保证拐角、型材边缘等表面质量及力学性能，因此在拉挤时添加膨体
纱成了首选的技术方案。
由于拉挤制品及工艺的特殊性，对该领域用的膨体纱要求区别于常规，对膨化后
纱与基体树脂的浸润性要求高，从而满足最终制品的强度要求。其次，拉挤时经过的张力较
大，因此要求膨化后纤维不仅仅是蓬松、柔软，还要求尽可能多的螺旋圈，从而满足其使用
生产工艺要求。
综上，有必要对传统的玻璃纤维膨体纱生产方法进行改进，提供一种横向和纵向
力学性能都很优异、膨化率高、适用于高强复杂拉挤工艺的玻璃纤维膨体纱的制备方法。
(三)发明内容
本发明的目的在于提供一种高强拉挤用玻璃纤维膨体纱的制备方法。本发明通过
使用合适的偶联剂和成膜剂体系，在保证低含油的前提下，制备得到力学性能优异、剪切强
度高以及非常柔软的玻璃纤维，然后通过膨化方法制备得到柔软、膨化效率高、纵向和横向
力学性能优异、适合于高强复杂拉挤领域的玻璃纤维膨体纱。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种高强拉挤用玻璃纤维膨体纱的制备方法，所述的制备方法包括如下步骤：
(1)纤维成型：玻璃熔体通过漏板形成单丝，然后所形成的单丝通过盛有浸润剂乳
液的涂油辊上油，再经集束、卷绕、烘制得到玻璃纤维纱团；
所述的烘制可以采用隧道、微波或高频烘制方法中的任一种工艺或者两种以上的
复合工艺；
(2)纤维合股：将步骤(1)中制得的玻璃纤维纱团通过并络的方式合股成线密度在
1125～4500tex之间的玻璃纤维合股纱，在常温常压下静置成型(静置时间以12～24h为
宜)；
(3)膨化：将步骤(2)制得的玻璃纤维合股纱依次通过膨化机上的第一转轮(进纱
转轮)、压缩空气高压喷嘴、第二转轮(出纱转轮)，控制第一转轮的转速为140～180m/min、
高压喷嘴喷出的压缩空气压强为6～8MPa、第二转轮的转速为115～135m/min，膨体纤维连
续输出并转绕成型，得到成品玻璃纤维膨体纱纱团。
本发明所述步骤(1)中，所述的浸润剂乳液由成膜剂、润滑剂、表面活性剂、偶联
剂、pH调节剂、配制用水(优选去离子水)配制而成，pH值为4～5；
所述的成膜剂为环氧乳液；
所述的润滑剂为PEG类润滑剂，具体的产品牌号例如：PEG600，PEG1200以及
PEG2000等；
所述的表面活性剂为烷基吡啶盐或季铵盐类表面活性剂，具体的产品牌号例如：
TX-E10、JS-819A、JS-818等；
所述的偶联剂为硅烷型偶联剂，具体例如：环氧基硅烷偶联剂或氨基硅烷偶联剂；
所述的pH调节剂为冰醋酸；
所述的浸润剂乳液中，非水组分的质量占浸润剂乳液总质量的5％～7％，余量为
水(包括原料组分自身带的水加上配制浸润剂乳液加入的配制用水)；所述的非水组分是
指：成膜剂理论除水后的含固量部分、润滑剂、表面活性剂、偶联剂、pH调节剂；
基于非水组分的总质量，所述成膜剂理论除水后的含固量部分、润滑剂、表面活性
剂、偶联剂、pH调节剂的质量百分数分别为：
本发明所述的制备方法操作过程方便，生产周期短，制备条件简单，生产成本较
低，易于批量化生产；并且本发明方法普适性强，制备得到的玻璃纤维膨体纱适用于高强复
杂的拉挤工艺，具有广阔的工业化应用前景。
(四)附图说明
图1：本发明高强拉挤用玻璃纤维膨体纱的生产过程示意图。
(五)具体实施方式
下面通过具体实施例进一步详细说明本发明，但以下实施例仅仅是作为提供说明
而不是限定本发明。
本发明实施例使用的浸润剂乳液各组分如下：
所述偶联剂使用甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷偶联剂，产品牌号为A-174
(Evonik)；
所述润滑剂使用PEG类润滑剂TX-507(巨石集团)；
所述成膜剂环氧树脂乳液，产品牌号为JS129(帝斯曼)；
所述阳离子表面活性剂采用有机季铵盐TX-E10(南京科创)；
所述pH值调节剂采用冰醋酸(国药)；
本发明实施例中，去离子水的含量占浸润剂乳液总质量的95％，表1中的数值为各
非水组分占非水组分总质量的百分比。
表1.实施例1～6浸润剂乳液(非水组分)配方
实施例1
按照表1中实施例1的配方，配制形成浸润剂乳液，引入到涂油辊中；
(1)纤维成型：将玻璃熔体通过漏板形成单丝，然后所形成的单丝通过盛有前述配
制形成的浸润剂乳液的涂油辊上油，再经集束、卷绕，并采用隧道烘制方法在122℃下烘制
17.5h，得到烘制干燥的玻璃纤维纱团；
(2)纤维合股：将步骤(1)制备的玻璃纤维纱团通过并络的方式合股成线密度为
4500tex的玻璃纤维合股纱，在常温常压下静置24h成型；
(3)膨化：将步骤(2)形成的玻璃纤维合股纱依次通过膨化机上的第一转轮、压缩
空气高压喷嘴和第二转轮，控制第一转轮的转速为140m/min，高压喷嘴喷出的压缩空气压
强为8MPa，第二转轮的转速为115m/min，膨体纤维连续输出并在转轮上缠绕形成成型的玻
璃纤维膨体纱纱团。
实施例2
按照表1中实施例2的配方，配制形成浸润剂乳液，引入到涂油辊中；
(1)纤维成型：将玻璃熔体通过漏板形成单丝，然后所形成的单丝通过盛有前述配
制形成的浸润剂乳液的涂油辊上油，再经集束、卷绕，并采用高频(功率500kw)烘制方法烘
制6h，得到烘制干燥的玻璃纤维纱团；
(2)纤维合股：将步骤(1)制备的玻璃纤维纱团通过并络的方式合股成线密度为
1125tex的玻璃纤维合股纱，在常温常压下静置12h成型；
(3)膨化：将步骤(2)形成的玻璃纤维合股纱依次通过膨化机上的第一转轮、压缩
空气高压喷嘴和第二转轮，控制第一转轮的转速为150m/min，高压喷嘴喷出的压缩空气压
强为7MPa，第二转轮的转速为130m/min，膨体纤维连续输出并在转轮上缠绕形成成型的玻
璃纤维膨体纱纱团。
实施例3
按照表1中实施例3的配方，配制形成浸润剂乳液，引入到涂油辊中；
(1)纤维成型：将玻璃熔体通过漏板形成单丝，然后所形成的单丝通过盛有前述配
制形成的浸润剂乳液的涂油辊上油，再经集束、卷绕，并采用微波加隧道烘制的方法在122
℃下烘制14.5h，得到烘制干燥的玻璃纤维纱团；
(2)纤维合股：将步骤(1)制备的玻璃纤维纱团通过并络的方式合股成线密度为
2250tex的玻璃纤维合股纱，在常温常压下静置15h成型；
(3)膨化：将步骤(2)形成的玻璃纤维合股纱依次通过膨化机上的第一转轮、压缩
空气高压喷嘴和第二转轮，控制第一转轮的转速为140m/min，高压喷嘴喷出的压缩空气压
强为8MPa，第二转轮的转速为120m/min，膨体纤维连续输出并在转轮上缠绕形成成型的玻
璃纤维膨体纱纱团。
实施例4
按照表1中实施例4的配方，配制形成浸润剂乳液，引入到涂油辊中；
(1)纤维成型：将玻璃熔体通过漏板形成单丝，然后所形成的单丝通过盛有前述配
制形成的浸润剂乳液的涂油辊上油，再经集束、卷绕，并采用微波(功率400kw)烘制的方法
烘制10h，得到烘制干燥的玻璃纤维纱团；
(2)纤维合股：将步骤(1)制备的玻璃纤维纱团通过并络的方式合股成线密度为
4500tex的玻璃纤维合股纱，在常温常压下静置20h成型；
(3)膨化：将步骤(2)形成的玻璃纤维合股纱依次通过膨化机上的第一转轮、压缩
空气高压喷嘴和第二转轮，控制第一转轮的转速为140m/min，高压喷嘴喷出的压缩空气压
强为8MPa，第二转轮的转速为115m/min，膨体纤维连续输出并在转轮上缠绕形成成型的玻
璃纤维膨体纱纱团。
实施例5
按照表1中实施例5的配方，配制形成浸润剂乳液，引入到涂油辊中；
(1)纤维成型：将玻璃熔体通过漏板形成单丝，然后所形成的单丝通过盛有前述配
制形成的浸润剂乳液的涂油辊上油，再经集束、卷绕，并采用隧道烘制的方法在122℃下烘
制17.5h，得到烘制干燥的玻璃纤维纱团；
(2)纤维合股：将步骤(1)制备的玻璃纤维纱团通过并络的方式合股成线密度为
3375tex的玻璃纤维合股纱，在常温常压下静置18h成型；
(3)膨化：将步骤(2)形成的玻璃纤维合股纱依次通过膨化机上的第一转轮、压缩
空气高压喷嘴和第二转轮，控制第一转轮的转速为155m/min，高压喷嘴喷出的压缩空气压
强为6MPa，第二转轮的转速为125m/min，膨体纤维连续输出并在转轮上缠绕形成成型的玻
璃纤维膨体纱纱团。
实施例6
按照表1中实施例6的配方，配制形成浸润剂乳液，引入到涂油辊中；
(1)纤维成型：将玻璃熔体通过漏板形成单丝，然后所形成的单丝通过盛有前述配
制形成的浸润剂乳液的涂油辊上油，再经集束、卷绕，并采用高频加微波(功率1000kw)烘制
的方法6h，得到烘制干燥的玻璃纤维纱团；
(2)纤维合股：将步骤(1)制备的玻璃纤维纱团通过并络的方式合股成线密度为
2250tex的玻璃纤维合股纱，在常温常压下静置16h成型；
(3)膨化：将步骤(2)形成的玻璃纤维合股纱依次通过膨化机上的第一转轮、压缩
空气高压喷嘴和第二转轮，控制第一转轮的转速为180m/min，高压喷嘴喷出的压缩空气压
强为6MPa，第二转轮的转速为135m/min，膨体纤维连续输出并在转轮上缠绕形成成型的玻
璃纤维膨体纱纱团。
对比例
将400根单纤维直径在9μm左右的玻璃纤维原丝通过合股后，放在湿度40％，温度
为30℃的环境中调理20小时。按照60cN的张力喂入膨化机，使用空气压力为5MPa，并以
100m/min的速度出纱，得到玻璃纤维膨体纱。
实施例1～6及对比例制备的玻璃纤维膨体纱的性能测试结果如表2所示：
表2实施例1～6及对比例制备的高强拉挤用玻璃纤维膨体纱的性能
从上述的实施例中可以看出，通过对浸润剂乳液各组分含量的控制以及膨化工艺
的优化，我们可以得到膨化率高、力学性能优异的玻璃纤维膨体纱，其中尤以实施例3效果
为最佳，对比之前专利的产品，在膨化率以及力学性能上都有明显的提高。以上仅是本发明
的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和技术
的前提下，还可以对玻璃纤维膨体纱的制备方法做出若干改进和提高，而这些改进也应当
视为本发明的保护范围。