[发明专利]一种玻璃纤维配方

说明书

技术领域

本发明涉及一种连续玻璃纤维的生产配方，尤其涉及一种具有优良耐酸侵蚀性能的玻璃纤维配方，该纤维适用于酸性环境中。

背景技术

用于制造连续玻璃纤维原丝最常用的玻璃组合物为“E玻璃”。E玻璃的液相线温度为1050℃或者更低，E玻璃是碱金属氧化物含量小于1％的铝、硼、硅酸盐玻璃。因含有较高的硼含量，结构骨架松散，不够完整，耐酸侵蚀性能较差，由其制备的玻璃钢在酸性环境下十分容易被酸侵蚀而与树脂基体剥离，迅速失去强度。

针对这一缺点，许多企业科研机构进行了大量研究。如专利申请号200710069773.5的专利所述玻璃成分生产的玻璃纤维与E玻璃相比大大提高了玻璃的耐酸侵蚀性能。但由于其完全不含有硼和氟等助熔、降低表面张力的成分，其高温下粘度很大，在目前的工艺技术条件难以澄清、拉丝成型时很容易出现结石、条纹等缺陷导致所生产的纤维质量差，并且产品成本高，难以大规模推广应用。

本发明针对传统E玻璃和现有耐酸侵蚀玻璃的这些特点，通过大量实验寻找玻璃成分中影响玻璃耐酸性能的因素，调整配方寻找最好的成分搭配比例，在提高耐酸侵蚀性的同时，保证了其良好的作业性能。

发明内容

为解决传统E玻璃耐酸性能差的缺点，本发明提供了一种耐酸性极其优越、作业较稳定的玻璃配方。

本发明的玻璃组合物的纤维性能包括：纤维化温度、液相线温度和ΔT。纤维化温度定义为粘度为1000泊的温度；降低纤维化温度，增长作业附件使用寿命，易于生产，大大降低生产成本。液相线温度定义为玻璃液态与之基体晶体相之间平衡的最高温度，低于该温度时易于形成晶体，使纤维成型中断。另一纤维化性能是ΔT，定义为纤维化温度和液相线温度之差，较大的ΔT有利于纤维成型，降低了对工艺设施的控制要求，降低生产成本。

本发明部分为一种玻璃组合物，该玻璃组合物适合制造耐酸侵蚀的连续玻璃纤维。该玻璃组合物适合在现有的E玻璃大型池窑中生产，使用目前E玻璃普遍采用的叶腊石、生灰石、硼钙石、石英粉、萤石、氧化镁以及纯碱等为主要原料，采用直接熔化法廉价地制成玻璃纤维。

本发明的组合物按重量百分比计各成份包括，SiO₂ 57.0％；Al₂O₃12.5％；B₂O₃ 0.7％；CaO 22.0％；MgO 3.0％；F 0.3％；R₂O(K₂O+Na₂O)0.8％；将SiO₂取57.0％左右；Al₂O₃取12.5％左右；为保证玻璃良好的熔化性能和较低的纤维化温度B₂O₃取0.7％，F取0.3％，并且引入0.8％的TiO₂，TiO₂可以降低玻璃在高温时的粘度起到一定的助熔作用，并且也可提高玻璃的耐酸性；为提高玻璃的耐酸性，引入2.0％的ZnO，ZnO是玻璃形成中间体，在玻璃形成过程中，以ZnO₄形式进入网络结构中，能提高玻璃的化学稳定性及耐酸侵蚀性；R₂O取0.8％保证玻璃纤维的电绝缘性能。

本发明的配方，保留了0.7％的B₂O₃，0.3％的F，因此保证了玻璃较低的熔化温度和粘度。除此之外，与E玻璃相比，由于B₂O₃、F大大降低，所以其在窑内的挥发大大减少，减轻了环境污染。

本发明的耐酸玻璃配方，其特征在于：该玻璃配方在10％的硫酸溶液中、设定酸液温度为99℃的条件下分别浸煮4h、24h、48h、96h，重量残留率用K值表示，K_(96h)≥90％，而传统E玻璃在同样条件下的重量残留率，K_(96h)值约为60％。

本发明中，玻璃组成如上限定的理由如下：

SiO₂、Al₂O₃和B₂O₃同是形成玻璃骨架的成分，因此SiO₂限定为57.0％时，既能提供足够的骨架结构又不至于大大提高熔化难度。

Al₂O₃ 12.5％时能有效阻止玻璃分相，很好地稳定玻璃骨架结构，又不至于大大提高玻璃粘度，保证作业性能。