[发明专利]一种高强度玻璃纤维组合物

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种玻璃纤维组合物，尤其涉及一种高强度玻璃纤维组合物。

(二)背景技术

玻璃纤维属于无机纤维材料，用它增强树脂可制得性能优良的复合材料。高 强度玻璃纤维作为先进复合材料的增强基材，最初主要应用于航空、航天、兵器 等国防军工领域。随着科技的进步及经济的发展，高强度玻璃纤维在民用、工业 领域如电机、风力叶片、压力容器、海上石油管道、体育器材、汽车行业得到了 广泛应用。

自从美国欧文斯-科宁公司开发出S玻璃纤维后，各国竞相开发生产各种成 分的高强度玻璃纤维，如法国圣戈班公司开发的R玻璃纤维、白俄罗斯波洛茨 克公司生产的BMII玻璃纤维、中国南京玻璃纤维研究设计院开发的高强2#玻璃 纤维等。其中，S玻璃纤维的主要成分为SiO₂、Al₂O₃、MgO，其玻璃成型温度 较高，拉丝温度高达1571℃左右，液相线温度达到1470℃，这造成玻璃制备上 的困难，难于实现大规模工业化生产。在SiO₂、Al₂O₃、MgO三元组分的基础上， 高强2#玻璃纤维的成分中还引入了Li₂O、B₂O₃、CeO₂、Fe₂O₃，其成型温度只有 1245℃左右，液相线温度为1320℃，两者的温度均比S玻璃纤维低得多，但是 其成型温度比液相线温度低却不利于玻璃的良好拉制，必须提高拉丝温度，采用 特殊形式的漏嘴，以防止拉丝过程中发生玻璃失透现象，这造成温度控制上的困 难，也难于实现大规模工业化生产。

(三)发明内容

本发明针对上述存在的问题，提出一种高强度玻璃纤维组合物，在保证玻璃 纤维高强度的前提下，它既能充分利用我国丰富的矿物原料，又能实现成型温度、 液相线温度及澄清温度的降低，且总体成本较低，易于实现大规模工业化生产。

为解决上述技术问题，本发明采用的主体技术方案为：一种高强度玻璃纤维 组合物，含有下述组分，基于所述的SiO₂、Al₂O₃、CaO、MgO、K₂O、Na₂O、 Fe₂O₃和CeO₂，各组分的含量以重量百分比表示如下：

SiO₂         58～65％

Al₂O₃        14～20％

CaO+MgO      15～25％

K₂O+Na₂O     0.05～1％

Fe₂O₃        0.05～1％

CeO₂         0.1～2％

其中，组分含量遵循如下比例关系：0.7＜CaO/MgO＜2.2。

本发明的玻璃纤维组合物中，SiO₂是形成玻璃骨架的主要氧化物，并且起稳 定各组分的作用。本发明限定SiO₂的含量范围为58～65％，若其含量太低会影响 玻璃的强度；若其含量太高则会使玻璃的粘度过高导致澄清困难。优选的SiO₂含量范围为59～62％。

在本发明的玻璃纤维组合物中，Al₂O₃也是形成玻璃骨架的氧化物，并且在 阻止玻璃分相和抗水性方面起着重要作用。本发明限定Al₂O₃的含量范围为 14～20％，若其含量太低会使液相线温度升高，同时使得玻璃的强度及抗水性变 差；若其含量太高则会使玻璃的粘度过高导致澄清困难。优选的Al₂O₃含量范围 为15～18％。