[发明专利]一种异形玻璃纤维及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及玻璃纤维技术领域，更具体地说，是涉及一种异形玻璃纤维及其制备方法。

背景技术

异形玻璃纤维，又称异形截面玻璃纤维，是经一定几何形状的喷丝孔纺制的、具有特殊截面形状的玻璃纤维。由于异形玻璃纤维的截面可以形成不规则的几何形状，与传统的玻璃纤维相比，具有比表面积大、流动性好、光学效应好等特点，在军工、汽车、船舶、信息产业等领域具有更广泛的应用前景。

目前，异形玻璃纤维大多以普通无碱玻璃为生产原料，熔制成型。由于在成型过程中，玻璃流股会借助表面张力的作用，在冷却固化形成纤维之前能够自行校圆，因此，异型玻璃纤维的制备工艺对玻璃配方成分及各成分的配比有比较严格的控制，这样才能满足最终产品能够具有一定的异形比及填充率。

但是，异形玻璃纤维由于组成成分的限制，产品的抗拉强度及拉伸模量无法满足高强度高模量领域的需要。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种异形玻璃纤维及其制备方法，本发明提供的异形玻璃纤维具有较高的抗拉强度和拉伸模量。

本发明提供了一种异形玻璃纤维，以摩尔百分数计，包括以下组分：

SiO₂57％～62％；

Al₂O₃13％～19％；

CaO 10％～15％；

MgO 7％～12％；

ZnO0.1％～3％；

TiO₂1％～1.5％；

Li₂O 0～0.5％；

Fe₂O₃0～0.6％；

K₂O 0～0.5％；

Na₂O 0～0.5％。

优选的，包括0.05％～0.2％的Li₂O。

优选的，所述异形玻璃纤维的异形比为3.6～4.2。

优选的，所述异形玻璃纤维的填充率为81％～92％。

本发明还提供了一种上述技术方案所述的异形玻璃纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

a)将上述技术方案所述异形玻璃纤维包括的组分混合，进行熔制，得到高温玻璃液；

b)将所述高温玻璃液经漏板流出，依次进行冷却、浸润和卷绕，得到异形玻璃纤维。

优选的，所述步骤a)具体包括以下步骤：

将上述技术方案所述异形玻璃纤维包括的组分混合，依次进行加热、澄清和均化，得到高温玻璃液。

优选的，所述加热的温度为1400℃～1460℃。

优选的，所述澄清的时间为20h～30h。

优选的，步骤b)中所述冷却的温度为1250℃～1350℃。

优选的，步骤b)中所述浸润过程所用的浸润剂为环氧成膜剂、聚酯类成膜剂、聚醋酸乙烯类成膜剂、丙烯酸酯类成膜剂和聚氨酯成膜剂中的一种或多种。

本发明提供了一种异形玻璃纤维及其制备方法，所述异形玻璃纤维以摩尔百分数计，包括以下组分：SiO₂57％～62％；Al₂O₃13％～19％；CaO 10％～15％；MgO 7％～12％；ZnO0.1％～3％；TiO₂1％～1.5％；Li₂O 0～0.5％；Fe₂O₃0～0.6％；K₂O 0～0.5％；Na₂O 0～0.5％。与现有技术相比，本发明提供的异形玻璃纤维通过控制配方成分及各成分的含量，制备得到了具有较高的抗拉强度和拉伸模量的异形玻璃纤维，同时产品具有较高的填充率和稳定的异形比。实验结果表明，本发明提供的异形玻璃纤维纵向抗拉强度可以达到4728MPa以上，横向抗拉强度可以达到3699MPa以上，拉伸模量可以达到105GPa以上。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1～3提供的异形玻璃纤维的横截面的示意图；

图2为本发明实施例4～6提供的异形玻璃纤维的横截面的示意图；