[发明专利]一种增强型玻璃纤维组合物

说明书

技术领域：

本发明属于玻璃纤维制备技术领域，涉及一种增强型纺织式的高强度高模量的玻璃纤维组合物，作为一种新型的材料可用于机电、化工和航空器等领域。

背景技术：

玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料，通常用于复合材料中的增强材料、电绝缘材料和绝热保温材料、电路基板等国民经济各个领域。高强度高模量玻璃纤维最初用于国防军工领域，随着科技的发展，现在高强度高模量玻璃纤维也广泛应用于风力叶片、高压容器、海上石油管路、汽车与航空领域。典型的高强度高模量玻璃主要有S-玻璃、T玻璃，是由硅、铝和镁氧化物组成的玻璃，这种玻璃比传统E玻璃纤维具有更高的强度与模量。现有的S-玻璃纤维的组成为：64～66％的SiO₂，24～25％的Al₂O₃，9.5～10％的MgO；T玻璃纤维的组成为：65％的SiO₂，23％的Al₂O₃，11％的MgO；但S-玻璃、T玻璃生产难度极大，需要使用铂金衬里的坩埚来生产，不适合大规模工业化生产与应用普及。为此，一些玻璃纤维生产商采用加入TiO₂、Li₂O、B₂O₃、CeO等氧化物，来降低玻璃熔化温度及改善纤维成形性能。中国专利申请号为CN201080070857.0公开了一种高强度玻璃组合物和纤维，其组成为：56～61％的SiO₂，16～23％的Al₂O₃，8～12％的MgO，6～10％的CaO，0～1％的Li₂O，0～2％的Na₂O。该玻璃由于加入了较高的Al₂O₃，导致液相线温度较高，在实施例中，从1240～1350不等，熔化与澄清温度更是高达1500℃以上；中国专利申请号为CN200910104239.2公开了一种高强度高模量玻璃纤维，其组成为：56～64％的SiO₂，13～20％的Al₂O₃，7～12％的MgO，8～13％的CaO，0～2.5％的TiO₂，0～2％的ZrO₂，0～1％的K₂O+Na₂O含量，该玻璃加入了TiO₂，导致玻璃颜色发黄，在某些行业应用上受到限制。同时加入了ZrO₂，导致在拉丝成形时，容易发生失透现象；中国专利申请号为CN201180037080.2公开了一种高强度高模量玻璃纤维组合物，其组成为：74～80％的SiO₂，5～9.5％的Al₂O₃，8.75～14.75％的MgO，0～3％的CaO，2～3.25％的Li₂O，0～2％的Na₂O；该玻璃使用了极高比例的SiO₂，使成形温度达到1400℃，液相温度达到1457℃，导致成形温度和液相温度过高，同时成形温度低于液相温度，不利于玻璃纤维的拉制；中国专利申请号为CN201180037104.4公开了一种高强度高模量玻璃纤维组合物，其组成为：60～73.01％的SiO₂，13～26％的Al₂O₃，5～12.75％的MgO，3.25～4％的CaO，3.24～4％的Li₂O，0～0.75％的Na₂O；该玻璃加入了较高的LiO₂，对玻璃强度有降低作用，也对耐火材料产生较大的侵蚀，与耐火材料生成不均质玻璃，同时由于极低的CaO/MgO比例，玻璃容易产生失透现象，不利于纤维的拉制。所以，开发一种新型的玻璃纤维材料具有广泛的应用前景。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，寻求一种增强型玻璃纤维组合物，能在保证玻璃纤维高强度高模量的情况下，实现较低的熔化温度、成形温度与液相线温度，同时得到较宽的拉丝成形温度范围，有利于纤维的拉制，适于用生产E玻璃纤维的窑炉生产，以实现大规模工业化。