[发明专利]用于制造纤维的玻璃组合物及方法

说明书

提供了改进的玻璃配料组合物以及纤维化该组合物以形成纤维的方法。本组合物的配料可以包括：40‑60wt％SiO₂；15‑50wt％Al₂O₃；0‑30wt％MgO；0‑25wt％CaO；0‑5wt％Li₂O；0‑9wt％B₂O₃以及0‑5wt％Na₂O。由该组合物形成的纤维可具有大于82.7GPa(12MPSI)的杨氏模量。该纤维还可具有至少100ng/cm²/小时的良好生物可溶性(k_dis)。

相关申请

本申请为申请日为2013年10月18日、申请号为201380060017.X、名称为“用于制造纤维的玻璃组合物及方法”的中国发明专利申请的分案申请。

本申请要求2012年10月18日提交的名称为GLASS COMPOSTION FOR THEMANUFACTURING OF FIBERS AND PROCESS的美国临申请序号61715494的优先权，通过引用将其以其全文并入本文。

背景技术

由以特定比例结合用以产生所需的化学组成的各种原料制造用于复合材料应用的玻璃纤维。通常将这种比例称为“玻璃配料”。该玻璃配料以及由其制造的玻璃的组成通常以组分的百分数形式表达，所述组分以氧化物形式表达。SiO₂、A1₂O₃、CaO、MgO、B₂O₃、Na₂O、K₂O、Fe₂O₃、以及少量的其它氧化物是玻璃配料的常用组分。可以通过改变玻璃配料中这些氧化物的量或省略这些氧化物中的一些来生产多种类型的玻璃。可以生产的这样的玻璃的实例包括E-玻璃、S-玻璃、R-玻璃、A-玻璃、C-玻璃、以及ECR-玻璃。该玻璃组成确定玻璃的性质，包括性质例如玻璃的粘度、液相线温度、耐久性、密度、强度、以及杨氏模量。对于商业玻璃组合物的非物理考虑包括原料成本和由制造玻璃引起的环境影响。

E-玻璃组合物为用于制作在纺织品和增强应用中使用的连续玻璃纤维束的最常用的玻璃组合物。E-玻璃的一个优点是其液相线温度低于其形成温度约200℉，通常将其形成温度定义为在玻璃粘度等于1000泊时的温度。E-玻璃具有宽范围的形成温度和低的脱玻化速率。历史上，商业E-玻璃组合物具有在2150℉和2350℉之间的形成温度以及低于该形成温度从约100℉至250℉的液相线值。

用于制作连续玻璃纤维束的最常用的高强度玻璃组合物是“S-玻璃”。S-玻璃为主要由镁、铝和硅的氧化物组成的玻璃族，其具有的化学组成产生的玻璃纤维具有比E-玻璃纤维更高的机械强度。S-玻璃通常具有最初将其设计为在高强度应用(例如防弹装甲)中使用的组成。S-玻璃的一些实例包括Owens Corning的以及具有约88GPa的杨氏模量。另一个实例是AGY的S-2其是一种S-玻璃，可具有约89.6GPa(13MPSI)的杨氏模量。

由于它们的高形成温度以及由于其它的工艺限制，许多具有高机械强度的玻璃的生产可为非常昂贵的。另外，许多具有高机械强度的玻璃可能不可溶解于生物流体中。在生物流体中缺乏可溶性可限制了形成对于用户是可接受的产品。因此，本领域保持着对改进的玻璃组合物以及制作这样的玻璃的方法的需求，该玻璃提供高机械强度，具有在生物流体中为可溶的优点。

发明内容