[发明专利]一种连续微晶玻璃纤维

说明书

本发明公开了一种连续微晶玻璃纤维，方法包括材料的选取、制作玻璃液和拉丝处理，其中原材料包括SiO2、Al2O3、MgO、CaO、FeO(含Fe2O3)、TiO2和R2O(Li2O+Na2O+K2O)以及ZrO2、SrO、Cr2O3、P2O5、Cl2和SO3。本发明提供了一种连续微晶玻璃纤维材料，使其在成型时就出现微晶相，但同时又不会影响拉丝，本发明含微晶相的连续玻璃纤维，本纤维具有超高的弹性模量，超过E玻纤和S玻纤；优异的耐侵蚀性能与AR耐碱纤维相同，同时纤维使用温度也很宽。从玻璃成分可以看出，它也能够降低材料的介电常数和损耗，其与树脂结合后制作的PCB板，适合于高频高速基板材料应用领域。

技术领域

本发明属于玻璃纤维及复合材料技术领域，具体涉及一种连续微晶玻璃纤维。

背景技术

在工业生产上，玻璃纤维采用直接拉丝法，其得到的纤维是玻璃态，拉丝温度必须在玻璃析晶温度的上限以上，现有技术上在玻璃析晶温度区间则不可能拉丝成功。目前已有的连续玻璃纤维材料，其最好的高强纤维，即使二次处理后其模量也不超过90GPa。本发明的微晶玻璃纤维成分，熔制后无需热处理直接拉丝，得到的纤维强度和模量均超过E玻纤和S玻纤。这种连续微晶玻璃纤维对复合材料技术的进步将有很大的促进作用，同时电子信息通讯设备及微波技术的不断进步，对现有的玻纤制作PCB及5G天线基材的高频、高速及低介电性能限制，使得我们必须寻找到更优异的基础材料。本微晶玻璃纤维的热导率和耐温性能等各方面性能在这些方面都优于传统玻纤和目前正在推广的低介电玻璃纤维。

在传统的商业化应用上，在连续微晶玻璃纤维材料使用保温隔热行业，导热系数是＜0.4W/(M.K)，温度在0K-1000K下可广泛使用；在复合材料增强基材中，由于连续微晶玻璃纤维的弹性模量高、耐酸碱侵蚀性能优越，用于汽车、风电以及水泥混凝土行业的增强也有巨大优势。

在信息技术高速发展的当前，许多现代的电子设备，如移动设备、云计算机、大数据和5G等，都是具有在高速或超高频率下运行的电子系统，而作为基础设施的芯片和基板材料必须相匹配，目前的E玻纤和D玻纤电子基板 PCB板需要升级，E玻纤的介电和导热性能等已经不适合新的要求，D玻纤的气泡、耐水性和稳定生产都影响了它的推广，而聚四氟乙烯(PTFE)基基板在强度和耐热性能上又有短板。

发明内容

针对上述不足，本发明提供了一种连续微晶玻璃纤维材料，使其在成型时就出现微晶相，但同时又不会影响拉丝，本发明含微晶相的连续玻璃纤维，本纤维具有超高的弹性模量，超过E玻纤和S玻纤；优异的耐侵蚀性能与AR 耐碱纤维相同，同时纤维使用温度也很宽。从玻璃成分可以看出，它也能够降低材料的介电常数和损耗，其与树脂结合后制作的PCB板，适合于高频高速基板材料应用领域。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种连续微晶玻璃纤维，制备方法包括如下步骤：

S1：材料的选取：以重量计算，选取40-60％的SiO2、10-20％的Al2O3、 0-15％的MgO、0-20％的CaO、5-16％的FeO(含Fe2O3)、0-2.5％的TiO2和0-5％的R2O(Li2O+Na2O+K2O)以及ZrO2、SrO、Cr2O3、P2O5、Cl2和SO3。

S2：制作玻璃液：将S1步骤中准备的原料充分混合均匀后加入熔制炉，在1400℃～1600℃的条件下熔化、澄清、均化后，得到玻璃液。

S3：拉丝处理：将S2步骤中得到的玻璃液，经过特定温控后流出，经拉丝处理后得到微晶玻璃纤维。

优选的，在S1步骤中，材料的选取，连续微晶玻璃纤维材料中各组分含量48-57％的SiO2、12-15％的Al2O3、6-12％的MgO、7-12％的CaO、6-11％的FeO(含Fe2O3)和1.5-2％的TiO2和2-4％的R2O(Li2O+Na2O+K2O)。

进一步的，所述连续微晶玻璃纤维在室温下弹性模量在大于或等于 100GPa，高于连续S玻纤。