[发明专利]一种高强度玻璃纤维及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及玻璃纤维技术领域，尤其是一种高强度玻璃纤维及其制备方法和应用。该高强度玻璃纤维，主要由如下重量份数的原料组成：SiO₂55‑65份、γ‑Al₂O₃5‑15份、CaO8‑16份、MgO8‑13份、Li₂O0.1‑0.5份、K₂O0.1‑0.3份、NaO₂0.1‑0.3份和ZrO₂0.5‑1份；γ‑Al₂O₃和ZrO₂混合均匀后通过强度改性剂处理制备成混合物A加入高强度玻璃纤维原料中。本发明通过二氧化锆弥补高二氧化硅、低氧化铝的玻璃纤维中弹性模量的不足，选用多孔型的氧化铝与二氧化锆先进行混合，多孔型的氧化铝与二氧化锆混合后两者结构间结合更紧密，通过强度改性剂的处理提升原料间相容结合强度。

技术领域

本发明涉及玻璃纤维技术领域，尤其是一种高强度玻璃纤维及其制备方法和应用。

背景技术

高强玻璃纤维是非常好的金属材料替代材料，随着市场经济的迅速发展，玻璃纤维成为建筑、交通、电子、电气、化工、冶金、环境保护、国防等行业必不可少的原材料。由于在多个领域得到广泛应用，因此，玻璃纤维日益受到人们的重视。

SiO₂是玻璃网络形成剂，其含量直接影响玻璃强度、模量、析晶温度、高温粘度等，随着SiO₂含量的增加，玻璃网络结构完整性提高，纤维强度提高、高温粘度提高、析晶温度下降，但弹性模量降低。Al₂O₃是玻璃网络形成剂，其含量直接影响玻璃强度、模量、析晶温度、工艺性能等，随着 Al₂O₃含量的增加，纤维强度提高、弹性模量提高、析晶温度提高、熔制温度、拉丝温度提高导致工艺性能下降。

因此，如何合理配比玻璃纤维中的原料组成，使得在SiO₂含量较高、Al₂O₃含量较低的前提下能够确保玻璃纤维具有高强度、高弹性玻璃、拉丝方便，是本领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高强度玻璃纤维及其制备方法和应用，克服前述现有技术的不足，通过二氧化锆弥补高二氧化硅、低氧化铝的玻璃纤维中弹性模量的不足，为了促进二氧化锆对弹性模量的提升，选用多孔型的氧化铝与二氧化锆先进行混合，多孔型的氧化铝与二氧化锆混合后两者结构间结合更紧密，通过强度改性剂的处理提升原料间相容结合强度，提升了玻璃纤维成品的稳定性和品质，确保玻璃纤维具有高强度和高弹性玻璃的同时拉丝方便。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：

一种高强度玻璃纤维，主要由如下重量份数的原料组成：SiO₂55-65份、γ-Al₂O₃5-15份、CaO8-16份、MgO8-13份、Li₂O0.1-0.5份、K₂O0.1-0.3份、NaO₂0.1-0.3份和ZrO₂0.5-1份；其中γ-Al₂O₃和ZrO₂混合均匀后通过强度改性剂处理制备成混合物A加入高强度玻璃纤维原料中。

优选的，主要由如下重量份数的原料组成：SiO₂62份、γ-Al₂O₃ 10份、CaO13份、MgO10份、Li₂O0.3份、K₂O0.1-0.3份、NaO₂0.2份和ZrO₂0.7份。

优选的，所述强度改性剂主要由如下重量份数的原料混合而成：丙烯酸10-15份、钛酸酯偶联剂10-20份、小麦蛋白5-12份、丙三醇3-10份、卵磷脂2-4份、甲基纤维素2-5份、水150-180份。