[發明專利]一種超細二氧化硅玻璃纖維及其制備方法

無效

• 申請號: 201210288060.9
• 申請日: 2012-09-14
• 公開（公告）號: CN103663955A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 陳照峰;陳舟;張卷
• 申請（專利權）人: 蘇州維艾普新材料有限公司
• 主分類號: C03B37/01
• 分類號: C03B37/01;C03C13/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種玻璃纖維及其制備方法，尤其是涉及一種超細二氧化硅玻璃纖維及其制備方法。

背景技術

玻璃纖維是一種性能優異的無機非金屬材料，SiO₂（二氧化硅）是它形成骨架的主體，它以硅氧四面體[SiO₄]的結構組成不規則的連續網絡結構。具有絕緣性好、耐熱性強、抗腐蝕性好，機械強度高等優點，作為保溫吸聲材料、電絕緣材料和復合材料中的增強增韌材料被廣泛應用于機電、冶金、石油、化工、建筑和航空航天領域。

日本專利JP137688/95公開了一種低介電常數的玻璃纖維。該發明所述的玻璃纖維經過配料、1500℃～1550℃下電爐熔融、制備玻璃片、玻璃片在1300℃～1400℃下玻璃纖維制造爐中熔融、紡絲等工藝制備而成。

中國專利CN?100564294C公開了一種耐堿玻璃纖維的生產方法。該發明將石英砂、硝酸鉀、方解石、鋯英砂、純堿、螢石粉碎混合后并攪拌均勻，送入熔化池中熔制，經澄清、均化后流入作業池內，經800～2400孔的鉑金漏板中流出，表面再涂覆一層高分子乳液，最后纏繞制備成玻璃纖維。

中國專利CN?101811824B公開了一種超細玻璃棉的生產方法。該方法將碎玻璃、長石、白云石、純堿、硼砂等原料稱量、混合，并將混合料熔制，獲得均勻、純凈、透明的玻璃液，再將玻璃液導入離心機纖維設備得到超細玻璃棉，纖維直徑在2μm～4μm范圍內。

目前國內外的玻璃纖維都是以玻璃球或廢舊玻璃為基本原料，再加入其它化工原料，經過配料、高溫熔制、澄清、均化、拉絲等工藝制造而成。玻璃纖維行業是一個高能耗產業，能源費用占據玻璃纖維生產成本的30%～45%，尤其是玻璃纖維窯爐和熔池能耗，占了大部分能源費用。同時，玻璃纖維生產過程中產生1400℃以上高溫，同時伴有一定數量的廢氣、廢水、廢渣，造成一定環境污染。

發明內容

本發明的目的旨在克服現有技術的不足，提供了一種超細二氧化硅玻璃纖維及其制備方法，使用該方法可以制備出直徑達到0.5μm的超細玻璃纖維，并且在制備過程中能耗低，無廢氣、廢水、廢渣等環境污染。

為實現本發明的目的采用的技術方案是：提供一種超細二氧化硅玻璃纖維，其特征在于該超細二氧化硅玻璃纖維是以Si粉為原料，以Al粉為反應促進劑，原料經過真空球磨活化后，在大氣環境下，以通電的鎢絲線圈引燃促進劑，通過Si/Al粉末的自發活性燃燒制備出一種超細二氧化硅玻璃纖維。

所述超細二氧化硅玻璃纖維，其特征在于該纖維直徑為0.5μm～5μm，纖維中的SiO₂含量不小于95%。

所述Si粉，其特征在于Si粉顆粒尺寸不小于200目，優選800目，純度不小于99%，優選99.99%。

所述Al粉，其特征在于Al粉作為Si粉的反應活化劑，其顆粒尺寸不小于300目，優選625目，純度不小于99%，優選99.99%。

所述鎢絲線圈與混合粉末的距離為0mm～1mm，加熱溫度為1250℃～1350℃。

本發明還公開了一種上述超細二氧化硅玻璃纖維的制備方法，其特征在于包括下述順序的步驟：

（1）取一部分純Si粉原料在球磨機中真空球磨2～4h，料球比為1:（6～10），以此減小原料顆粒尺寸，增加原料活性；

（2）按Al粉：Si粉的質量比為1:（5～20）的配比，將Al粉與Si粉混合，并在球磨機中真空球磨2～4h，料球比為1:（6～10），以此減小原料顆粒尺寸，增加原料活性；

（3）取85%～95%步驟1中所述的純Si粉置入石墨容器中，余下的量取步驟2中所述的Si/Al混合粉末覆蓋在純Si粉上面；

（4）將鎢絲線圈置于上述石墨容器中粉末上方，并對鎢絲線圈通電點火，溫度控制在1250℃～1350℃；

（5）粉末的燃燒反應被觸發，在大氣環境中自發燃燒，隨著燃燒波的傳播，制備出超細二氧化硅玻璃纖維。

應用效果：本發明與現有技術相比，具有以下優點：

(1)?該制備方法以Si粉作為主要原料，再輔以一定數量的Al粉作為反應促進劑制備出超細二氧化硅玻璃纖維，具有原料簡單，成本低的優點；

(2)?該制備方法通過鎢絲線圈加熱即可實現超細二氧化硅玻璃纖維的制備，取代了傳統高能耗的窯爐拉絲制備方法，具有方法簡單、能耗低、無污染等優點。

附圖說明

圖1為實施例1制備的超細二氧化硅玻璃纖維的掃描電鏡照片。