[發(fā)明專利]一種高模量無堿玻璃纖維的生產(chǎn)工藝

有效

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• 申請日: 2013-08-22
• 公開（公告）號: CN103601371A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發(fā)明（設計）人: 姜鵠;梁中全;彭斌;許瑞存;陳劍;劉錫輝
• 申請（專利權）人: 江蘇九鼎新材料股份有限公司
• 主分類號: C03C13/02
• 分類號: C03C13/02;C03C25/16
• 代理公司: 北京一格知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 11316
• 代理人: 滑春生

技術領域

本發(fā)明涉及一種高模量無堿玻璃纖維的生產(chǎn)工藝，特別是涉及風機葉片用玻璃纖維的生產(chǎn)工藝。?

背景技術

國內外的E玻璃、E-CR玻璃的彈性模量分別為72Gpa、80Gpa。玻璃纖維的彈性模量超過86?Gpa的不多。與普通無堿玻璃纖維相比，高強度高模量玻璃纖維具有拉伸強度高、彈性模量高、抗沖擊性能好、化學穩(wěn)定性好、抗疲勞性好、耐高溫等優(yōu)良性能，可廣泛應用于航天、航空、兵器等對復合材料性能要求苛刻的領域，如生產(chǎn)風機葉片等大構件復合材料。但同時，高強度高模量玻璃纖維的生產(chǎn)難度更大，生產(chǎn)成本更高，限制了其大規(guī)模的應用。?

玻璃纖維的彈性模量與玻璃組成、結構密切相關，也就是說，玻璃的成分組成決定了該玻璃纖維的彈性模量，同時，浸膠工藝的好壞影響復合材料界面的形成以及材料的力學性能。現(xiàn)有的玻璃纖維浸漬膠存在脆性大，韌性差，影響拉力，容易氧化變色等問題，僅適用于制備彈性模量較低的玻璃纖維。?

發(fā)明內容

本發(fā)明的主要任務在于提供一種高模量無堿玻璃纖維的生產(chǎn)工藝。?

本發(fā)明的一種高模量無堿玻璃纖維的生產(chǎn)工藝，包括以下步驟：原料配制、熔制、拉絲、絡紗、浸膠、烘干、檢測，所述高模量無堿玻璃纖維的化學成分重量百分比為SiO₂：57-60%；TiO₂：0.5-1.5%；Al₂O₃：12-14%；Fe₂O₃：0.2-0.5%；CaO：22-23%；LiO₂：0.1-0.5%；MgO：2.5-3%；Na₂O：0.3-0.5%；K₂O：0.1-0.5%；CeO₂：0.2-0.5%，配比時滿足各成分重量百分比之和為100%；所述浸膠工藝使用下述組分配制的浸漬膠：10份618環(huán)氧樹脂、1份三乙烯四胺固化劑以及2-4份丙酮稀釋劑，均為重量份。?

進一步地，所述高模量無堿玻璃纖維成分中還可以含有重量百分比為0.5%的WO₃。?

進一步地，所述原料配制步驟選取的原料為石英砂、葉臘石、石灰石、白云石、碳酸鋰和氧化鈰?

進一步地，所述熔制步驟采用電熔窯爐或者火焰窯爐進行熔制；熔制溫度為1500℃-1550℃，熔制時間為12h-16h。

進一步地，所述拉絲步驟的溫度（即拉絲漏板溫度）是1235℃-1250℃。?

進一步地，HME玻璃析出晶體的上限溫度為1170℃-1185℃。所以，高溫液態(tài)HME玻璃經(jīng)多孔的漏板（1250℃）流出、并被高速牽引成（HME）玻璃纖維的時候，一定會在漏板下方的絲根位置，存在HME玻璃析出晶體溫度區(qū)（1170℃-1185℃）。因此，必須對纖維絲根施以強制冷卻措施（如吹風冷卻、貼冷卻水管等），讓高溫液態(tài)的纖維快速越過玻璃析晶溫度區(qū)到室溫，才可以實現(xiàn)連續(xù)HME玻璃纖維拉絲作業(yè)。?

進一步的，所述浸膠工藝是將玻璃纖維紗線浸潤于上述浸漬膠中后取出纏繞于試樣架上，放入烘箱中于100℃烘2小時再升至140℃烘4小時，冷卻至室溫，從試樣架上取下浸膠紗測試拉伸強度和彈性模量。?

所述高模量玻璃纖維密度為2.69g/cm³-2.7g/cm³，所述纖維玻璃的彈性模量≥86Gpa。?

本發(fā)明的優(yōu)點在于：使用本發(fā)明的浸漬膠可以提高涂覆層的均勻程度，保證纖維平齊斷裂，從而提高拉伸載荷。通過上述工藝制備的高模量無堿玻璃纖維的彈性模量高，制品剛度大，耐酸和絕緣性能好。?

具體實施方式

實施例1：?

高模量無堿玻璃纖維的組分及重量比例為：SiO₂：59%；TiO₂：0.5%；?Al₂O₃：13%；Fe₂O₃：0.3%；CaO：22.3%；LiO₂：0.2%；MgO：3%；WO₃：0.5%；CeO_2?：0.5%；Na₂O：0.5?%；K₂O：0.2%。

上述組分的高模量無堿玻璃纖維是用以下工藝制得的，具體如下：?