[發(fā)明專利]耐輻照玻璃纖維以及利用其制成的針刺氈

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410496130.9
• 申請(qǐng)日: 2014-09-24
• 公開（公告）號(hào): CN104291685A
• 公開（公告）日: 2015-01-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張焱;祖群;黃松林;劉勁松
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中材科技股份有限公司
• 主分類號(hào): C03C13/00
• 分類號(hào): C03C13/00;D04H1/4218;D04H1/46;D04H1/72
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責(zé)任公司 32112
• 代理人: 李靜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種耐輻照玻璃纖維以及利用其制成的保溫材料制品。

背景技術(shù)

隨著國(guó)家核電中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃的頒布，未來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)我國(guó)將大力發(fā)展壓水堆核電站。核電站反應(yīng)堆壓力容器及主管道在正常運(yùn)行時(shí)，要求對(duì)其高溫外表面發(fā)射出來(lái)的熱量進(jìn)行隔離，減少散熱損失，需設(shè)置一保溫層，使壓力容器產(chǎn)生的熱量能有效地用來(lái)發(fā)電。這就要求保溫層材料不僅能夠耐高溫，還要能在強(qiáng)烈的中子輻照等惡劣條件下運(yùn)行，且能夠保證長(zhǎng)期使用不失效。目前核電站中核島設(shè)備的保溫基本采用金屬反射式保溫結(jié)構(gòu)，主要是利用不銹鋼金屬箔的反射特性使其輻射熱在空隙中被多次反射以減少輻射傳熱，同時(shí)利用保溫盒內(nèi)相對(duì)密閉的空氣減少對(duì)流而起到保溫作用。但是對(duì)于一些異形件的保溫，由于異形件形狀復(fù)雜，例如，一些壓力回路管道的彎角位置，加上金屬保溫材料無(wú)法進(jìn)行加工制造，因此金屬反射式保溫材料的安裝和使用受到限制。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是解決現(xiàn)有技術(shù)中采用金屬反射式保溫結(jié)構(gòu)帶來(lái)的問(wèn)題，提供一種耐輻照玻璃纖維，使利用其制成的針刺氈能夠耐高溫、耐輻照，并且使用壽命長(zhǎng)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明人采用玻璃纖維為原料，用刺針對(duì)梳理后的短切玻纖氈進(jìn)行針刺，用機(jī)械方法使氈層玻纖之間纖維相互纏結(jié)，纖網(wǎng)得以加固而制成氈狀非織造材料。玻璃纖維的主要成分為氧化硅(占50％以上)，本身具有不燃性、耐腐蝕、尺寸穩(wěn)定、吸濕率接近于零、強(qiáng)度高的優(yōu)點(diǎn)，長(zhǎng)時(shí)間使用不會(huì)減低其功能特性；同時(shí)，玻璃纖維針刺棉氈層間呈單纖維，三維微孔結(jié)構(gòu)，孔隙率高，纖維呈現(xiàn)不規(guī)則排列，熱傳導(dǎo)系數(shù)低，為極佳隔熱材料。與其他隔熱材比較，玻璃纖維針刺氈的質(zhì)量最輕、最柔，安裝簡(jiǎn)易，若安裝在機(jī)械上，可減輕其重量與震動(dòng)的負(fù)荷，尺寸可依實(shí)際使用要求來(lái)任意裁切。

本發(fā)明是通過(guò)如下的技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的：

一種耐輻照玻璃纖維，由如下原料制成：

SiO₂：50～60％，Al₂O₃：18～25％，MgO：10～15％，CaO：3～15％，BaO：0～3.5％，不可避免的雜質(zhì)為0～0.9％，上述百分比均為質(zhì)量百分比。

所述不可避免的雜質(zhì)為Fe₂O₃、Li₂O、Na₂O、K₂O、B₂O₃，其中：Fe₂O₃含量為0～0.4wt％，Li₂O、Na₂O及K₂O的含量和為0～0.5wt％，B₂O₃的含量為0～0.2wt％。玻璃成分中諸元素的熱中子吸收截面應(yīng)盡可能小，因此，凡對(duì)熱中子有很大俘獲截面的氧化物，如Li₂O、B₂O₃等的含量應(yīng)嚴(yán)格控制在3/1000以下。

SiO₂作為網(wǎng)絡(luò)形成體，在熔體急冷過(guò)程中構(gòu)成玻璃纖維主體，因此，SiO₂的含量越高，玻璃纖維的顯微結(jié)構(gòu)越致密，力學(xué)性能越好，但含量過(guò)高，導(dǎo)致玻璃高溫粘度急劇增加，熔化困難和纖維成型溫度顯著上升，本發(fā)明優(yōu)選SiO₂的含量范圍為50～55％。

Al₂O₃在玻璃結(jié)構(gòu)理論中作為網(wǎng)絡(luò)中性體，Al³⁺既能以網(wǎng)絡(luò)外體離子[AlO₆]八面體的結(jié)構(gòu)破壞Si-O網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，也會(huì)在網(wǎng)絡(luò)外體離子的作用下以[AlO₄]四面體的形式進(jìn)入玻璃的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，因此需要控制Al₂O₃的含量，優(yōu)選SiO₂/Al₂O₃的質(zhì)量比為(2～3)：1。

MgO和CaO在玻璃結(jié)構(gòu)中屬于網(wǎng)絡(luò)外體，有降低玻璃高溫粘度的作用。其中MgO由于Mg-O鍵強(qiáng)高，對(duì)提高玻璃的強(qiáng)度有顯著的作用，但影響玻璃的析晶性能；CaO同時(shí)能夠改善玻璃的析晶性能，降低析晶溫度，本發(fā)明優(yōu)選MgO/CaO的質(zhì)量比為(0.66～5)：1。

BaO屬于網(wǎng)絡(luò)外體，有降低玻璃高溫粘度的作用，作為具有較小熱中子吸收截面的重金屬元素，可阻滯快中子，提高玻璃纖維的耐中子輻照性能，本發(fā)明優(yōu)選BaO的含量為1～2.5wt％。