[發(fā)明專利]高性能玻璃纖維用組合物及由其形成的纖維

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610979427.X
• 申請(qǐng)日: 2009-12-21
• 公開（公告）號(hào): CN107021639A
• 公開（公告）日: 2017-08-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: P·B·麥金尼斯;D·霍夫曼
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: OCV智識(shí)資本有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): C03C13/00
• 分類號(hào): C03C13/00;C03C3/091;C03C3/087
• 代理公司: 北京潤平知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11283
• 代理人: 王崇

相關(guān)申請(qǐng)交叉引用

本申請(qǐng)為申請(qǐng)日為2009年12月21日、申請(qǐng)?zhí)枮?00980156454.5、名稱為“高性能玻璃纖維用組合物及由其形成的纖維”的中國發(fā)明專利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明總體上涉及用于制造連續(xù)高強(qiáng)度玻璃纖維的組合物以及由該組合物形成的纖維。

背景技術(shù)

用于制備連續(xù)高強(qiáng)度玻璃纖維原絲的常用玻璃組合物是“S-玻璃”。術(shù)語S-玻璃定義了一族主要由鎂、鋁和硅的氧化物組成的玻璃，其具有制備機(jī)械強(qiáng)度比E-玻璃纖維高的玻璃纖維的化學(xué)組成。S-玻璃族的化學(xué)組成制備高強(qiáng)度玻璃纖維并且使這些玻璃能夠在高強(qiáng)度的應(yīng)用中使用，例如：防彈裝甲。ASTM國際組織將S-玻璃定義為一族主要由鎂、鋁和硅的氧化物組成的玻璃，其具有符合可應(yīng)用的材料規(guī)格并產(chǎn)生高機(jī)械強(qiáng)度(D578-05)的合格的化學(xué)組成。德國標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)會(huì)(Deutsches Institut für Normung)(DIN)將S-玻璃定義為不添加CaO的鋁硅酸鹽玻璃，并且具有部分質(zhì)量的MgO，其中MgO約為10wt％(鋁硅酸鹽玻璃定義為一種主要由鋁的三氧化物，硅的二氧化物和其它氧化物組成的玻璃)(DIN 1259-1)。

R-玻璃為另外一族高強(qiáng)度、高模量玻璃，該玻璃典型地形成航天復(fù)合材料應(yīng)用中使用的纖維。R-玻璃族主要由氧化硅、氧化鋁，氧化鎂和氧化鈣組成，其化學(xué)組成制備的玻璃纖維具有高于S-玻璃纖維的機(jī)械強(qiáng)度。R-玻璃一般含有比S-玻璃更少的二氧化硅和更多的氧化鈣(CaO)，其在纖維的形成過程中需要較高的熔化和處理溫度。

表IA-IE列出了一些傳統(tǒng)的高強(qiáng)度玻璃組合物的組成。

表I-A

表I-B

表I-C

表I-D

表I-E

典型地，R-玻璃和S-玻璃通常通過在鉑襯里的容器中熔化組合物的組分來制備。由于在這種熔爐中制備纖維的成本，致使形成R-玻璃和S-玻璃纖維的成本顯著高于E-玻璃。因此，本領(lǐng)域中需要一種形成玻璃組合物的方法，該組合物有利于從直接熔化工藝形成高性能玻璃纖維。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為一種用于形成連續(xù)玻璃纖維的玻璃組合物，該玻璃纖維適合在高強(qiáng)度應(yīng)用中使用。由于該組合物相對(duì)較低的纖維化溫度，使得該組合物可使用低成本、在耐火材料襯里的熔爐中的直接熔化低廉地形成玻璃纖維。一旦形成為纖維，玻璃組合物提供S-玻璃的強(qiáng)度特征。本發(fā)明的一種組合物包括64-75wt％SiO₂、16-24wt％Al₂O₃、8-11wt％MgO和0.25-3.0wt％R₂O，其中R₂O是Li₂O和Na₂O之和。本發(fā)明的組合物包括64-75wt％SiO₂、16-24wt％Al₂O₃、8-11wt％MgO和0.25-3.0wt％Li₂O。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，玻璃組合物由64-70wt％SiO₂、17-22wt％Al₂O₃、9-11wt％MgO和1.75-3.0wt％R₂O組成，其中R₂O為Li₂O和Na₂O之和。在另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，玻璃組合物由64-70wt％SiO₂、17-22wt％Al₂O₃、9-11wt％MgO和1.75-3.0wt％Li₂O組成。組合物優(yōu)選不含有多于5.0wt％的選自下組的氧化物或化合物，該組由CaO、P₂O₅、ZnO、ZrO₂、SrO、BaO、SO₃、F₂、B₂O₃、TiO₂和Fe₂O₃組成。