[發明專利]一種具有提高性能的無堿玻璃纖維及其制備方法

在審

• 申請號: 201710156604.9
• 申請日: 2017-03-16
• 公開（公告）號: CN106946464A
• 公開（公告）日: 2017-07-14
• 發明（設計）人: 梁中全;許瑞存;丁文華;胡林;謝峰
• 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;C03B5/235;C03C6/06
• 代理公司: 北京一格知識產權代理事務所(普通合伙)11316
• 代理人: 滑春生

技術領域

本發明屬于新材料技術領域，特別涉及一種具有提高性能的無堿

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。英文原名為：glass fiber 或 fiberglass。成分為二氧化硅、氧化鋁、氧化鈣、氧化硼、氧化鎂、氧化鈉等。它是以玻璃球或廢舊玻璃為原料經高溫熔制、拉絲、絡紗、浸膠等工藝。最后形成各類產品，玻璃纖維單絲的直徑從幾個微米到二十幾米個微米，相當于一根頭發絲的1/20-1/5，每束纖維原絲都有數百根甚至上千根單絲組成，通常作為復材料中的增強材料，電絕緣材料和絕熱保溫材料，電路基板等，廣泛應用于國民經濟各個領域。無堿玻璃纖維 R₂O含量小于0.8%，是一種鋁硼硅酸鹽成分。它的化學穩定性、電絕緣性能、強度都很好。主要用作電絕緣材料、玻璃鋼的增強材料和輪胎簾子線。

經檢索，已有文獻公開了一種無堿玻璃纖維，其由下述重量份的組分制成： SiO₂:55.2%；B₂O₃：7.3%；Al₂O₃:14.8%；CaO：18.4%；MgO：3.2%；R₂O=K₂O+Na₂O：0.5%；F ₂:0.3%， Fe₂O₃:0.3%，通過該配方制備的無堿玻璃纖維的優點是機械性能好，纖維拉伸強度達到2200-2350MPa、拉伸彈性模量達到72-73MPa，且耐燒結溫度可達600-650℃，但該無堿玻璃纖維由于配方中硼的含量相對較高，在熔制過程中會有大量的硼排放于大氣中，造成硼污染，破壞自然環境，而且造成資源的浪費；同時，該配方的無堿玻璃纖維原料成本中含硼原料的成本占比較高，使噸位原料成本很高。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種具有提高性能的無堿玻璃纖維及其制備方法，通過對配方中各組分的調整，進而減少了硼污染，利于環保，同時，節約了資源，降低了成本；此外，通過各組分的協同作用及對各組分含量的嚴格控制，使制備的無堿玻璃纖維性能更佳。

為解決上述技術問題，本發明的技術方案為：一種具有提高性能的無堿玻璃纖維，其創新點在于：所述具有提高性能的無堿玻璃纖維的化學成分重量百分比為SiO₂:56-57.5%；B₂O₃：3-4.5%；Al₂O₃:13.5-15%；CaO：19-20.5%；MgO：2.8-3.5%；R₂O=K₂O+Na₂O：0.8-1.1%；TiO₂:0.2-0.6%，余量為Fe₂O₃+ZnO+ZrO₂+Cr₂O₃，配比時滿足各成分重量百分比之和為100%。

一種上述的具有提高性能的無堿玻璃纖維的制備方法，包括以下步驟：原料配制、熔制、拉絲、絡紗、浸膠、烘干、檢測，其創新點在于：上述熔制采用單元窯，天然氣為燃料，純氧燃燒的方式進行熔制，并采用“山型”熔制溫度制度，熱點溫度為1420-1450℃，火焰空間最高溫度1530-1550℃，熔制一區溫度為1380-1400℃，熔制二區溫度為1390-1410℃，熔制三區溫度為1420-1450℃，熔制四區溫度為1400-1420℃，且池底采用總功率為850-900KW的電助熔促進玻璃液的熔制和均化，同時，池底設置的鼓泡裝置，使通路玻璃液溫度在1260-1280℃，漏板溫度1180-1260℃。

進一步地，所述原料配制步驟選取的原料為葉蠟石、鈉長石、白云石、石灰石、硼鈣石、高領土、芒硝、螢石和鈦白粉。

本發明技術方案的具有提高性能的無堿玻璃纖維，配方中，SiO₂是形成玻璃骨架的主要氧化物，并且起穩定各組分的作用，在本發明的具有提高性能的無堿玻璃纖維中，限定SiO₂的重量百分比范圍為56-57.5wt%，在保證機械性能的基礎上，為了不增加玻璃熔制和澄清難度，本發明中特意將氧化硅含量控制在不很高的水平，與現有無堿玻璃纖維相比，有所提高。