[發(fā)明專利]一種高模量玻璃纖維組合物以及玻璃纖維

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710413847.6
• 申請日: 2017-06-05
• 公開（公告）號: CN107216042B
• 公開（公告）日: 2020-09-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李紅賓;姚遠(yuǎn);楊國云;韓利雄;張聰;宮白江
• 申請（專利權(quán)）人: 重慶國際復(fù)合材料股份有限公司
• 主分類號: C03C13/02
• 分類號: C03C13/02
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 趙青朵

本發(fā)明提供了一種高模量玻璃纖維組合物，包括如下組分：SiO₂ 50wt％～58wt％；Al₂O₃ 18wt％～24wt％；SiO₂與Al₂O₃的總含量72.5wt％～79.5wt％；Al₂O₃/SiO₂質(zhì)量分?jǐn)?shù)比值0.34～0.45；TiO₂ 0.2wt％～1.5wt％；ZnO 0～2.0wt％；ZrO₂ 0～2.0wt％；Fe₂O₃ 0.1wt％～0.6wt％；CaO 9.2wt％～11wt％；MgO 9wt％～12wt％；CaO與MgO的總含量18.2wt％～22wt％；MgO/CaO質(zhì)量分?jǐn)?shù)比值1.0～1.3；Na₂O、K₂O與Li₂O的總含量0.2wt％～1.0wt％；上述組分總計100％。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無機(jī)非金屬材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高模量玻璃纖維組合物以及玻璃纖維。

背景技術(shù)

玻璃纖維屬于無機(jī)非金屬材料，它具有機(jī)械強(qiáng)度高、電絕緣性好、耐熱性強(qiáng)、物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定等諸多優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、船舶、石化、能源、電力、建筑等諸多領(lǐng)域，是目前應(yīng)用量最大的無機(jī)纖維增強(qiáng)材料。在玻璃纖維的應(yīng)用過程中，隨著復(fù)合材料制品尺寸的不斷增加，人們對玻璃纖維的力學(xué)性能尤其是彈性模量提出越來越高的要求。

對于提升玻璃纖維強(qiáng)度和模量的方法，目前已有許多的相關(guān)研究。最典型的就是S玻璃和R玻璃。S玻璃的基本組成為：65wt％的SiO₂，25wt％的Al₂O₃，10wt％的MgO。S玻璃纖維理論單絲強(qiáng)度高達(dá)4500MPa，彈性模量超過85GPa，力學(xué)性能非常優(yōu)異。但它的成型溫度超過了1470℃，且極易析晶，生產(chǎn)難度很大，無法實現(xiàn)大規(guī)模推廣應(yīng)用。R玻璃也是一種高強(qiáng)度搞模量玻璃纖維，它一般是由SiO₂、Al₂O₃、CaO、MgO組成，一般被認(rèn)為是生產(chǎn)難度和力學(xué)性能的一種折衷，從而比起S玻璃，更具有生產(chǎn)可行性。

日本專利JP8231240公開了一種玻璃纖維組合物，它含有62～67wt％的SiO₂，22～27wt％的Al₂O₃，7～15wt％的MgO，0.1～1.1wt％的CaO，0.1～1.1wt％的B₂O₃。該玻璃纖維通過加入少量的CaO和B₂O₃，使得氣泡數(shù)量相對S玻璃纖維明顯改善，但成型仍然非常困難，成型溫度超過1460℃。

日本專利JP2003171143也描述了一種高強(qiáng)度高模量玻璃纖維，它含有55～65wt％的SiO₂，17～23wt％的Al₂O₃，7～15wt％的MgO，2～6wt％的CaO，1～7wt％的TiO₂。比起S玻璃，該玻璃纖維雖然力學(xué)性能有所犧牲，但成型性能有了明顯改善，成型溫度約為1340～1380℃。但該玻纖中TiO₂含量很高，使得玻璃顏色偏深，這限制了其在某些領(lǐng)域的應(yīng)用。