[發(fā)明專利]一種易于規(guī)模化生產(chǎn)的高性能玻璃纖維組合物以及玻璃纖維

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811055775.3
• 申請(qǐng)日: 2018-09-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109052971A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-12-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姚遠(yuǎn);韓利雄;曾慶文;李煒;劉奇;張聰;王藝;高冰心;郝名揚(yáng);樊正華
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶國(guó)際復(fù)合材料股份有限公司
• 主分類號(hào): C03C13/00
• 分類號(hào): C03C13/00
• 代理公司: 北京海虹嘉誠(chéng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11129
• 代理人: 鞏固

本發(fā)明提供了一種易于規(guī)模化生產(chǎn)的高性能玻璃纖維組合物以及玻璃纖維，所述組合物包括如下組分：SiO₂ 58.2wt％～60.4wt％；Al₂O₃ 16.5wt％～19.8wt％；SiO₂與Al₂O₃的總含量76wt％～79wt％；Al₂O₃/SiO₂質(zhì)量分?jǐn)?shù)比值0.27～0.34；CaO 9wt％～10.5wt％；MgO 10.1wt％～11.6wt％；CaO與MgO的總含量20.1wt％～21.5wt％；MgO/CaO質(zhì)量分?jǐn)?shù)比值1.01～1.27；B₂O₃ 0～3.0wt％；B₂O₃與SiO₂的總含量58.5wt％～62.2wt％；TiO₂ 0.2wt％～1.5wt％；Fe₂O₃ 0.1wt％～0.5wt％；Na₂O、K₂O與Li₂O的總含量0.2wt％～1.0wt％；其余雜質(zhì)組分總含量不超過(guò)1wt％。本發(fā)明通過(guò)精確限定玻璃組合物的成分組成及部分組分之間的特定關(guān)聯(lián)關(guān)系，得到了一種易于規(guī)模化生產(chǎn)的高性能玻璃纖維，它具有優(yōu)異的力學(xué)性能和較低的生產(chǎn)難度，可以在現(xiàn)有技術(shù)條件下較低成本的實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無(wú)機(jī)非金屬材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高性能玻璃纖維。

背景技術(shù)

玻璃纖維屬于無(wú)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(diǎn)，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(wú)機(jī)纖維增強(qiáng)材料。由于主要用作增強(qiáng)基材，玻璃纖維的力學(xué)性能就顯得尤為重要，因此，開(kāi)發(fā)出力學(xué)性能越來(lái)越優(yōu)異、同時(shí)還易于實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)的玻璃纖維組合物是廣大行業(yè)技術(shù)人員一直的追求。

基于硅酸鹽玻璃基本理論，力學(xué)性能優(yōu)異的玻璃纖維從組分上可分為S玻璃和R玻璃兩大類。S玻璃屬于SiO₂-Al₂O₃-MgO體系，其典型組成為：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(guò)85GPa，力學(xué)性能非常優(yōu)異。但它的成型溫度超過(guò)了1470℃，且極易析晶，生產(chǎn)難度很大，目前條件下很難實(shí)現(xiàn)大規(guī)模推廣應(yīng)用。R玻璃屬于SiO₂-Al₂O₃-CaO-MgO體系，其堿土金屬氧化物含量更高，一般被認(rèn)為是生產(chǎn)難度和力學(xué)性能的一種折衷，比起S玻璃，雖然更具有規(guī)模化生產(chǎn)可行性，但力學(xué)性能有所降低。

申請(qǐng)?zhí)枮镃N200480015986.4的專利公開(kāi)了一種玻璃纖維組合物，它含有50～65wt％的SiO₂，12～20wt％的Al₂O₃，13～16wt％的CaO，6～12wt％的MgO，0～3wt％的B₂O₃，0～3wt％的TiO₂，0～2wt％的K₂O+Na₂O。該玻璃纖維屬于R級(jí)玻璃，通過(guò)控制Al₂O₃和CaO含量獲得了較好的力學(xué)性能和熔化性能。但該專利中CaO含量偏高，MgO含量偏低，導(dǎo)致比模量只有35-36MPa.kg^-1.m³，難以滿足更高性能的需求。