[發明專利]一種高模量玄武巖纖維組合物

在審

• 申請號: 201910333486.3
• 申請日: 2019-04-24
• 公開（公告）號: CN109896748A
• 公開（公告）日: 2019-06-18
• 發明（設計）人: 吳智深;劉建勛;陳美榮
• 申請（專利權）人: 衡水瑞纖新材料科技有限公司
• 主分類號: C03C13/06
• 分類號: C03C13/06
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 許峰

本發明公開了一種高模量玄武巖纖維組合物，具有良好的機械性能，拉伸模量可達到107GPa以上，熱穩定性和化學穩定性增強，原料易得、生產成本較低，可實現大規模工業化生產。本發明實施例的一種高模量玄武巖纖維組合物，包括以下組分：SiO₂：47～56.6％；Al₂O₃：13～15.9％；Fe₂O₃+FeO：9.5～18％；CaO：6.7～9.2％；MgO：5.2～7.8％；TiO₂：0.9～3.0％；Na₂O：2.7～3.1％；K₂O：0.5～2.3％。

技術領域

本發明屬于纖維材料技術領域，具體來說，涉及一種高模量玄武巖纖維組合物。

背景技術

連續玄武巖纖維(Continuous Basalt Fiber簡稱玄武巖纖維)是以天然的火山巖(玄武巖或安山巖)礦石作為原料，在高溫下熔融后，通過鉑銠漏板拉制成的連續纖維。玄武巖纖維不僅具有拉伸強度高、彈性模量高、抗蠕變等的力學性能，而且還具有優異的耐堿鹽化學侵蝕性能。玄武巖纖維各項力學指標都超過普通玻璃纖維。抗蠕變、抗疲勞等長期力學性能，玄武巖纖維優于玻璃纖維、芳綸纖維。在土建、交通、海洋工程等方面，玄武巖纖維可代替普通的碳纖維。玄武巖纖維可被定為高性能結構材料，是我國的戰略性新興產業，具有廣闊的發展前景。

雖然玄武巖纖維具有較好的力學性能，但隨玄武巖纖維在纖維復合材料應用領域的不斷拓展，工業上對玄武巖纖維的性能提出了更高的要求。特別是在軍工、汽車、航空航天、船舶、大尺寸風電葉片等領域。它們對材料的尺寸穩定性、結構強度、耐疲勞性能等都有著更嚴格的要求，因而對力學性能強、耐疲勞性能好、耐腐蝕和電性能優異的高性能玄武巖纖維的需求也更為迫切。

公開號為CN106082639A的中國專利公開了一種高強度玻璃纖維，包含：SiO₂：55.7-58.9wt％；Al₂O₃：15-19.9wt％；MgO：9.05-9.95wt％；CaO：6-10％；小于1wt％的R₂O以及1.4～4.2wt％的Y₂O₃+La₂O₃+CeO₂。含有三種稀土元素的玻璃纖維組合物擁有更高的彈性模量(≥96GPa)和更低的液相線溫度。但是稀土含量添加的過高，增加了生產成本。

發明內容

基于工程領域對高模量纖維的需求，本發明提供一種高模量玄武巖纖維組合物，具有良好的機械性能，拉伸模量可達到107GPa以上，熱穩定性和化學穩定性增強，原料易得、生產成本較低，可實現大規模工業化生產。

為解決上述技術問題，本發明實施例采用以下的技術方案：

一種高模量玄武巖纖維組合物，所述玄武巖纖維組合物按照重量百分比，包括以下組分：

作為優選例，所述玄武巖纖維組合物按照重量百分比，包括以下組分：

作為優選例，所述SiO₂和Al₂O₃的重量百分比之和小于或等于67.6％。

作為優選例，所述Na₂O的重量百分比大于K₂O的重量百分比。

作為優選例，所述高模量玄武巖纖維組合物的離子堆積密度≥56.1％，密度≥2.72g/cm³。