[發(fā)明專利]一種高強(qiáng)度高模量玻璃纖維組合物

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110270864.5
• 申請(qǐng)日: 2021-03-12
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112679099B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-05-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 崔寶山;解玉芹;孫鳳瑩;劉興月
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 山東墨匠新材料科技有限公司;山東玻纖集團(tuán)股份有限公司
• 主分類號(hào): C03C13/00
• 分類號(hào): C03C13/00;C03C25/66;C03B37/022
• 代理公司: 青島高曉專利事務(wù)所(普通合伙) 37104
• 代理人: 于正河

本發(fā)明涉及玻璃纖維制備技術(shù)領(lǐng)域，具體地涉及一種高強(qiáng)度高模量玻璃纖維組合物，各原料包括SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、CaO、MgO、TiO₂、K₂O、BeO、CeO₂等；生產(chǎn)工藝包括預(yù)處理、玻璃纖維原絲制備、酸洗、溫水沖洗、熱定型步驟；本發(fā)明引入適量稀土元素，稀土氧化物不僅能降低玻璃的熔制溫度和高溫粘度，還能提高玻璃的力學(xué)性能，模量和強(qiáng)度得到提升；通過(guò)CaO、MgO和稀土元素的三元混合堿土效應(yīng)，在保證玻璃纖維擁有高力學(xué)性能、低成型溫度的基礎(chǔ)上，解決傳統(tǒng)高性能玻璃液相線溫度偏高、析晶速率偏快，易于發(fā)生玻璃析晶現(xiàn)象。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及玻璃纖維制備技術(shù)領(lǐng)域，具體地涉及一種高強(qiáng)度高模量玻璃纖維組合物。

背景技術(shù)

高強(qiáng)玻璃纖維是特種功能玻璃纖維中應(yīng)用最廣的一種，具有強(qiáng)度高、耐高溫、抗沖擊、透波高、耐腐蝕等優(yōu)異的性能，在航天、航空、兵器、艦船、化工等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，如導(dǎo)彈發(fā)動(dòng)機(jī)殼體，宇航飛機(jī)內(nèi)襯、復(fù)合材料槍托、發(fā)射炮筒、高壓容器、抽油桿、防彈裝甲等。隨著高強(qiáng)玻璃纖維在壓力容器、光纜、耐溫材料、摩擦材料等工業(yè)領(lǐng)域的推廣應(yīng)用，對(duì)其需求量也在不斷擴(kuò)大。中國(guó)專利CN105174732A公開(kāi)了一種高強(qiáng)度玻璃纖維及其制備方法和用途，所述高強(qiáng)度玻璃纖維按各重量百分含量計(jì)主要由如下原料制備得到：硅砂55-60%；鍛燒氧化鋁20-23%；高爐渣7-10%；CaO5-9%；MgO8-10%，所述高強(qiáng)度玻璃纖維可以作為高性能復(fù)合材料的理想增強(qiáng)基材，廣泛應(yīng)用于比強(qiáng)度和比彈性模量要求更高的風(fēng)車葉片、航天飛機(jī)等領(lǐng)域。但傳統(tǒng)高性能玻璃液仍存在相線溫度偏高、析晶速率偏快，易于發(fā)生玻璃析晶現(xiàn)象，玻璃熔化質(zhì)量較低的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，提出設(shè)計(jì)一種高強(qiáng)度高模量玻璃纖維組合物，解決了現(xiàn)有技術(shù)存在相線溫度偏高、析晶速率偏快，易于發(fā)生玻璃析晶現(xiàn)象，玻璃熔化質(zhì)量較低的問(wèn)題。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案是：

一種高強(qiáng)度高模量玻璃纖維組合物，各原料重量組份為：SiO₂為50-65份，Al₂O₃為15-22份，F(xiàn)e₂O₃為0.05-0.3份，CaO為8-15份，MgO為8-15份，TiO₂為0.01-0.03份，K₂O為0.1-0.3份，Na₂O為0.3-0.9份，P₂O₅為0.1-0.5份，MnO為0.002-0.01份，BaO為0.001-0.01份，SrO為0.001-0.01份，ZrO₂為0.1-1.5份，BeO為0.05-0.3份，CeO₂為0.001-0.01份。生產(chǎn)工藝包括預(yù)處理、玻璃纖維原絲制備、酸洗、溫水沖洗、熱定型等步驟；所述酸洗過(guò)程采用酸洗設(shè)備。

本發(fā)明所述高強(qiáng)度高模量玻璃纖維組合物的生產(chǎn)工藝，具體步驟為：

（1）預(yù)處理：按重量組份稱取各原料，將除CeO₂外的其他各原料混合均勻后放入玻璃纖維拉絲爐中進(jìn)行熔融處理；

（2）玻璃纖維原絲制備：再向玻璃纖維拉絲爐中加入CeO₂，熔融拉絲，制得玻璃纖維原絲；

（3）酸洗：將制備的玻璃纖維原絲放入酸洗設(shè)備中進(jìn)行酸洗；

（4）溫水沖洗：將酸洗后的玻璃纖維原絲進(jìn)行沖洗；

（5）熱定型：熱定型溫度為920-1000℃，定型時(shí)間為1.0-1.5h。

進(jìn)一步的，所述步驟（1）中，熔融時(shí)間為20-25min，熔融溫度為1000-1200℃。