[發明專利]一種低熱膨脹系數高模量玻璃纖維

有效

• 申請號: 202110010619.0
• 申請日: 2021-01-06
• 公開（公告）號: CN112745032B
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發明（設計）人: 劉曉斌;杜鳳玲;王加芳;吳欽霞;徐東芝;李風香;張艷萍;柳麗娜;孫立國;蘭曉磊;詹超;劉莎莎;張召然
• 申請（專利權）人: 泰山玻璃纖維有限公司
• 主分類號: C03C13/02
• 分類號: C03C13/02;C03B37/022;C03B37/025
• 代理公司: 北京中創博騰知識產權代理事務所(普通合伙) 11636
• 代理人: 孫福嶺

本發明公開了一種低熱膨脹系數高模量玻璃纖維，屬于玻璃纖維技術領域。本發明的玻璃纖維由以下組分組成：SiO₂55.0～63.0％，Al₂O₃17.5～25.0％，MgO 6.0～14.5％，B₂O₃1.0～6.0％，Y₂O₃1.0～6.0％，ZnO 0.1～4.5％，TiO₂0.1～4.0％，ZrO₂0.1～3.0％，H_fO₂0.1～2.0％，Li₂O 0.1～2.0％；其中TiO₂、ZrO₂、H_fO₂的含量之和為1.0～5.0％。本發明的玻璃纖維不添加CaO、K₂O、Na₂O組分，同時加入B₂O₃、Y₂O₃、ZnO、TiO₂、ZrO₂、H_fO₂并優化各元素的比例，顯著降低了本發明玻璃纖維的膨脹系數，同時顯著增加了該玻璃纖維的彈性模量。加入本發明玻璃纖維的膨脹系數低至2.8×10^?6/℃。本發明的玻璃纖維在保證低膨脹系數的同時，彈性模量高達97GPa以上，適用于高精度零部件的需求。

技術領域

本發明涉及玻璃纖維技術領域，特別涉及一種低熱膨脹系數高模量玻璃纖維。

背景技術

在常見的玻璃纖維系列中，S系列玻璃膨脹系數大約4.0×10^-6/℃，彈性模量在92GPa左右；彈性模量尚且可以，但是其熱膨脹系數過高。T玻璃的膨脹系數較低(約3.4×10^-6/℃)，但是T玻璃中SiO₂和Al₂O₃的含量非常高(≥89％)，導致T玻璃1000泊的溫度超過1460℃，且1000泊的溫度與液相線溫度之差(作業溫度范圍)非常小，加工難度很大，纖維成型率低，不適于產業化應用。E玻璃降低了硅鋁含量，成型溫度和液相線溫度顯著降低，但是其熱膨脹系數非常高(約5.3×10^-6/℃)，彈性模量非常低(82GPa)。

玻璃纖維的應用具有越來越廣泛的前景，但由于目前絕大部分玻璃系列的熱膨脹系數較高或彈性模量較低，限制了在如電子印刷電路板(PCB)、汽車工業高精度零部件等需求。

中國專利CN103347831A公開了一種熱膨脹系數低的玻璃組合物和由其制成的玻璃纖維，其膨脹系數為3.0-3.6×10^-6/℃，然而纖維成型溫度(約1365-1400℃)，析晶上限溫度高(約1320-1370℃)其彈性模量為89-90GPa。該發明專利公開的玻璃纖維雖然膨脹系數有所降低，但是依然不足以滿足更高的需求，另外，該玻璃纖維的彈性模量相對較低，同時其纖維成型溫度和析晶上限溫度以及熱膨脹系數依然比較高。

因此為了更高需求，進一步降低玻璃纖維的膨脹系數并同時保持足夠高的彈性模量是亟待解決的問題。

發明內容