一种高耐温玻璃纤维及其制备方法技术

本发明专利技术属于非金属材料技术领域，尤其涉及一种高耐温玻璃纤维及其制备方法。本发明专利技术提供的高耐温玻璃纤维包括SiO2 62～66wt％；Al2O3 14～19wt％；CaO 15～20wt％；MgO 0～2wt％；Fe2O3 0～3wt％；TiO2 0～1.2wt％；Na2O与K2O的总含量0.1～0.8wt％。本发明专利技术通过精确控制各组分的配比关系，保证了玻璃纤维具有良好的耐高温性能和成型性能，特别是玻璃的高温软化点获得了显著提高。实验结果表明，本发明专利技术玻璃纤维的成型温度不超过1380℃，析晶上限温度低于1280℃，玻璃纤维的高温软化温度在950℃以上。

A high temperature resistant glass fiber and its preparation method

The invention belongs to the technical field of non-metallic materials, in particular to a high temperature resistant glass fiber and a preparation method. The invention provides a high temperature resistant glass fiber including SiO2 62 ~ 66wt%; Al2O3 14 ~ 19wt%; CaO 15 ~ 20wt%; MgO 0 ~ 2wt%; Fe2O3 0 ~ 3wt%; TiO2 0 ~ 1.2wt%; the total content of Na2O and K2O from 0.1 to 0.8wt%. By accurately controlling the proportioning relationship of each component, the invention ensures that the glass fiber has good high-temperature resistance and molding performance, especially the high temperature softening point of the glass has been significantly improved. The experimental results show that the forming temperature of glass fiber is less than 1380 C, the upper limit of crystallization temperature is below 1280 C, and the high temperature softening temperature of glass fiber is above 950 C.

【技术实现步骤摘要】
一种高耐温玻璃纤维及其制备方法
本专利技术属于非金属材料
，尤其涉及一种高耐温玻璃纤维及其制备方法。
技术介绍
玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料，它具有高比强度、高比模量、电绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好等诸多优点，是目前树脂基复合材料中应用最广泛的增强基材，使用比例超过了90％。玻璃纤维的主要成分为二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化硼、氧化镁、氧化钠等，根据玻璃中碱含量的多少，可分为无碱玻璃纤维(氧化钠0％～2％，属铝硼硅酸盐玻璃)、中碱玻璃纤维(氧化钠8％～12％,属含硼或不含硼的钠钙硅酸盐玻璃)和高碱玻璃纤维(氧化钠13％以上，属钠钙硅酸盐玻璃)，其中应用最广泛是无碱玻璃纤维，亦称为E-玻璃纤维。随着玻璃纤维复合材料应用领域的不断扩展，工业上对E-玻璃纤维的性能要求也在不断提高，特别是在航空航天、军工、汽车等领域，它们对材料的耐高温性能和成型性能等都有着更严格的要求，但现有E-玻璃纤维普遍存在着软化温度较低和成型温度过高的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种高耐温玻璃纤维及其制备方法，本专利技术提供的高耐温玻璃纤维具有较高的软化温度，且成型性能良好。本专利技术提供了一种高耐温玻璃纤维，包括以下组分：优选的，包括63～65wt％的SiO2。优选的，包括16～18wt％的Al2O3。优选的，包括16～19wt％的CaO。优选的，包括0～1wt％的MgO。优选的，包括0.1～2wt％的Fe2O3。优选的，包括0.1～0.8wt％的TiO2。优选的，所述Na2O与K2O的总含量为0.1～0.4wt％。优选的，还包括总量不超过2wt％的ZrO2和/或BaO。本专利技术提供一种权利要求上述技术方案所述高耐温玻璃纤维的制备方法，包括以下步骤：a)、根据高耐温玻璃纤维的组分选择玻璃原料，并计算各原料用量；b)、将各原料混合后熔化，得到玻璃液；c)、所述玻璃液经拉丝机牵引成玻璃丝后进行冷却，得到高耐温玻璃纤维。与现有技术相比，本专利技术提供了一种高耐温玻璃纤维及其制备方法。本专利技术提供的高耐温玻璃纤维包括SiO262～66wt％；Al2O314～19wt％；CaO15～20wt％；MgO0～2wt％；Fe2O30～3wt％；TiO20～1.2wt％；Na2O与K2O的总含量0.1～0.8wt％。本专利技术通过精确控制各组分的配比关系，保证了玻璃纤维具有良好的耐高温性能和成型性能，特别是玻璃的高温软化点获得了显著提高；本专利技术玻璃纤维配方中还可以根据需要加入总量不超过2wt％的ZrO2和/或BaO，这些元素的引进有助于进一步提高玻璃纤维的耐高温型性能。实验结果表明，本专利技术玻璃纤维的成型温度不超过1380℃，析晶上限温度低于1280℃，玻璃纤维的高温软化温度在950℃以上。具体实施方式下面对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供了一种高耐温玻璃纤维，包括以下组分：本专利技术提供的高耐温玻璃纤维包括SiO2、Al2O3、CaO、Fe2O3、MgO、TiO2、Na2O和K2O。其中，二氧化硅(SiO2)是形成玻璃网络的主要氧化物之一，它主要起提高玻璃的机械性能、化学稳定性和热稳定性的作用。本专利技术SiO2含量为62～66wt％，优选为63wt％～65wt％，具体可为62wt％、63wt％、64wt％、65wt％或66wt％。在本专利技术中，氧化铝(Al2O3)也是形成玻璃网络的主要氧化物之一，它具有降低玻璃析晶倾向、改善玻璃网络结构的作用。本专利技术Al2O3含量为14～19wt％，优选为16～18wt％，具体可为14.7wt％、16wt％、16.7wt％、17.8wt％或18.5wt％。在本专利技术中，氧化钙(CaO)和氧化镁(MgO)都属于玻璃结构网络外体氧化物，具有降低玻璃高温粘度、改善玻璃料性的作用，同时合适的含量和比例还有助于提高玻璃网络结构的稳定性。本专利技术所述CaO含量为15～20wt％，优选为16～19wt％，具体可为15wt％、16.3wt％、17.5wt％、18wt％或19.1wt％；MgO含量为0～2wt％，优选MgO含量为0～1wt％，具体可为0.3wt％或1wt％。在本专利技术中，氧化铁(Fe2O3)有利于池窑热量传递，在玻璃纤维中具有耐热性和抗蠕变性，提高氧化铁比例可以有效提升玻璃的高温软化温度。本专利技术氧化铁含量为0～3wt％，优选为0.1～2wt％，具体可为0.5wt％、0.9wt％、1.5wt％或2.3wt％。在本专利技术中，二氧化钛(TiO2)的添加有助于改善玻璃高温流动性和析晶倾向，提高玻璃纤维拉伸模量和耐腐蚀性能。本专利技术TiO2的含量为0～1.2wt％，优选为0.1～0.8wt％，具体可为0.1wt％、0.2wt％或0.4wt％。在本专利技术中，Na2O和K2O添加到本专利技术玻璃组合物中，它们有助于降低玻璃粘度，改善玻璃析晶倾向。本专利技术中Na2O+K2O含量为0.1～0.8wt％，优选为0.1～0.4wt％，具体可为0.3wt％、0.4wt％或0.5wt％。按照本专利技术，作为优选方案，在不影响玻璃纤维成型性能的前提下，本专利技术玻璃纤维组合物还可以含有总量不超过2wt％的ZrO2和/或BaO，它们的加入可以进一步提高玻璃纤维的高温软化温度。在本专利技术提供的一个实施例中，ZrO2含量优选为0.05～1.5wt％，具体可为0.1wt％或0.6wt％；BaO含量优选为0.05～1.5wt％，具体可为0.1wt％或0.2wt％。本专利技术提供了一种上述技术方案所述高耐温玻璃纤维的制备方法，包括以下步骤：a)、根据高耐温玻璃纤维的组分选择玻璃原料，并计算各原料用量；b)、将各原料混合后熔化，得到玻璃液；c)、所述玻璃液经拉丝机牵引成玻璃丝后进行冷却，得到高耐温玻璃纤维。在本专利技术提供的制备方法中，首先根据所述高耐温玻璃纤维的组分选择玻璃原料，并计算各原料用量，之后将各原料混合后熔化，得到玻璃液。其中，所述熔化的温度优选为1400～1500℃；所述熔化的装置优选为池窑。本专利技术优选对熔化得到的玻璃液进行澄清和均化。得到玻璃液后，所述玻璃液经拉丝机牵引成玻璃丝后进行冷却，得到高耐温玻璃纤维。其中，所述冷却的方式优选为喷雾冷却；所述玻璃纤维的直径优选为5～25μm。在本专利技术中，所述玻璃液在经拉丝机牵引之前优选先进行冷却，优选冷却至1300～1380℃。得到玻璃纤维后，优选在其表面涂覆浸润剂。本专利技术通过精确控制各组分的配比关系，保证了玻璃纤维具有良好的耐高温性能和成型性能，特别是玻璃的高温软化点获得了显著提高；本专利技术玻璃纤维配方中还可以根据需要加入总量不超过2wt％的ZrO2和/或BaO，这些元素的引进有助于进一步提高玻璃纤维的耐高温型性能。实验结果表明，本专利技术玻璃纤维的成型温度不超过1380℃，析晶上限温度低于1280℃，玻璃纤维的高温软化温度在950℃以上。为了进一步理解本专利技术，下面结合实施例对本专利技术提供的玻璃纤维进行详细说明，本专利技术的保护范围不受以下实施例的限制。实施例1～5按照表1所示玻璃纤维成分选择玻璃原料，并计算各原料用量：表1实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高耐温玻璃纤维，包括以下组分：

【技术特征摘要】
1.一种高耐温玻璃纤维，包括以下组分：2.根据权利要求1所述的玻璃纤维，其特征在于，包括63～65wt％的SiO2。3.根据权利要求1所述的玻璃纤维，其特征在于，包括16～18wt％的Al2O3。4.根据权利要求1所述的玻璃纤维，其特征在于，包括16～19wt％的CaO。5.根据权利要求1所述的玻璃纤维，其特征在于，包括0～1wt％的MgO。6.根据权利要求1所述的玻璃纤维，其特征在于，包括0.1～2wt％的Fe2O3。7.根据权利要求1所述的玻璃纤维，其特征在于，包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：张聪，李红宾，庾波，姚远，周斌，杨国云，宫白江，班少荣，韩利雄，
申请(专利权)人：重庆国际复合材料有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆,50