高抗弯曲强度的玻璃、空芯玻璃纤维及其制备方法和应用技术

本发明专利技术是关于一种高抗弯曲强度的玻璃、空芯玻璃纤维及其制备方法和应用。以质量百分含量计，所述高抗弯曲强度的玻璃由以下组分组成：二氧化硅60％～65％，三氧化二铝5％～10％，氧化镁5％～10％，氧化钙10％～15％，三氧化二硼5％～10％，氧化钠和氧化钾合计0～2％，氧化锌0～2％。所解决的技术问题是如何提供一种高抗弯曲强度的玻璃，使其折射率(n

【技术实现步骤摘要】
高抗弯曲强度的玻璃、空芯玻璃纤维及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及玻璃
，特别是涉及一种高抗弯曲强度的玻璃、空芯玻璃纤维及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]玻璃纤维具有机械强度高、绝缘性好、耐高温、耐腐蚀等特点，在复合材料增强、电绝缘、隔热保温等领域有着重要应用。根据应用领域的轻量化设计需求，必须进一步降低玻璃纤维比重。空芯玻璃纤维由于在实芯玻璃纤维中间引入了空气层，可显著降低其比重，是实现玻璃纤维轻量化的关键。然而，随着玻璃纤维中空芯占空比的提升，空芯玻璃纤维的机械强度急剧下降。此外，本体玻璃材料的抗弯曲强度不高、空芯玻纤制备工艺复杂、未涂覆保护层等，也造成空芯玻璃纤维机械性能急剧下降，远无法满足应用需求。

技术实现思路

[0003]本专利技术的主要目的在于，提供一种高抗弯曲强度的玻璃、空芯玻璃纤维及其制备方法和应用，所要解决的技术问题是如何提供一种高抗弯曲强度的玻璃，使其折射率(n
d
)为1.54～1.58，线膨胀系数为(50～60)
×
10
～7
/℃，玻璃转变温度为600～650℃，玻璃软化温度为800～850℃，抗弯曲强度为85～95MPa；应用所述高抗弯曲强度的玻璃制造空芯玻璃纤维，其空芯占空比大，轻量化，抗拉伸强度高，且不容易发生断裂或者破损，特别适合用于复合材料、隔热保温、高压液体或气体储运等领域，从而更加适于实用。
[0004]本专利技术的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本专利技术提出的一种高抗弯曲强度的玻璃，以质量百分含量计，其由以下组分组成：
[0005][0006][0007]本专利技术的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
[0008]优选的，前述的高抗弯曲强度的玻璃，其折射率为1.54～1.58；线膨胀系数为50
×
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～7
～60
×
10
～7
/℃；玻璃化转变温度600～650℃；玻璃软化温度为800～850℃；抗弯曲强度85～95MPa。
[0009]本专利技术的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本专利技术提出的一种高抗弯曲强度的玻璃的制备方法，其包括以下步骤：
[0010]1)按照配方量称取原料，混合均匀，得到配合料；以质量百分含量计，所述配合料由以下组分的原料组成：二氧化硅60％～65％；三氧化二铝5％～10％；氧化镁5％～10％；氧化钙10％～15％；三氧化二硼5％～10％；氧化钠和氧化钾合计0～2％；氧化锌0～2％；
[0011]2)在1300～1400℃下，将所述配合料分多次加入坩埚中进行熔制，每次加料量为配合料的15％～25％，每次加料间隔时间为10～30分钟；
[0012]3)升温至1600～1650℃澄清3～5小时；
[0013]4)降温至1400～1450℃，保温1～2小时进行均化；
[0014]5)将玻璃液在模具中浇注成型为玻璃坯料；
[0015]6)成型的玻璃坯料在650～700℃下保温2～3小时，然后断电退火至室温，出炉，得到高抗弯曲强度的玻璃。
[0016]本专利技术的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本专利技术提出的一种高抗弯曲强度的玻璃在复合材料、隔热保温、高压液体或气体储运
的应用。
[0017]本专利技术的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本专利技术提出的一种空芯玻璃纤维，其包括：
[0018]空芯玻璃纤维单丝，其材质为高抗弯曲强度的玻璃；以质量百分含量计，其由以下组分的原料组成：二氧化硅60％～65％；三氧化二铝5％～10％；氧化镁5％～10％；氧化钙10％～15％；三氧化二硼5％～10％；氧化钠和氧化钾合计0～2％；氧化锌0～2％；和，
[0019]涂覆层，包覆于所述空芯玻璃纤维单丝的外侧。
[0020]本专利技术的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
[0021]优选的，前述的空芯玻璃纤维，其中所述空芯玻璃纤维单丝的外径为20～100μm，占空比为50％～90％；所述占空比为所述空芯玻璃纤维单丝的内径和外径之比。
[0022]优选的，前述的空芯玻璃纤维，其中所述涂覆层为有机材料，其厚度为50～100μm。
[0023]优选的，前述的空芯玻璃纤维，其中所述空芯玻璃纤维的外径为100～300μm，抗拉伸强度≥150kpsi。
[0024]本专利技术的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本专利技术提出的一种空芯玻璃纤维的制备方法，其包括以下步骤：
[0025]S1制备高抗弯曲强度的玻璃；以质量百分含量计，所述高抗弯曲强度的玻璃由以下组分的原料组成：二氧化硅60％～65％；三氧化二铝5％～10％；氧化镁5％～10％；氧化钙10％～15％；三氧化二硼5％～10％；氧化钠和氧化钾合计0～2％；氧化锌0～2％；
[0026]S2根据所述空芯玻璃纤维的占空比设计玻璃管，并将所述高抗弯曲强度的玻璃加工成玻璃管；
[0027]S3将玻璃管于1000～1200℃下拉制成直径为20～100μm的空芯玻璃纤维单丝；
[0028]S4在拉制的空芯玻璃纤维单丝外围涂覆一层有机涂覆层。
[0029]本专利技术的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本专利技术提出的一种空芯玻璃纤维在复合材料、隔热保温、高压液体或气体储运
的应用。
[0030]借由上述技术方案，本专利技术提出的一种高抗弯曲强度的玻璃、空芯玻璃纤维及其制备方法和应用至少具有下列优点：
[0031]本专利技术提出的一种高抗弯曲强度的玻璃、空芯玻璃纤维及其制备方法和应用，其通过合理设计玻璃组合物的配方，通过控制二氧化硅的高含量以降低玻璃的热膨胀系数，
提高玻璃的热稳定性、化学稳定性、软化温度、耐热性、硬度和机械强度等；通过设计具有较高三氧化二铝、氧化镁及氧化钙的含量，保证了玻璃具有较高的抗弯曲强度；同时合理增加了三氧化二硼、氧化钠、氧化钾和氧化锌的含量以改善玻璃的高温粘度及化学稳定性；本专利技术通过上所述的技术方案，得到一种高抗弯曲强度的玻璃，其折射率(n
d
)为1.54～1.58，线膨胀系数为(50～60)
×
10
～7
/℃，玻璃转变温度为600～650℃，玻璃软化温度为800～850℃，抗弯曲强度为85～95MPa；本专利技术还应用所述高抗弯曲强度的玻璃制造了空芯玻璃纤维单丝，并在所述空芯玻璃纤维单丝外侧均匀涂覆有机材料层，得到了一种空芯玻璃纤维；本专利技术通过控制所述空芯玻璃纤维的空芯占空比及涂覆层的材质和厚度，使得所述空芯玻璃纤维的空芯占空比大，轻量化，抗拉伸强度高，且不容易发生断裂或者破损，特别适合用于复合材料、隔热保温、高压液体或气体储运等领域，从而更加适于实用。
[0032]上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高抗弯曲强度的玻璃，其特征在于，以质量百分含量计，其由以下组分组成：2.根据权利要求1所述的高抗弯曲强度的玻璃，其特征在于，其折射率为1.54～1.58；线膨胀系数为50
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/℃；玻璃化转变温度600～650℃；玻璃软化温度为800～850℃；抗弯曲强度85～95MPa。3.一种高抗弯曲强度的玻璃的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：1)按照配方量称取原料，混合均匀，得到配合料；以质量百分含量计，所述配合料由以下组分的原料组成：二氧化硅60％～65％；三氧化二铝5％～10％；氧化镁5％～10％；氧化钙10％～15％；三氧化二硼5％～10％；氧化钠和氧化钾合计0～2％；氧化锌0～2％；2)在1300～1400℃下，将所述配合料分多次加入坩埚中进行熔制，每次加料量为配合料的15％～25％，每次加料间隔时间为10～30分钟；3)升温至1600～1650℃澄清3～5小时；4)降温至1400～1450℃，保温1～2小时进行均化；5)将玻璃液在模具中浇注成型为玻璃坯料；6)成型的玻璃坯料在650～700℃下保温2～3小时，然后断电退火至室温，出炉，得到高抗弯曲强度的玻璃。4.一种高抗弯曲强度的玻璃在复合材料、隔热保温、高压液体或气体储运技术领域的应用。5.一种空芯玻璃纤维，其特征在于，其包括：空芯玻璃纤维单丝，其材质为高抗弯曲强...

【专利技术属性】
技术研发人员：张洋，贾金升，李自金，石攀，周游，王三昭，张梅伦，杨胜赟，吕海风，袁晓聪，
申请(专利权)人：中建材光子科技有限公司中国建材集团有限公司，
类型：发明
国别省市：