一种玻璃纤维组合物制造技术

一种玻璃纤维组合物，含有下述组分，基于所述的ＳｉＯ↓［２］、Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＳｒＯ、Ｂ↓［２］Ｏ↓［３］、Ｆ↓［２］、Ｋ↓［２］Ｏ、Ｎａ↓［２］Ｏ、ＴｉＯ↓［２］、Ｆｅ↓［２］Ｏ↓［３］和ＳＯ↓［３］，各组分的含量以重量百分比表示如下：ＳｉＯ↓［２］　５７～６１％，Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］　１２～１６％，ＣａＯ　２０～２５％，ＭｇＯ　１～３．５％，ＳｒＯ　０～２％，ＲＯ＝ＣａＯ＋ＭｇＯ＋ＳｒＯ≤２８％，Ｂ↓［２］Ｏ↓［３］　０～２．５％，Ｆ↓［２］　０～１％，Ｒ↓［２］Ｏ＝Ｋ↓［２］Ｏ＋Ｎａ↓［２］Ｏ　０～０．８％，ＴｉＯ↓［２］　０．１～１．５％，Ｆｅ↓［２］Ｏ↓［３］　０．１～０．６％，ＳＯ↓［３］　０～０．６％。本发明专利技术所述的玻璃纤维组合物通过引入适量ＳｒＯ和／或Ｂ↓［２］Ｏ↓［３］，并且合理设计ＣａＯ、ＭｇＯ和ＳｒＯ三者的含量比例以及Ｂ↓［２］Ｏ↓［３］的含量，不仅改善了玻璃的熔融性能，而且降低了玻璃的成型温度、液相线温度及析晶程度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种玻璃纤维组合物，尤其涉及具有低硼含量的玻璃纤维组合物。(二)
技术介绍
E玻璃即无碱玻璃，是用于生产连续玻璃纤维最常用的玻璃成分。美国专利 US2334981和US2571074中描述了其典型特征，它一般以Si02-Al203-CaO-B203 四元系统为基础，其中B203是替代Si02加入的，目的在于降低玻璃的成型温度 和液相线温度，且有利于玻璃的熔化及玻璃纤维的拉制成型。传统无碱玻璃配方 屮B203含量一般在5~12%，如此高的B203引入量导致传统—无碱玻璃存在原料成 本高、对环境污染大等缺点。为了降低原料成本及减少生产相关的环境负担，本 专利技术采用低硼含量(包括无硼)的玻璃纤维组成物。E玻璃纤维可以在B203含量小于5% ，甚至无硼的条件下制备是已知的。1998 年7月8日公开的题为"无硼玻璃纤维"的中国专利申请书96194508.7中描述 了一种无硼且基本无氟的玻璃纤维。该专利申请书中实施例的成型温度在1000 泊下为1248~1289°C，而AT值范围为38~78°C 。 2000年4月5日公开的题为"不 含硼的玻璃纤维(Boron-free Glass Fibers)"的欧洲专利申请书0832046中描述了 一种不含硼但含0~0.5%氟化物的玻璃纤维。该专利申请书中实施例的成型温度 在1000泊下为1259~1266°C，而AT值范围为72~96°C。虽然上述的两个专利申 请书对于其预定的用途来说是可接受的，但是存在一定的限制。更具体地说，所 述玻璃组成物的成型温度都较高，其中大部分实施例的成型温度超过1260°C，如此高的成型温度需要更大的能量消耗，也会加速窑炉和漏板的高温老化，从而 提高生产成本。同时，成型范围小于5(TC也易于产生玻璃失透的危险，使纤维 断裂。所以，提供有别于现有技术的低硼玻璃纤维组成物使其具有较低的成型温 度、液相线温度和较宽的成型范围是有利的。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于提供一种低硼玻璃纤维组合物，以获得满足成 本上和环境上的要求且具有优良拉制性能和使用性能的玻璃纤维。 为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案如下一种玻璃纤维组合物，含有下述组分，基于所述的Si02、 A1203、 CaO、 MgO、 SrO、 B203、 F2、 K20、 Na20、 Ti02、 Fe20^nS03，各组分的含量以重量百分比表示如下:Si02 57~61%A1203 12~16%CaO 20~25%MgO 1 3.5%SrO 0~2%RO=CaO+MgO+SrO 《8%B203 0 2.5%F2 0~1%R20=K20+Na20 0~0.8%Ti02 0.1~1.5%Fe203 0.1~0.6%S03 0~0.6%在本专利技术的玻璃纤维组合物中，Si02是形成玻璃骨架的主要氧化物，并且起稳定各组分的作用。本专利技术所限定的Si02含量范围为57~61%，优选的SiCb含 量范围为58~60.5%。在本专利技术的玻璃纤维组合物中，Al203也是形成玻璃骨架的氧化物，与Si02结合时可对玻璃模量起到实质性的作用，并且在阻止玻璃分相和抗水性方面起着 重要作用。本专利技术所限定的Al203含量范围为12~16%，优选的Al203含量范围 为12~14%。在本专利技术的玻璃纤维组合物中，CaO、 MgO和SrO主要起到调节玻璃粘度 和控制玻璃析晶的作用。本专利技术中， 一般限定CaO含量范围为20~25%， MgO 含量范围为1~3.5%， SrO含量范围为小于等于2%，并且控制RO=CaO+MgO+SrO 含量之和小于等于28%。本专利技术中将适量MgO与CaO混合使用，引入了硅灰石 (CaSi03)与透辉石(CaMgSi206)晶体之间的竞争生长，从而延缓这两种晶体的生 长，达到降低玻璃失透危险的目的。但是若MgO含量太高，尤其大于3.5%时， 透辉石晶体的生长速度特别快，反而使得液相线温度升高，不利于玻璃的良好拉 制。本专利技术中CaO含量一般在25%以下，因为CaO含量过高可导致玻璃失透生 成硅灰石的速度增加，从而有损于玻璃的良好拉制，故优选的CaO含量范围为 21~24%。本专利技术中还引入少量的SrO，增加了组元，不仅有利于改善玻璃的熔 融性能，还有利于降低玻璃的析晶温度和析晶程度，优选的SrO含量范围为 0.1~1.2%。进一步，本专利技术优选所述MgO和SrO的含量之和为1.5~4%。优选所 述CaO、 MgO和SrO的含量之和为24~26.5%。在本专利技术的玻璃纤维组合物中，B203是玻璃的网络形成体，起着较好的助熔作用，也是一种可以降低玻璃成型温度和液相线温度的组分。本专利技术所限定的 8203含量范围为0~2.5%,实际上希望把B203的含量限制在很小的值，因为含硼的原料价格很高，同时硼是易挥发的污染物质，需将其在排放的废气中除去。因 此，适当降低B203含量是有利的，优选的8203含量范围为0~1.5%。本专利技术的玻璃纤维组合物中还存在少量的Ti02，基本上由矿物原料以杂质 形式带入，它不仅可以降低高温时的玻璃粘度，还具有一定的助熔作用，本专利技术 限定Ti02的含量为0.1~1.5%，优选Ti02的含量为0.1~1%。本专利技术的玻璃纤维 组合物中还加入少量的氟来改善玻璃的熔融性，本专利技术限定F2的含量为0~1%。 我国规定E玻璃的碱金属氧化物含量必须不大于0.8%，所以本专利技术的玻璃纤维 组合物中碱金属氧化物K20和Na20的总量控制在0~0.8%。本专利技术中还加入少 量的Fe2Cb，其含量一般在0.1~0.6%。此外，本专利技术还可以含有的S03，其含量 控制在0~0.6%。本专利技术推荐所述的玻璃纤维组合物中含有下述组分，各组分以重量百分比表 示如下Si0258~60.5%A120312~14%CaO21~24%MgO1~3.5%SrO0~2%RO=CaO+MgO+SrO￡28%B2030~1.5%F20~1%R20=K20+Na200.1~0.8%Ti020.1~1%Fe2030.1~0.6%S030~0.6%更进一步，本专利技术的优选方案为所述的玻璃纤维组合物中含有下述组分， 各组分以重量百分比表示如下Si0258~60.5%A120312~14%CaO21~24%MgO卜3.5%SrO0.1~1.2%MgO+SrO1.5~40/0B2030~1.5%F2 0~1%R2OK20+Na20 0.1~0.8%Ti02 0.1~1%Fe203 0.1~0.6%S03 0~0.6%另一个优选的方案所述的玻璃纤维组合物中含有下述组分，各组分以重量 百分比表示如下Si0258~60.50/0A120312~14%CaO21~24%MgO1~1.5%SrO0~0.5%B2030.5 1.5%F20~1%R20=K20+Na200.1~0.8%Ti02 0.1~1% Fe203 0.1~0.6% S03 0~0.6%再进一步，更优选的方案为所述的玻璃纤维组合物由下述组分组成，各组 分以重量百分比表示如下Si0258~60.5%A120312~14%CaO21~24%MgO1~3.5%SrO0.1~1.2%MgO+SrO1.5~4%B2030~1.5%F20~1%R20=K20+Na200.1~0.8%本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种玻璃纤维组合物，含有下述组分，基于所述的ＳｉＯ↓［２］、Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＳｒＯ、Ｂ↓［２］Ｏ↓［３］、Ｆ↓［２］、Ｋ↓［２］Ｏ、Ｎａ↓［２］Ｏ、ＴｉＯ↓［２］、Ｆｅ↓［２］Ｏ↓［３］和ＳＯ↓［３］，各组分的含量以重量百分比表示如下：　ＳｉＯ↓［２］　５７～６１％　Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］　１２～１６％　ＣａＯ　２０～２５％　ＭｇＯ　１～３．５％　ＳｒＯ　０～２％　ＲＯ＝ＣａＯ＋ＭｇＯ＋ＳｒＯ　≤２８％　Ｂ↓［２ ］Ｏ↓［３］　０～２．５％　Ｆ↓［２］　０～１％　Ｒ↓［２］Ｏ＝Ｋ↓［２］Ｏ＋Ｎａ↓［２］Ｏ　０～０．８％　ＴｉＯ↓［２］　０．１～１．５％　Ｆｅ↓［２］Ｏ↓［３］　０．１～０．６％　ＳＯ↓［３］　０～０．６ ％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张毓强，曹国荣，张兵，章林，邢文忠，顾桂江，
申请(专利权)人：巨石集团有限公司，
类型：发明
国别省市：33[中国|浙江]