一种玻璃纤维制造技术

本发明专利技术提供了一种玻璃纤维，包括以下组分：62wt％~66wt％的SiO2；18wt%~21wt%的Al2O3；0.5wt%~5wt%的CaO；8wt%~12wt%的MgO；0.5wt%~2wt%的Li2O；0.4wt%~3wt%的TiO2；0.1wt%~0.6wt%的Fe2O3；0.1wt％~0.8wt％的Na2O和K2O；所述Na2O、K2O和Li2O的总质量含量为0.5wt％~3wt％。因此，本发明专利技术提供的玻璃纤维在具有较高的拉伸模量的同时，具有较低的成型温度和析晶上限温度，从而使得本发明专利技术提供的玻璃纤维可以进行大规模的工业生产。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及无机非金属材料
，尤其涉及ー种玻璃纤维。
技术介绍
玻璃纤维是ー种性能优异的无机非金属材料，它具有电绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好、机械强度高等诸多优点，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%。随着玻璃纤维复合材料应用领域的不断扩展，エ业上对玻璃纤维的性能要求也在不断提高，特别是在军エ、汽车、航空航天、船舶、大尺寸风电叶片等领域，它们对材料的尺寸稳定性、机械强度、耐疲劳性能等都有着更严格的要求，因而对作为增强基材的玻璃纤维而言，追求更优异的机械性能、尤其是更高的拉伸模量也就成为迫切的任务。为了获得更高模量的玻璃纤维，现有技术致カ于玻璃纤维机械性能提高的研究。如公开号为W02004110944的欧洲专利公开了ー种具有高的比杨氏模量的玻璃纤维，其基本组成为:50-65wt% 的 SiO2,12-20wt% 的 Al2O3,13-16wt% 的 Ca0，6_12wt% 的 Mg0，0_3wt%的 Ti02,0-3wt% 的 B2O3,0-lwt% 的 F2,0-lwt% 的 Fe2O3,0-2wt% 的 K2CHNa2O。这种玻璃纤维比杨氏模量可达35MPa/kg/m3以上，拉丝成型温度基本不超过1300°C，液相线温度不超过1280°C。公开号为W02006064164的欧洲专利也公开了ー种具有高的比杨氏模量的玻璃纤维，其基本组成为:50-65wt% 的 SiO2,12-20wt% 的 Al2O3,12_17wt% 的 Ca0，6_12wt% 的MgO, 0.1-0.8wt% 的 Li20,0-3wt% 的 BaO+SrO, 0-3wt% 的 Ti02，0_3wt% 的 B203，0_lwt% 的 F2,0-lwt%的Fe2O3,0-2wt%的K20+Na20。这种玻璃纤维比杨氏模量可达36MPa/kg/m3,拉丝成型温度基本不超过1300°C，液相线温度不超过1250°C。公开号为W02007055968的欧洲专利公开了ー种高性能玻璃纤维组合物，其基本组成为:60.5-70.5wt%的SiO2,10-24.5wt%的Al2O3,6-20wt%的RO (MgO、CaO、SrO、BaO之和)，0_3wt%的碱金属氧化物。这种玻璃纤维的拉伸模量可达12.6KPSI ( 约为86.9GPa)，成型温度不超过2650° F (约为1454°C)。公开号为USPA20100160140的美国专利公开了ー种高性能玻璃纤维组合物，其基本组成为:62-68wt% 的 SiO2, 22-26wt% 的 Al2O3,8_15wt% 的 MgO, l_2wt% 的 Li20。据称这种玻璃纤维的拉伸模量可达12.8KPSI (约为88.3GPa)，但其成型温度过高，基本都超过2600° F (约为1427°C )，而且析晶温度偏高，纤维成型会比较困难。上述专利公开的玻璃纤维的拉伸模量已经得到了较大的提高，但大部分仍无法满足高模量领域的需要；少数模量较高的玻璃纤维又存在着熔化温度高、易析晶、成型困难等难题，无法实现エ业化推广。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供ー种玻璃纤维，本专利技术提供的玻璃纤维在保证其具有较高拉伸模量的前提下，具有较低的成型温度和析晶上限温度，有利于大规模エ业生产。本专利技术提供了ー种玻璃纤维，包括以下组分:62wt% 66wt% 的 SiO2 ；18wt% 21wt% 的 Al2O3 ；0.5wt% 5wt% 的 CaO ；8wt% 12wt% 的 MgO ;0.5wt% 2wt% 的 Li2O ;0.4wt% 3wt% 的 TiO2 ；0.lwt% 0.6wt% 的 Fe2O3 ；0.lwt% 0.8wt% 的 Na2O 和 K2O ；所述Na20、K2O和Li2O的总质量含量为0.5wt% 3wt%。优选的，还包括总质量含量不超过3wt%的Zr02、Y2O3> La2O3和CeO2中的一种或多种。优选的，包括63wt% 65wt% 的 SiO2。优选的，包括19wt% 21wt% 的 A1203。优选的，包括lwt% 4wt%的CaO。优选的，包括9wt% Ilwt%的MgO。优选的，包括0.5wt% 1.5wt% 的 Li20。优选的，包括0.lwt% 0.6wt% 的 Na2O 和 K2O。优选的，包括0.5wt% 2wt% 的 TiO2。优选的，包括0.lwt% 0.5wt% 的 Fe203。本专利技术提供了一种玻璃纤维，包括以下组分:62wt*% 66wt%的SiO2 ;18wt% 21wt%的 Al2O3 ;0.5wt% 5wt% 的 CaO ；8wt% 12wt% 的 MgO ；0.5wt% 2wt% 的 Li2O ；0.4wt% 3wt% 的TiO2 ；0.lwt% 0.6wt% 的 Fe2O3 ；0.lwt% 0.8wt% 的 Na2O 和 K2O ;所述 Na20、K20 和 Li2O 的总质量含量为0.5Wt9T3wt%。本专利技术通过精确控制Si02、A1203、CaO、MgO四种主组分的配比关系，保证了玻璃纤维具有良好的力学性能和成型了性能，特别是拉伸模量获得了显著提高；同时通过加入Li2O和TiO2，进一歩改善玻璃纤维的成型性能，调节玻璃纤维的机械性能。因此，本专利技术提供的玻璃纤维在具有较高的拉伸模量的同时，具有较低的成型温度和析晶上限温度，从而使得本专利技术提供的玻璃纤维可以进行大規模的エ业生产。实验结果表明，本专利技术玻璃纤维的成型温度不超过1350°C，析晶上限温度低于1300°C，玻璃纤维的拉伸模量可达92GPa以上。具体实施例方式本专利技术提供了ー种玻璃纤维，包括以下组分:62wt% 66wt% 的 SiO2 ；18wt% 21wt% 的 Al2O3 ；0.5wt% 5wt% 的 CaO ；8wt% 12wt% 的 MgO ;0.5wt% 2wt% 的 Li2O ；0.4wt% 3wt% 的 TiO2 ；0.lwt% 0.6wt% 的 Fe2O3 ；0.lwt% 0.8wt% 的 Na2O 和 K2O ；所述Na20、K2O和Li2O的总质量含量为0.5wt% 3wt%。本专利技术提供的玻璃纤维中Si02、A1203、CaO、MgO四种主组分的质量比为(62飞6):(18^21): (0.5^5): (8 12)，该质量比下得到的玻璃纤维具有较好的力学性能和成型性能；而且，本专利技术提供的玻璃纤维包括Li2O和TiO2, Li2O的质量含量为0.5wt°r2wt%, TiO2的质量含量为0.4wt9T3wt%，在Li2O和TiO2的作用下，使得到的玻璃纤维的成型性能得到更进一歩的改善，降低了玻璃纤维的成型温度，有利于进行大規模エ业生产，且进ー步提高了玻璃纤维的机械性能。因此，本专利技术提供的玻璃纤维在具有较高拉伸模量的前提下，具有较低的成型温度和析晶上限温度，使高拉伸模量玻璃纤维的大規模エ业生产成为可能。本专利技术提供的玻璃纤维包括62wt% 66wt%的SiO2,优选为63wt% 65wt%。ニ氧化硅(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，但本专利技术研究表明，SiO2含量过高会増加玻璃的粘本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种玻璃纤维，包括以下组分：62wt%~66wt%的SiO2；18wt%~21wt%的Al2O3；0.5wt%~5wt%的CaO；8wt%~12wt%的MgO；0.5wt%~2wt%的Li2O；0.4wt%~3wt%的TiO2；0.1wt%~0.6wt%的Fe2O3；0.1wt%~0.8wt%的Na2O和K2O；所述Na2O、K2O和Li2O的总质量含量为0.5wt%~3wt%。

【技术特征摘要】
1.一种玻璃纤维，包括以下组分:62wt% 66wt% 的 SiO2 ；18wt% 21wt% 的 Al2O3 ；0.5wt% 5wt% 的 CaO ；8wt% 12wt% 的 MgO ；0.5wt% 2wt% 的 Li2O ；0.4wt% 3wt% 的 TiO2 ；wt% 0.6wt% 的 Fe2O3 ；wt% 0.8wt% 的 Na2O 和 K2O ； 所述Na20、K2O和Li2O的总质量含量为0.5wt% 3wt%。2.根据权利要求1所述 的玻璃纤维，其特征在干，还包括总质量含量不超过3wt%的ZrO2, Y2O3> La2O3和CeO2中的ー种或多种。3.根据权利要求2任意一项所述的玻璃纤维，其特征在于，包括63wt°/T65wt%的Si02。4....

【专利技术属性】
技术研发人员：韩利雄，姚远，杨国云，刘海深，张聪，
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：