CN107337350B - 一种高强度玻璃纤维及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种高强度玻璃纤维，其特征在于，包括如下质量份数的组分：SiO2：42‑58份；Al2O3：20‑29份；CaO：33‑46份；CaF2：1.5‑5.5份；NaOH：1‑3.3份；CaCO3：2.8‑5份；MgO：0.2‑1.7份；FeTiO3：0.5‑3.1份；球形硅微粉：2.1‑5.4份。所述高强度玻璃纤维外观平整，颜色均匀，机械强度高，制备工艺简单，可广泛应用于制造精密仪表热防护件、烧蚀材料及绝热保温材料等领域。

Description

一种高强度玻璃纤维及其制备方法
技术领域
本发明涉及新材料技术领域，具体涉及一种高强度玻璃纤维及其制备方法。
背景技术
玻璃纤维在交通、工业、建筑、环境等领域有着广泛的用途，随着玻璃纤维领域的日益扩大，就无碱玻璃纤维目前的力学性能来说，其已远远不能满足轻型军事武器、航空部件、特殊用途汽车部件以及风力发电等领域的要求。根据市场需求，需要寻求适合具有更高强度、耐腐蚀性及耐高温性良好质量轻的玻璃纤维。
发明内容
为解决上述存在的问题，本发明的目的在于提供一种高强度玻璃纤维。所述高强度玻璃纤维外观平整，颜色均匀，机械强度高，制备工艺简单，可广泛应用于制造精密仪表热防护件、烧蚀材料及绝热保温材料等领域。
为达到上述目的，本发明的技术方案是：
一种高强度玻璃纤维，包括如下质量份数的组分：SiO2：42-58份；Al2O3：20-29份；CaO：33-46份；CaF2：1.5-5.5份；NaOH：1-3.3份；CaCO3：2.8-5份；MgO：0.2-1.7份；FeTiO3：0.5-3.1份；球形硅微粉：2.1-5.4份。
进一步地，包括如下质量份数的组分：SiO2：48-58份；Al2O3：20-24份；CaO：39-46份；CaF2：4-5.5份；NaOH：1-2.2份；CaCO3：2.8-3.5份；MgO：0.2-1.1份；FeTiO3：0.7-2.3份；球形硅微粉：球形硅微粉：2.1-4.5份。
进一步地，包括如下质量份数的组分：SiO2：53份；Al2O3：22份；CaO：41份；CaF2：4.3份；NaOH：1.9份；CaCO3：3.3份；MgO：0.4份；FeTiO3：1.6份；球形硅微粉：3.7份。
进一步地，所述球形硅微粉的粒径为0.1～0.2μm。
一种高强度玻璃纤维的制备方法，包括如下步骤：
(1)按比例将原料SiO2、Al2O3、CaO、CaF2、NaOH、CaCO3、MgO、FeTiO3及球形硅微粉加入到熔窑中，混合均匀；
(2)对熔窑进行加热使得温度上升；
(3)使用拉丝机对熔融状态的液体进行拉丝；
(4)将拉出的玻璃纤维过水冷却成型，然后浸泡在清水中，并用热水泵辅助，在25℃～40℃温度下水洗；
(5)在密闭的高温烘焙炉中对纤维进行分批热处理，温度控制在35～400℃，烘焙时间为66～72h；
表面通过浸胶、压浆、烘干即得到成品高强度玻璃纤维。
进一步地，所述步骤(2)中加热温度设定为1000～1100℃先加热2～3h，然后将温度继续升高至1200～1400℃范围内加热8～12h。
进一步地，所述步骤(3)中拉丝机的速度设定为2.5～3.5m/min。
本发明的有益效果在于：
本玻璃纤维配方基础玻璃体系为硅、铝、钙体系，在此基础上，对体系的氧化物组成按照高强度的要求进行设计。本发明中CaF2可提高配合料的熔化性能，降低玻璃黏度，改善玻璃失透性，增加玻璃机械强度；FeTiO3为三方晶系，常呈不规则粒状、鳞片状或厚板状，增强混合物强度；球形硅微粉球形化的表面使得硅微粉流动性好，容易与其他成分混合均匀，填充率高，进一步提高玻璃纤维的强度。
本发明所述的一种高强度玻璃纤维外观平整，颜色均匀，机械强度高，制备工艺简单，可广泛应用于制造精密仪表热防护件、烧蚀材料及绝热保温材料等领域。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明做进一步的说明，但实施例并不限制本发明的保护范围。
实施例一：
一种高强度玻璃纤维，包括如下质量份数的组分：SiO2：50份；Al2O3：27份；CaO：36份；CaF2：5.5份；NaOH：1份；CaCO3：2.8份；MgO：0.7份；FeTiO3：1.5份；球形硅微粉：2.1份。
实施例二：
一种高强度玻璃纤维，包括如下质量份数的组分：SiO2：58份；Al2O3：29份；CaO：33份；CaF2：4.3份；NaOH：2份；CaCO3：3.6份；MgO：0.2份；FeTiO3：3.1份；球形硅微粉：3份。
实施例三：
一种高强度玻璃纤维，包括如下质量份数的组分：SiO2：53份；Al2O3：22份；CaO：41份；CaF2：4.3份；NaOH：1.9份；CaCO3：3.3份；MgO：0.4份；FeTiO3：1.6份；球形硅微粉：3.7份。
实施例四：
一种高强度玻璃纤维，包括如下质量份数的组分：SiO2：48份；Al2O3：20份；CaO：46份；CaF2：1.5份；NaOH：2份；CaCO3：5份；MgO：1.2份；FeTiO3：0.5份；球形硅微粉：5.4份。
实施例五：
一种高强度玻璃纤维，包括如下质量份数的组分：SiO2：42份；Al2O3：22份；CaO：40份；CaF2：2.8份；NaOH：3.3份；CaCO3：4.1份；MgO：1.7份；FeTiO3：2.5份；球形硅微粉：4.2份。
一种高强度玻璃纤维的制备方法，包括如下步骤：
(1)按比例将原料SiO2、Al2O3、CaO、CaF2、NaOH、CaCO3、MgO、FeTiO3及球形硅微粉加入到熔窑中，混合均匀；
(2)对熔窑进行加热使得温度上升，加热温度设定为1000～1100℃先加热2～3h，然后将温度继续升高至1200～1400℃范围内加热8～12h；
(3)使用拉丝机对熔融状态的液体进行拉丝，拉丝机的速度设定为2.5～3.5m/min；
(4)将拉出的玻璃纤维过水冷却成型，然后浸泡在清水中，并用热水泵辅助，在25℃～40℃温度下水洗；
(5)在密闭的高温烘焙炉中对纤维进行分批热处理，温度控制在35～400℃，烘焙时间为66～72h；
(6)表面通过浸胶、压浆、烘干即得到成品高强度玻璃纤维。
对实施例1～5的玻璃纤维进行性能测试，结果见表1。
表1
Figure BDA0001355506550000041
由上表可知，本发明所述的一种高强度玻璃纤维外观平整，颜色均匀，机械强度高，制备工艺简单，可广泛应用于制造精密仪表热防护件、烧蚀材料及绝热保温材料等领域。
需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (6)

1.一种高强度玻璃纤维，其特征在于，包括如下质量份数的组分：SiO2：42-58份；Al2O3：20-29份；CaO：33-46份；CaF2：1.5-5.5份；NaOH：1-3.3份；CaCO3：2.8-5份；MgO：0.2-1.7份；FeTiO3：0.5-3.1份；球形硅微粉：2.1-5.4份；所述球形硅微粉的粒径为0.1~0.2μm。
2.根据权利要求1所述的高强度玻璃纤维，其特征在于，包括如下质量份数的组分：SiO2：48-58份；Al2O3：20-24份；CaO：39-46份；CaF2：4-5.5份；NaOH：1-2.2份；CaCO3：2.8-3.5份；MgO：0.2-1.1份；FeTiO3：0.7-2.3份；球形硅微粉：2.1-4.5份。
3.根据权利要求1所述的高强度玻璃纤维，其特征在于，包括如下质量份数的组分：SiO2：53份；Al2O3：22份；CaO：41份；CaF2：4.3份；NaOH：1.9份；CaCO3：3.3份；MgO：0.4份；FeTiO3：1.6份；球形硅微粉：3.7份。
4.根据权利要求1所述的高强度玻璃纤维的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）按比例将原料SiO2、Al2O3、CaO、CaF2、NaOH、CaCO3、MgO、FeTiO3及球形硅微粉加入到熔窑中，混合均匀；
（2）对熔窑进行加热使得温度上升；
（3）使用拉丝机对熔融状态的液体进行拉丝；
（4）将拉出的玻璃纤维过水冷却成型，然后浸泡在清水中，并用热水泵辅助，在25℃~40℃温度下水洗；
（5）在密闭的高温烘焙炉中对纤维进行分批热处理，温度控制在 35~400℃，烘焙时间为66~72h；
（6）表面通过浸胶、压浆、烘干即得到成品高强度玻璃纤维。
5.根据权利要求4所述的高强度玻璃纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中加热温度设定为1000~1100℃先加热2~3h，然后将温度继续升高至1200~1400℃范围内加热8~12h。
6.根据权利要求4所述的高强度玻璃纤维的制备方法，其特征在于，所述步骤（3）中拉丝机的速度设定为2.5~3.5m/min。
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