本發(fā)明涉及無(wú)機(jī)非金屬材料
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其涉及一種玻璃纖維。
背景技術(shù)：
：玻璃纖維是一種性能優(yōu)異的無(wú)機(jī)非金屬材料，它具有高比強(qiáng)度、高比模量、電絕緣性好、耐熱性強(qiáng)、抗腐蝕性好等諸多優(yōu)點(diǎn)，是目前樹(shù)脂基復(fù)合材料中應(yīng)用最廣泛的增強(qiáng)基材，使用比例超過(guò)了90％。玻璃纖維的主要成分為二氧化硅、氧化鋁、氧化鈣、氧化硼、氧化鎂、氧化鈉等，根據(jù)玻璃中堿含量的多少，可分為無(wú)堿玻璃纖維(氧化鈉0％～2％，屬鋁硼硅酸鹽玻璃)、中堿玻璃纖維(氧化鈉8％～12％,屬含硼或不含硼的鈉鈣硅酸鹽玻璃)和高堿玻璃纖維(氧化鈉13％以上，屬鈉鈣硅酸鹽玻璃)，其中應(yīng)用最廣泛是無(wú)堿玻璃纖維，亦稱為e-玻璃纖維。普通e-玻璃纖維中一般添加有6wt％左右的b2o3和0.5wt％左右的f2，這不但增加了原材料成本，而且f2對(duì)環(huán)境還存在一定的污染，但如果降低玻璃纖維中的硼、氟含量又會(huì)導(dǎo)致玻璃纖維的成型性能變差。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種玻璃纖維，本發(fā)明提供的玻璃纖維在較低硼添加量和不添加氟的情況下依然具有良好的成型性能。本發(fā)明提供了一種玻璃纖維，包括以下組分：優(yōu)選的，包括54～58wt％的sio2。優(yōu)選的，包括13～16wt％的al2o3。優(yōu)選的，包括15～19.9wt％的cao。優(yōu)選的，包括3～8wt％的mgo。優(yōu)選的，包括1～3wt％的b2o3。優(yōu)選的，包括0.4～0.8wt％的tio2。優(yōu)選的，包括0.2～0.6wt％的fe2o3。優(yōu)選的，所述na2o與k2o的總含量為0.4～0.8wt％。優(yōu)選的，還包括總量不超過(guò)2wt％的zro2和/或zno。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供了一種玻璃纖維。本發(fā)明提供的玻璃纖維包括以下組分：sio252～59wt％；al2o313～18wt％；cao12～19.9wt％；mgo0.5～9wt％；b2o30.1～4wt％；tio20.1～1.2wt％；fe2o30.1～0.8wt％；na2o與k2o的總含量0.1～0.8wt％。本發(fā)明通過(guò)精確控制玻璃中各組分的配比關(guān)系，既保證了玻璃纖維具有良好成型性能，又取消了f2的引入，并降低b2o3的引入，從而大大降低礦物原料成本。本發(fā)明玻璃纖維配方中還可以根據(jù)需要加入總量不超過(guò)2wt％的li2o和/或zno，這些元素的引進(jìn)有助于進(jìn)一步改善玻璃的熔化效果和玻璃質(zhì)量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本發(fā)明玻璃纖維的成型溫度不超過(guò)1210℃，析晶上限溫度低于1100℃。具體實(shí)施方式下面對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。本發(fā)明提供了一種玻璃纖維，包括以下組分：本發(fā)明提供的玻璃纖維包括sio2、al2o3、cao、mgo、b2o3、tio2、fe2o3、na2o和k2o。其中，二氧化硅(sio2)是形成玻璃網(wǎng)絡(luò)的主要氧化物之一，它主要起提高玻璃的機(jī)械性能、化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性的作用。本發(fā)明sio2含量為52～59wt％，優(yōu)選為54～58wt％，具體可為52wt％、53.2wt％、55.4wt％、56.6wt％、57.8wt％或59wt％。在本發(fā)明中，氧化鋁(al2o3)也是形成玻璃網(wǎng)絡(luò)的主要氧化物之一，它具有降低玻璃析晶傾向、改善玻璃網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的作用。本發(fā)明al2o3含量為13～18wt％，優(yōu)選為13～16wt％，具體可為13wt％、14wt％、15wt％、16wt％、17wt％或18wt％。在本發(fā)明中，氧化鈣(cao)和氧化鎂(mgo)都屬于玻璃結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)外體氧化物，具有降低玻璃高溫粘度、改善玻璃料性的作用，同時(shí)合適的含量和比例還有助于提高玻璃網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。本發(fā)明所述cao含量為12～19.9wt％，優(yōu)選為15～19.9wt％，具體可為19.4wt％、19.5wt％、19.8wt％或19.9wt％；本發(fā)明所述mgo含量為0.5～9wt％，優(yōu)選為3～8wt％，具體可為1wt％、2.2wt％、4wt％、5.8wt％、7.3wt％或9wt％。在本發(fā)明中，氧化硼(b2o3)也是形成玻璃網(wǎng)絡(luò)的主要氧化物之一，它主要是降低玻璃析晶傾向、改善玻璃網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的作用，降低玻璃熔制溫度，改善玻璃電氣性能。本發(fā)明b2o3含量為0.1～4wt％，優(yōu)選為1～3wt％，具體可為0.1wt％、0.5wt％、1.6wt％、2.4wt％、3.2wt％或4wt％。在本發(fā)明中，二氧化鈦(tio2)的添加有助于改善玻璃高溫流動(dòng)性和析晶傾向，提高玻璃纖維拉伸模量和耐腐蝕性能。本發(fā)明tio2的含量為0.1～1.2wt％，優(yōu)選為0.4～0.8wt％，具體可為0.7wt％。在本發(fā)明中，氧化鐵(fe2o3)有利于池窯熱量傳遞。本發(fā)明氧化鐵含量為0.1～0.8wt％，優(yōu)選為0.2～0.6wt％，具體可為0.55wt％。在本發(fā)明中，na2o和k2o添加到本發(fā)明玻璃組合物中，它們有助于降低玻璃粘度，改善玻璃析晶傾向。本發(fā)明中na2o與k2o的總含量為0.1～0.8％，優(yōu)選為0.4～0.8％，具體可為0.75wt％。按照本發(fā)明，作為優(yōu)選方案，在不影響玻璃纖維成型性能的前提下，本發(fā)明玻璃纖維組合物還可以含有總量不超過(guò)2wt％的zro2和/或zno，它們的加入可以進(jìn)一步改善玻璃的熔化效果和玻璃質(zhì)量。在本發(fā)明提供的一個(gè)實(shí)施例中，zro2含量?jī)?yōu)選為0.1～1.5wt％，具體可為0.5wt％；zno含量?jī)?yōu)選為0.05～1.5wt％，具體可為0.1wt％或0.5wt％。本發(fā)明對(duì)所述玻璃纖維的制備方法沒(méi)有特別的限制，優(yōu)選為池窯法生產(chǎn)，具體可以按照下述方法制備：將各種原料混合均勻后投入池窯，經(jīng)熔化、澄清、均化后，得到玻璃液；將所述玻璃液經(jīng)冷卻、流出和拉絲處理后得到玻璃纖維。本發(fā)明首先將各種原料在混料罐中混合，混合均勻后，將其輸送至池窯料倉(cāng)；然后池窯料倉(cāng)將混合料投入池窯，進(jìn)行熔化、澄清和均化，得到玻璃液；所述熔化的溫度優(yōu)選為1250～1450℃；將所述玻璃液冷卻，經(jīng)鉑金漏板流出，在拉絲機(jī)的牽引下，拉絲成直徑為玻璃絲；其中，優(yōu)選冷卻至1250～1300℃；所述玻璃絲直徑優(yōu)選為3～25μm；將所述玻璃絲經(jīng)過(guò)噴霧冷卻、浸潤(rùn)劑涂覆得到玻璃纖維。本發(fā)明通過(guò)精確控制玻璃中各組分的配比關(guān)系，既保證了玻璃纖維具有良好成型性能，又取消了f2的引入，并降低b2o3的引入，從而大大降低礦物原料成本。本發(fā)明玻璃纖維配方中還可以根據(jù)需要加入總量不超過(guò)2wt％的li2o和/或zno，這些元素的引進(jìn)有助于進(jìn)一步改善玻璃的熔化效果和玻璃質(zhì)量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本發(fā)明玻璃纖維的成型溫度不超過(guò)1210℃，析晶上限溫度低于1100℃。為了進(jìn)一步理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提供的玻璃纖維進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，本發(fā)明的保護(hù)范圍不受以下實(shí)施例的限制。實(shí)施例1～6按照表1所示玻璃纖維成分選擇玻璃原料，并計(jì)算各原料用量：表1實(shí)施例玻璃纖維配方表組成實(shí)施例1實(shí)施例2實(shí)施例3實(shí)施例4實(shí)施例5sio25253.255.456.657.8al2o31314151617b2o343.22.41.60.5cao19.519.819.419.819.9mgo97.35.842.2tio20.70.70.70.70.7na2o+k2o0.750.750.750.750.75fe2o30.550.550.550.550.55zro20.5zno0.50.50.1然后按比例稱量所需原料，全部輸送至混料罐，混合均勻后，將混合料輸送至池窯料倉(cāng)；將池窯料倉(cāng)中的混合料投入池窯，在池窯中，混合料經(jīng)1300℃以上的高溫逐漸熔化成玻璃液，經(jīng)澄清、均化后，穩(wěn)定而高品質(zhì)的玻璃液進(jìn)入拉絲作業(yè)通道；將拉絲作業(yè)通道中的玻璃液冷卻至合適溫度后，經(jīng)鉑金漏板流出，被拉絲機(jī)快速牽引成直徑3～25μm的玻璃絲；將所述玻璃絲經(jīng)過(guò)噴霧冷卻、浸潤(rùn)劑涂覆得到玻璃纖維。對(duì)比例1～2按照表2所示玻璃纖維成分選擇玻璃原料，并計(jì)算各原料用量：表2對(duì)比例玻璃纖維配方表組成對(duì)比例1對(duì)比例2sio25654al2o31514.3b2o336.75cao21.523mgo2.50.5tio20.850.35na2o+k2o0.80.75fe2o30.350.35zro2zno然后按比例稱量所需原料，全部輸送至混料罐，混合均勻后，將混合料輸送至池窯料倉(cāng)；將池窯料倉(cāng)中的混合料投入池窯，在池窯中，混合料經(jīng)1300℃以上的高溫逐漸熔化成玻璃液，經(jīng)澄清、均化后，穩(wěn)定而高品質(zhì)的玻璃液進(jìn)入拉絲作業(yè)通道；將拉絲作業(yè)通道中的玻璃液冷卻至合適溫度后，經(jīng)鉑金漏板流出，被拉絲機(jī)快速牽引成直徑3～25μm的玻璃絲；將所述玻璃絲經(jīng)過(guò)噴霧冷卻、浸潤(rùn)劑涂覆得到玻璃纖維。實(shí)施例7對(duì)上述玻璃纖維進(jìn)行性能測(cè)試，結(jié)果參見(jiàn)表3，表3為本發(fā)明實(shí)施例及比較例提供的玻璃纖維的配方及性能。其中，tlogη＝3為纖維成型溫度，采用brookfield高溫粘度儀來(lái)檢測(cè)；t液為玻璃析晶溫度上限，采用ortonmodel梯度爐來(lái)測(cè)定；δt為纖維成型溫度與玻璃析晶溫度上限的差值。表3實(shí)施例及對(duì)比例提供的玻璃纖維性能數(shù)據(jù)表通過(guò)表3可以看出，相比于對(duì)比例，本發(fā)明實(shí)施例提供的玻璃纖維成型性能更好，成型溫度不超過(guò)1210℃，析晶上限溫度低于1100℃。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本
技術(shù)領(lǐng)域：
的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。當(dāng)前第1頁(yè)12