CN1043987C - 玻璃纤维组合物 - Google Patents

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Abstract

一能生物降解的矿物纤维组合物以下列成分(按重量百分数计)为特征：SiO2:50到60;Al2O3：小于2；CaO+MgO：10到16；Na2O+K2O：14到19；B2O3：7到16；TiO2：0到4；ZrO2：0到5；ZnO：0到5；MnO：0到4；BaO：0到5；TiO2、ZrO2、ZnO、MnO、BaO：1到6；Fe2O3、SrO、0到2；F、Li2O：0到2；P2O3：0到4。

Description

玻璃纤维组合物
本发明涉及一种能生物降解的玻璃纤维组合物。
现有技术描述了一些据说能生物降解的玻璃纤维组合物。
玻璃纤维组合物的生物降解性是十分重要的，因为许多研究指出：一些直径很小的、小于3微米的玻璃纤维可能是致癌的，而这样大小的能生物降解的玻璃纤维不显示致癌性。
但是，不只是生物降解性极端重要，玻璃纤维或由它制得的产品的机械性能、热性能，玻璃纤维的电阻以及玻璃纤维组合物的加工性能也都非常重要。例如，玻璃纤维大量用作绝缘材料，为此，玻璃纤维必须具有足够的耐湿性。
玻璃纤维组合物也必须能用已知的生产小直径玻璃纤维的方法，例如，离心技术，特别是内离心技术(此技术在美国专利US-PS4203745中叙述)，加工成型。
本发明主要是提供一种新型的玻璃纤维组合物，其特征是能生物降解、稳定性好，耐湿，而且容易加工。
本发明发现，通过提供一种玻璃纤维组合物，这种组合物中含有相当量的碱性氧化物和氧化硼，含有氧化钛、氧化锆、氧化锌、氧化锰、氧化钡或这些氧化物的二种或多种混合物，有上述特征的新型玻璃纤维就可得到。
已经证明，这样的玻璃纤维组合物满足上述必需的性质，即生物降解性、耐湿性和良好的加工成型性。
本发明目的是一种能生物降解的玻璃纤维组合物，其特征是以下列成分(按重量百分数)构成：
SiO2                     50-60
Al2O3                  ＜2
CaO+MgO                   10～16
Na2O+K2O               14～19
B2O3                   7～16
TiO2                     0～4
ZrO2                     0～5
ZnO                       0～5
MnO                       0～4
BaO                       0～5
TiO2,ZrO2,ZnO,MnO,BaO  1～6
Fe2O3,SrO              0～2
F,Li2O                   0～2
P2O5                   0～4条件是：如果该组合物含有氧化锆或氧化钡，则其中还含有0.5～2％(重量)的氟和/或氧化锂。
本发明的玻璃纤维组合物可用离心技术加工。所得的纤维耐湿性好。十分意外的是这种玻璃纤维组合物显示出生物降解性。纤维的平均直径最好是≤10微米，直径在2.5～5微米间更好。
根据一优选实施例，本发明的玻璃纤维组合物含1～4％(重量)的二氧化钛。
根据另一优选实施例，组合物含1～4％(重量)氧化锰。
根据另一优选实施例，组合物含1～4％(重量)氧化锌。
根据另一优选实施例，组合物含0.5～5％(重量)，特别是0.5～3％(重量)的氧化锆。
根据另一优选实施例，组合物含有0.5～4％(重量)氧化钡。
最好使用氧化锆、氧化锌、氧化钛、氧化钡和氧化锰的混合物，尤其是两三种氧化物的混合物。优选的是，本发明组合物中含有与氧化锆、氧化锌、氧化钛和/或氧化锰混合的氧化钡，或者是含有与氧化锌、氧化钛、氧化钡和/或氧化锰混合的氧化锆。
优选实施例是1～4％(重量)的氧化钡与氧化钛或氧化锌的混合物。
其它优选实施例中氧化锌是和氧化钛混合，另外还可任选加入氧化锆，每种成分的量为1～3％(重量)。
其它的优选实施例中是氧化锆和氧化锌、氧化钛、氧化钡或氧化锰的混合物，这些成分的量为0.5～4％(重量)，尤其是为0.5～1.5％(重量)更好。
含有氧化锆和/或氧化钡的那些组合物，若还含有0.5～2％(重量)氟和/或氧化锂更为有利。
氧化铝的量至少为0.1％(重量)，尤其是至少为0.5％(重量)。
五氧化二磷增加可生物降解性。组合物最好含有0.1～2％(重量)的P2O5。
根据另一优选实施例，组合物含有小于2％(重量)的氧化镁。
本发明的玻璃纤维组合物耐湿性是由称作DGG法的标准方法测定的。在DGG法中，10克粒径在约360和400微米之间的细粒玻璃放在100毫升水中，在沸点维持5小时。在材料迅速冷却后过滤溶液，蒸发滤液至干。称量所得干材料的重量可计算出溶在水中的玻璃量。其量表示成每克测试玻璃的毫克数。
本发明的玻璃纤维组合物的生物降解性是把1克如DGG法描述的玻璃粉放入pH值为7.4的生理溶液中来测试。生理溶液成分如下：NaCl                     6.78NH4Cl                   0.535NaHCO3                  2.268NaH2PO4H2O          0.166(柠檬酸钠)2H2O          0.059甘氨酸                   0.450H2SO4                 0.049CaCl2                   0.022
动力学试验条件选择为如Scholze和Conradt中描述的那样。流速为300毫升/天。试验的持续时间是14天。结果表示成14天后在溶液中SiO2量的百分数×100。
本发明在下列参考实例中有更详细的描述。
实例
组成如表Ⅰ和Ⅱ中的玻璃被熔化。
所有玻璃组合物可很好地用离心技术加工。
倒数第二行是DGG法测得的数值。最后一行是按上述测定方法得到的生物降解性值。
                      表Ⅰ实例            1    2    3     4    5     6     7    8     9     10    11     12    13    14    15SiO2          54   53   53.5  54   53    54    53   53.5  53.5  53.5  55.5   52    53    52.5  54.7Al2O3        0.5  0.5  0.5   0.5  0.5   0.5   0.5  0.5   0.5   0.5   0.5    1.9   1     0.5   0.5CaO             8.5  8.5  8.5   8.5  8.5   8.5   8.5  8.5   8.5   8.5   8.5    8.0   8.5   8.5   8.5MgO             3.5  3.5  3.5   3.5  3.5   3.5   3.5  3.5   3.5   3.5   3.5    3.6   3.5   3.5   3.5Na2O           17   17   17    17   17    17    17   17    17    17    15.8   14.5  17    17    14.0K2O            0.5  0.5  0.5   0.5  0.5   0.5   0.5  0.5   0.5   0.5   0.2    0.5   0.5   0.5   1.0B2O3         13   13   13    13   13    13    13   12    12    12    12     14.5  13    12    12TiO2           2    2    2                                 2                  1.0   2     2     1.0MnO                             2    2                2ZnO                                        2     2                 1     1.5ZrO2                                                 2     2      2                 2BaO                                                                            2     3.5         4.0P2O5              1.0             1           1                 1Fe2O3                  0.3SrO2                                                                                            0.3F                                                                              0.6   0.7Li2O                                                                          0.4   0.3DGG             45   45   40    40   40     35   35   30    30     30    30    25    50    35    20生物降解性      500  550  500   550  600    550  600  450   450    500   550   500   550   450   450
            表Ⅱ实例      16    17    18    19SiO2     54    53.9  52.7  55.0Al2O3  0.5   0.4   0.5   0.5CaO       8.5   8.5   8.0   8.0MgO       1.8   1.5   1.8   1.5Na2O     18.0  18.0  17.3  16.0K2O      0.7   0.7   0.7   0.5B2O3   13.5  13.0  14.0  12.5TiO2     2.0         2.0MnOZnO             3.0ZrO2                 2.0   2.0BaO                         3.0P2O5Fe2O3SrO2FLi2O                 0.4   0.4杂质      1.0   1.0   0.6   0.6

Claims (10)

1．一种可生物降解的玻璃纤维组合物，以下列成分(按重量百分数计)为特征：SiO2                        50～60Al2O3                      ＜2CaO+MgO                      10～16Na2O+K2O                   14～19B2O3                       7～16TiO2                        0～4ZrO2                        0～5ZnO                          0～5MnO                          0～4BaO                          0～5TiO2,ZrO2,ZnO,MnO,BaO之和  1～6Fe2O3,SrO                  0～2F,Li2O                      0～2P2O5                      0～4条件是：如果该组合物含有氧化锆，则其中还含有0.5～2％(重量)的氟和/或氧化锂。
2．权利要求1的玻璃纤维组合物，其特征在于二氧化钛含量为1～4％(重量)。
3．权利要求1的玻璃纤维组合物，其特征在于氧化锰的含量为1～4％(重量)。
4．权利要求1的玻璃纤维组合物，其特征在于氧化锌的含量为1～4％(重量)。
5．权利要求1的玻璃纤维组合物，其特征在于氧化锆的含量为0.5～3％(重量)。
6．权利要求1的玻璃纤维组合物，其特征在于氧化钡的含量为0.5～4％(重量)。
7．权利要求1的玻璃纤维组合物，其特征在于如果该组合物含有氧化钡，则其中还含有0.5～2％(重量)的氟和/或氧化锂。
8．权利要求1的玻璃纤维组合物，其特征在于组合物含有与氧化锆、氧化锌、氧化钛和/或氧化锰混合的氧化钡。
9．权利要求1的玻璃纤维组合物，其特征在于组合物含有与氧化锌、氧化钛、氧化钡和/或氧化锰混合的氧化锆。
10．权利要求1的玻璃纤维组合物，其特征在于组合物含有＜2％(重量)的氧化镁。
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