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
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
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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