CN107974763A - 一种低熔点微晶玻璃纤维棉及其制备方法 - Google Patents

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饶志远
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    • C03C13/007—Glass-ceramics fibres containing zirconium

Abstract

本发明公开了一种低熔点微晶玻璃纤维棉及其制备方法，其特征在于所述的微晶玻璃纤维棉中按重量百分比计：5％～20％粘接剂，80％～95％微晶玻璃纤维；所述的微晶玻璃纤维各成分及其重量百分比为：15％～30％Al2O3、50％～70％SiO2、3％～5％Li2O、1％～2％TiO2、1％～2％ZrO2、2％～3％MgF2、2％～3％CaF2，其中晶核剂为TiO2、ZrO2、MgF2、CaF2，粘接剂是微晶玻璃纤维表面有机涂层。制备的微晶玻璃棉拉丝稳定性好，制备温度低，高温性能好。

Description

一种低熔点微晶玻璃纤维棉及其制备方法
技术领域
本发明专利涉及一种玻璃纤维棉及其制备方法，特别是涉及一种低熔点微晶玻璃纤维棉及其制备方法。
技术背景
随着近年来对环境保护意识的增强，噪声污染对人们的健康和日常生活的危害日益为人们所重视，建筑的吸声功能在诸多建筑功能中的地位逐渐提高。对于一般建筑物来说，吸声材料无需单独使用，其吸声功能是与保温绝热及装饰等其他新型建材相结合来实现的。因此在改善建物的吸声功能方面，新型建材隔热保温材料起着其他材料所无法替代的作用。玻璃棉及其制品不仅吸声性能优良，具有优异的保温和装饰效果，是一种多功能的新型装饰材料，是理想的吸声材料，同时也是高效的节能材料。但是，玻璃棉保温材料目前主要应用在低温保温邻域，主要因为玻璃棉制品中玻璃纤维一般只能应用于300摄氏度以下的温度以及纤维本身在高温下容易收缩变脆，抗腐蚀性能差等缺点限制了玻璃棉及制品的应用。
微晶玻璃又称为陶瓷玻璃，具有玻璃和陶瓷的双重特性，微晶玻璃由晶体组成，其原子排列有规律，因此，微晶玻璃比陶瓷的亮度高，而又比玻璃韧性强。微晶玻璃集中了玻璃、陶瓷及天然石材的三重优点。其中，微晶玻璃纤维具有良好的高温强度和耐热性以及线性变化率低、电绝缘性能好、耐腐蚀性等优点，但由于微晶玻璃的高温下的熔融玻璃液的黏性大，因此在制备微晶玻璃纤维过程中为了达到拉丝所要求的粘度，窑炉温度需要达到1000℃以上的高温，造成的燃耗的成本很高，对生产的设备以及操作工人提出了更高的要求，导致制造成本高以及不环保，所以目前急需一种低熔点微晶玻璃纤维棉及其制备方法来满足目前的需求。
申请号为CN200710029525.8的中国发明专利公开了超低膨胀系数高透明度微晶玻璃以及其制品的生产方法。本发明涉及Li2O-Al2O3-SiO2系超低膨胀系数高透明度微晶玻璃以及其制品的生产方法。超低膨胀系数高透明度微晶玻璃各组分的重量百分比为：Li2O：3.2～4.6％；Al2O3：18.0～23.6％；SiO2：64.1～69.4％；MgO：0.3～0.8％；BaO：0.8～2.5％；R2O：0.3～0.8％；Y2O3：0.01～0.4％；TiO2：1.8～2.5％；ZrO2：1.6～2.4％；P2O5：1.1～1.8％；Sb2O3：0.6～1.5％；NaCl；0.3～1.0％；NH4NO3：1.0～2.0％。由所述配方及相应成型模具可制造各式耐热玻璃板和耐热玻璃制品。本发明专利具有生产工艺简单、所生产的制品具有膨胀系数低、透明度好、热冲击温度高、强度高、在700℃温度下长期使用透明度不变、制品使用寿命长等特点。其缺点是制备温度为1400℃，能耗大没有解决低温制备微晶玻璃问题。
申请号为CN101182125的中国发明专利本发明公开了属于红外纤维制备技术领域的涉及高红外发射效率、良好的柔韧性，可纺性强及热稳定性好等综合性能优异的一种红外微晶玻璃纤维及其制备方法。该红外发射微晶玻璃纤维以MgO-Al2O3-SiO2系蓳青石陶瓷配方为主料，添加助熔澄清剂、过渡金属氧化物及添加剂制备而成，经过熔化和澄清，使其具有优异的拔丝成型性和高红外发射率，制成具有高红外发射效率的微晶玻璃纤维。本红外微晶玻璃纤维在常温环境下，具有较高的强韧性、良好的可纺性，可广泛用于纺织和编织，能制成保温服装材料，还可用于机械、医疗和保健等领域。其缺点是采用玻璃熔体在1200～1400℃进行抽丝，窑炉温度过高，制备的微晶玻璃纤维成本高。
如上述两个专利，在微晶玻璃制备方面，特别是针对低温微晶玻璃纤维制备方面，普遍缺少这方面的实际生产工艺研究，制备温度过高，制备微晶玻璃纤维所需设备成本高还不能满足目前的应用现状，因此急需一种低熔点微晶玻璃纤维棉及其制备方法来满足目前的需求。
发明内容
本发明专利的目的旨在克服现有技术的不足，提供一种低熔点微晶玻璃纤维棉及其制备方法，降低制备温度，节约成本。
为实现本发明专利的目的所采用的技术方案是：一种低熔点微晶玻璃纤维棉，其特征在于所述的微晶玻璃棉中按重量百分比计：5％～20％粘接剂，80％～95％微晶玻璃纤维；所述的微晶玻璃纤维各成分及其重量百分比为：15％～30％Al2O3、50％～70％SiO2、3％～5％Li2O、1％～2％TiO2、1％～2％ZrO2、2％～3％MgF2、2％～3％CaF2，其中晶核剂为TiO2、ZrO2、MgF2、CaF2；所述的微晶玻璃纤维的直径为1～5μm；所述的微晶玻璃纤维中的晶粒尺寸为50～200nm；所述的晶核剂中的MgF2、CaF2还起到助熔剂的作用，可以降低高温下玻璃液粘度；所述粘接剂是微晶玻璃纤维表面有机涂层。
本发明还提供了一种低熔点微晶玻璃纤维棉的制备方法，包括以下步骤：
(1)将窑炉温度升至750～950℃保温；
(2)将玻璃原料以及晶核剂按比例混合加入到窑炉中；
(3)以2～6m/min中的拉丝速度制备出一次丝；
(4)一次丝经过火焰喷吹进入导棉筒；
(5)导棉通出来的纤维通过喷胶集棉获得微晶玻璃棉。
本发明的有益效果是：(1)多种晶核剂的加入，保证微晶玻璃纤维拉丝稳定性降低晶粒尺寸；(2)添加助熔剂有效降低微晶玻璃达到拉丝要求时所需温度；(3)制备的微晶玻璃棉具有优良的热强度，稳定性大幅提高玻璃棉的使用范围，降低制备成本节约人力物力，大大提高了经济效益。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定。
实施例1
一种低熔点微晶玻璃纤维棉，按重量百分比计：5％粘接剂，95％微晶玻璃纤维；微晶玻璃纤维各成分及其重量百分比为：15％Al2O3、70％SiO2、5％Li2O、2％TiO2、2％ZrO2、3％MgF2、3％CaF2，其中晶核剂为TiO2、ZrO2、MgF2、CaF2。微晶玻璃纤维的直径平均为1μm，晶粒平均尺寸为150nm。晶核剂中的MgF2、CaF2还起到助熔剂的作用可以降低高温下玻璃液粘度。粘接剂是微晶玻璃纤维表面有机涂层。
一种低熔点微晶玻璃纤维棉的制备方法，包括以下步骤：
(1)将窑炉温度升至950℃保温；
(2)将玻璃原料以及晶核剂按比例混合加入到窑炉中；
(3)以6m/min中的拉丝速度制备出一次丝；
(4)一次丝经过火焰喷吹进入导棉筒；
(5)导棉通出来的纤维通过喷胶集棉获得微晶玻璃棉。
实施例2
一种低熔点微晶玻璃纤维棉，按重量百分比计：20％粘接剂，80％微晶玻璃纤维；微晶玻璃纤维各成分及其重量百分比为：30％Al2O3、60％SiO2、5％Li2O、1％TiO2、1％ZrO2、1.5％MgF2、1.5％CaF2，其中晶核剂为TiO2、ZrO2、MgF2、CaF2。所述的微晶玻璃纤维的直径平均为5μm，晶粒尺寸平均为100nm。晶核剂中的MgF2、CaF2还起到助熔剂的作用可以降低高温下玻璃液粘度。粘接剂是微晶玻璃纤维表面有机涂层。
一种低熔点微晶玻璃纤维棉的制备方法，包括以下步骤：
(1)将窑炉温度升至850℃保温；
(2)将玻璃原料以及晶核剂按比例混合加入到窑炉中；
(3)以5m/min中的拉丝速度制备出一次丝；
(4)一次丝经过火焰喷吹进入导棉筒；
(5)导棉通出来的纤维通过喷胶集棉获得微晶玻璃棉。
上述仅为本发明的二个具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护的范围的行为。但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何形式的简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (1)

1.一种低熔点微晶玻璃纤维棉，其特征在于所述的低熔点微晶玻璃纤维棉中按重量百分比计：5％～20％粘接剂，80％～95％微晶玻璃纤维；所述的微晶玻璃纤维各成分及其重量百分比为：15％～30％Al2O3、50％～70％SiO2、3％～5％Li2O、1％～2％TiO2、1％～2％ZrO2、2％～3％MgF2、2％～3％CaF2，其中晶核剂为TiO2、ZrO2、MgF2、CaF2；所述微晶玻璃纤维的直径为1～5μm；所述微晶玻璃纤维中的晶粒尺寸为50～200nm；所述晶核剂MgF2、CaF2还起到助熔剂的作用，可以降低高温下玻璃液粘度；所述粘接剂是微晶玻璃纤维表面有机涂层；所述的低熔点微晶玻璃纤维棉的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)将窑炉温度升至750～950℃保温；
(2)将玻璃原料以及晶核剂按比例混合加入到窑炉中；
(3)以2～6m/min中的拉丝速度制备出一次丝；
(4)一次丝经过火焰喷吹进入导棉筒；
(5)导棉筒出来的纤维通过喷胶集棉获得微晶玻璃棉。
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