CN1128983A - 玻璃纤维组合物 - Google Patents

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Abstract

一种能生物降解的玻璃纤维组合物，其特征在于下列成分(以重量百分数计)：SiO2：45到60；Al2O3：小于2；CaO+MgO：10到16；Na2O+K2O：15到23；B2O3：10到18；P2O5：0到4；BaO：0到1；其它：0到2。

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，因为各种研究指出：一些直径很小的、小于3微米的玻璃纤维是致癌的，而这样小的能生物降解的玻璃纤维无致癌性。
但是，不仅生物降解性极端重要，玻璃纤维或由它制成的产品的机械和热性能，玻璃纤维的电阻及玻璃纤维组合物的加工性能也都很重要。例如，玻璃纤维大量用作绝缘材料。为此，它必须具有足够的耐湿性。
玻璃纤维组合物也必须能用已知生产小直径玻璃纤维的方法，如离心技术，尤其是内离心技术(此技术在美国专利US-PS 4 203 745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，耐湿并容易加工。
本发明发现，解决问题的方法是提供一种玻璃纤维组合物，它含有相当量的碱性氧化物和氧化硼及任选的氧化铝。
已经证明，这样的玻璃纤维组合物满足了上述所需的那些性能，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，其特征是它由下列成分按重量百分数组成：
    SiO2                45  ～  60
    Al2O3                  ＜   2
    CaO＋MgO             10  ～  16
    Na2O＋K2O          15  ～  23
    B2O3               10  ～  18
    P2O5                0  ～   4
    BaO                   0  ～   1
    其它                  0  ～   2。
本发明的玻璃纤维组合物可用离心技术加工。所得纤维有良好的耐湿性。十分惊奇的是这种玻璃纤维组合物显示出生物降解性。平均纤维直径最好小于10微米，在2.5～5微米间为最好。
本发明的玻璃纤维组合物最好由下列成分以重量百分数组成：
  SiO2                 45  ～  60
  Al2O3                   ＜   2
  CaO＋MgO              10  ～  16
  Na2O＋K2O               ＞  18
  B2O3                    ＜  12
  P2O5                 0  ～   4
  BaO                    0  ～   1
  其它                   0  ～   2。
根据另一优选实施例，本发明的玻璃纤维组合物含有下列重量百分组成：
  SiO2                        45  ～  60
  Al2O3                          ＜   2
  CaO＋MgO                     10  ～  16
  Na2O＋K2O                      ＜  18
  B2O3                           ＞  12
  P2O5                        0  ～   4
  BaO                           0  ～   1
  其它                          0  ～   2。
本发明的玻璃纤维组合物最好是二氧化硅含量为＜57％(重量)，尤其是＜56.5％(重量)。
加入氧化铝可改进耐湿性。因此，本发明的组合物最好至少含0.1％(重量)的氧化铝，尤其是至少含0.5％(重量)，通常是＜1.5％(重量)的氧化铝。
加入五氧化二磷可增加生物降解性。因此，本发明的组合物最好至少含0.1％(重量)P2O5。
根据另一优选实施例，组合物含有＜2％(重量)的氧化镁。
本发明的玻璃纤维组合物的耐湿性，可由称作DGG法的标准方法测定。在DGG法中，把10克粒径在约360和400微米间的细粒玻璃放在100毫升水中，在沸点维持5小时。在快速冷却后，过滤溶液并把滤液蒸发至干。把所得干材料称重就可计算出溶在水中的玻璃量。此量以每克测试玻璃的毫克数表示。
本发明的玻璃纤维组合物的生物降解性是把1克如DGG法所述的玻璃粉放入pH为7.4的生理溶液中来测试，生理溶液的组成如下：
     NaCl                        6.78
     NH4Cl                      0.535
     NaHCO3                     2.268
     NaH2PO4H2O               0.166
     (柠檬酸钠)2H2O             0.059
     甘氨酸                      0.450
     H2SO4                     0.049
     CaCl2                      0.022
动力学试验的条件选择为如Scholze和Conradt中所述。流速为300毫升/天。试验的持续时间是14天。结果表示成14天后溶液中SiO2量的百分数×100。
本发明将在下列参考实例中有更详细的描述。
                实例1
熔化如下组成(以重量百分数计)的玻璃：
       SiO2                        56.0
       Al2O3                       1.0
       CaO                           9.0
       MgO                           4.0
       Na2O                        18.0
       K2O                          1.0
       B2O3                       10.5
       其它                          0.5
这些玻璃组合物可用离心技术加工。
用上述DGG法测得值为40毫克/克。
上述生物降解性试验得值550。
               实例2熔化如下组成(以重量百分数计)的玻璃：
    SiO2                           55.0
    Al2O3                          1.0
    CaO                              9.0
    MgO                              4.0
    Na2O                           18.0
    K2O                             1.0
    B2O3                          10.5
    P2O5                           1.0
    其它                             0.5。这些玻璃组合物可用离心技术加工。用上述DGG法测得数值40毫克/克。上述生物降解性试验得值600。
            实例3熔化下列组成(以重量百分数计)的玻璃：
   SiO                      57.5
   Al2O3                   0.5
   CaO                       8.0
   MgO                       3.5
   Na2O                    17.8
   K2O                      0.2
   B2O3                   12.0
   其它                      0.5。这些玻璃组合物可用离心技术加工。用上述DGG法测得数值50毫克/克。上述生物降解性试验得值550。
       实例4熔化如下组成(以重量百分数计)的玻璃：
    SiO2                       56.5
    Al2O3                     0.5
    CaO                         8.0
    MgO                         3.5
    Na2O                      17.8
    K2O                        0.2
    B2O3                     12.0
    P2O5                      1.0
    其它                        0.5。这些玻璃组合物可用离心技术加工。用上述DGG法测得数值50毫克/克。上述生物降解性试验得值600。
          实例5熔化如下组成(以重量百分数计)的玻璃：
  SiO2                     57.5
  Al2O3                   0.5
  CaO                       8.1
  MgO                       3.6
  Na2O                    17.25
  K2O                      0.35
  B2O3                   12.4
  其它                      0.3。这些玻璃组合物可用离心技术加工。用上述DGG法测得数值30毫克/克。上述生物降解性试验得值600。
              实例6熔化如下组成(以重量百分数计)的玻璃：
  SiO2                       57.5
  Al2O3                     0.5
  CaO                         8.3
  MgO                         1.8
  Na2O                      18.6
  K2O                        0.4
  B2O3                     11.5
  BaO                         1.0
  其它                        0.4这些玻璃组合物可用离心技术加工。用上述DGG法测得数值30毫克/克。上述生物降解性试验得值600。
          实例7熔化下列组成(以重量百分数计)的玻璃：
SiO2                     57.5
Al2O3                   0.5
CaO                       8.3
MgO                       1.8
Na2O                    17.1
K2O                      0.4
B2O3                   13.0
BaO                       1.0
其它                      0.4。这些玻璃组合物可用离心技术加工。用上述DGG法测得数值30毫克/克。上述生物降解性试验得值600。
           实例8
熔化下列组成(以重量百分数计)的玻璃：
   SiO2                        57.5
   Al2O3                      0.5
   CaO                          8.4
   MgO                          1.7
   Na2O                       17.0
   K2O                         0.5
   B2O3                      14.0
   其它                         0.4。这些玻璃组合物可用离心技术加工。用上述DGG法测得数值30毫克/克。上述生物降解性试验得值600。

Claims (12)

1.一种可生物降解的玻璃纤维组合物，以下列组成(按重量百分数计)为特征：
   SiO2       45 ～ 60
   Al2O3        ＜  2
   CaO＋MgO    10 ～ 16
   Na2O＋K2O 15 ～ 23
   B2O3      10 ～ 18
   P2O5       0 ～  4
   BaO          0 ～  1
   其它         0 ～  2。
2.权利要求1的玻璃纤维组合物，以下列组成(按重量百分数计)为特征：
   SiO2        45  ～ 60
   Al2O3          ＜  2
   CaO＋MgO     10  ～ 16
   Na2O＋K2O      ＞ 18
   B2O3           ＜ 12
   P2O5        0  ～  4
   BaO           0  ～  1
   其它          0  ～  2。
3.权利要求1的玻璃纤维组合物，以下列组成(按重量百分数计)为特征：
  SiO2           45 ～ 60
  Al2O3            ＜  2
  CaO＋MgO        10 ～ 16
  Na2O＋K2O        ＜ 18
  B2O3             ＞ 12
  P2O5           0 ～  4
  BaO              0 ～  1
  其它             0 ～  2。
4.权利要求1的玻璃纤维组合物，以下列组成(按重量百分数计)为特征：
  SiO2           47 ～ 57
  Al2O3            ＜  2
  CaO＋MgO        12 ～ 15
  Na2O＋K2O     16 ～ 20
  B2O3          10 ～ 16
  P2O5           0 ～  2
  BaO              0 ～  1
  其它             0 ～  2。
5.权利要求1的玻璃纤维组合物，以下列组成(按重量百分数计)为特征：
  SiO2           52  ～ 60
  Al2O3          0  ～  1.5
  CaO＋MgO        11  ～ 12.5
  Na2O＋K2O     16  ～ 18.5
  B2O3          10  ～ 14
  P2O5           0  ～  1
  BaO              0  ～  1
  其它             0  ～  2。
6.权利要求1到5的任一玻璃纤维组合物，其特征在于二氧化硅的含量＜57％(重量)。
7.权利要求1到6的任何玻璃纤维组合物，其特征在于二氧化硅的含量＜56.5％(重量)。
8.权利要求1到7的任何玻璃纤维组合物，其特征在于氧化铝的含量至少为0.1％(重量)。
9.权利要求1到8的任何玻璃纤维组合物，其特征在于氧化铝的含量至少为0.5％(重量)。
10.权利要求1到9的任何玻璃纤维组合物，其特征在于氧化磷的含量至少为0.1％(重量)。
11.权利要求1到10的任一玻璃纤维组合物，其特征在于氧化硼的含量＞12％(重量)。
12.权利要求1到11的任一玻璃纤维组合物，其特征在于氧化镁的含量＜2％(重量)。
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