CN1128984A - 玻璃纤维组合物 - Google Patents

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Abstract

一种能生物降解的矿物纤维组合物，以下列组成(按重量百分数计)为特征：SiO2：45到60；Al2O3：小于2；CaO+MgO：10到16；Na2O+K2O：14到20；B2O3：7到18；P2O5：0到4；BaO：1到5；Ti、Zr、Zn、Sr、Fe、Mn氧化物：0到1.5；其它：≤0.5。

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则无致癌性。
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，玻璃纤维大部分用作绝缘材料。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的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 4203 745等中叙述)加工。
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，解决问题的办法是玻璃纤维组合物确实含有大量的碱土金属氧化物、碱金属氧化物和氧化硼，还含有氧化钡。
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，其特征是下列成分(按重量百分数计)：
  SiO2                            45  ～  60
  Al2O3                              ＜   2
  CaO＋MgO                         10  ～  16
  Na2O＋K2O                      14  ～  20
  B2O3                            7  ～  18
  P2O5                            0  ～   4
  BaO                               1  ～   5
  Ti，Zr，Zn，Sr，Fe，Mn氧化物      0  ～   1.5
  其它                                 ≤   0.5。
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。令人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微米间为更好。
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                       53    ～    60
  Al2O3                      0    ～     1.5
  CaO＋MgO                    10    ～    13
  Na2O＋K2O                 14    ～    18
  B2O3                       8    ～    14
  P2O5                       0    ～     2.0
  BaO                          1.5  ～     3
  Ti，Zr，Zn，Sr，Fe，Mn氧化物 0    ～     1.5
  其它                              ≤     0.5。
根据另一优选实施例，本发明的玻璃纤维组合物有下列成分以重量百分数组成：
  SiO2                       46   ～   55
  Al2O3                          ＜    2
  CaO＋MgO                    10   ～   14
  Na2O＋K2O                 14   ～   17
  B2O3                      10   ～   17
  P2O5                       0   ～    2.0
  BaO                          3   ～    5
  Ti，Zr，Zn，Sr，Fe，Mn氧化物 0   ～    1.5
  其它                             ≤    0.5。
氧化钡对耐湿性有有利影响，对生物降解性估计也有有利影响。
本发明组合物可含有≤1.5％(重量)的氧化钛、氧化锆、氧化锌、氧化锶、氧化锂、氧化铁和/或氧化锰。这些氧化物中2或3种混合特别优选。
磷的氧化物最好以0.1～2％(重量)存在，以0.3～1.5％(重量)存在更好。磷的氧化物对生物降解性有有利影响。
根据一优选实施例，该组合物含有＜2％(重量)的氧化镁。
本发明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克磨细了的粒径在约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。在迅速冷却后过滤溶液，且使滤液蒸发至干。由所得干材料的重可计算溶解在水中的玻璃量。此量以每克测试玻璃的毫克数表示。
本发明玻璃纤维组合物的生物降解性可把1克玻璃粉溶解到pH值为7.4，组成如下的生理溶液中，用所述的DGG法测定：
    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。结果以14天后溶液中SiO2的百分数×100来表示。
本发明将参考下列实例进行更详细的描述。
               实例1
熔化下列组成(以重量百分数计)的玻璃：
    SiO2                       57.5
    Al2O3                      0.5
    CaO                          8.0
    MgO                          3.5
    Na2O                       15.8
    K2O                         0.2
    B2O3                      12.6
    BaO                          2.0
    其它                         0.5。
这些玻璃组合物可用离心技术加工。
用上述DGG法测得数值为40。
上述生物降解性试验得数值500。
         实例2熔化下列组成(以重量百分数计)的玻璃：
SiO2                           56.5
Al2O3                          0.5
CaO                              8.0
MgO                              3.5
Na2O                           15.8
K2O                             0.2
B2O3                          12.0
BaO                              2.0
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40。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：
SiO2                       57.2
Al2O3                      0.8
CaO                          7.0
MgO                          2.0
Na2O                       18.0
K2O                         0.5
B2O3                      12.5
BaO                          2.0。这些玻璃组合物可用离心技术加工。用上述DGG法测得数值20。上述生物降解性试验得值500。
          实例4熔化下列组成(以重量百分数计)的玻璃：
SiO2                           57.2
Al2O3                          0.8
CaO                              8.0
MgO                              1.5
Na2O                           17.5
K2O                             0.5
B2O3                          13.0
BaO                              1.5。这些玻璃组合物可用离心技术加工。用上述DGG法测得数值为20。上述生物降解性试验得值600。

Claims (6)

1.一种能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                 14  ～  20
   B2O3                       7  ～  18
   P2O5                       0  ～   4
   BaO                          1  ～   5
   Ti，Zr，Zn，Sr，Fe，Mn氧化物 0  ～   1.5
   其它                            ≤   0.5。
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                        53   ～  60
   Al2O3                       0   ～   1.5
   CaO＋MgO                     10   ～  13
   Na2O＋K2O                  14   ～  18
   B2O3                        8   ～  14
   P2O5                        0   ～   2.0
   BaO                           1.5 ～   3
   Ti，Zr，Zn，Sr，Fe，Mn氧化物  0   ～   1.5
   其它                              ≤   0.5。
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                         46   ～   55
   Al2O3                        1.5 ～    4
   CaO＋MgO                      10   ～   14
   Na2O＋K2O                   14   ～   17
  B2O3                      10  ～  17
  P2O5                       0  ～   2.0
  BaO                          3  ～   5
  Ti，Zr，Zn，Sr，Fe，Mn oxide 0  ～   1.5
  其它                            ≤    0.5。
4.权利要求1到3之任一玻璃纤维组合物，其特征在于：组合物含有≤1.5％(重量)的氧化钛、氧化锆、氧化锌、氧化锶、氧化锂、氧化铁、氧化锰及其混合物。
5.权利要求1到4之任一玻璃纤维组合物，其特征在于：组合物含0.1～2％，特别是0.3～1.5％(重量)的磷的氧化物。
6.权利要求1到5之任一玻璃纤维组合物，其特征在于：组合物含＜2％(重量)的氧化镁。
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