一种高弹性模量玻璃纤维组合物及其制备方法
文献发布时间:2023-06-19 11:30:53
技术领域
本发明涉及无机非金属材料技术领域,特别是指一种高弹性模量玻璃纤维组合物及其制备方法。
背景技术
玻璃纤维(Fiberglass),是一种性能优异的无机非金属材料,具有良好的绝缘性,同时耐热性强、抗腐蚀性好、机械强度高,但是性脆,耐磨性较差。它是以叶腊石、石英砂、石灰石、白云石、硼钙石、硼镁石六种矿石为原料经高温熔制、拉丝、络纱、织布等工艺制造而成,其单丝的直径为几个微米到二十几个微米,相当于一根头发丝的 1/20-1/5,每束纤维原丝都由数百根甚至上千根单丝组成。玻璃纤维通常用作复合材料中的增强材料、电绝缘材料和绝热保温材料,电路基板等国民经济各个领域。在玻璃纤维的应用过程中,随着复合材料制品尺寸的不断增加,人们对玻璃纤维的力学性能尤其是弹性模量提出越来越高的要求。
现有技术中提升玻璃纤维弹性模量的方法有很多,例如S玻璃,基本组成为:65wt%的SiO
现有公开专利中大多通过添加不同的物质提高玻璃纤维的弹性模量,例如:专利文献CN108751728A公开了一种基于玄武岩生产的高模量玻璃纤维组合物。所述组合物各组分含量如下:SiO
专利文献CN107216042A公开了一种高模量玻璃纤维组合物,包括如下组分:SiO
发明内容
为解决现有技术中存在的问题,本发明提供一种高弹性模量玻璃纤维组合物及其制备方法;本发明玻璃纤维组合物能够有效降低玻璃析晶速率,在保证较高拉伸强度的基础上具有较高的弹性模量,达到105GPa,适合规模化生产。
为解决上述技术问题,本发明提供技术方案如下:
一方面,本发明提供一种高弹性模量玻璃纤维组合物,由以下重量百分比组分组成:
SiO
Al
CaO 12-18wt%;
MgO 5-10.5wt%;
Ce
Yb
ZrO
BaO 0.1-0.5wt%;
R
优选的,上述高弹性模量玻璃纤维组合物由以下重量百分比组分组成:
SiO
Al
CaO 14-16wt%;
MgO 6-8wt%;
Ce
Yb
ZrO
BaO 0.3-0.5wt%;
R
进一步的,所述R
进一步的,所述CaO、Al
优选的,所述CaO、Al
另一方面,本发明还提供一种上述高弹性模量玻璃纤维组合物的制备方法,按比例称取原料,投入玻璃熔炉内,进行玻璃化、熔融处理,然后进行纺丝成型,得到玻璃纤维。
优选的,所述熔融温度为1300-1400℃。
优选的,所述纺丝温度为1200-1300℃,纺丝温度与液相温度的温度差△T为30-80℃。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
本发明中SiO
Al
为调节玻璃粘度和玻璃析晶作用,添加一定含量的CaO和MgO,通过对CaO与Al
本发明在SiO
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚,下面将结合具体实施例进行详细描述。
本发明中,所使用的材料及试剂未有特殊说明的,均可从商业途径得到。
本发明提供一种高弹性模量玻璃纤维组合物及其制备方法,具体实施例如下。
实施例1
按照表1中实施例1配方称取原料,投入玻璃熔炉内,进行玻璃化、1300-1400℃熔融处理,然后温度为1200-1300℃进行纺丝成型,得到玻璃纤维。并对制备的玻璃纤维进行性能检测,结果见表2。
实施例2-8
按照表1中实施例2-8配方称取原料,投入玻璃熔炉内,进行玻璃化、1300-1400℃熔融处理,然后温度为1200-1300℃进行纺丝成型,得到玻璃纤维。并对制备的玻璃纤维进行性能检测,结果见表2。
为进一步说明本申请的有益效果,因篇幅有限,仅以实施例3为例构建对比例如下。
对比例1
将Yb2O3替换为等量的La
对比例2
将Yb2O3替换为等量的Y
对比例3-7
按照表1中对比例3-7配方称取原料,投入玻璃熔炉内,进行玻璃化、1300-1400℃熔融处理,然后温度为1200-1300℃进行纺丝成型,得到玻璃纤维。
对对比例1-7制备的玻璃纤维进行性能检测,结果见表2。
表1
表2
注:△T值:成型温度与液相线温度之差,表示拉丝成型的温度范围。
由表1和表2可知,本发明成功制备高弹性模量玻璃纤维,弹性模量最高可达到105GPa。同时,通过SiO
与对比例1-3相比,将本发明中Yb
通过表2中数据可知,本发明中特定比例范围的CaO/Al
对比例4中降低Li
对比例3-7中,调整CaO/Al
综上可知,本发明在SiO
以上所述是本发明的优选实施方式,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明所述原理的前提下,作出若干改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
- 一种高弹性模量玻璃纤维组合物及其制备方法
- 一种用于制备玻璃纤维的组合物、高模量玻璃纤维及其制备方法