一种异形玻璃纤维及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及玻璃纤维技术领域，更具体地说，是涉及一种异形玻璃纤维及其制备 方法。
【背景技术】
[0002] 异形玻璃纤维，又称异形截面玻璃纤维，是经一定几何形状的喷丝孔纺制的、具有 特殊截面形状的玻璃纤维。由于异形玻璃纤维的截面可以形成不规则的几何形状，和传统 的玻璃纤维相比具有更好的光学效应、更大的比表面积等优良性能，能够解决玻璃纤维对 光的反射率和折射率小、光信号传输速度慢的问题，在快速发展的电子信息产业领域有巨 大的应用潜力。
[0003] 目前，异形玻璃纤维大多以普通无碱玻璃为生产原料，熔制成型。由于在成型过程 中，玻璃流股会借助表面张力的作用，在冷却固化形成纤维之前能够自行校圆，因此，异型 玻璃纤维的制备工艺对玻璃配方成分及各成分的配比有比较严格的控制，这样才能满足最 终产品能够具有一定的异形比及填充率。
[0004] 但是，异形玻璃纤维由于组成成分的限制，产品的介电常数偏高，不能满足高密度 化和信息高速处理化的要求。
【发明内容】
[0005] 有鉴于此，本发明的目的在于提供一种异形玻璃纤维及其制备方法，本发明提供 的异形玻璃纤维具有较低的介电常数。
[0006] 本发明提供了一种异形玻璃纤维，以摩尔百分数计，包括以下组分：
[0007] SiO2 52 % ?58%;
[0008] B2O3 16 % ?24% ;
[0009] Al2O3 13 % ?19% ;
[0010] CaO1%?5%;
[0011] MgO4. 2%?8%;
[0012] F2 0.4%?2%;
[0013] Li2OO?0.5%;
[0014] Fe2O3 0 ~ 0. 4% ；
[0015] K2OO?0.2%;
[0016] Na2OO?0.2% 〇
[0017] 优选的，包括0? 05%?0? 2%的Li20。
[0018] 优选的，所述异形玻璃纤维的异形比为3. 6?4. 2。
[0019] 优选的，所述异形玻璃纤维的填充率为80 %?92%。
[0020] 本发明还提供了一种上述技术方案所述的异形玻璃纤维的制备方法，其特征在 于，包括以下步骤：
[0021] a)将上述技术方案所述异形玻璃纤维包括的组分混合，进行熔制，得到高温玻璃 液；
[0022] b)将所述高温玻璃液经漏板流出，依次进行冷却、浸润和卷绕，得到异形玻璃纤 维。
[0023] 优选的，所述步骤a)具体包括以下步骤：
[0024] 将上述技术方案所述异形玻璃纤维包括的组分混合，依次进行加热、澄清和均化， 得到高温玻璃液。
[0025] 优选的，所述加热的温度为1450°C?1500°C。
[0026] 优选的，所述澄清的时间为20h?30h。
[0027] 优选的，步骤b)中所述冷却的温度为1250 °C?1350 °C。
[0028] 优选的，步骤b)中所述浸润过程所用的浸润剂为淀粉类成膜剂、环氧成膜剂、聚 酯类成膜剂、聚醋酸乙烯类成膜剂、丙烯酸酯类成膜剂和聚氨酯成膜剂中的一种或多种。
[0029] 本发明提供了一种异形玻璃纤维及其制备方法，所述异形玻璃纤维以摩尔百分数 计，包括以下组分：SiO2 52%?58% ;B20316%?24% ;A1203 13%?19%;CaO1%?5% ; MgO4. 2%?8% ;F2 0? 4%?2% ;Li20 0 ?0? 5% ;Fe203 0 ?0? 4% ;K20 0 ?0? 2% ;Na20 0?0. 2%。与现有技术相比，本发明提供的异形玻璃纤维通过控制配方成分及各成分的含 量，制备得到了具有较低的介电常数和介电损耗因子的异形玻璃纤维，同时产品具有较高 的机械性能及填充率与异形比。实验结果表明，本发明提供的异形玻璃纤维介电常数小于 4. 7,介电损耗因子小于1(T3。
【附图说明】
[0030] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据 提供的附图获得其他的附图。
[0031] 图1为本发明实施例1?3提供的异形玻璃纤维的横截面的示意图；
[0032] 图2为本发明实施例4?6提供的异形玻璃纤维的横截面的示意图；
[0033] 图3为本发明实施例提供的异形玻璃纤维生产工艺流程图；
[0034] 图4为椭圆形漏嘴的漏板的结构示意图；
[0035] 图5为二叶形漏嘴的漏板的结构示意图。
【具体实施方式】
[0036] 下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所 描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例， 本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发 明保护的范围。
[0037] 本发明提供了一种异形玻璃纤维，以摩尔百分数计，包括以下组分：
[0038] SiO2 52 % ?58%;
[0039] B2O3 16 % ?24% ;
[0040] Al2O3 13 % ?19% ;
[0041] CaO1%?5%;
[0042] MgO4. 2%?8%;
[0043] F2 0.4%?2%;
[0044] Li2OO?0.5%;
[0045] Fe2O3 0 ~ 0. 4% ；
[0046] K2OO?0.2%;
[0047] Na2OO?0.2%。
[0048] 本发明对所有原料的来源没有特殊限制，为市售即可。
[0049] 在本发明中，所述SiO2是形成玻璃网络的主要氧化物之一，具有提高玻璃机械性 能、化学稳定性和热稳定性的作用，同时较高含量的SiO2可大幅降低玻璃纤维的介电性能； 但是，SiO2含量过低会使玻璃水解过大，密度升高，介电常数过大，而SiO2含量过高会增加 玻璃的粘度和熔化温度，使玻璃纤维难以成型。本发明提供的异形玻璃纤维，以摩尔百分数 计，包括52 %?58 %的SiO2，优选为54%?57 %，更优选为57 %。本发明提供的SiO2含量 既能保证得到的异形玻璃纤维具有优异的性能，又利于异形玻璃纤维的成型。
[0050] 在本发明中，所述B2O3为玻璃网络结构填充体，同时作为助溶剂，降低玻璃粘度； 但是，B2O3含量过高会使玻璃纤维的耐水性急剧变差。本发明提供的异形玻璃纤维，以摩尔 百分数计，包括16 %?24 %的B2O3，优选为18 %?23 %，更优选为23 %。本发明提供的B2O3 含量使得到的异形玻璃纤维具有较低的粘度，同时具有较好的耐水性。
[0051] 在本发明中，所述Al2O3也是形成玻璃网络多主要氧化物之一，具有降低玻璃析 晶倾向和改善玻璃网络结构的作用；但是，Al2O3含量过低会产生分相，导致玻璃水解性变 差，而Al2O3含量过高会使玻璃粘度过大，熔制温度升高，导致玻璃成纤困难，还容易出现析 晶问题。本发明提供的异形玻璃纤维，以摩尔百分数计，包括13%?19%的Al2O3，优选为 13%?15.8%，更优选为13%。本发明提供的Al2O3含量使得到的异形玻璃纤维具有较低 的粘度，易于成型，同时避免析晶的出现。
[0052] 在本发明中，所述CaO与MgO为玻璃结构网络外体氧化物，具有降低玻璃高温粘度 和改善玻璃料性的作用，适合的CaO含量及MgO含量对提高玻璃网络结构的稳定性有重要 作用。本发明提供的异形玻璃纤维，以摩尔百分数计，包括1 %?5%的CaO,优选为1 %? 3. 6%，更优选为1. 4% ;本发明提供的异形玻璃纤维，以摩尔百分数计，包括4. 2%?8%的 MgO,优选为4.3%?5. 1%，更优选为4. 5%。本发明提供的CaO含量及MgO含量使得到的 异形玻璃纤维具有较高的结构稳定性和较低的高温粘度。
[0053] 在本发明中，所述F2可以降低玻璃折射率与介电性能，同时还可以有效改善玻璃 纤维拉丝成型温度，降低玻璃粘度和密度。本发明提供的异形玻璃纤维，以摩尔百分数计， 包括0.4%?2%的F2，优选为0.6%?1%，更优选为0.8%。
[0054] 在本发明中，所述Li2O可以降低玻璃粘度与成型温度，同时还可以降低液相线 温度，提高拉丝稳定性。本发明提供的异形玻璃纤维，以摩尔百分数计，包括〇?〇. 5%的 Li2O,优选为0.05%?0.2%，更优选为0? 15%。
[0055] 在本发明中，所述Fe2O3有助于玻璃纤维制备过程中的热量传递，降低生产成本。 本发明提供的异形玻璃纤维，以摩尔百分数计，包括〇?〇. 4%的Fe2O3，优选为0. 05 %? 0. 2%，更优选为0.I%。在本发明中，所述Fe2O3-般不单独添加，由其他原料在加入过程 中带入。
[0056] 在本发明中，所述K2O与Na2O能够降低玻璃粘度，改善玻璃析晶倾向。本发明提供 的异形玻璃纤维，以摩尔百分数计，包括〇?〇. 2 %的K2O,优选为0. 01 %?0. 1 %，更优选 为0. 05 % ;本发明提