软化趋势，降低玻璃化学稳定性，降低玻璃 机械性能，可以降低生产成本。
[0034] 本发明不含硼、氟，是一种环保型高性能玻璃纤维产品。减少了生产过程有害物质 的排放，降低生产成本，提高了产品性能。
【具体实施方式】
[0035] 为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述。
[0036] 本发明对所述玻璃纤维的制备方法没有特别的限制，优选为池窑法生产，具体可 以按照下述方法制备：
[0037] 将各种原料混合均匀后投入池窑，经熔化、澄清、均化后，得到玻璃液；
[0038] 将所述玻璃液经冷却、流出和拉丝处理后得到玻璃纤维。
[0039] 本发明首先将各种原料在混料罐中混合，混合均匀后，将其输送至池窑料仓；然 后池窑料仓将混合料投入池窑，在1400_1650°C的条件下进行熔化、澄清和均化，得到玻璃 液；
[0040] 将所述玻璃液冷却至1250-1350°C，经铂金漏板流出，在拉丝机的牵引下，拉丝成 直径为3-25um的玻璃丝；
[0041 ] 将所述玻璃丝经过喷雾冷却、浸润剂涂覆得到玻璃纤维；
[0042] 在得到玻璃纤维后，对所述玻璃纤维进行性能测试。
[0043] 下面通过选取不同的玻璃纤维组成成分制备高模量玻璃纤维，并在相同条件下进 行性能测试，具体如下：
[0044] 实施例1
[0045] 按照表 1 所示的实例 1 的参数选择Si02,61%;Al203，16.8%;Ca0,9.5%;Mg0，12%; 恥20+1(20,0.1%以及？6203,0.6%作为玻璃原料，并计算各原料用量；
[0046] 然后按比例称量所需原料，全部输送至混料罐，混合均匀后，将混合料输送至池窑 料仓；
[0047] 将池窑料仓中的混合料投入池窑，在池窑中，混合料经1400°C以上的高温逐渐熔 化成玻璃液，经澄清、均化后，稳定而高品质的玻璃液进入拉丝作业通道；
[0048] 将拉丝作业通道中的玻璃液冷却至合适温度后，经铂金漏板流出，被拉丝机快速 牵引成直径3-25ym的玻璃丝；
[0049] 将所述玻璃丝经过喷雾冷却、浸润剂涂覆制备高模量玻璃纤维。
[0050] 实施例2
[0051] 按照取表 1 中实施例 2 中的配方选择Si02,59 . 0%;Al203，16.0%;Ca0,9.2%;Mg0， 9. 5% ;BeO, 5. 0% ;Ti02,1. 0%以及Na20+K20作为玻璃原料，并按照实施例1中的方法制备 高模量玻璃纤维。
[0052] 实施例3
[0053] 按照取表1中实施例3中的配方选择Si02,59 . 8% ;A1203，17. 0% ;Ca0，10. 0% ; Mg0，10.0% ;Be0,2.0% ;Ti02,0.5% ;Na20+K20,0.3% ;Fe203,0.25% 以及Zr02,0.15%作为 玻璃原料，并按照实施例I中的方法制备玻璃纤维。
[0054] 实施例4
[0055] 按照取表1中实施例4中的配方选择Si02,60 . 2% ;A1203，16. 5% ;Ca0，10. 5% ; Mg0,9.5%;Be0，1.0%;Ti02,0.7%;Na20+K20,0.75%W&Fe203,0.25%;Zr02,0.3%;Zn0， 0.3%作为玻璃原料，并按照实施例I中的方法制备高模量玻璃纤维。
[0056] 实施例5
[0057] 按照取表1中实施例5中的配方选择Si02,60 . 4% ;A1203，16. 0% ;Ca0，10. 2% ; 180,9.5%出60,3.0%;1102,0.4%;似 20+1(20,0.15%以及？6203,0.35%作为玻璃原料，并按 照实施例1中的方法制备高模量玻璃纤维。
[0058] 实施例6
[0059] 按照取表1中实施例6中的配方选择Si02,59 . 4% ;A1203，18. 0% ;Ca0，10. 8% ; 1%0，10.6%;!102,0.9%咖20+1(20,0.15%以及？6 203,0.15%作为玻璃原料，并按照实施例 1中的方法制备高模量玻璃纤维。
[0060] 对比例I
[0061] 按照表1中对比例1所示的配方选择Si02,54. 6% ;A1203，14.9% ;Ca0，16.6% ; Mg0,5.2% ;Ti02,0.4;Na20+K20,0.7% ;Fe203,0.4% 以及Zn0,0.3% ;B203,6.9%作为玻璃原 料，并按照实施例I中的方法制备E玻璃。B2O3的作用主要是用于降低玻璃纤维的熔化温 度，易于加工，但是本发明在不含有B2O3的情况下也可达到降低熔化温度的作用。
[0062] 对比例2
[0063] 按照表1中对比例2所示的配方选择，SiO2,65%;A1203,25%;MgO, 10%作为玻璃 原料，按照实施例1中的方法制备一种现有技术中的高模量玻璃纤维。
[0064] 对上述实施例1-6及对比1-2中制备的玻璃纤维进行性能测试，测试结果参见表 2,表2为本发明实施例及对比例提供的玻璃纤维的性能数据表。
[0065] 表1.实施例及对比例提供的玻璃纤维的配方
[0066]
[0067] 表2.实施例及对比例制备的玻璃纤维的性能数据表
[0068]
[0069] 拉伸模量制作样品和测试标准参见GB/T20310-2006/I0S9163 ;
[0070] 玻璃密度制作样品和测试标准参见GB/T 5432-2008 ;
[0071] 纤维成型温度采用BROOKFIELD高温粘度仪进行检测；
[0072] 玻璃液相温度上限采用OrtonModel梯度炉进行测定。
[0073] 从表2的数据可以看出，本发明的一种高模量玻璃纤维，成型温度（Tklg)不超过 1350°C，液相温度（Tift )低于1280°C，成型温度和液相温度的差值在50°C~90°C之间，符合 玻璃纤维加工要求，不容易析晶而且节省能耗，且拉伸模量高达93GPa以上，比模量不低于 3. 5X106m〇
[0074] 相比于E玻璃（对比例1)，本发明的一种高模量玻璃纤维的加工温度基本相同，拉 伸模量提升30%，密度降低2%，比模量提升36%以上，可满足工业上对高性能玻璃纤维的 要求。相比于现有技术中的一种高模量玻璃纤维（对比例2)，本发明的一种高模量玻璃纤 维的拉伸模量和比模量相差不大，但成型温度、液相温度均明显降低，能耗低、加工成本低， 可大规模工业化推广，二者的温度差值明显优于对比2中的107°C(超过90°C)，易于加工 成型。
[0075] 综上所述，本发明找到了制备高模量玻璃纤维的一种最佳配比组合，在不增加熔 制难度的情况下，降低了生产成本，提升了产品综合性能，可满足工业上对玻璃纤维的性能 要求。
[0076] 以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对 于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行 若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
【主权项】
1. 一种高模量玻璃纤维，其特征在于包括：59-61wt%的SiO2,16-18wt%的Al2O3, 9. 2-10. 9wt% 的Ca0,9. 5-12wt% 的Mg0,0-5 % 的Be0,0-1. 2wt% 的Ti02,0-0. 6wt% 的 Fe203,0. 1-0. 8wt% 的Na20+K20。2. 根据权利要求I所述的一种高模量玻璃纤维，其特征在于包括总含量不超过2wt% 的ZrOjPZnO中的一种或两种。3. 根据权利要求1或2所述的一种高模量玻璃纤维，其特征在于所述SiO2的含量为 60-6Iwt% 〇4. 根据权利要求1或2所述的一种高模量玻璃纤维，其特征在于所述Al203的含量为 16. 5-17. 5wt%。5. 根据权利要求1或2所述的一种高模量玻璃纤维，其特征在于所述CaO的含量为 10-10. 9wt%。6. 根据权利要求1或2所述的一种高模量玻璃纤维，其特征在于所述MgO的含量为 l〇-llwt% 〇7. 根据权利要求1或2所述的一种高模量玻璃纤维，其特征在于所述BeO的含量为 1-3 % 〇8. 根据权利要求1或2所述的一种高模量玻璃纤维，其特征在于所述TiO2的含量为 0? 4_lwt% 〇9. 根据权利要求1或2所述的一种高模量玻璃纤维，其特征在于所述Fe203的含量为 0? 1-0. 5wt% 〇10. 根据权利要求1或2所述的一种高模量玻璃纤维，其特征在于所述Na20+K20的总 含量为 0.4-0. 8wt%。
【专利摘要】本发明提供了一种高模量玻璃纤维，属于无机非金属材料技术领域，所述高模量玻璃纤维包括：59-61wt％的SiO2，16-18wt％的Al2O3，9.5-10.9wt％的CaO，9.5-12wt％的MgO，0-5wt％的BeO，0-1.2wt％的TiO2，0-0.6wt％的Fe2O3，0.1-0.8wt％的Na2O+K2O，还可以包括总含量不超过2wt％的ZrO2和ZnO中的一种或两种，以进一步提高玻璃纤维的拉伸模量。本发明找到了制备高模量玻璃纤维的一种最佳配比组合，使得玻璃纤维的机械性能大幅提高，在不增加熔制难度的情况下，降低了生产成本，提升了产品性能，具有广阔的市场前景。
【IPC分类】C03C13/00, C03C13/02
【公开号】CN105174731
【申请号】
【发明人】张聪, 姚远, 杨国云, 刘海深, 赵士斌, 罗成云
【申请人】重庆国际复合材料有限公司
【公开日】2015年12月23日
【申请日】2015年9月8日