。纤维化 温度定义为粘度为1000泊的温度；降低纤维化温度，能够增长作业附件使用寿命，易于生 产，大大降低生产成本。液相线温度定义为玻璃液态与之基体晶体相之间平衡的最高温度， 低于该温度时易于形成晶体，使纤维成型中断。另一纤维化性能是at，定义为纤维化温度 和液相线温度之差，较大的AT有利于纤维成型，降低了对工艺设施的控制要求，易于控制 降低生产成本。
[0034] 本发明玻璃的配合料优选包含以上所限定成分制成纤维具有低于约1300°C的纤 维化温度，和至少约70°C的AT。本玻璃组合物制备的纤维具有超过无碱玻璃纤维20%以 上的纤维拉伸强度。
[0035] 本玻璃组分由于完全去掉助熔能力很强的含氟矿物，玻璃的熔化澄清变得较困 难，经大量实验探索和参数模拟使用Fe2O3含量较低的煅烧氧化铝作为一种主原料，可有效 提高玻璃液的熔化能力。添加CeO2主要是在设计中考虑了高粘度玻璃液的澄清问题。与 此同时具有较高活性的炼钢副产品一高炉渣作为一种主要原料也大大改善了该玻璃的熔 化和澄清。
[0036] 本发明中，除上述成分外，引入总量至多2wt%的Ti02、Sr0、Zn0、Fe203、P205、Mn02、 Zr02、Cr2O3J2O3等成分，这些成分的引入对玻璃高温稳定性起到积极地改善作用，也进一步 提高了玻璃纤维的拉伸强度。
[0037] 所述玻璃纤维的拉伸强度为不小于6400MP，弹性模量不低于llOGPa。
[0038] 本发明还提供了所述玻璃纤维的制备方法，所述玻璃纤维经熔融拉丝制备得到。
[0039] 所述熔融在带有电助熔结构的普通耐火材料池窑内进行，电助熔占能量输入总量 的20%以上；熔化区的能耗输入占整个熔制窑能量输入的60-85%。
[0040] 优选地，所述拉丝的纤维化温度不高于1350°C。
[0041] 优选地，所述纤维化温度与析晶上限温度之差AT不低于80°C。
[0042] 所述拉丝采用普通铂铑合金漏板直接拉丝作业生产。
[0043] 本发明还提供了所述的玻璃纤维的用途，其应用于国防军工、电子应用或民用工 业。
[0044] 含有本发明所述的玻璃纤维的增强基材适用于在强度和刚度要求更高及低重量 的应用中使用，包括国防军工、电子应用、民用工业以及其他相关领域。
[0045] 与现有技术相比，本发明的有益效果为：
[0046] 本发明提供的玻璃纤维的纤维化温度低，拉伸强度不小于6400MP，弹性模量不低 于llOGPa，并且耐温性、耐腐蚀性以及耐酸性均较高，适用于强度和刚度要求高的领域和国 防军工、电子应用、民用工业以及其他相关领域。
【具体实施方式】
[0047] 以下根据实施案例对本发明进行详细说明，表1中列出的实施例玻璃组成均是基 于本发明权利要求的成分。
[0048] 实施例1
[0049] 经去除杂质后的氧化铝在1100°C左右充分煅烧后，控制水分在1.0%以内，铁含 量为0. 15 %，粒度控制在200目全通过；
[0050] 从炼钢高炉经过1300°C以上高温急冷的高炉渣，进行除铁系统处理，检测控制铁 含量小于等于0.3%，用雷蒙磨粉碎，至玻璃纤维生产所需要的粒度（300目全通过），粉磨 的同时根据检测的高炉渣的氧化还原性添加一定量的氧化性化合物调和，如，硫酸盐（大 约1吨高炉渣加入1到IOKg氧化性化合物）。
[0051] 称取200Kg煅烧氧化铝、IOOKg粉磨好的高炉渣，检测其成分，根据配方计算，添加 90Kg氧化镁、60Kg生石灰、550Kg硅砂等矿物原料配制成成分如表1的配合料1吨左右，另 外加入不大于总配料量重量比1%的CeO 2作为澄清剂，在电助熔结构的池窑内熔融进行熔 制，经过充分澄清的玻璃均匀玻璃液经过通道直接输送到铂铑合金漏板上拉丝制成玻璃纤 维。
[0052] 实施例2
[0053]如实施例1，称取230Kg煅烧氧化铝、70Kg粉磨好的高炉渣，检测其成分，根据配方 计算，添加80Kg氧化镁，50Kg生石灰、570Kg娃砂等矿物原料配制成成分如表1的配合料1 吨左右，在池窑内熔融进行熔制拉制玻璃纤维。
[0054] 实施例3
[0055] 如实施例1称取200Kg煅烧氧化铝、70Kg粉磨好的高炉渣，检测其成分，根据配方 计算，添加80Kg氧化镁，50Kg生石灰，600Kg娃砂等矿物原料配制成成分如表1的配合料1 吨左右，在池窑内熔融进行熔制拉制玻璃纤维。
[0056] 实施例4
[0057] 如实施例1称取210Kg煅烧氧化铝、70Kg粉磨好的高炉渣，检测其成分，根据配方 计算，添加IOOKg氧化镁，50Kg生石灰、570Kg娃砂等矿物原料配制成成分如表1的配合料 1吨左右，在池窑内熔融进行熔制拉制玻璃纤维。
[0058] 实施例5
[0059] 如实施例1称取200Kg煅烧氧化铝、70Kg粉磨好的高炉渣，检测其成分，根据配方 计算，添加90Kg氧化镁，90Kg生石灰、550Kg娃砂等矿物原料配制成成分如表1的配合料1 吨左右，在池窑内熔融进行熔制拉制玻璃纤维。
[0060] 检测实施例1-5制得的玻璃纤维的拉伸强度、弹性模量、液相线温度、纤维化温 度、密度及AT，结果如表1所示。
[0061] 表 1
[0062]
[0063] 本发明玻璃纤维单丝强度明显高于E玻璃纤维和国外无硼无氟玻璃纤维，均提高 60 %以上，弹性模量提高30 %以上。
[0064] 对比例1-5
[0065] 所述对比例为CN102786223A中的实施例1-5。
[0066] 申请人声明，以上所述仅为本发明的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局 限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭 露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
【主权项】
1. 一种高强度玻璃纤维，其特征在于，所述玻璃纤维按重量百分含量计主要由如下原 料制备得到： 硅砂 55-60% 锻烧氧化铝 20-23% 高炉渣 7-10% CaO MgO 8-10% ? 煅烧氧化铝是采用"拜耳法"制得的高纯度氧化铝原料，经950-1200°C的温度下煅烧而 得到α型氧化铝粉末；含水率< 1.0%，铁含量<0. 15%;所述各组分中均不含有氟和硼的 化合物； 配方原料中所采用的高炉渣是炼钢后的产物，经以下步骤处理后才能使用； 1) 采用的高炉渣是经过高温（1300°C )以上急冷（水淬）；该高炉渣中Fe的含量小于 等于0. 3 %，且完全不含硼和氟等有害成分； 2) 对急冷的高炉渣采用除铁设备去除含铁杂质后进行粉磨达到300目全通过的粒度 要求，然后在均化仓内进行均化。2. 如权利要求1所述的玻璃纤维，其特征在于，所述高强度玻璃纤维按各组分占的重 量百分含量计主要包括如下组分： SiO2 60-62%； A1.2〇3 20-25% ； RO 15-20%； 碱金属氧化物 0-2%; 其中RO是CaO、MgO、SrO和BaO之和。3. 如权要求1或2所述的玻璃纤维，其特征在于，所述高强度玻璃纤维组合物还包含 0. 1% -0. 15% CeO2; 优选地，所述玻璃纤维还包含不超过2wt %的ZnO、Ti02、Zr02、Fe203、Υ 203、Μη02。4. 如权要求1-3之一所述的玻璃纤维，其特征在于，所述CaO与MgO的重量百分含量之 和不小于 17%，不大于 19% ;且 Mg(V(Ca0+Mg0)彡 0· 25, Mg(V(Ca0+Mg0)彡 0· 7。5. 如权要求1-4之一所述的玻璃纤维，其特征在于，所述SiO 2与Al 203的重量百分含量 之和不小于82%。6. 如权利要求1-5之一所述的玻璃纤维，其特征在于，所述玻璃纤维的拉伸强度为不 小于4400MP，弹性模量不低于90GPa。7. 如权利要求1-6之一所述的玻璃纤维的制备方法，其特征在于，所述玻璃纤维组合 物经熔融拉丝制备得到。8. 如权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述熔融在带有电助熔结构的普通耐 火材料池窑内进行，电助熔占能量输入总量的20%以上；熔化区的能耗输入占整个熔制窑 能量输入的60-85% ; 优选地，所述拉丝的纤维化温度不高于1350Γ ; 优选地，所述纤维化温度与析晶上限温度之差A T不低于80°C。9. 如权利要求7或8所述的制备方法，其特征在于，所述拉丝采用普通铂铑合金漏板直 接拉丝作业生产。10. 如权利要求1-6之一所述的玻璃纤维的用途，其应用于风车叶片或航天飞机领域。
【专利摘要】本发明涉及一种力学性能优异的高强度玻璃纤维及其制备方法和用途。所述高强度玻璃纤维按各重量百分含量计主要由如下原料制备得到：硅砂55-60％；锻烧氧化铝20-23％；高炉渣7-10％；CaO5-9％；MgO8-10％。所述高强度玻璃纤维可以作为高性能复合材料的理想增强基材，广泛应用于比强度和比弹性模量要求更高的风车叶片、航天飞机等领域。
【IPC分类】C03C13/00, C03C6/10
【公开号】CN105174732
【申请号】
【发明人】缪建良
【申请人】无锡市长安曙光手套厂
【公开日】2015年12月23日
【申请日】2015年9月11日