[发明专利]一种玻璃纤维组合物

说明书

技术领域

本发明涉及一种玻璃纤维组合物，尤其涉及一种显著改进耐水性能及机械性能的玻璃纤维组合物。

背景技术

中碱玻璃纤维是我国特有的玻璃纤维品种，传统中碱玻璃属于钠钙硅酸盐玻璃，其主要成分是Na₂O、CaO和SiO₂，是在Na₂O-CaO-SiO₂三元系统基础上发展起来的。1964年我国中碱5#玻璃成分投入工业生产，至今仍是我国中碱玻璃的通用成分。由于中碱玻璃的价格较低，且可因材施用，因此在我国仍然会长期使用，在中低端应用领域保持一定市场分额。中碱5#玻璃除耐酸、耐碱性能优于无碱玻璃外，其电绝缘性能、耐水性能及机械性能都远逊于无碱玻璃。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种配方设计合理、耐水性能及机械性能好、价格低廉、产品质量稳定的玻璃纤维组合物。

针对传统中碱玻璃的上述缺点，本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是该玻璃纤维组合物，含有下述组分，SiO₂、Al₂O₃、CaO、MgO、SrO、BaO、Na₂O、K₂O、Fe₂O₃、TiO₂、F₂，各组分的重量百分含量如下：

本发明所述玻璃纤维组合物的成型温度为1175～1235℃，液相线温度一般比成型温度低50℃以上。

SiO₂是形成玻璃骨架的主要氧化物，并且起稳定各组分的作用，在耐酸性介质侵蚀方面也起着重要作用。本发明所限定的SiO₂含量范围为58～67％，为了获得良好的耐水、耐酸性能，本发明希望SiO₂含量尽可能高，但其含量太高会使玻璃粘度过高导致熔化、澄清困难。此外，SiO₂含量过高也不利于玻璃的耐碱性能。优选的SiO₂含量范围为61～66％。

Al₂O₃也是形成玻璃骨架的氧化物，与SiO₂结合时可对玻璃的机械性能起到实质性的作用，并且在阻止玻璃分相和抗水性方面起着重要作用。一般认为，在碱金属氧化物相对过量的情况下，Al₂O₃表现为四面体的配位结构，它会形成带负电荷的[AlO₄]^-基团，其上的负电荷被碱金属离子的正电荷所平衡。在这种情况下，钠离子与氧离子之间形成了离子键，降低了玻璃网络的开放程度，因而保持铝离子在玻璃网络中。因此，在碱金属氧化物相对过量的情况下，适量增加Al₂O₃含量对提高玻璃的耐久性及机械性能都是有利的。本发明所限定的Al₂O₃含量范围为6～12％，为了获得良好的耐水性能，本发明希望尽量提高Al₂O₃含量，但其含量太高会使玻璃粘度过高导致熔化、澄清困难，并且增大玻璃失透的危险性。优选的Al₂O₃含量范围为7～10％。同时，限定SiO₂和Al₂O₃的含量之和大于70％，这样可使玻璃得到更优秀的机械性能。

CaO是玻璃的网络外体氧化物，既能调节玻璃粘度、控制玻璃析晶，还能使玻璃料性变短，提高玻璃纤维的成型速度。本发明所限定的CaO含量范围为10～14.5％。发明人发现，在碱金属氧化物含量相对较高的情况下，适当提高CaO含量，甚至控制CaO/Na₂O的摩尔比大于1，有利于提高玻璃的耐久性及机械性能，尤为明显的是对耐水性能的改善。但CaO含量太高会降低玻璃体系的稳定性，反而增加玻璃失透的危险性。优选的CaO含量范围为10.5～13％。