[发明专利]一种高性能的耐碱玻璃纤维

说明书

技术领域

本发明涉及一种高性能耐碱玻璃纤维及其制品，尤其涉及E玻璃所不能适用的高性能增强（水泥）混凝土等领域,它能够广泛用于GRC墙板、土木工程和国内网格布等市场 。同时该玻璃配方不含氟，是一种环境友好型的玻璃配方。

背景技术

玻璃纤维在交通、工业、建筑、环境等领域有着广泛的用途，随着玻纤领域的日益扩大，在某些领域，特别是具有高耐碱性、抗老化性等领域，普通的无碱玻璃纤维由于其性能的缺陷已不能满足市场需求。尤其是在建筑领域中，作为水泥的增强材料，普通无碱玻璃纤维不具有较高的耐碱性能，不能达到要求。根据市场需求，需要寻求具有高耐碱性、抗老化性的玻璃纤维作为增强材料。在普通玻璃纤维上曾尝试涂以耐碱被覆层来提高耐碱性，但效果不佳。根据市场需求，需要寻求具有高耐碱性、抗老化性的玻璃纤维作为增强材料。那么要提高玻璃纤维的耐碱性，势必要在玻璃网架结构中中添加耐碱组分。

针对以上情况，许多研究机构及玻璃纤维企业进行了大量的实验研究，想方设法提高玻璃纤维的耐碱性能。通过研究确定了ZrO₂在抗碱方面的效果，随着ZrO₂含量的增加，玻璃耐酸、碱性提高，纤维失重减少，纤维在水泥中的强度值也增高。

目前国内外已有的耐碱纤维配方，其耐碱性能比普通的玻璃纤维有明显提高。耐碱玻璃纤维能有效抵抗水泥中高碱物质的侵蚀，握裹力强，弹性模量、抗冲击、抗拉、抗弯强度极高，不燃、抗冻、耐温度、湿度变化能力强，抗裂、抗渗性能卓越，具有可设计性强，易成型等特点。耐碱纤维中含有较高含量的ZrO₂，在纤维耐碱性显著提高的同时，玻璃的熔化温度也明显提高，同时增加了玻璃的失透性。耐碱玻璃失透性增加，析晶速率明显快于普通E玻璃及其他的玻璃配方种类。这就造成了耐碱玻璃纤维在实际生产中的困难，导致耐碱玻璃纤维生产工艺难控制，作业难度增加。

鉴于以上情况，需要一种既可以提高玻璃纤维耐碱性能，而作业难度不至于大大增加的高性能耐碱玻璃纤维配方。

发明内容

本发明的目的在于针对以上存在的情况，通过调整各玻璃组分的含量，以及相互间的比例关系，并在配方中引入一定含量的Li₂O，在提高其耐碱性能的基础上，减小玻璃的析晶速率，降低玻璃的熔制温度及粘度，改善玻璃的作业情况。

本发明提供了一种高性能耐碱玻璃配方，其在传统的Na₂O-ZrO₂-SiO₂三元系统的基础上，通过调整Na₂O、ZrO₂、SiO₂三种主量成分的比例，同时尽可能的降低Al₂O₃等成分的含量来减小玻璃的析晶速率，并提高玻璃的耐碱性能。

本发明所述的高性能耐碱玻璃纤维配方，属于Na₂O-ZrO₂-SiO₂三元系统，在此基础上，进一步限定三者之间的质量比例为Na₂O：ZrO₂：SiO₂= 1：（1～1.5）：（3.5～4.7），在上述限定比例下，不影响玻璃性能。

本发明所述的高性能耐碱玻璃纤维配方，属于Na₂O-ZrO₂-SiO₂三元系统，在限定三者组分含量及相互比例的基础上，配方中引入0.25-0.45%的Li₂O，在不影响玻璃纤维耐碱性的基础上，降低玻璃的熔制温度和粘度。

为了提高玻璃纤维的耐碱性能，本发明在Na₂O-ZrO₂-SiO₂三元系统的基础上，调整优化了各组分之间的质量比例关系。由于α- Al₂O₃的溶解焓较小，在碱液侵蚀下极不稳定，在配方中，Al₂O₃含量尽可能的减少或者不用，其质量百分比限定在0.5%以内。