[发明专利]一种高强度玻璃纤维及其制备方法

说明书

本申请公开了一种高强度玻璃纤维，其特征在于：按重量百分比计，其主要成分包括：硅砂、高岭土、方解石、萤石、硼钙石、芒硝和纯碱，本申请提供了一种可以替代叶蜡石的玻璃纤维原料配方，并通过合理控制各种原料的质量比，显著提高了玻璃配料的均匀性，提高了熔化效率，进而提高了玻璃纤维的成品率，使制备的玻璃纤维具有更优异的力学性能，降低了生产成本。本申请还提供了一种玻璃纤维的制备方法，该方法无需外界搅拌，通过窑池中的热对流使玻璃液混合均匀，用于制备玻璃纤维；使用本申请提供的配方及其制备方法生产的玻璃纤维具有成品率高，耐腐蚀性能好的特点。

技术领域

本发明属于玻璃制备技术领域，具体涉及一种高强度玻璃纤维及其制备方法。

背景技术

玻璃是由二氧化硅和其他化学物质熔融在一起形成的(主要生产原料为：纯碱、石灰石、石英)。在熔融时形成连续网络结构，冷却过程中粘度逐渐增大并硬化致使其结晶的硅酸盐类非金属材料。普通玻璃的化学成分是Na₂SiO₃、Ca₂SiO₃、SiO₂或Na₂O·CaO·6SiO₂等，主要成分是硅酸盐复盐，是一种无规则结构的非晶态固体。广泛应用于建筑物，用来隔风透光，属于混合物。

在现代人们的日常生活中，玻璃制品是一种不可或缺的东西，在超市里到处都可以见到各种玻璃制品。中国的玻璃制造兴起比较早，在中国玻璃制造已有五千年以上的历史，发展至今拥有大量的品种并得到广泛的应用。今天人们常用的窗玻璃、玻璃杯、酒瓶、饮料瓶、眼镜片、电视显像管以及汽车挡风玻璃等产品都来自于玻璃。近几十年来玻璃在信息、通讯、原子能、电子技术和生物化学等新领域也发挥着重要的作用。

中国作为玻璃生产大国，玻璃产品种类与品种相当多，产量也很大，如平板玻璃的产量居世界第一位。玻璃在生产制造过程中均须经过配料与熔制这两大工艺。玻璃的熔制是将配合料经过高温加热形成均匀、无气泡的，并符合成形要求的玻璃液，而配料的主要任务是制备合格的玻璃配合料。玻璃配料是保证熔融玻璃质量的先决条件，玻璃制品的许多缺陷都与配料和熔制工艺相关，因此玻璃的配料与熔制的控制水平直接关系到玻璃产品的生产合格率、质量以及燃料消耗，影响企业的经济效益。

玻璃按其主要成分可分为氧化物玻璃和非氧化物玻璃，其主要成分为SiO₂，SiO₂被广泛用于玻璃、铸造、陶瓷及耐火材料、冶炼硅铁、冶金熔剂、冶金、建筑、化工、塑料、橡胶和磨料等工业。石英砂是一种坚硬、耐磨、化学性质稳定的硅酸盐矿物，其主要矿物成分是SiO₂，是生产氧化物玻璃的主要原料之一。但是石英砂作为生产玻璃的原料也存在着缺点，因为石英砂生产工艺相对复杂，需经过磕石机将石英砂矿料加工成较小石料，石料再经过粉碎机加工沙粒，然后经过振动筛筛分，在筛分过程中利用磁铁棒和排磁铁或经过特殊水路系统除铁才能加工完成，加工过程费事费料，故其价位较高，而且随着石英石矿山的开采减少，石英砂的价格还会上涨，势必会增加玻璃的成本。

为了解决上述问题，在玻璃纤维配方中加入叶蜡石和高岭土，叶蜡石的主要成分是SiO₂和Al₂O₃。

例如，中国专利申请201711032970X中公开了一种复合玻璃纤维，由如下原料按重量份组成：叶蜡石60-66份、硼钙石20-22份、石灰石32-33份、高岭土10-14份、石英砂10-12份、萤火粉3-5份、芒硝3-4份、纯碱1-2份。本发明生产的玻璃纤维外观平整，颜色均匀一致，能很好的适用于各种后加工制造工艺。且机械性能、耐磨性好，机械强度高、化学稳定性和热稳定性好；耐酸性得到提高；降低热膨胀系数。高强度性能优异，可以长期适用于1100℃以下，具有良好的烧蚀性能、更好的高强度性、耐化学腐蚀性和弹性模量，广泛应用于制造精密仪表热防护件、烧蚀材料、绝热保温材料等领域。