一種異形玻璃纖維及其制備方法
【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)明涉及玻璃纖維技術(shù)領域，更具體地說，是涉及一種異形玻璃纖維及其制備 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 異形玻璃纖維，又稱異形截面玻璃纖維，是經(jīng)一定幾何形狀的噴絲孔紡制的、具有 特殊截面形狀的玻璃纖維。由于異形玻璃纖維的截面可以形成不規(guī)則的幾何形狀，與傳統(tǒng) 的玻璃纖維相比，具有比表面積大、流動性好、光學效應好等特點，在軍工、汽車、船舶、信息 產(chǎn)業(yè)等領域具有更廣泛的應用前景。
[0003] 目前，異形玻璃纖維大多以普通無堿玻璃為生產(chǎn)原料，熔制成型。由于在成型過程 中，玻璃流股會借助表面張力的作用，在冷卻固化形成纖維之前能夠自行校圓，因此，異型 玻璃纖維的制備工藝對玻璃配方成分及各成分的配比有比較嚴格的控制，這樣才能滿足最 終產(chǎn)品能夠具有一定的異形比及填充率。
[0004] 但是，異形玻璃纖維由于組成成分的限制，產(chǎn)品的抗拉強度及拉伸模量無法滿足 高強度高模量領域的需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種異形玻璃纖維及其制備方法，本發(fā)明提供 的異形玻璃纖維具有較高的抗拉強度和拉伸模量。
[0006] 本發(fā)明提供了一種異形玻璃纖維，以摩爾百分數(shù)計，包括以下組分：
[0007] Si0263% ?68%;
[0008] Al20320% ?25% ;
[0009] MgO8%?12%;
[0010] ZrO2O-I%?2%;
[0011] Li2OO. 05 ?2%;
[0012] CaO0%?2%;
[0013] TiO2O^?2%;
[0014] Fe2O3O~ 〇? 4% ；
[0015] K2OO?0.2%;
[0016] Na2OO?0.2% 〇
[0017] 優(yōu)選的，包括0. 2%?1. 5%的CaO。
[0018] 優(yōu)選的，所述異形玻璃纖維的異形比為3. 6?4. 2。
[0019] 優(yōu)選的，所述異形玻璃纖維的填充率為80 %?90%。
[0020] 本發(fā)明還提供了一種上述技術(shù)方案所述的異形玻璃纖維的制備方法，其特征在 于，包括以下步驟：
[0021]a)將上述技術(shù)方案所述異形玻璃纖維包括的組分混合，進行熔制，得到高溫玻璃 液；
[0022] b)將所述高溫玻璃液經(jīng)漏板流出，依次進行冷卻、浸潤和卷繞，得到異形玻璃纖 維。
[0023] 優(yōu)選的，所述步驟a)具體包括以下步驟：
[0024] 將上述技術(shù)方案所述異形玻璃纖維包括的組分混合，依次進行加熱、澄清和均化， 得到高溫玻璃液。
[0025] 優(yōu)選的，所述加熱的溫度為1490°C?1560°C。
[0026] 優(yōu)選的，所述澄清的時間為20h?30h。
[0027] 優(yōu)選的，步驟b)中所述冷卻的溫度為1350 °C?1380 °C。
[0028] 優(yōu)選的，步驟b)中所述浸潤過程所用的浸潤劑為環(huán)氧成膜劑、聚酯類成膜劑、聚 醋酸乙烯類成膜劑、丙烯酸酯類成膜劑和聚氨酯成膜劑中的一種或多種。
[0029] 本發(fā)明提供了一種異形玻璃纖維及其制備方法，所述異形玻璃纖維以摩爾百分數(shù) 計，包括以下組分：Si026 3%?68% ;A120320%?25%;MgO8%?12% ;Zr020. 1%?2% ; Li2O0? 05 ?2 %;CaO0 % ?2 %JiO2O% ?2 % ;Fe2030 ?0? 4 % ;K20 0 ?0? 2 % ;Na20 0?0. 2%。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的異形玻璃纖維通過控制配方成分及各成分的含 量，制備得到了具有較高的抗拉強度和拉伸模量的異形玻璃纖維，同時產(chǎn)品具有較高的填 充率和穩(wěn)定的異形比。實驗結(jié)果表明，本發(fā)明提供的異形玻璃纖維縱向抗拉強度可以達到 5200MPa以上，橫向抗拉強度可以達到4068MPa以上，拉伸模量可以達到109GPa以上。
【附圖說明】
[0030] 為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的實施例，對于本領域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù) 提供的附圖獲得其他的附圖。
[0031] 圖1為本發(fā)明實施例1?3提供的異形玻璃纖維的橫截面的示意圖；
[0032] 圖2為本發(fā)明實施例4?6提供的異形玻璃纖維的橫截面的示意圖；
[0033] 圖3為本發(fā)明實施例提供的異形玻璃纖維生產(chǎn)工藝流程圖；
[0034] 圖4為橢圓形漏嘴的漏板的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035] 圖5為二葉形漏嘴的漏板的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0036] 下面將結(jié)合本發(fā)明實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所 描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例， 本領域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā) 明保護的范圍。
[0037] 本發(fā)明提供了一種異形玻璃纖維，以摩爾百分數(shù)計，包括以下組分：
[0038] Si0263% ?68%;
[0039] Al20320% ?25% ;
[0040] MgO8%?12%;
[0041] ZrO2O.I%?2%;
[0042] Li2O0.05 ?2%;
[0043] CaO0%?2%;
[0044] TiO2O^?2%;
[0045] Fe2O3O?0.4%;
[0046] K2OO?0.2%;
[0047] Na2OO?0.2%。
[0048] 本發(fā)明對所有原料的來源沒有特殊限制，為市售即可。
[0049] 在本發(fā)明中，所述SiO2是形成玻璃網(wǎng)絡的主要氧化物之一，具有提高玻璃機械性 能、化學穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性的作用，但是，SiO2含量過高會增加玻璃的粘度和熔化溫度，使 玻璃纖維難以成型。本發(fā)明提供的異形玻璃纖維，以摩爾百分數(shù)計，包括63%?68%的 SiO2，優(yōu)選為65%?66%。本發(fā)明提供的Si(V#量既能保證得到的異形玻璃纖維具有優(yōu)異 的性能，又利于異形玻璃纖維的成型。
[0050] 在本發(fā)明中，所述Al2O3也是形成玻璃網(wǎng)絡多主要氧化物之一，具有降低玻璃析 晶傾向和改善玻璃網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的作用；但是，Al2O3含量過低會產(chǎn)生分相，導致玻璃水解性變 差，而Al2O3含量過高會使玻璃粘度過大，熔制溫度升高，導致玻璃成纖困難，還容易出現(xiàn)析 晶問題。本發(fā)明提供的異形玻璃纖維，以摩爾百分數(shù)計，包括20%?25%的Al2O3，優(yōu)選為 22%?23%。本發(fā)明提供的Al2O3含量使得到的異形玻璃纖維具有較低的粘度，易于成型， 同時避免析晶的出現(xiàn)。
[0051] 在本發(fā)明中，所述MgO為玻璃結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡外體氧化物，具有降低玻璃高溫粘度和改 善玻璃料性的作用，適合的MgO含量對提高玻璃網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性有重要作用。本發(fā)明提 供的異形玻璃纖維，以摩爾百分數(shù)計，包括8 %?12 %的MgO,優(yōu)選為10 %?11. 3 %，更優(yōu)選 為10. 8%。本發(fā)明提供的MgO含量使得到的異形玻璃纖維具有較高的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和較低的 高溫粘度。
[0052] 在本發(fā)明中，所述ZrO2具有提高玻璃纖維拉伸模量的作用，適合的ZrO2含量對提 高玻璃纖維的拉伸模量有重要作用。本發(fā)明提供的異形玻璃纖維，以摩爾百分數(shù)計，包括 0. 1 %?2%的ZrO2，優(yōu)選為0. 5%?1 %。本發(fā)明提供的ZrO2含量使得到的異形玻璃纖維 具有較高的拉伸模量。
[0053] 在本發(fā)明中，所述Li2O可以降低玻璃粘度與成型溫度，同時還可以降低液相線溫 度，提高拉絲穩(wěn)定性。本發(fā)明提供的異形玻璃纖維，以摩爾百分數(shù)計，包括0. 05%?2%的 Li2O,優(yōu)選為0? 1 %?0? 5 %，更優(yōu)選為0? 1 %。
[0054] 在本發(fā)明中，所述CaO為玻璃結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡外體氧化物，具有降低玻璃高溫粘度和改 善玻璃料性的作用，適合的CaO含量對提高玻璃網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性有重要作用。本發(fā)明提 供的異形玻璃纖維，以摩爾百分數(shù)計，包括〇?2%的CaO,優(yōu)選為0. 2%?1. 5%。本發(fā)明 提供的CaO含量使得到的異形玻璃纖維具有較高的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。
[0055] 在本發(fā)明中，所述1102具有改善玻璃高溫流動性和析晶傾向，提高玻璃纖維拉伸 模量和耐腐蝕性能的作用，但是110 2含量過高，容易產(chǎn)生析晶。本發(fā)明提供的異形玻璃纖 維，以摩爾百分數(shù)計，包括0%?2%的TiO2，優(yōu)選為0. 05%?0. 1%，更優(yōu)選為0. 05%。本 發(fā)明提供的1102含量使得到的異形玻璃纖維具有較好的高溫流動性、較高的拉伸模量和耐 腐蝕性，同時具有較好的析晶性能。
[0056] 在本發(fā)明中，所述Fe2O3有助于玻璃纖維制備過程中的熱量傳遞，降低生產(chǎn)成本。 本發(fā)明提供的異形玻璃纖維，以摩爾百分數(shù)計，包括〇?〇. 4 %的Fe2O3，優(yōu)選為0. 1 %? 〇. 3%，更優(yōu)選為0. 1 %。在本發(fā)明中