-0. 55。根据本发明的玻璃纤维组合物中的各组分采用上述 含量不仅可以明显提高玻璃的力学性能，使其高于传统R玻璃；而且还可以大幅降低玻璃 的粘度和析晶风险，获得更低的液相线温度、拉丝成型温度，使其显著低于传统R玻璃，使 该玻璃纤维组合物更适于大规模池窑生产。
[0065] 选取本发明的玻璃纤维组合物中 Si02、A1203、CaO、MgO、Li20、Na 20、K20、Fe203、Ti02、Sr0的具体含量值作为实施例，与传统E玻璃与传统R玻璃的性能参数进行对比。在进行性 能对比时，选用六个性能参数：
[0066] (1)成型温度，对应于玻璃熔体在粘度为IO3泊时的温度。
[0067] (2)液相线温度，对应于玻璃熔体冷却时晶核开始形成的温度，即玻璃析晶的上限 温度。
[0068] (3) Λ T值，成型温度与液相线温度之差，表示可能拉丝成型的温度范围。
[0069] (4)拉伸强度，表征玻璃纤维直至断裂为止所受的最大拉伸应力，按ASTM2343测 试。
[0070] (5)杨氏模量，是沿纵向的弹性模量，表征玻璃抵抗弹性变形的能力，按ASTM2343 测试。
[0071] (6)气泡数量，其中测定气泡数量的大致方法为：利用专用的模具将每个实施例 配合料压制成一样形状的样品，放置于高温显微镜的样品平台，然后按程序升温至设定空 间温度1500°C，不保温，玻璃样品随炉冷却至常温；然后，通过偏光显微镜从微观角度观察 各个玻璃样品的气泡数量。其中，气泡数量按显微镜成像范围为准。
[0072] 上述六个参数及其测定方法是本领域技术人员所熟知的，因此采用上述参数能够 有力地说明本发明的玻璃纤维组合物的性能。
[0073] 实验的具体过程为：各组分可从适当的原料中获取，按比例将各种原料进行混合， 使各组分达到最终的预期重量百分比，混合后的配合料进行熔化并澄清，然后玻璃液通过 漏板上的漏嘴被拉出从而形成玻璃纤维，玻璃纤维被牵引绕到拉丝机旋转机头上形成原丝 饼或纱团。当然，这些玻璃纤维可用常规方法进行深加工以符合预期要求。
[0074] 下面进一步通过列表的方式，给出本发明玻璃纤维组合物的上述实施例以及其他 实施例与传统E玻璃、传统R玻璃和改良R玻璃的性能参数的对比。其中，玻璃纤维组合物 的含量以重量百分比表示。需要说明的是，实施例组分总含量略微小于100%，可以理解为 残余量是微量杂质或不能分析出的少量组分。
[0075]表 1
[0077] 由上述表中的具体数值可知，与传统R玻璃和改良R玻璃相比，本发明的玻璃纤维 组合物拥有以下优势：（一）具有低得多的液相线温度，这有利于降低玻璃析晶的风险、提 高纤维的拉丝效率；（二）明显改善的力学性能；（三）具有低得多的气泡数量，这表明本 发明的玻璃液质量得到了大幅提高。特别地，本发明的玻璃纤维组合物在R级别玻璃的析 晶风险改善和力学性能提升方面取得了突破性的进展，而且同等条件下的气泡数量明显下 降，整体技术方案比传统R玻璃及改良R玻璃纤维更易于实现大规模工业化生产。
[0078] 本发明通过引入较高含量的Li2O,合理配置CaO、MgO的重量百分比含量，MgO/ (CaO+MgO)、Li2OAl2O3的摩尔百分比比值范围，利用Li 20与A1203、Li2O与MgO、CaO与MgO 的组合效果，不仅可以明显提高玻璃的力学性能，使其高于传统R玻璃；而且还可以大幅降 低玻璃的粘度和析晶风险，获得更低的液相线温度、拉丝成型温度和气泡数量，使其显著低 于传统R玻璃。因此，本发明的玻璃纤维组合物更适于大规模池窑生产。
[0079] 由根据本发明的玻璃纤维组合物可以制成具有上述优良性能的玻璃纤维。
[0080] 根据本发明的玻璃纤维组合物与一种或多种有机和/或无机材料结合可制备得 到性能优良的复合材料，例如，玻纤增强基材。
[0081] 最后应说明的是：在本文中，术语"包括"、"包含"或者其任何其他变体意在涵盖非 排他性的包含，从而使得包含一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素， 而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固 有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句"包括一个…"限定的要素，并不排除在包括 所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0082] 以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例 对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施 例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者 替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
【主权项】
1. 一种玻璃纤维组合物，其特征在于，所述玻璃纤维组合物含有下述组分，各组分的含 量以重量百分比表示如下： Si02 58.5-62.5% A120；, 14,5-17% CaO 10.5-14.5% MgO 8-10% Li?0 >0.5%iL<l% Na.O 0.05-1% I<20 0.05-1% Fe203 0.05-1% Ti02 0.15-1.5% 并且，摩尔百分比的比值Cl=Li20/Al203的范围为0. 105-0. 22,摩尔百分比的比值C2 =Mg(V(Ca0+Mg0)的范围为 0? 435_0. 55。2. 根据权利要求1所述的玻璃纤维组合物，其特征在于，所述玻璃纤维组合物还包括 SrO,并且SrO的重量百分比是0-2%。3. 根据权利要求1所述的玻璃纤维组合物，其特征在于，摩尔百分比的比值C2 =MgO/ (Ca0+Mg0)的范围为 0? 44-0. 53。4. 根据权利要求2所述的玻璃纤维组合物，其特征在于，SrO的含量以重量百分比表示 为 0? 2-1. 5%〇5. 根据权利要求1或4所述的玻璃纤维组合物，其特征在于，重量百分比的比值C3 = (Mg0+Sr0)/Ca0 的范围为 0? 58-0. 9。6. 根据权利要求1所述的玻璃纤维组合物，其特征在于，各组分的含量以重量百分比 表示如下： Si02 59-62% Al2〇3 15-16.5% CaOi1.8-14.5% MgO 8-10% Li20 >0.6%且$1% Na20 0.05-1% K20 0.05-1% Fe20, 0.05-1% Ti02 0.15-1.5% SrO 0-2% 并且，摩尔百分比的比值Cl=Li20/Al203的范围为0. 125-0. 21，摩尔百分比的比值C2 =Mg(V(Ca0+Mg0)的范围为 0? 44-0. 53。7. 根据权利要求1所述的玻璃纤维组合物，其特征在于，各组分的含量以重量百分比 表示如下： Si02 59-62% Al2〇3 15-16.5% C'aO 11,8-14.5% MgO 8-10% Li20 >0.75%iL<!% Na.O 0.05-1% K?0 0.05-1% Fe2〇i 0.05-1% TiO?. 0.2-1.5% SrO 0-2% 并且，摩尔百分比的比值Cl=Li20/Al203的范围为0. 155-0. 21，摩尔百分比的比值C2 =Mg(V(Ca0+Mg0)的范围为 0? 44-0. 53。8. 根据权利要求1所述的玻璃纤维组合物，其特征在于，各组分的含量以重量百分比 表示如下： Si02 59-62% Al20; 15-16.5% CaO 11.8-14.5% MgO 8-10% Li：0 >0.5%且￡1% Na20 0.05-1% K,0 0.05-1% Fe203 0.05-1% Ti02 0.15-1.5% SrO 0.2-1.5% 并且，摩尔百分比的比值Cl = Li20/Al203的范围为0. 105-0. 22,摩尔百分比的比值C2 =Mg(V(Ca0+Mg0)的范围为0? 435-0. 55,重量百分比的比值C3 = (Mg0+Sr0)/Ca0的范围为 0. 58-0. 9〇9. 一种玻璃纤维，其特征在于，所述玻璃纤维由如权利要求1-8中任一项所述的玻璃 纤维组合物制成。10. -种复合材料，其特征在于，所述复合材料包括如权利要求9所述的玻璃纤维。
【专利摘要】本发明提供一种高性能玻璃纤维组合物及其玻璃纤维和复合材料。其中，玻璃纤维组合物含有的各组分的含量以重量百分比表示如下：SiO2为58.5-62.5％，Al2O3为14.5-17％，CaO为10.5-14.5％，MgO为8-10％，Li2O为>0.5％且≤1％，Na2O为0.05-1％，K2O为0.05-1％，Fe2O3为0.05-1％，TiO2为0.15-1.5％，摩尔百分比的比值C1＝Li2O/Al2O3的范围为0.105-0.22，摩尔百分比的比值C2＝MgO/(CaO+MgO)的范围为0.435-0.55。该组合物能提高玻璃的力学性能，降低玻璃的粘度、析晶风险及气泡数量，更适于大规模池窑生产。
【IPC分类】C03C13/02
【公开号】CN105016622
【申请号】CN201510191134
【发明人】章林, 曹国荣, 邢文忠, 顾桂江, 洪秀成
【申请人】巨石集团有限公司
【公开日】2015年11月4日
【申请日】2015年4月21日