CN109052975A

CN109052975A - 一种玄武岩纤维及其生产工艺

Info

Publication number: CN109052975A
Application number: CN201810680457.XA
Authority: CN
Inventors: 邹岩辉; 康明; 李军; 代加川; 罗剑超
Original assignee: SICHUAN FIBERGLASS GROUP CO Ltd
Current assignee: SICHUAN FIBERGLASS GROUP CO Ltd
Priority date: 2018-06-27
Filing date: 2018-06-27
Publication date: 2018-12-21

Abstract

本发明公开一种玄武岩纤维及其生产工艺，以重量份计，所述玄武岩纤维组分包括：47％‑59％SiO₂、11％‑16％Al₂O₃、5％‑9％CaO、2％‑7％MgO、2％‑5％Na₂O、0.5％‑3％K₂O、0‑2.6％Li₂O、7％‑16％Fe₂O₃、1％‑3.4％TiO₂、0‑3％ZrO₂、0‑2％CeO₂、0‑2％MnO；通过组分含量及相互比例关系，使得该玄武岩纤维强度高，提高稳定性，提高弹性模量，降低熔化温度，节约能源，改变玻璃料性，提高拉丝性能，适宜于拉丝作业。

Description

一种玄武岩纤维及其生产工艺

技术领域

本发明涉及材料技术领域，具体涉及一种玄武岩纤维及其生产工艺。

背景技术

玄武岩纤维是以天然玄武岩为原料，在1500℃左右高温熔融后，经铂铑合金漏板成型，由拉丝机高速拉制连续几万米不断而得到的纤维。连续玄武岩纤维是一种新型的环保型无机纤维材料，具有轻质高强、耐高温、耐腐蚀、抗氧化、防辐射、绝热隔音等优异性能。是继碳纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维之后的又一种高技术纤维，在航天航空、汽车船舶、土建交通、能源环境、化工消防、国防军工等领域具有用途广泛。尤其是在建筑领域中，作为水泥的新型增强材料，并与水泥、混凝土具有很好的相容性，可有效增强水泥基材料的强度和抗裂性能。

但由于玄武岩是由地球熔岩形成的，因此造成它的先天不足、就是其成分的波动，不仅不同矿床的成分波动较大，就是同一矿点化学成分也有一定的波动范围；因此地球上的玄武岩虽然分布特别广泛、但能够用于稳定、高效拉丝的玄武岩并不多。想要靠单一一种玄武岩实现稳定、高效拉丝困难比较大，即使能选到合适的玄武岩矿也要让费大量的人力和财力、并且造成原料来源窄、原料运输和采集的成本升高。

发明内容

有鉴于此，本申请提供了一种玄武岩纤维及其应用，通过组分含量及相互比例关系，使得该玄武岩纤维强度高，提高稳定性，提高弹性模量，降低熔化温度，节约能源，改变玻璃料性，提高拉丝性能，适宜于拉丝作业。

为解决以上技术问题，本发明提供的技术方案是一种玄武岩纤维，以质量百分数计，所述玄武岩纤维组分包括：47％-59％SiO₂、11％-16％Al₂O₃、5％-9％CaO、2％-7％MgO、2％-5％Na₂O、0.5-3％K₂O、0-2.6％Li₂O、7％-16％Fe₂O₃、1％-3.4％TiO₂、0-3％ZrO₂、0-2％CeO₂、0-2％MnO。

优选的，以质量百分数计，所述玄武岩纤维组分包括：47-59％SiO₂、11％-16％Al₂O₃、5％-9％CaO、2％-7％MgO、2％-5％Na₂O、0.5％-3％K₂O、0.5％-2.6％Li₂O、10.5％-16％Fe₂O₃、1.8％-3.4％TiO₂、1.2％-3％ZrO₂、0.6％-2％CeO₂、0.5％-2％MnO。

优选的，以质量百分数计，所述玄武岩纤维组分包括：54％SiO₂、13.5％Al₂O₃、7.5％CaO、4.6％MgO、3.2％Na₂O、1.8％K₂O、0.8％Li₂O、10.5％Fe₂O₃、1.8％TiO₂、1.2％ZrO₂、0.6％CeO₂、0.5％MnO。

本发明还提供了一种玄武岩纤维的生产工艺，包括：配料方法、熔融工序和纤维成型工序，得玄武岩纤维；所述配料方法包括：采用上述的玄武岩纤维组分进行配料。

优选的，所述生产工艺还包括：检测所述玄武岩纤维玄武岩纤维组分含量。

本申请与现有技术相比，其详细说明如下：

本发明玄武岩纤维通过组分含量及相互比例关系，使得该玄武岩纤维强度高，提高稳定性，提高弹性模量，降低熔化温度，节约能源，改变玻璃料性，提高拉丝性能，适宜于拉丝作业。其中，加入Li₂O来降低熔化温度，降低能耗，同时改变玻璃强度和表面张力，使得玄武岩纤维强度高，稳定性佳，提高拉丝性能，更适合拉丝作业；加入MgO作为大分子氧化物使玻璃结构更加合理，改变玻璃料性，提高玻璃强度和弹性模量，使得该玄武岩纤维强度高，提高拉丝性能，进一步益于拉丝作业；加入TiO₂可提高化学稳定性，同时提高拉丝过程浸润剂的涂覆效果，进一步益于拉丝作业；加入ZrO₂可进一步大幅提高化学稳定性及弹性模量，并增强其耐碱性；加入CeO₂和MnO共同作为高温澄清剂，使玻璃内气泡容易排出，同时改变玻璃粘度，使玻璃质量更好，并且作为强氧化剂，调整玻璃的氧化性，提高稳定性，控制亚铁比，实现调整玻璃的氧化性来达到对铂金漏板起到保护效果。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

实施例1～5、对比例1～2

玄武岩纤维，以质量百分数计，所述玄武岩纤维组分见表1。

上述玄武岩纤维的生产工艺，包括：配料方法、熔融工序和纤维成型工序，得玄武岩纤维并采用常规技术手段检测玄武岩纤维组分含量；所述配料方法包括采用常规技术手段检测配料原料中SiO₂、Al₂O₃、CaO、MgO、Na₂O、K₂O、Li₂O、Fe₂O₃、TiO₂、1.2％ZrO₂、CeO₂和MnO，采用上述的玄武岩纤维组分将配料原料进行配料。

表1

实施例6

本发明的玄武岩纤维具有良好的性能，并通过以下测试来具体论证本发明的的玄武岩纤维具有的良好性能。

性能测试及方法：

1.拉丝作业温度测试

采用美国Theta公司高温粘度测试仪进行玄武岩熔体的粘度测试，取粘度值为103dPa.s对应的温度为拉丝作业温度。测试结果如表2所示。

表2测试结果

其中，由表2可知，本发明玄武岩纤维中加入Li₂O、MgO、TiO₂、ZrO₂、CeO₂和MnO使得玄武岩纤维强度高，稳定性佳，减低熔化温度，减低拉丝温度，更适合拉丝作业。

2.纤维耐碱腐蚀质量保留率测试

取玄武岩纤维各实施例例样品约2.0g纤维置入100ml饱和Ca(OH)2溶液中，设定不同的侵蚀温度(25℃和100℃)和侵蚀时间(1小时、2小时和4小时)，侵蚀结束后，用去离子水清洗数次，室温下干燥。采用电子天平称量腐蚀前后玄武岩纤维的质量，计算耐碱腐蚀质量损失率，耐碱质量损失率如表3所示。

表3纤维碱腐蚀后质量损失率(wt％)

由表3可知本发明提供的玄武岩纤维耐碱腐蚀性能佳，稳定性好。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种玄武岩纤维，其特征在于，以重量百分数计，所述玄武岩纤维组分包括：47％-59％SiO₂、11％-16％Al₂O₃、5％-9％CaO、2％-7％MgO、2％-5％Na₂O、0.5-3％K₂O、0-2.6％Li₂O、7％-16％Fe₂O₃、1％-3.4％TiO₂、0-3％ZrO₂、0-2％CeO₂、0-2％MnO。

2.根据权利要求1所述的玄武岩纤维，其特征在于，以质量百分数计，所述玄武岩纤维组分包括：47％-59％SiO₂、11％-16％Al₂O₃、5％-9％CaO、2％-7％MgO、2％-5％Na₂O、0.5％-3％K₂O、0.5％-2.6％Li₂O、10.5％-16％Fe₂O₃、1.8％-3.4％TiO₂、1.2％-3％ZrO₂、0.6％-2％CeO₂、0.5％-2％MnO。

3.根据权利要求1所述的玄武岩纤维，其特征在于，以质量百分数计，所述玄武岩纤维组分包括：54％SiO₂、13.5％Al₂O₃、7.5％CaO、4.6％MgO、3.2％Na₂O、1.8％K₂O、0.8％Li₂O、10.5％Fe₂O₃、1.8％TiO₂、1.2％ZrO₂、0.6％CeO₂、0.5％MnO。

4.一种玄武岩纤维的生产工艺，其特征在于，包括：配料方法、熔融工序和纤维成型工序，得玄武岩纤维；所述配料方法包括：采用权利要求1～3任意一项所述的玄武岩纤维组分进行配料。