B2O3、Li2O、ZrO2對MgO-Al2O3-SiO2系高強玻纖性能的影響.pdf

1、高強玻纖是一個極具吸引力的纖維材料，一方面與普通玻璃纖維相比其強度明顯增加，同時與性能相當(dāng)?shù)挠袡C纖維相比制造成本更低，工藝更簡單。高強玻纖的突出優(yōu)點是拉伸強度高，缺點是在制備過程中玻璃纖維成型溫度較高。需使用特殊的耐火材料及鉑、銠等貴金屬材料作為內(nèi)襯的窯爐進(jìn)行熔制。因此如何有效制備玻璃纖維在玻璃配方和拉絲工藝方面還有一定技術(shù)難點。所以對高性能玻璃纖維組分的研究仍是高強玻璃纖維長期發(fā)展的主要方向之一。
　　 本文研究的目的是為開發(fā)

2、出工藝性能優(yōu)良，拉伸強度、模量及其它使用性能較優(yōu)的高強玻纖制品做基礎(chǔ)研究工作。本文通過向高強玻纖基礎(chǔ)配方中引入各種不同氧化物，并通過性能測試研究其對高強玻纖工藝性能及使用性能的影響。從而為開發(fā)新的高強玻纖配方提供一定的理論指導(dǎo)與數(shù)據(jù)支持。經(jīng)過對文獻(xiàn)資料的查詢結(jié)果進(jìn)行分析對比，根據(jù)現(xiàn)有的實驗設(shè)備條件本文選取了三種較有代表性的氧化物B2O3、Li2O、ZrO2為研究對象開展了本論文的研究工作。
　　 研究結(jié)果表明在硅鋁鎂高強玻纖組分

3、中，引入不同的改性氧化物可在一定程度上改善其工藝及其使用性能。其中引入氧化硼的研究結(jié)果表明，氧化硼引入量從1wt.％增加到2wt.％時可提高硅鋁鎂系高強玻纖拉伸強度200MPa左右，通過降低玻璃液的高溫粘度為其工藝性能的改善提供了可能。同時氧化硼的引入還在一定程度上降低了玻纖的密度，這進(jìn)一步擴展了高強玻纖的應(yīng)用范圍和使用極限。特別是在風(fēng)能發(fā)電產(chǎn)業(yè)中，這將為降低風(fēng)機葉片質(zhì)量提高風(fēng)葉效率提供進(jìn)一步的發(fā)展空間。但氧化硼的引入一定程度上降低了玻

4、纖的化學(xué)穩(wěn)定性，這將對復(fù)合材料基體及浸潤劑的使用提高了一定的要求。
　　 引入氧化鋰主要是考慮到其在玻璃成分中的助熔作用，但是氧化鋰具有強斷網(wǎng)作用，引入過量將會嚴(yán)重影響玻璃結(jié)構(gòu)強度，所以選擇適當(dāng)引入量對工藝改善具有積極的意義。實驗結(jié)果表明氧化鋰的引入對二氧化硅主體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了一定程度的破壞，但在引入前期同時也促進(jìn)了鋁氧四面體穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的形成。結(jié)果表明在氧化鋰引入量小于等于0.3wt.％時對高強玻璃纖維的拉伸、化學(xué)侵蝕等使用性能影響不

5、大。高強玻纖玻璃液的粘度隨氧化鋰引入量的增加逐漸降低，其中氧化鋰引入量由0.2wt.％增加到0.3wt.％引起同粘度下溫度降低約15℃。
　　 氧化鋯引入硅酸鹽玻璃結(jié)構(gòu)中能在一定范圍內(nèi)與硅氧基團結(jié)合進(jìn)入玻璃網(wǎng)絡(luò)，一定程度上可加強玻璃網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)強度。實驗結(jié)果表明氧化鋯引入量在2wt.％左右范圍內(nèi)時能在一定程度上加強玻璃網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)強度，提高高強玻纖的拉伸強度約100MPa，但同時引起了結(jié)構(gòu)的剛性增加韌性降低。隨著氧化鋯引入量的增加高強