一种耐高温玄武岩纤维组合物的制作方法
一种耐高温玄武岩纤维组合物的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种耐高温玄武岩纤维组合物，该玄武岩纤维组合物按照重量百分比，由以下成分组成：SiO2：55~66%，Al2O3：10~20%，MgO：8~15%，CaO：4~12%，Fe2O3：4~8%，FeO：3~5%，K2O：0.2~1%，Na2O：0.2~1%，TiO2：0.3~1%。采用上述组合物制备的耐高温玄武岩纤维，拉伸强度超过2600MPa，软化点温度超过900℃，具有更好的耐热性能。
【专利说明】一种耐高温玄武岩纤维组合物
【技术领域】
[0001]本发明属于高技术纤维材料领域，具体来说，涉及一种耐高温玄武岩纤维组合物。【背景技术】
[0002]人造无机纤维广泛应用在耐热领域中，它们可用于高温隔热的保温防护材料、密封材料和防火材料，如焊接隔帘，防火卷帘，灭火毯、防火服、隔热卷帘、高温滤袋等。近年来，人们开始利用无机人造纤维制作密封填料。
[0003]目前应用在耐热领域的无机纤维主要有玻璃纤维、玄武岩纤维、碳纤维、陶瓷纤维等。玻璃纤维中无碱E玻璃的产量最大，应用最广，且成本低廉，但其在500°C条件下，拉伸强度迅速退化，耐热性能不好；高硅氧玻璃纤维耐热性很好，专利CN102992634A公开了一种耐高温的高硅氧玻璃，其耐温性能大于等于1100°C。尽管这种玻璃的耐热性能高，但是熔化温度较高，并且是必须经过复杂的后处理，才能达到良好的耐热性能，工业化生产难度较大。高强度S系列玻璃的耐热性和强度俱佳，但成本很高。碳纤维、陶瓷纤维与高强玻璃一样，由于价格昂贵，使它们的使用受到了限制。日本专利公报(公开)N0.2001-206733A公开了一种耐热玻璃纤维，这种耐热玻璃纤维通过使玻璃纤维表面经受无机酸处理得到了耐热800 V左右的耐热玻璃纤维。
[0004]玄武岩纤维具有非人工合成的纯天然性，加之生产过程无害，且产品寿命长，是一种低成本、高性能、洁净程度理想的新型绿色环保材料，同时又具有较好的力学性能、化学稳定性、耐高温性能、耐久性等综合性能。其主要成分是Si02、A1203、MgO, CaO, FeO、Fe2O3,和传统玻璃纤维成分类似，由于玄武岩原矿遍布各地，原料成本相比玻璃纤维低廉很多。玄武岩纤维具有良好的热绝缘性、抗声性、抗腐蚀性、无毒性、不燃性以及良好的力学性能，因此用来制作工业上广泛使用的热绝缘材料、声绝缘材料和抗震材料等复合材料。目前，玄武岩纤维保温材料主要包括玄武岩纤维保温毡、玄武岩纤维绳、玄武岩纤维保温管和玄武岩纤维保温板。
[0005]虽然玄武岩纤维具有较好的耐热性能，但随玄武岩纤维在保温、耐热应用领域的不断拓展，对玄武岩纤维耐热性能提出了更高的要求。近年来，如何提高玄武岩纤维的耐热性能，以满足更高耐热应用领域的实际要求，成为玄武岩纤维研究的一个热点。
【发明内容】
[0006]技术问题:本发明所要解决的技术问题是:提供一种耐高温玄武岩纤维组合物，使玄武岩纤维具有更好的耐热性能。
[0007]技术方案:为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是:
[0008] 一种耐高温玄武岩纤维组合物，该玄武岩纤维组合物按照重量百分比，由以下成分组成:
[0009]SiO255-66%,
Al2O51 0~20%?
MgO8-15%,
CaO4-12%,
Fc2O',4-8%,
FcO3-5%,
K2O0.2-1%
NaiO0.2-1%,
TiO20.3~I %。
[0010]进一步，该玄武岩纤维组合物按照重量百分比，由以下成分组成:
[0011]
SiO258-65%,
Al2O312~14%,
MgOIO~15%，
CaO5~10%,
Fc2O34 ~8%，
FeO3-5%,
[0012]K2O0.2-0.5%
Na2O0.2-0.5%,
TiO20.3-1 %?
[0013]进一步，所述的SiO2和Al2O3的重量百分比之和大于或等于70%。
[0014]进一步，所述的Fe2O3的重量百分比和FeO的重量百分比的比值大于I。
[0015]进一步，所述的K2O和Na2O的重量百分比之和为0.4~2%。
[0016]有益效果:与现有技术相比，本发明的玄武岩纤维组合物具有耐高温的优良特性。与普通玄武岩纤维相比，本发明的玄武岩纤维组合物的组分变化不大，但其软化温度从700°C提高到900°C左右，从而显著提高了玄武岩纤维的耐热性能。发明的耐热玄武岩纤维可作为防火、保温、绝缘等材料，用途极为广泛。采用同步热分析仪测量纤维的软化点温度，采用纤维强伸度仪测量纤维的拉伸强度和模量。测量结果显示，相对于现有玻璃纤维、玄武岩纤维，本发明的玄武岩纤维的软化点温度、拉伸强度和模量均有明显提高。因此，相比普通玻璃纤维，本发明的玄武岩纤维的耐热性能得到大幅提升，还有更好的拉伸强度和模量。另外，使用本发明的组合物来制备玄武岩纤维，可采用普通玄武岩纤维生产工艺和装置及相似的工艺条件进行生产，具有较低廉的生产成本，适用于工业化生产。【具体实施方式】
[0017]下面对本发明的技术方案进行详细的说明。
[0018]一种耐高温玄武岩纤维组合物，该玄武岩纤维组合物按照重量百分比，由以下成分组成:
[0019]
jm j--jT f
S1O255-66%,
AI2O310~20%f
MgO8 ~15%,
CaO4-12%,
Fe^O?4~8%?
FeO3-5%,
K2O0.2-1%
Na.00.2-1%,
TiO20.3-1%,
[0020]作为一种优选方案，上述 玄武岩纤维组合物，按照重量百分比，由以下成分组成:
[0021]
Sio；63-66%,
Al2O310-11%,
MgO8~11%，
CaO4-5%,
Fe2O35~8%,
FeO3-5%,
K2O0.3-0.4%
Na2O0.2-1%,
TiO203-0,6%=
[0022]该优选方案的玄武岩纤维组合物的软化点温度较高，为895°C以上，同时也具有较好的纤维化温度，均为1300°C以上。该优选方案的玄武岩纤维组合物具有明显的耐高温性倉泛。
[0023]作为另一种优选方案，上述玄武岩纤维组合物，按照重量百分比，由以下成分组
成:
[0024]
【权利要求】
1.一种耐高温玄武岩纤维组合物，其特征在于，该玄武岩纤维组合物按照重量百分比，由以下成分组成:
2.按照权利要求1所述的耐高温玄武岩纤维组合物，其特征在于，该玄武岩纤维组合物按照重量百分比，更优选的由以下成分组成:
3.按照权利要求1所述的耐高温玄武岩纤维组合物，其特征在于，所述的SiO2和Al2O3的重量百分比之和大于或等于70%。
4.按照权利要求1所述的耐高温玄武岩纤维组合物，其特征在于，所述的Fe2O3的重量百分比和FeO的重量百分比的比值大于I。
5.按照权利要求1所述的耐高温玄武岩纤维组合物，其特征在于，所述的K2O和Na2O的重量百分比之和为0.4~2%。
【文档编号】C03C13/06GK103951268SQ201410139342
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年4月8日 优先权日:2014年4月8日
【发明者】吴智深, 刘建勋, 蒋鸣, 汪洋, 雷亮 申请人:东南大学, 江苏绿材谷新材料科技发展有限公司
【专利摘要】本发明公开了一种耐高温玄武岩纤维组合物，该玄武岩纤维组合物按照重量百分比，由以下成分组成：SiO2：55~66%，Al2O3：10~20%，MgO：8~15%，CaO：4~12%，Fe2O3：4~8%，FeO：3~5%，K2O：0.2~1%，Na2O：0.2~1%，TiO2：0.3~1%。采用上述组合物制备的耐高温玄武岩纤维，拉伸强度超过2600MPa，软化点温度超过900℃，具有更好的耐热性能。
【专利说明】一种耐高温玄武岩纤维组合物
【技术领域】
[0001]本发明属于高技术纤维材料领域，具体来说，涉及一种耐高温玄武岩纤维组合物。【背景技术】
[0002]人造无机纤维广泛应用在耐热领域中，它们可用于高温隔热的保温防护材料、密封材料和防火材料，如焊接隔帘，防火卷帘，灭火毯、防火服、隔热卷帘、高温滤袋等。近年来，人们开始利用无机人造纤维制作密封填料。
[0003]目前应用在耐热领域的无机纤维主要有玻璃纤维、玄武岩纤维、碳纤维、陶瓷纤维等。玻璃纤维中无碱E玻璃的产量最大，应用最广，且成本低廉，但其在500°C条件下，拉伸强度迅速退化，耐热性能不好；高硅氧玻璃纤维耐热性很好，专利CN102992634A公开了一种耐高温的高硅氧玻璃，其耐温性能大于等于1100°C。尽管这种玻璃的耐热性能高，但是熔化温度较高，并且是必须经过复杂的后处理，才能达到良好的耐热性能，工业化生产难度较大。高强度S系列玻璃的耐热性和强度俱佳，但成本很高。碳纤维、陶瓷纤维与高强玻璃一样，由于价格昂贵，使它们的使用受到了限制。日本专利公报(公开)N0.2001-206733A公开了一种耐热玻璃纤维，这种耐热玻璃纤维通过使玻璃纤维表面经受无机酸处理得到了耐热800 V左右的耐热玻璃纤维。
[0004]玄武岩纤维具有非人工合成的纯天然性，加之生产过程无害，且产品寿命长，是一种低成本、高性能、洁净程度理想的新型绿色环保材料，同时又具有较好的力学性能、化学稳定性、耐高温性能、耐久性等综合性能。其主要成分是Si02、A1203、MgO, CaO, FeO、Fe2O3,和传统玻璃纤维成分类似，由于玄武岩原矿遍布各地，原料成本相比玻璃纤维低廉很多。玄武岩纤维具有良好的热绝缘性、抗声性、抗腐蚀性、无毒性、不燃性以及良好的力学性能，因此用来制作工业上广泛使用的热绝缘材料、声绝缘材料和抗震材料等复合材料。目前，玄武岩纤维保温材料主要包括玄武岩纤维保温毡、玄武岩纤维绳、玄武岩纤维保温管和玄武岩纤维保温板。
[0005]虽然玄武岩纤维具有较好的耐热性能，但随玄武岩纤维在保温、耐热应用领域的不断拓展，对玄武岩纤维耐热性能提出了更高的要求。近年来，如何提高玄武岩纤维的耐热性能，以满足更高耐热应用领域的实际要求，成为玄武岩纤维研究的一个热点。
【发明内容】
[0006]技术问题:本发明所要解决的技术问题是:提供一种耐高温玄武岩纤维组合物，使玄武岩纤维具有更好的耐热性能。
[0007]技术方案:为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是:
[0008] 一种耐高温玄武岩纤维组合物，该玄武岩纤维组合物按照重量百分比，由以下成分组成:
[0009]SiO255-66%,
Al2O51 0~20%?
MgO8-15%,
CaO4-12%,
Fc2O',4-8%,
FcO3-5%,
K2O0.2-1%
NaiO0.2-1%,
TiO20.3~I %。
[0010]进一步，该玄武岩纤维组合物按照重量百分比，由以下成分组成:
[0011]
SiO258-65%,
Al2O312~14%,
MgOIO~15%，
CaO5~10%,
Fc2O34 ~8%，
FeO3-5%,
[0012]K2O0.2-0.5%
Na2O0.2-0.5%,
TiO20.3-1 %?
[0013]进一步，所述的SiO2和Al2O3的重量百分比之和大于或等于70%。
[0014]进一步，所述的Fe2O3的重量百分比和FeO的重量百分比的比值大于I。
[0015]进一步，所述的K2O和Na2O的重量百分比之和为0.4~2%。
[0016]有益效果:与现有技术相比，本发明的玄武岩纤维组合物具有耐高温的优良特性。与普通玄武岩纤维相比，本发明的玄武岩纤维组合物的组分变化不大，但其软化温度从700°C提高到900°C左右，从而显著提高了玄武岩纤维的耐热性能。发明的耐热玄武岩纤维可作为防火、保温、绝缘等材料，用途极为广泛。采用同步热分析仪测量纤维的软化点温度，采用纤维强伸度仪测量纤维的拉伸强度和模量。测量结果显示，相对于现有玻璃纤维、玄武岩纤维，本发明的玄武岩纤维的软化点温度、拉伸强度和模量均有明显提高。因此，相比普通玻璃纤维，本发明的玄武岩纤维的耐热性能得到大幅提升，还有更好的拉伸强度和模量。另外，使用本发明的组合物来制备玄武岩纤维，可采用普通玄武岩纤维生产工艺和装置及相似的工艺条件进行生产，具有较低廉的生产成本，适用于工业化生产。【具体实施方式】
[0017]下面对本发明的技术方案进行详细的说明。
[0018]一种耐高温玄武岩纤维组合物，该玄武岩纤维组合物按照重量百分比，由以下成分组成:
[0019]
jm j--jT f
S1O255-66%,
AI2O310~20%f
MgO8 ~15%,
CaO4-12%,
Fe^O?4~8%?
FeO3-5%,
K2O0.2-1%
Na.00.2-1%,
TiO20.3-1%,
[0020]作为一种优选方案，上述 玄武岩纤维组合物，按照重量百分比，由以下成分组成:
[0021]
Sio；63-66%,
Al2O310-11%,
MgO8~11%，
CaO4-5%,
Fe2O35~8%,
FeO3-5%,
K2O0.3-0.4%
Na2O0.2-1%,
TiO203-0,6%=
[0022]该优选方案的玄武岩纤维组合物的软化点温度较高，为895°C以上，同时也具有较好的纤维化温度，均为1300°C以上。该优选方案的玄武岩纤维组合物具有明显的耐高温性倉泛。
[0023]作为另一种优选方案，上述玄武岩纤维组合物，按照重量百分比，由以下成分组
成:
[0024]
【权利要求】
1.一种耐高温玄武岩纤维组合物，其特征在于，该玄武岩纤维组合物按照重量百分比，由以下成分组成:
2.按照权利要求1所述的耐高温玄武岩纤维组合物，其特征在于，该玄武岩纤维组合物按照重量百分比，更优选的由以下成分组成:
3.按照权利要求1所述的耐高温玄武岩纤维组合物，其特征在于，所述的SiO2和Al2O3的重量百分比之和大于或等于70%。
4.按照权利要求1所述的耐高温玄武岩纤维组合物，其特征在于，所述的Fe2O3的重量百分比和FeO的重量百分比的比值大于I。
5.按照权利要求1所述的耐高温玄武岩纤维组合物，其特征在于，所述的K2O和Na2O的重量百分比之和为0.4~2%。
【文档编号】C03C13/06GK103951268SQ201410139342
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年4月8日 优先权日:2014年4月8日
【发明者】吴智深, 刘建勋, 蒋鸣, 汪洋, 雷亮 申请人:东南大学, 江苏绿材谷新材料科技发展有限公司
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