酸沥泸纳硅酸盐玻璃制造高硅氧玻璃纤维性能的研究

以纯碱和石英砂为主要原料制备钠硅酸盐原始玻璃纤维,经酸沥滤、水洗、烘干、烧结等工艺处理后,得到SiO2含量达96%以上的高硅氧玻璃纤维.本文研究了钠硅酸盐原始玻璃纤维的玻璃组分、不同浓度的酸沥滤玻璃纤维的离子交换反应进程,酸沥滤、水洗和烧结等工艺条件对纤维性能的影响.研究结果表明,原始玻璃组分中,随着钠含量的增加,原始玻璃纤维化学稳定性迅速降低,制造的高硅氧纤维强度下降,原始组分中引入少量氧化铝有利于提高高硅氧玻璃纤维的强度.提高酸溶液温度,能够加快酸沥滤反应速度,缩短反应时间.酸沥滤及水洗烘干后,高硅氧纤维呈封闭的多孔结构,在高温下开始收缩,高温收缩量较低,纤维的强度随着热处理温度的提高而提高,但1100℃高温强度低于无碱和硼硅酸盐玻璃制造的高硅氧玻璃纤维.     

高硅氧玻璃纤维生产技术现状及市场问题探讨

介绍了生产高硅氧玻璃纤维用钠硅酸盐玻璃纤维、钠硼硅酸盐玻璃纤维、无碱玻璃纤维制备过程的影响因素,对高硅氧纤维处理过程中酸浓度、温度、水洗、热定型的关键技术进行了分析,并从机理进行了阐释,并结合生产经验,探讨了工艺条件参数,最后对我国高硅氧纤维生产和市场存在的问题进行分析并提出了建议。     

专利摘要

申请号：200910032196发明名称：一种高硅氧玻璃纤维带及其制造工艺申请人：中材科技股份有限公司本发明公开了一种高硅氧玻璃纤维带及其制造工艺,以原始钠硼硅酸盐玻璃纤维原纱为原料,制造工艺包括坯带织造、酸沥滤、水清洗、热处理、后表面处理等。经过上述工艺制备的高硅氧玻璃纤维带,二氧化硅含量大于96％,可以用于缠绕成型等特殊规格产品,使得产品具有可设计加工性。广泛应用于特殊部件的制作和军工产品的防热材料。     

高硅氧玻璃纤维的制造及技术关键

本文阐述了高硅氧玻璃纤维的制造工艺及技术关键问题，如基础玻璃成分、窑炉结构、高硼玻璃电熔技术、织物酸沥滤的研究等。     

高硅氧玻璃纤维网布的研制

本文介绍了高硅氧玻璃纤维的性能,生产原理及高硅氧玻纤网布的生产工艺,并讨论了高硅氧玻纤网布的织造组织结构设计,组织结构与孔隙率的关系、强度设计、酸沥滤法工艺中硼酸含量对高硅氧网布强力的影响以及高硅氧玻璃纤维强度损失机理等。     

酸沥滤和热处理对SiO2-Na2O系统高硅氧玻璃纤维结构的影响

高硅氧玻璃纤维应用广泛、性能优异.目前制备高硅氧特种玻璃纤维的主要方法是酸沥滤.酸沥滤法是将玻璃纤维原纱通过酸沥滤,热处理等工艺制备得到高硅氧玻璃纤维.采用Raman光谱研究SiO2-Na2O二元系玻纤在酸沥滤、热处理工艺制备高硅氧玻璃纤维过程中的纤维结构变化.结果表明:酸沥滤过程使硅氧四面体的弯曲振动峰和不对称伸缩振...     

微孔玻璃纤维的研制

采用酸浸析法,研制出平均孔径（直径）小于2nm的微孔玻璃纤维。研究了原始玻璃组分、分相处理条件等工艺参数对微孔玻璃纤维平均孔径、比表面积的影响。实验结果表明,随着原始玻璃组分中酸可溶物含量的增加,酸沥后多孔体积和比表面积增大,同样,提高分相处理温度和时间也能够提高微孔玻璃的空隙率。还研制出中空硼硅酸盐等玻璃纤维,并采用酸浸析法制备了中空微孔玻璃纤维,与微孔玻璃纤维相比,中空微孔玻璃纤维具有更高的比表面积和孔隙体积。     

玻璃成分与酸沥滤关系的探讨

从3种玻璃纤维成分入手,分别分析了3种玻璃酸沥滤过程中SiO_2质量分数的变化和玻璃成分的溶出,分析了该过程中的溶出机理。从微观形态的角度探讨了酸沥滤对高硅氧布力学性能的影响,指出高硅氧纤维性能与酸沥滤的时间、温度、酸度以及纤维本身的成分都有关系,在开拓高硅氧纤维应用领域的时候,应从用途出发筛选酸沥滤因素。     

无碱基超细高硅氧纤维棉热烧结定型研究

介绍了无碱超细玻璃纤维棉经过酸沥滤、水洗、烘干制得高硅氧棉的过程,对不同热烧结温度下制备的超细高硅氧纤维棉进行氮气吸附法测试比表面积、总孔体积和平均孔径,比较、分析微孔结构,总结提出适用的制备无碱基超细高硅氧纤维棉热烧结温度。     

酸沥滤对高硅氧玻璃纤维结构及性能的影响EI北大核心CSCD

通过扫描电子显微镜和红外光谱仪观察纤维前驱体酸沥滤前后的形貌和结构变化,通过ICP分析Na^(+)的沥出过程,研究了盐酸浓度、温度以及沥滤时间对纤维前驱体Na^(+)沥出率及力学性能的影响。结果表明:高硅氧纤维前驱体在90℃的3 mol/L盐酸溶液中沥滤12h后,纤维中的Na^(+)沥出率达到85%以上;当盐酸浓度为5mol/L时,沥滤后纤维的强度保留率最高。在酸沥滤过程中纤维中的Na^(+)与盐酸中的H^(+)置换,在热处理过程中羟基进一步聚合脱水补强玻璃网络体,实现纤维强度的提升。     

酸沥滤对高硅氧玻璃纤维结构及性能的影响

通过扫描电子显微镜和红外光谱仪观察纤维前驱体酸沥滤前后的形貌和结构变化,通过ICP分析Na~+的沥出过程,研究了盐酸浓度、温度以及沥滤时间对纤维前驱体Na~+沥出率及力学性能的影响。结果表明:高硅氧纤维前驱体在90℃的3 mol/L盐酸溶液中沥滤12h后,纤维中的Na~+沥出率达到85%以上;当盐酸浓度为5mol/L时,沥滤后纤维的强度保留率最高。在酸沥滤过程中纤维中的Na~+与盐酸中的H~+置换,在热处理过程中羟基进一步聚合脱水补强玻璃网络体,实现纤维强度的提升。     

酸沥滤对高硅氧玻璃纤维结构及性能的影响EI北大核心CSCD

通过扫描电子显微镜和红外光谱仪观察纤维前驱体酸沥滤前后的形貌和结构变化,通过ICP分析Na^(+)的沥出过程,研究了盐酸浓度、温度以及沥滤时间对纤维前驱体Na^(+)沥出率及力学性能的影响。结果表明:高硅氧纤维前驱体在90℃的3 mol/L盐酸溶液中沥滤12h后,纤维中的Na^(+)沥出率达到85%以上;当盐酸浓度为5mol/L时,沥滤后纤维的强度保留率最高。在酸沥滤过程中纤维中的Na^(+)与盐酸中的H^(+)置换,在热处理过程中羟基进一步聚合脱水补强玻璃网络体,实现纤维强度的提升。     

SiO2-A12O3-MgO玻璃纤维结构与性能-MgO/(Li2O+B2O3)的影响

以不同含量的氧化锂、氧化硼、氧化镁成分的SiO_2-A1_2O_3-MgO高强(HS)玻璃为研究对象,测试了HS玻璃纤维密度、纤维新生态强度和模量,以及浸胶纱的拉伸强度和模量。采用高温粘度旋转仪、梯度炉以及红外光谱(IR)、核磁共振(NMR)等方法,研究了玻璃中不同比例的MgO/(Li_2O+B2O3)对高强玻璃结构和性能的影响。玻璃成分中SiO_2和Al_2O_3含量相近,增大Li_2O和B2O3含量替代MgO含量可以使玻璃的低温粘度和液相温度均降低,而增加MgO含量则提高了离子堆积密度和玻璃纤维的模量。红外光谱及核磁共振分析表明,HS高强玻璃的结构主要由硅氧四面体[SiO_4]和铝氧四面体[AlO_4]构成。在玻璃结构中,增加Li_2O和B2O3含量可提供的游离氧可使更多的Al~(3+)形成[AlO_4]而进入玻璃网络。相应地,增加MgO含量,提高MgO/(Li_2O+B_2O_3)比例,增加了网络断键和无序度,但增大了断网间的集合程度,有利于玻璃模量的提升。研究表明提高玻璃中SiO_2含量或在玻璃中加入Li_2O,有利于SiO_2-A12O3-MgO系统玻璃纤维强度的提升。     

SiO2-Al2O3-MgO系高强玻璃纤维耐酸性能研究

采用高温熔融法制备了SiO2-Al2O3-MgO系统的S级高强玻璃纤维,研究了不同玻璃组分对玻璃耐酸性能的影响,利用扫描电镜(SEM)、红外光谱(IR)和核磁共振(NMR)等手段分析了酸侵蚀前后纤维的表面形貌和微观结构,进而分析了S级高强玻璃纤维在酸腐蚀环境下的破坏机理.结果表明:S高强玻璃的结构主要由硅氧四面体[SiO4]和铝氧四面体[AlO4]等构成,随着酸蚀的进行,玻璃网络结构被破坏,Si-O-Si断裂形成Si-OH键并形成凝胶附着在纤维表面;而铝氧多面体中Al-O键断裂,Al3+逐渐从玻璃结构中被置换出来,导致玻璃网络中Al3+浓度大大降低;高强系列玻璃的耐酸性能与玻璃表面的化学组成以及玻璃内部的微观结构关系密切.致密的玻璃网络结构有利于抑制H+对玻璃结构破坏,抑制阳离子与H+的置换作用;此外引入离子场强高的Ti4+,由于"积聚"作用而使玻璃结构致密,提高玻璃纤维的耐酸性.     

玻璃纤维的表面化学处理

本文着重研究了钠钙硅酸盐和铝硼硅酸盐两种玻璃纤维经几种不同组成酸浴处理后强度的变化规律,提出了有利于提高强度的工艺条件,诸如氢氟酸与硫酸组成的酸浴浓度,处理时间与温度等。根据实验结果,探讨了纤维强度提高的机理,旁证玻璃纤维表面存在一定厚度的缺陷层。     

高硅氧玻璃纤维制品烧结工艺可节能性探讨

为减少高硅氧玻璃纤维后处理过程中消耗的大量热能，对传统烧结工艺进行改良，研究烧结工艺的可节能性。研究发现原烧结过程是在敞开体系里进行，易损失大量热能；在封闭体系进行高硅氧玻璃纤维烧结处理，则可减少能量损失。经综合分析，最终确定新工艺至少可节能约25％。     

高硅氧纱热失量影响因素

通过选取不同的烘干温度和测定温度,测定高硅氧纱的热失量,进而找到测定温度、烘干温度对高硅氧纱热失量的影响.通过试验发现高硅氧纱的热失量主要反映的是纤维表面吸附水的含量,对于高硅氧纱来说,用热失量代替可燃物含量更为准确.随着测定温度升高,热失量将增加.提高烘干温度,高硅氧纱的热失量降低,但随着存放时间的延长,会恢复到正常烘干温度下的热失量.未烧结的高硅氧纤维为多孔性结构,表面会吸附大量的水,如果在使用过程中对热失量有要求,可以在使用前予以烘干,以除去部分吸附水.     

高硅氧玻璃纤维产品的发展和应用

介绍了高硅氧玻璃纤维的生产方法、产品类型、规格及世界上生产高硅氧玻璃纤维的状况；对提高高硅氧玻璃纤维产品性能的方法作了简介；指出了高硅氧玻璃纤维的主要应用范围：耐高温隔热、保温材料，烧蚀材料，增强材料；金属熔体、高温气尘的过滤净化材料；防火、耐高温防护材料等。     

池窑拉制无碱玻璃纤维的组分及配合料的制备

1 无碱玻璃纤维的组分无碱玻璃是指碱金属氧化物含量小于1.0%的铝硼硅酸盐玻璃,国际上通常叫做“E”玻璃.我国早期用R_2O小于2.0%的无碱成分,根据电气绝缘材料的特殊要求,目前我国无碱纤维中R_2O的含量大多控制在1.0%左右,部分企业内部指标已降低到0.8%以下.无碱玻璃纤维成分的基础是SiO_2、Al_2O_3、CaO三元系统.下面是几家工厂的无碱玻璃组分目标值(注:受漏板结构和拉丝工艺条件、产品结构的限制,考虑到原料来源、产品的生产成本和产品用途等因素,“E”玻璃目标组成的设计会有所不同).     

钙镁硅系陶瓷纤维的酸沥滤处理与性能研究

采用酸沥滤方法,对钙镁硅系陶瓷纤维进行了表面处理,测试结果表明,沥滤处理降低了纤维中碱土金属CaO和MgO的含量、提高了SiO2的含量;采用适中的硫酸溶液浓度（1～3mol/L）,可以在保持纤维/纤维制品性能变化不大的情况下,提高纤维的晶化温度,明显抑制纤维的晶化。