ZrO_2、TiO_2、Cr_2O_3、P_2O_5晶核剂对MgO-Al_2O_3-SiO_2系统玻璃纤维核化晶化过程的研究

分别加入ZrO_2、ZrO_2+TiO_2、Cr_2O_3、P_2O_5晶核剂的MgO-Al_2O_3-SiO_2系统的玻璃纤维,应用热谱DTA、X射线衍射分析、透射电子显微镜等测试方法,研究玻璃纤维的核化、析晶特性。研究表明:(1)用喷吹法制取的玻璃纤维实际上已有晶体析出,其析出的晶相与析晶程度主要与所加入的晶核剂有关,其中加入ZrO_2+TiO_2混合晶核剂的玻璃纤维和加入Cr_2O_3的玻璃纤维析出的晶体较多,加入P_2O_5的玻璃纤维主要呈核化状态。尽管未热处理过的纤维存有晶体,但纤维的核化处理仍然能起到控制析出晶粒大小和数量的作用。(2)不同晶核剂对玻璃纤维的晶化作用不相同,ZrO_2的加入能使玻璃纤维的晶化受到一定的控制,而ZrO_2+TiO_2混合晶核剂能使尖晶石等晶体在较低温度下大量析出,对阻止玻璃纤维中的微裂纹扩展有一定作用。P_2O_5在含Al_2O_3量较高的纤维中能使纤维在较低温度就出现软化粘结现象和难以析晶,故不适于作纤维的添加剂使用。Cr_2O_3的自我成核作用使纤维能在较低温度下直接析出了尖晶石,这对提高纤维的使用温度有利。     

玻璃纤维微结晶及其若干性能

本文应用差热分析、X射线衍射、透射电镜和扫描电镜研究了以TiO_2作晶核剂的Li_2O-Al_2O_3-SiO_2B_2O_3-ZnO系微晶玻璃纤维分相、核化、晶化、微裂纹扩展及其对该系统玻璃纤维抗张强度和耐碱腐蚀性能的影响。测定了该系玻璃纤维分相初始温度、核化温度区间、结构转变温度(T_g)、析晶的程序、活化能、动力学指数、微晶大小及其含量、微裂纹尺寸、抗张强度和碱失重。对微晶玻璃纤维制备过程中伴随的微晶化机理和微裂纹扩展过程作了较深入、细致的探讨。     

陶瓷纤维及其应用

文献资料中的陶瓷纤维。概念比较混乱,大致有三类:①SiO_2·Al_2O_3纤维,这就是本文所介绍的陶瓷纤维。化学成份主要是SiO_2和Al_2O_3,其比例接近1,是一种玻璃质纤维。②Al_2O_3纤维,即Saffil纤维,1972年开始出售,是一种品质纤维,用溶液法生产,可与ZrO_2纤维等同列为氧化物纤维或晶体纤维,本文不包括。③微晶玻璃纤维,成份接近于玻璃纤维,Al_2O_3含量一般在10％左右,采用漏板法生产,是一种连续玻璃纤维,用途主要为增强材料。实际上这是一种高强、高模量玻璃纤维,本文中也不包括。     

微晶玻璃纤维耐碱腐蚀实验

本文应用碱失重分析研究了Li_2O—Al_2O_3—Si_2O-B_2O_3—ZrO—TiO_2—系玻璃纤维微晶化对其耐碱腐蚀能力的影响.从分析研究中发现:1.微晶化能提高玻璃纤维耐碱能力;2.玻璃纤维耐碱能力随着其中微晶含量的增加而增加.     

重要的化工原料硼酸钙

硼酸钙有二元二硼酸钙(CaO·B_2O_3·nH_2O)、二元四硼酸钙(CaO·2B_2O_3·nH_2O)、四元六硼酸钙(2CaO·3B_2O_3·nH_20)和二元六硼酸钙。它广泛应用在玻璃、陶瓷、搪瓷和釉行业,尤其在无碱玻璃纤维中是唯一无氟、低镁,铁甚微的一种重要的化工原料。在无碱玻璃纤维中的硼,长期来自硼酸,而硼酸用量费用占原料总价的70～80%,不仅增加了生产成本,而且还因硼酸的挥发而污染了工作环     

O_2等离子体改性玻璃纤维增强SiO_2气凝胶复合材料的制备及表征

为了制备得到性能优异的疏水SiO_2气凝胶复合材料,以O_2等离子体处理的玻璃纤维作为增强相,结合溶胶-凝胶法和超临界CO_2干燥工艺制备SiO_2气凝胶复合材料并对复合材料的结构、表面基团、疏水性、热稳定性以及绝热、力学性能进行表征。结果一方面表明O_2等离子体处理改善了玻璃纤维与SiO_2气凝胶的结合能力,使复合材料具有更加优异的绝热性能和力学性能;另一方面表明疏水改性后的O_2等离子体处理玻璃纤维增强的SiO_2气凝胶复合材料在MTMS与TEOS比例为0.4∶1时,具有低密度(0.228 g/cm~3)、低导热率(0.0214 W/m·K)、高孔隙率(80.0%)、高比表面积(741.66 m~2·g~(-1))、高疏水角(129.2°)以及高抗压强度(σ_(20%)=152.88 kPa)的特点。这些优异的性能促进了O_2等离子体处理玻璃纤维增强的SiO_2气凝胶复合材料在绝热领域更加广泛的应用。     

Li_2O-Al_2O_3-SiO_2-B_2O_3系统玻璃纤维的核化晶化机理

本文运用扫描电镜、X射线衍射定性分析和定量分析等手段,研究了以TiO_2为成核剂的Li_2O-Al_2O_3-SiO_2-B_2O_3系统玻璃纤维的核化晶化机理。结果表明,不加TiO_2时,纤维析晶与同成份的块状玻璃明显不同,而且析晶具有明显的方向性。添加TiO_2后,整个纤维内部均匀析晶。另外,TiO_2的加入降低了高温粘度,升高了低温粘度,加快了析晶速度,并促使β-锂霞石(Li_2O·Al_2O_3·2SiO_2)较快地向β-锂辉石(Li_2O·Al_2O_3·4SiO_2)转变。     

低碱度水泥对中碱玻璃纤维作用机理的研究

在“玻璃纤维在水泥中的侵蚀机理与防止侵蚀的途径”一文的基础上,我们根据CaO-Al_2O_3-CaSO_4-H_2O和CaO-SiO_2-H_2O系统不变点的CaO浓度最低,研制出对玻璃纤维侵蚀小的低碱度水泥。应用扫描电镜观察、X射线分析、差热分析、酸度测定和化学分析等方法,对低碱度水泥与中碱玻璃纤维作用机理进行了研究。认为具有钙矾石、水化氧化铝凝胶、石膏三相共存的液相碱度是比较低的;对玻璃纤维的侵蚀速率缓慢,相当于石膏浆液或者水对中碱玻璃纤维的侵蚀速率,比硅酸盐水泥侵蚀中碱玻璃速率慢20倍左右。证明了低碱水泥对玻璃纤维的侵蚀是以化学侵蚀为主。 试验还表明,中碱玻璃纤维浸泡在低碱度水泥浆液中,其耐久性胜于硅酸盐水泥浆液浸泡抗碱玻璃纤维;如果用50℃低碱度水泥浆液浸泡抗碱玻璃纤维,七个月后玻璃纤维强度未下降。     

高强玻璃中某些氧化物对其析晶性能的影响

高强玻璃成份是属于SiO_2—Al_2O_3—MgO系统的,为了试制高强玻璃,设计了料方,配制和熔化了一系列SiO_2—Al_2O_3—MgO玻璃.然后化验分析其化学成份,测试其析晶上限温度,最后选取最理想的玻璃成份进行拉丝,要求拉制成的玻璃纤维强度高,玻璃的析晶上限温度较低,析晶速度较慢,有合适的成型粘度等等.一般其化学成份波动范围为:     

SiO_2-Al_2O_3-CaO-MgO高强度玻璃纤维掺杂TiO_2的结构性能研究

采用高温熔融的方法制备了不同TiO_2掺杂量的Si O_2-Al_2O_3-Ca O-Mg O高强玻璃纤维,借助FT-IR、XRD和SEM等研究了玻璃的结构和性能。结果表明:随着TiO_2掺杂量的增加,玻璃的密度先快速上升后变缓,玻璃的摩尔体积则先快速下降后变缓;玻璃的介电常数出现极大值,介电损耗出现极小值;玻璃纤维的拉伸强度和断裂伸长率均呈现先增大后减小的趋势。XRD和SEM表明掺杂TiO_2不会使玻璃析晶倾向增加,不影响玻璃纤维的拉丝工艺。     

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。     

硼酸在无碱玻璃纤维生产上的应用

1 引言 在无碱玻璃纤维生产中,氧化硼(B_2O_3)是玻璃中的一种重要组分,它能降低玻璃液的熔制温度、调整玻璃液的粘度和表面张力,防止断丝。氧化硼还可加强原丝的抗水性和抗化学性,加强玻璃纤维与树脂的粘附能力。     

Y_2O_3-Al_2O_3.AIN-Si_3N_4系统的亚固相关系

研究了 Y_2O_3-Al_2O_3·AlN-Si_3N_4 系统的亚固相关系。得知在 Y_2O_3-Al_2O_3·AlN 二元系统中存在两个结构分别与 5Al_2O_3·3Y_2O_3(YAG)和Al_2O_3·2Y_2O_3(YAM)相同的含氮的YAG和YAM。在这二元系统中还存在一个结构与 Al_2O_3·Y_2O_3(钙钛矿型)相同的不稳定化合物,它在1550℃开始形成,但不易得到单相化合物。在Y_2O_3-Al_2O_3·AlN-Si_3N_4 三元系统中,不存在五组分的化合物,只存在YAM和J相之间的连续固溶体。 研究结果得出了 Y_2O_3-Al_2O_3·AlN-Si_3N_4 三元系统的亚固相关系图,在此图中存在四个含有固溶体的二相区和三个部存在有YAG’的相容性三角形。它们分别是:Y_2O_3-J_(s.s.)、YAG’-J_(s.s.)、Y_2O_3·Si_3N_4-J_(s.s.)和YAG’-β-Si_3N_(4 s.s.),YAG’-J_(s.s.)-Y_2O_3-Si_3N_4、YAG’-Y_2O_3·Si_3N_4-Si_3N_4和YAG’-Al_2O_3·AlN-β-Si_3N_(4 s.s.)。     

晶核剂对玻璃纤维分相和析晶的影响

本文应用差热分析研究了ZrO_2、TiO_2和Cr_2O_3三种晶核剂对MgO 15(wt.%)、Al_2O_3 30(wt%)、SiO_2 55(wt.%)成份点玻璃纤维分相和析晶的影响,得出:不同晶核剂、不同预处理,分相机理不同、分相完善程度不同.1.ZrO_2含量从G(wt.%)的1~#棉增至12(wt.%)的2~#棉,能促进分相和析晶.2.ZrO_2和TiO_2的晶核剂作用相差不太大,都能促进分相和析晶,但混合晶核剂ZrO_29(wt.%)+TiO_2 3(wt.%)的3~#棉中TiO_2的作用在本实验中不显著.3.含Cr_2O_3 5(wt.%)的4~#棉能提高玻璃纤维的耐火度和抗粘结的性能.4.预处理能促进分相.5.770℃预处理时分相完善程度是:ZrO_2 12(wt.%)>ZrO_2 9(wt.%)+TiO_2 3(wt.%)>Cr_2O_3 5(wt.%).6.同一晶核剂在较低温度下分相较完善.     

高折射率玻璃纤维

日本旭玻璃纤维公司开发成功ECR玻璃.这种玻璃兼有E玻璃的特性,耐化学性特别优良,使用TiO-2,ZnO取代E玻璃中所使用的助熔剂B_2O_3和F_2之后,实现了低温拉丝作业,在玻璃纤维的性能方面,其机械特性与E玻璃相同,而在耐酸性方面比E玻璃好得多,而且比C玻璃     

硼酸盐系统玻璃性质的综合研究

研究了K_2O-B_2O_3、BaO-B_2O_3、CdO-B_2O_3、PbO—B_2O_3等四个二元系统的折射率、密度、线膨胀系数、软化点及化学稳定性的变化规律,并测定了加入其他氧化物对其中一个基本成份各项性质的影响。 在试验的基础上讨论了硼酸盐玻璃中硼反常现象,并提出了决定其中硼配位数变化的几个初步原则。 提出了B_2O_3、B_2O_3-CdO、B_2O_3-La_2O_3等系统玻璃性质变化特点及其在光学工业中的可能应用范围。     

高硼区B_2O_3-Al_2O_3-SiO_2系微晶玻璃

在B_2O_3-Al_2O_3-SiO_2系统中不易得到玻璃体,加入10wt％BaO,能得到均匀、透明的玻璃,此玻璃组成可作为B_2O_3-Al_2O_3-SiO_2 系统微晶玻璃的基础组成。组成为46.5％B_2O_3、23.0％Al_2O_3、20.5％SiO_2、10.0％ BaO的玻璃,退火后存在相分离。热处理时,硼酸铝晶体(9Al_2O_3·2B_2O_3)和莫来石(3Al_2O_3·2SiO_2)晶体析出,形成固溶体,得到能耐高温的微晶玻璃。由于B_2O_3的挥发,玻璃加热时存在热失重。在一定温度下,失重量与时间平方根成线性关系。得到了实用的PWB高硼微晶玻璃扩散源。     

在PbO-B_2O_3助溶剂中GdIG的相稳定区及单晶生长

在1250～950℃温度范围,研究了PbO-B_2O_3-Gd_2O_2+nFe_2O_3系统的相关系,确定了GdIG的相区,测量了成分为7.50Gd_2O_3、22.50Fe_2O_3、58.33PbO、11.67B_2O_3(mol％)高温溶液的饱和温度,给出了晶体生长热过程。     

SiO_2-Al_2O_3-B_2O_3-BaO系统玻璃的研究

SiO_2-Al_2O_3-B_2O_3-BaO系统被围于四个三元系统内。谭马斯研究了BaO-Al_2O_3-SiO_2系统中Al_2O_3含量小于30％,SiO_2大于20％的那一区。1953年托洛波夫,加拉可夫和朋达丽更完正地对该系统进行     

若干碱金属和碱土金属氟硼酸盐玻璃的形成和结构

本文叙述了 R_2O-RF-B_2O_3与MeO-MeF_2-B_2O_3系统(R=Li~ 、Na~ 或K~ ,Me=Ca~(2 )、Sr~(2 )或Ba~(2 ))氟硼酸盐玻璃的形成、性质与结构,确定了Li_2O-LiF-B_2O_3、Na_2O-NaF-B_2O_3、K_2O-KF-B_2O_3、CaO-CaF_2-B_2O_3、SrO-SrF_2-B_2O_3、BaO-BaF_2-B_2O_3 6个系统的玻璃形成区,并对氟硼酸盐玻璃组成与若干物理性质的依赖关系作了研究。作出了上述6个系统的等折射率线图。通过数据加工,确定可以根据 MeO-MeF_2-B_2O_3 系统组成近似计算折射率的关系式。 文中还根据玻璃的红外光谱、差热分析、X 射线谱等对玻璃结构中氟与氧离子相互取代后所形成的原子基团作了讨论。硼原子在碱土金属氟硼酸盐玻璃中同样可以三配位与四配位态状存在,并以氟硼酸钙玻璃为例提出了结构示意图。在氟硼酸盐玻璃中加入Fe_2O_3后,在分析紫外与可见光谱的基础上,认为玻璃中存在[FeF_6]原子团,与氟化铁晶体类似,d电子可能强烈地定位。