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高強(qiáng)高模玻璃纖維制備方法
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作者:pro10845f02
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發(fā)布時(shí)間: 2014-08-29
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高強(qiáng)高模玻璃纖維及其制備方法
隨著風(fēng)電技術(shù)的發(fā)展，低成本規(guī)模發(fā)展是必然趨勢(shì)，而風(fēng)電低成本規(guī)?；l(fā)展的關(guān)鍵是解決大尺寸風(fēng)電葉片的技術(shù)，由于隨著葉片長(zhǎng)度的增加，對(duì)材料的強(qiáng)度和剛度提出更高要求，因此，解決葉片材料的強(qiáng)度和剛度問(wèn)題是解決風(fēng)電葉片大型化的技術(shù)關(guān)鍵。為此，風(fēng)電發(fā)達(dá)國(guó)家都把高強(qiáng)度高模量玻璃纖維的研發(fā)作為解決風(fēng)電葉片大型化的一個(gè)主攻方向。
國(guó)外，OCV公司2006年開(kāi)發(fā)出Hiper-tex?玻纖，其強(qiáng)度和模量比E玻璃分別提高30%和17%；AGY公司2008年開(kāi)發(fā)出S-1玻纖，其強(qiáng)度和模量比E玻璃分別提高45%和20%，與傳統(tǒng)高強(qiáng)玻璃纖維相比，這些纖維力學(xué)性能相當(dāng)，但生產(chǎn)穩(wěn)定，價(jià)格低。
我國(guó)三大玻纖巨頭為了搶占風(fēng)電葉片市場(chǎng)，也重點(diǎn)投入進(jìn)行研發(fā)，從2009?2010年間，先后研發(fā)出了TM、Vipix)、GMG等牌號(hào)的玻纖，與E玻璃纖維相比，這些纖維的強(qiáng)度提高15?30%，模量提高10?17%。
新技術(shù)：采用了現(xiàn)有技術(shù)方案的高強(qiáng)高模玻璃纖維，SiO2作為玻璃網(wǎng)絡(luò)形成劑，其含量直接影響玻璃強(qiáng)度、模量、析晶溫度、高溫粘度等，隨著SiO2含量的增加，玻璃網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)完整性提高，纖維強(qiáng)度提高、高溫粘度提高、析晶溫度下降，但彈性模量降低，玻璃熔化溫度和拉絲溫度提高導(dǎo)致工藝性能下降；反之，纖維的強(qiáng)度降低。新技術(shù)玻璃纖維中的SiO2含量最佳值、Al2O3含量直接影響玻璃強(qiáng)度、模量、析晶溫度、工藝性能等，隨著Al2O3含量的增加，纖維強(qiáng)度提高、彈性模量提高、析晶溫度提高、熔制溫度、拉絲溫度提高導(dǎo)致工藝性能下降；反之，纖維的強(qiáng)度和模量降低，難以獲得高強(qiáng)度玻璃纖維。
其作用是能有效降低高鋁玻璃析晶溫度和玻璃液高溫粘度，有利于提高玻璃的工藝性能，含量過(guò)高，成本提高，不利于低成本規(guī)?；a(chǎn)。新技術(shù)玻璃纖維中Nb2O3最佳含量為O?1.5wt%。在高鋁玻璃中加入Nb2O3能大大降低高鋁玻璃的析晶溫度和高溫粘度，提高工藝性能，而且，能有效提高纖維彈性模量。玻璃纖維中含有少量Fe203、W03、R2O等其它化合物，其總量小于lwt%，起助熔作用，提高熔制及拉絲工藝性能，R是指K、Na等堿金屬元素。新技術(shù)高強(qiáng)高模玻璃纖維可以1500?1550℃溫度條件下，用電加熱熔融預(yù)配好的玻璃配合料來(lái)獲得高強(qiáng)高模玻璃。然后把玻璃在1500℃下再熔融，熔融玻璃在1360?1380℃溫度條件下通過(guò)鉬金漏板的漏嘴拉制成直徑為8?9μm連續(xù)纖維。拉制的纖維可以根據(jù)用戶需要制成玻璃纖維布、紗、帶等各種玻璃纖維產(chǎn)品。
綜上所述，該高強(qiáng)高模玻璃纖維的優(yōu)點(diǎn)是具有很好的機(jī)械性能，即單絲拉伸強(qiáng)度4600?4820MPa、拉伸彈性模量>90GPa，與傳統(tǒng)的E玻璃纖維相比，單絲拉伸強(qiáng)度提高33%以上、拉伸彈性模量提高27%以上。該高強(qiáng)高模玻璃纖維的制備方法的優(yōu)點(diǎn)是成形溫度1360?1380℃、液相溫度1300?1320℃，生產(chǎn)成本低，適合大規(guī)模生產(chǎn)。
