本發明涉及新材料技術領域，具體涉及一種耐堿耐熱玻璃纖維及其制備方法。
背景技術：
玻璃纖維在交通、工業、建筑、環境等領域有著廣泛的用途，隨著玻璃纖維領域的日益擴大，就無堿玻璃纖維目前的力學性能來說，其已遠遠不能滿足輕型軍事武器、航空部件、特殊用途汽車部件以及風力發電等領域的要求。根據市場需求，需要尋求適合具有更高強度、耐腐蝕性及耐高溫性良好質量輕的玻璃纖維。
技術實現要素：
為解決上述存在的問題，本發明的目的在于提供一種耐堿耐熱玻璃纖維。所述耐堿耐熱玻璃纖維外觀平整，顏色均勻，機械強度高，制備工藝簡單，采用該公司制得的玻璃纖維具有較好的耐堿性能，可廣泛應用于制造精密儀表熱防護件、燒蝕材料及絕熱保溫材料等領域。
為達到上述目的，本發明的技術方案是：
一種耐堿耐熱玻璃纖維，包括如下質量份數的組分：sio2：48-65份；al2o3：22-30份；cao：23-35份；caf2：3.5-6份；cawo4：2.5-6.8份；tio2：0.5-3.5份；mgo：0.2-1.7份；fecr2o4：1-5.5份。
進一步地，包括如下質量份數的組分：sio2：55-65份；al2o3：26-30份；cao：23-30份；caf2：4.5-5份；cawo4：4.5-6.8份；tio2：1.5-2.5份；mgo：0.2-0.9份；fecr2o4：3-5.5份。
進一步地，包括如下質量份數的組分：sio2：56份；al2o3：28份；cao：28份；caf2：4.7份；cawo4：5.9份；tio2：2.1份；mgo：0.6份；fecr2o4：4.2份。
一種耐堿耐熱玻璃纖維的制備方法，包括如下步驟：
(1)按比例將原料sio2、al2o3、cao、caf2、cawo4、tio2、mgo及fecr2o4加入到熔窯中，混合均勻；
(2)對熔窯進行加熱使得溫度上升；
(3)使用拉絲機對熔融狀態的液體進行拉絲；
(4)將拉出的玻璃纖維過水冷卻成型，然后浸泡在堿液中；
(5)采用清水對玻璃纖維進行沖洗至少兩次，再次浸泡在清水中，并用熱水泵輔助，水溫為25℃～40℃；
(6)在密閉的高溫烘焙爐中對纖維進行分批熱處理，溫度控制在35～400℃，烘焙時間為66～72h；
(7)表面通過浸膠、壓漿、烘干即得到成品高強度玻璃纖維。
進一步地，所述步驟(2)中加熱溫度設定為900～1000℃先加熱2.5～3.5h，然后將溫度繼續升高至1400～1600℃范圍內加熱7～10h。
進一步地，所述步驟(3)中拉絲機的速度設定為4～5.5m/min。
進一步地，所述步驟(4)中的堿液為ph為8.5～10.2的naoh水溶液。
本發明的有益效果在于：
本玻璃纖維配方基礎玻璃體系為硅、鋁、鈣體系，在此基礎上，對體系的氧化物組成按照高強度的要求進行設計。本發明中caf2可提高配合料的熔化性能，降低玻璃黏度，改善玻璃失透性，增加玻璃機械強度；cawo4為屬四方晶系，具有優異的耐壓、耐熱穩定性。本發明所述的一種耐堿耐熱玻璃纖維外觀平整，顏色均勻，機械強度高，制備工藝簡單，采用該公司制得的玻璃纖維具有較好的耐堿性能，可廣泛應用于制造精密儀表熱防護件、燒蝕材料及絕熱保溫材料等領域。
具體實施方式
下面通過具體實施例對本發明做進一步的說明，但實施例并不限制本發明的保護范圍。
實施例一：
一種耐堿耐熱玻璃纖維，包括如下質量份數的組分：sio2：48份；al2o3：25份；cao：23份；caf2：5份；cawo4：2.5份；tio2：2份；mgo：1.7份；fecr2o4：5.5份。
實施例二：
一種耐堿耐熱玻璃纖維，包括如下質量份數的組分：sio2：51份；al2o3：30份；cao：29份；caf2：3.5份；cawo4：5份；tio2：0.5份；mgo：1份；fecr2o4：3.8份。
實施例三：
一種耐堿耐熱玻璃纖維，包括如下質量份數的組分：sio2：56份；al2o3：28份；cao：28份；caf2：4.7份；cawo4：5.9份；tio2：2.1份；mgo：0.6份；fecr2o4：4.2份。
實施例四：
一種耐堿耐熱玻璃纖維，包括如下質量份數的組分：sio2：60份；al2o3：22份；cao：35份；caf2：4.5份；cawo4：6.8份；tio2：1.5份；mgo：1.5份；fecr2o4：1份。
實施例五：
一種耐堿耐熱玻璃纖維，包括如下質量份數的組分：sio2：65份；al2o3：25份；cao：31份；caf2：6份；cawo4：4.5份；tio2：3.5份；mgo：0.2份；fecr2o4：3份。
一種耐堿耐熱玻璃纖維的制備方法，包括如下步驟：
(1)按比例將原料sio2、al2o3、cao、caf2、cawo4、tio2、mgo及fecr2o4加入到熔窯中，混合均勻；
(2)對熔窯進行加熱使得溫度上升，加熱溫度設定為900～1000℃先加熱2.5～3.5h，然后將溫度繼續升高至1400～1600℃范圍內加熱7～10h；
(3)使用拉絲機對熔融狀態的液體進行拉絲，拉絲機的速度設定為4～5.5m/min；
(4)將拉出的玻璃纖維過水冷卻成型，然后浸泡在堿液中，所述堿液為ph為8.5～10.2的naoh水溶液；
(5)采用清水對玻璃纖維進行沖洗至少兩次，再次浸泡在清水中，并用熱水泵輔助，水溫為25℃～40℃；
(6)在密閉的高溫烘焙爐中對纖維進行分批熱處理，溫度控制在35～400℃，烘焙時間為66～72h；
(8)表面通過浸膠、壓漿、烘干即得到成品高強度玻璃纖維。
對實施例1～5的玻璃纖維進行性能測試，結果見表1。
表1
本發明實施例中耐堿玻璃纖維耐堿性能測試，由于纖維量太小，采用耐堿玻璃纖維組合物制備為耐堿玻璃，然后采用粉末法和塊狀法兩種方法測試，方法如下：
粉末法：將粒徑在0.2～0.3mm的玻璃粉末浸泡在重量百分比為5％的naoh溶液中，在80℃下保溫168小時，中間每隔24小時進行一次搖晃，取出后用蒸餾水清洗一遍，再用蒸餾水超聲清洗20-30分鐘后分離出剩余粉末，在110℃下烘干24小時，計算其失重率(浸泡后質量損失量與浸泡前質量之比，單位為“％”)，每個試樣同時進行三個平行樣，取平均值。
塊狀法：使用金剛石切割機將玻璃樣品切割成大小約為10mm×5mm×5mm的規則矩形塊，精確測量并記錄其長寬高尺寸，之后將其浸泡在重量百分比為5％的naoh溶液中，在80℃下保溫168小時。取出后用蒸餾水清洗一遍，再用蒸餾水超聲清洗20-30分鐘后在110℃下烘干24小時，計算其溶出率(單位時間、單位表面積玻璃塊的失重率，單位為[g/(cm2*min)])，每個試樣同時進行三個平行樣，取平均值。
從表中可以看出，本發明所述的耐堿耐熱玻璃纖維具有較好的耐熱、耐堿性能，可廣泛應用于制造精密儀表熱防護件、燒蝕材料及絕熱保溫材料等領域。
需要說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制。盡管參照較佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的范圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求范圍中。