玻璃纤维组合物和用该玻璃纤维组合物加强的复合材料制造技术

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及玻璃纤维领域，特别是适合作为高性能纤维加强的有机或无机基质复合材料的加强物的玻璃纤维组合物领域。本专利技术最后涉及包含用上述玻璃纤维加强的聚合物外壳或外皮的产品，如风カ机叶片。
技术介绍
长久以来已经描述了多种适合作为复合材料的加强物的玻璃纤维组合物。1966年，FR1435073公开了用于所谓的R-玻璃纤维的组合物，其包含50wt%至65wt%的Si02、20wt%至30wt%的Al203、5wt%至20wt%的MgO,和6wt%至16wt%的CaO。然而，比更普遍已知的E-玻璃具有更高的机械强度的这些纤维受阻于相当恶劣的加工条件，特别是高加工温度和更容易产生问题的纤维化作用，所有这些都导致它们与E玻璃相比具有较高的成本。 E-玻璃是在连续纤维加强复合材料中使用的最常见类型的玻璃。E-玻璃一般包含 52wt% 至 56wt% 的 Si02、12wt% 至 16wt% 的 A1203、0 至 5wt% 的 Mg。、16wt% 至 25wt% 的 CaO,和5wt%至10wt%的B2O3,以及少量的碱性氧化物如Na2O和K20。E-玻璃通常用作參考纤维，新的玻璃组合物的性能要与其进行比较。无硼E-玻璃组合物已经例如在US-A-5，789，329中提出，其具有 59wt% 至 62wt% 的 Si02、12wt% 至 15wt% 的 A1203、lwt% 至 4wt% 的 Mg0、20wt%至24wt%的CaO，和少量的碱性氧化物如Na2O和K20。S-玻璃是一般比E-玻璃具有更高的机械强度的玻璃，并且包含约65wt%的Si02、25wt%的Al2O3,和10wt%的MgO。如从上面综述可以看出，E-和S-玻璃纤维通常具有低的(MgCHAl2O3)含量，而R玻璃纤维中的(MgCHAl2O3)含量相当高，为至少25wt%，并且其中高于40wt%的量是常见的。在上文回顾的三种主要R-、E_、S-玻璃类型内和周围的包含Si02、Al203、Ca0和MgO作为主要组分的许多四元玻璃纤维组合物已在文献中提出。1938提交的GB520246公开了现在不允许使用的包含相当高的量值的硼或氟的四元纤维组合物。它还公开了几种无硼和无氟组合物，该无硼和无氟组合物与含硼和氟的组合物的区别在于明显较低的MgO和CaO累积量。这些纤维不适合于复合材料的加強，因为它们被设计用作电缆的绝缘护套。在GB1391384中，公开了不包含硼并且显示出可接受的粘度和液相线温度的玻璃纤维组合物。在这篇文献中公开的玻璃纤维包含54-64wt%的Si02、9-19wt%的Al2O3,9-25wt%的Ca0、0_10wt%的MgO,以及少于6wt%的量的各种氧化物。W02007/055964和W02007/055968提出玻璃组合物，这些玻璃组合物产生了与有良好成形能力的E玻璃相比具有较高的机械性能和增强的耐温性和耐酸性的纤维。它们以60. 5-70. 5wt% 的 Si02、10-24. 5wt% 的 Al2O3，和 6_20wt% 的 R0(=Mg0+Ca0+Sr0)含量为特征。该实施例中引用的玻璃纤维包含4. 8-14wt%的CaOJP 5. 0-11. 3wt%的MgO。EP1641717公开了玻璃纤维，这些玻璃纤维具有与FR1435073中公开的R-玻璃的机械性能相当的机械性能并产生增强的加工性能，特别是熔化和纤维化条件。EP1641717中提出的玻璃纤维包含 50-65wt% 的 Si02、12-20wt% 的 A1203、12_17wt% 的 CaOjP 6_12wt% 的MgO，其中(MgCHAl2O3)的组合量优选大于24wt%。W02009/138661传授了，具有高模量和1250° C或更低温度的液相线温度的玻璃纤维可以用包含 50-65wt% 的 Si02、12-23wt% 的 A1203、l_10wt% 的 CaO 和 6_12wt% 的 MgO 的配制品获得。SiO2和Al2O3的总和应当大于79wt%。W09840321描述了适合于建筑行业的隔热和隔音的玻璃纤维，该玻璃纤维包含50-60wt% 的 SiO2、ト6wt% 的 Al2O3'16_22wt% 的 Mg。，和 12_18wt% 的 Ca。。没有公开这种玻璃作为复合材料的加强物的用途。CA1045641和US3892581公开了用于复合材料加强的玻璃纤维，该玻璃纤维包含53-57. 3wt% 的 Si02、16. 3-18. 5wt% 的 Al203、8. 5-12. 7wt% 的 CaO,和 6. 6-10. 5wt% 的 MgO。类似地，W02006/064164描述了用于复合材料加强的玻璃纤维，该玻璃纤维具有较先前组合物更宽广的含量范围，包含 50. 0-65. 0wt% 的 Si02、12. 0-20. 0wt% 的 Al2O3'12. 0-17. 0wt% 的CaO,和 6. 0-12. 0wt% 的 MgO。 W02008/142347公开了低成本的玻璃纤维配制品，该玻璃纤维配制品提供了介于机械性能与生产条件之间的优异折衷。它们包含相当低的组合量的(MgCHAl2O3),以及62. 0-72. 0wt% 的 SiO2,4. 0-11. 0wt% 的 Al203、8. 0-22. 0wt% 的 CaO 和 I. 0-7. 0wt% 的 MgO。JP58064243公开了产生增强的弾性和耐热性的玻璃纤维组合物，该玻璃纤维组合物包含与高量的Al2O3相比较低量的MgO和CaO，其中SiO2量包含在45wt. %与70wt. %之间，Al2O3量包含在20wt. %与35wt. %之间，并且MgO和CaO的累积量包含在IOwt. %与23wt. %之间。尽管迄今为止已经为开发具有增强性能的玻璃纤维组合物进行了广泛的研究，但是仍然需要找到结合高机械性能、物理性能和化学性能并具有生产成本效益的玻璃纤维。专利技术概述I.本专利技术在所附独立权利要求中定义。优选的实施方案在从属权利要求中。本专利技术提供了四元组合物的玻璃纤维，其包含各自以至少5wt. %的量存在的Si02、A1203、CaO和MgO作为主要组分，并且包含少于3. 3wt. %的B2O3,和少于2. Owt. %的氟，其特征在于 22. 0〈Mg0+Ca0 く 35. 0wt%,并且 27. 0 ^ Mg0+Al203<44. 0wt%。所有量都表示为相对于组合物总重量的重量％。在本专利技术的上下文中，“主要组分”应理解为以组合物总重量的至少5wt%的量存在的组分。本专利技术组合物的特征在于，与现有技术的组合物相比，组合的(Mg0+Ca0)和(MgCHAl2O3)的含量都较高。在优选的实施方案中，根据本专利技术的玻璃纤维的特征在于 (MgCHAl2O3)彡 28. 5wt%,和/或 (MgCHAl2O3) ^ 40. 0wt%,优选< 38. 0wt%。(Mg0+Ca0)的含量优选为至少22. 5wt%，更优选为至少23. 0wt%,最优选至少等于24. 0wt%。MgCHAl2O3的累积含量优选包含在28wt. %与43wt. %之间，更优选在30wt. %与40wt. % 之间。本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：亨德里克·杜拉尔特，依福斯·乌埃，德米特利·劳伦特，奥列格·普罗霍连科，
申请(专利权)人：三B玻璃纤维公司，
类型：发明
国别省市：