一種超細(xì)二氧化硅玻璃纖維及其制備方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種超細(xì)二氧化硅玻璃纖維及其制備方法。該超細(xì)二氧化硅玻璃纖維是以Si粉為原料，再輔以一定數(shù)量的Al粉為反應(yīng)促進(jìn)劑，原料經(jīng)過(guò)真空球磨活化后，在大氣環(huán)境下，以通電的鎢絲線圈引燃促進(jìn)劑，通過(guò)Si/Al粉末的自發(fā)活性燃燒制備出一種超細(xì)二氧化硅玻璃纖維。該方法具有原料簡(jiǎn)單，成本低，能耗小，無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)，有利于國(guó)家節(jié)能減排“十二五”規(guī)劃事業(yè)的發(fā)展。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種超細(xì)二氧化硅玻璃纖維及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種玻璃纖維及其制備方法，尤其是涉及一種超細(xì)二氧化硅玻璃纖維及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]玻璃纖維是一種性能優(yōu)異的無(wú)機(jī)非金屬材料，SiO2 (二氧化硅)是它形成骨架的主體，它以硅氧四面體[SiO4]的結(jié)構(gòu)組成不規(guī)則的連續(xù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。具有絕緣性好、耐熱性強(qiáng)、抗腐蝕性好，機(jī)械強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，作為保溫吸聲材料、電絕緣材料和復(fù)合材料中的增強(qiáng)增韌材料被廣泛應(yīng)用于機(jī)電、冶金、石油、化工、建筑和航空航天領(lǐng)域。
[0003]日本專(zhuān)利JP137688/95公開(kāi)了一種低介電常數(shù)的玻璃纖維。該發(fā)明所述的玻璃纖維經(jīng)過(guò)配料、1500°C~1550°C下電爐熔融、制備玻璃片、玻璃片在1300°C~1400°C下玻璃纖維制造爐中熔融、紡絲等工藝制備而成。
[0004]中國(guó)專(zhuān)利CN 100564294C公開(kāi)了一種耐堿玻璃纖維的生產(chǎn)方法。該發(fā)明將石英砂、硝酸鉀、方解石、鋯英砂、純堿、螢石粉碎混合后并攪拌均勻，送入熔化池中熔制，經(jīng)澄清、均化后流入作業(yè)池內(nèi)，經(jīng)800~2400孔的鉬金漏板中流出，表面再涂覆一層高分子乳液，最后纏繞制備成玻璃纖維。
[0005]中國(guó)專(zhuān)利CN 101811824B公開(kāi)了一種超細(xì)玻璃棉的生產(chǎn)方法。該方法將碎玻璃、長(zhǎng)石、白云石、純堿、硼砂等原料稱(chēng)量、混合，并將混合料熔制，獲得均勻、純凈、透明的玻璃液，再將玻璃液導(dǎo)入離心機(jī)纖維設(shè)備得到超細(xì)玻璃棉，纖維直徑在2μπι~4μπι范圍內(nèi)。
[0006]目前國(guó)內(nèi)外的玻璃纖維都是以玻璃球或廢舊玻璃為基本原料，再加入其它化工原料，經(jīng)過(guò)配料、高溫熔制、澄`清、均化、拉絲等工藝制造而成。玻璃纖維行業(yè)是一個(gè)高能耗產(chǎn)業(yè)，能源費(fèi)用占據(jù)玻璃纖維生產(chǎn)成本的30%~45%，尤其是玻璃纖維窯爐和熔池能耗，占了大部分能源費(fèi)用。同時(shí)，玻璃纖維生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生1400°C以上高溫，同時(shí)伴有一定數(shù)量的廢氣、廢水、廢洛，造成一定環(huán)境污染。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的旨在克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種超細(xì)二氧化硅玻璃纖維及其制備方法，使用該方法可以制備出直徑達(dá)到0.5μπι的超細(xì)玻璃纖維，并且在制備過(guò)程中能耗低，無(wú)廢氣、廢水、廢渣等環(huán)境污染。
[0008]為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的采用的技術(shù)方案是:提供一種超細(xì)二氧化硅玻璃纖維，其特征在于該超細(xì)二氧化硅玻璃纖維是以Si粉為原料，以Al粉為反應(yīng)促進(jìn)劑，原料經(jīng)過(guò)真空球磨活化后，在大氣環(huán)境下，以通電的鎢絲線圈引燃促進(jìn)劑，通過(guò)Si/Al粉末的自發(fā)活性燃燒制備出一種超細(xì)二氧化硅玻璃纖維。
[0009]所述超細(xì)二氧化硅玻璃纖維，其特征在于該纖維直徑為0.5 μ m~5 μ m，纖維中的SiO2含量不小于95%。
[0010]所述Si粉，其特征在于Si粉顆粒尺寸不小于200目，優(yōu)選800目，純度不小于99%，優(yōu)選 99.99%ο
[0011]所述Al粉，其特征在于Al粉作為Si粉的反應(yīng)活化劑，其顆粒尺寸不小于300目，優(yōu)選625目，純度不小于99%，優(yōu)選99.99%。
[0012]所述鎢絲線圈與混合粉末的距離為Omm~1mm，加熱溫度為1250°C~1350°C。
[0013]本發(fā)明還公開(kāi)了一種上述超細(xì)二氧化硅玻璃纖維的制備方法，其特征在于包括下述順序的步驟:
(1)取一部分純Si粉原料在球磨機(jī)中真空球磨2~4h，料球比為1:(6~10)，以此減小原料顆粒尺寸，增加原料活性；
(2)按Al粉:Si粉的質(zhì)量比為1:(5~20)的配比，將Al粉與Si粉混合，并在球磨機(jī)中真空球磨2~4h，料球比為1: (6~10)，以此減小原料顆粒尺寸，增加原料活性；
(3)取85%~95%步驟I中所述的純Si粉置入石墨容器中，余下的量取步驟2中所述的Si/Al混合粉末覆蓋在純Si粉上面；
(4)將鎢絲線圈置于上述石墨容器中粉末上方，并對(duì)鎢絲線圈通電點(diǎn)火，溫度控制在1250°C~1350°C ；
(5)粉末的燃燒反應(yīng)被觸發(fā)，在大氣環(huán)境中自發(fā)燃燒，隨著燃燒波的傳播，制備出超細(xì)
二氧化硅玻璃纖維。
[0014]應(yīng)用效果:本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn):
(1)該制備方法以Si粉作為主要原料，再輔以一定數(shù)量的Al粉作為反應(yīng)促進(jìn)劑制備出超細(xì)二氧化硅玻璃纖維，具有原料簡(jiǎn)單，成本低的優(yōu)點(diǎn)；
(2)該制備方法通過(guò)鎢絲線圈加熱即可實(shí)現(xiàn)超細(xì)二氧化硅玻璃纖維的制備，取代了傳統(tǒng)高能耗的窯爐拉絲制備方法，具有方法簡(jiǎn)單、能耗低、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為實(shí)施例1制備的超細(xì)二氧化硅玻璃纖維的掃描電鏡照片。
[0016]圖2為實(shí)施例1制備的超細(xì)二氧化硅玻璃纖維表面的能譜照片。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡明本發(fā)明，應(yīng)理解這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍，在閱讀了本發(fā)明之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員對(duì)本發(fā)明的各種等價(jià)形式的修改均落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求所限定。
[0018]實(shí)施例1
取500gSi粉(純度> 99.9%, 300目)在球磨機(jī)中真空球磨3h，料球比為1:8，將5gAl粉(純度> 99.9%, 300目)與50gSi粉(純度> 99.9%, 300目)混合，并在球磨機(jī)中真空球磨3h，料球比為1:8。取360g球磨后的純Si粉置入石墨容器中，再取40g球磨后的Si/Al混合粉末覆蓋在純Si粉上面，接著將鎢絲線圈置于上述石墨容器的粉末上方，并對(duì)鎢絲線圈通電點(diǎn)火，溫度控制在1330°C，粉末的燃燒反應(yīng)被觸發(fā)，在大氣環(huán)境中自發(fā)燃燒，隨著燃燒波的傳播，制備出超細(xì)二氧化硅玻璃纖維，纖維直徑在Iym~5μπι范圍內(nèi)，平均直徑為3μπι。
[0019]實(shí)施例2
取300gSi粉(純度>99.9%， 800目)在球磨機(jī)中真空球磨2h，料球比為1:6，將5gAl粉(純度> 99.9%，625目)與40gSi粉(純度> 99.9%，800目)混合，并在球磨機(jī)中真空球磨2h，料球比為1:6。取270g球磨后的純Si粉置入石墨容器中，再取30g球磨后的Si/Al混合粉末覆蓋在純Si粉上面，接著將鎢絲線圈置于上述石墨容器的粉末上方，并對(duì)鎢絲線圈通電點(diǎn)火，溫度控制在1300°C,粉末的燃燒反應(yīng)被觸發(fā),在大氣環(huán)境中自發(fā)燃燒,制備出超細(xì)二氧化硅玻璃纖維，纖維直徑在0.5μπι~5μπι范圍內(nèi)，平均直徑為1.6 μ m。
[0020]上述僅為本發(fā)明的單個(gè)【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的設(shè)計(jì)構(gòu)思并不局限于此，凡利用此構(gòu)思對(duì)本發(fā)明進(jìn)行非實(shí)質(zhì)性的改動(dòng)，均應(yīng)屬于侵犯本發(fā)明保護(hù)的范圍的行為。但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何形式的簡(jiǎn)單修改、等同變化與改型，仍屬于`本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種超細(xì)二氧化硅玻璃纖維，其特征在于該超細(xì)二氧化硅玻璃纖維是以Si粉為原料，以Al粉為反應(yīng)促進(jìn)劑，原料經(jīng)過(guò)真空球磨活化后，在大氣環(huán)境下，以通電的鎢絲線圈引燃促進(jìn)劑，通過(guò)Si/Al粉末的自發(fā)活性燃燒制備出一種超細(xì)二氧化硅玻璃纖維。
2.依據(jù)權(quán)利要求書(shū)I所述的超細(xì)二氧化硅玻璃纖維，其特征在于該纖維直徑為0.5μπι~5 μ m，纖維中的SiO2含量不小于95%。
3.依據(jù)權(quán)利要求書(shū)I所述的Si粉，其特征在于Si粉顆粒尺寸不小于200目，優(yōu)選800目，純度不小于99%，優(yōu)選99.99%。
4.依據(jù)權(quán)利要求書(shū)I所述的Al粉，其特征在于Al粉作為Si粉的反應(yīng)活化劑，其顆粒尺寸不小于300目，優(yōu)選625目，純度不小于99%，優(yōu)選99.99%。
5.依據(jù)權(quán)利要求書(shū)I所述的鶴絲線圈與混合粉末的距離為Omm~Imm,加熱溫度為1250°C ~1350°C。
6.一種超細(xì)二氧化硅玻璃纖維的制備方法，其特征在于包括下述順序的步驟: (1)取一部分純Si粉原料在球磨機(jī)中真空球磨2~4h，料球比為1:(6~10)，以此減小原料顆粒尺寸，增加原料活性； (2)按Al粉:Si粉的質(zhì)量比為1:(5~20)的配比，將Al粉與Si粉混合，并在球磨機(jī)中真空球磨2~4h，料球比為1: (6~10)，以此減小原料顆粒尺寸，增加原料活性； (3)取85%~95%步驟I中所述的純Si粉置入石墨容器中，余下的量取步驟2中所述的Si/Al混合粉末覆蓋在純Si粉上面；` (4)將鎢絲線圈置于上述石墨容器中粉末上方，并對(duì)鎢絲線圈通電點(diǎn)火，溫度控制在1250°C~1350°C ； (5)粉末的燃燒反應(yīng)被觸發(fā)，在大氣環(huán)境中自發(fā)燃燒，隨著燃燒波的傳播，制備出超細(xì)二氧化硅玻璃纖維。
【文檔編號(hào)】C03B37/01GK103663955SQ201210288060
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2012年9月14日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月14日
【發(fā)明者】陳照峰, 陳舟, 張卷 申請(qǐng)人:蘇州維艾普新材料有限公司