本發(fā)明材料，具體涉及一種高耐堿高強(qiáng)度玻璃及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
1、玻璃纖維是一種將熔融狀態(tài)的玻璃拉制而成的無機(jī)纖維材料，與一般的化學(xué)纖維相比，玻璃纖維具有優(yōu)異的力學(xué)性能、耐高溫性能以及良好的化學(xué)穩(wěn)定性，廣泛應(yīng)用于建筑、能源交通、電子通訊以及航空航天等領(lǐng)域。玻璃纖維可作為過濾材料，用于凈化空氣、過濾液體；玻璃纖維還可作為增強(qiáng)材料，用于提高復(fù)合材料的強(qiáng)度和抗裂性能，如玻璃纖維增強(qiáng)水泥基復(fù)合材料。雖然玻璃纖維本身具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，但是玻璃纖維在堿性的工作環(huán)境中也會(huì)受到一定的腐蝕，使得玻璃纖維的力學(xué)性能降低，因此需要玻璃纖維具有較高的耐堿性能，同時(shí)還要具備優(yōu)異的力學(xué)性能。
2、專利(cn116253521a)發(fā)明了一種耐堿的sio2-al2o3-zro2系玻璃纖維，其玻璃塊耐堿質(zhì)量保留率為99.1～99.5％，(耐堿性檢測(cè)：浸泡在由1mol/l?naoh和0.5mol/l?na2co3等體積混合的溶液中24h溫度保持在80℃)。該專利發(fā)明的玻璃纖維具有良好的耐堿性能，但是組合物中的鋯含量較高，使用量過多會(huì)顯著提高玻璃的熔化溫度，纖維拉絲過程中更加容易析晶，增加了纖維的生產(chǎn)難度，而且昂貴zro2也增加了耐堿玻璃纖維的成本。
3、專利(cn117800609a)發(fā)明了一種耐堿性良好的sio2-cao-na2o系玻璃纖維，其耐堿質(zhì)量保留率為90.1～93.0％，(耐堿質(zhì)量保留率測(cè)試方法為質(zhì)量分?jǐn)?shù)5％的naoh溶液中96℃條件下加速老化24h測(cè)得)；專利(cn112811824a)發(fā)明了一種耐堿的sio2-al2o3-cao-mgo系玻璃纖維，其耐堿質(zhì)量保留率為86～88％，(耐堿性檢測(cè)：恒溫浸泡在80～90℃的5％naoh溶液80～90h)。雖然上述專利(cn117800609a)和(cn112811824a)發(fā)明的玻璃纖維具有相對(duì)較低的拉絲溫度，但其耐堿性能相對(duì)與專利(cn116253521a)發(fā)明的玻璃纖維仍有一定差距。
4、雖然上述玻璃纖維均具有一定的耐堿腐蝕性能，但玻璃纖維長時(shí)間處于堿性環(huán)境下仍會(huì)被腐蝕，使玻璃纖維的力學(xué)性能降低，因此，玻璃纖維的耐堿性能仍需提升，以防止材料過早失效。如何維持相對(duì)較低的拉絲溫度的同時(shí)，確保極高的耐堿性能以及優(yōu)異的力學(xué)性能成為亟待解決的技術(shù)問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明目的在于本發(fā)明提供一種玻璃纖維用高耐堿高強(qiáng)度玻璃及其制備方法，該玻璃不僅具備優(yōu)異的耐堿性能、抗折強(qiáng)度、硬度，更重要的是具有較低的拉絲溫度，應(yīng)用于玻璃纖維的制造具有較大優(yōu)勢(shì)。
2、為達(dá)到上述目的，采用技術(shù)方案如下：
3、一種高耐堿高強(qiáng)度玻璃，基礎(chǔ)原料按質(zhì)量百分比計(jì)：sio2：54％～61％；al2o3：19％～23％；cao：7％～14％；mgo：1％～7％；na2o：1～8％；b2o3：0％～6％；li2o：0％～1％；ceo2：0％～3％。
4、一種高耐堿高強(qiáng)度玻璃，基礎(chǔ)原料按質(zhì)量百分比計(jì)：sio2：55％～60％；al2o3：20％～22％；cao：8％～13％；mgo：2％～6％；na2o：2～7％；b2o3：1％～6％；li2o：0.1％～1％；ceo2：0.1％～3％。
5、一種高耐堿高強(qiáng)度玻璃，基礎(chǔ)原料按質(zhì)量百分比計(jì)：sio2：56％～58％；al2o3：20％～22％；cao：9％～12％；mgo：3％～5％；na2o：3～6％；b2o3：2％～4％；li2o：0.2％～0.6％；ceo2：0.5％～2％。
6、按上述方案，所述高耐堿高強(qiáng)度玻璃的耐堿質(zhì)量損失率在0.381～0.455％范圍內(nèi)。
7、按上述方案，所述高耐堿高強(qiáng)度玻璃的抗折強(qiáng)度在124.7～144.9mpa范圍內(nèi)。
8、按上述方案，所述高耐堿高強(qiáng)度玻璃的成形溫度在1154～1167℃范圍內(nèi)。
9、按上述方案，所述高耐堿高強(qiáng)度玻璃的硬度在6.42～6.65gpa范圍內(nèi)。
10、按上述方案，所述高耐堿高強(qiáng)度玻璃的密度在2.52～2.56g/cm3。
11、上述高耐堿高強(qiáng)度玻璃的制備方法，包括以下步驟：
12、1)按照基礎(chǔ)玻璃配方稱量原料，混合研磨均勻后升溫至1500～1580℃高溫熔化2～3h，均化澄清后倒入模具成型，獲得基礎(chǔ)玻璃；
13、2)630～670℃退火2～3h得到高耐堿高強(qiáng)度玻璃。
14、上述高耐堿高強(qiáng)度玻璃在拉制玻璃纖維中的應(yīng)用。
15、一種玻璃纖維，采用上述耐堿高強(qiáng)度玻璃拉制得到。
16、一種高溫?zé)煔獬龎m濾料，采用上述耐堿高強(qiáng)度玻璃拉制得到的玻璃纖維。
17、相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明有益效果如下：
18、本發(fā)明高耐堿高強(qiáng)度玻璃不含fe2o3和f-，同時(shí)本發(fā)明在90℃10wt.％naoh溶液中恒溫腐蝕6h，經(jīng)xrd分析，其表面生成了一種硅酸鈣水合物(ca1.5sio3.5xh2o)；通過sem形貌分析，生成的硅酸鈣水合物呈片狀，并且也能很好的附著于玻璃表面。
19、本發(fā)明所提供的一種玻璃纖維用高耐堿高強(qiáng)度玻璃，以sio2作為玻璃網(wǎng)絡(luò)骨架，其含量對(duì)玻璃的性能具有很大影響，sio2含量過低，玻璃的力學(xué)性能就會(huì)變差，但含量過高，玻璃的成形溫度和拉絲溫度也會(huì)較高，為兼顧玻璃纖維的性能和拉絲工藝需求，本發(fā)明的sio2含量控制在54～61wt.％。
20、添加b2o3，能起到助熔作用，以降低熔化溫度、拉絲溫度和析晶傾向。添加適量的al2o3以提高玻璃的力學(xué)性能，降低結(jié)晶傾向，提高化學(xué)穩(wěn)定性。
21、cao和na2o在玻璃中均為網(wǎng)絡(luò)外體，為玻璃結(jié)構(gòu)中提供充足的游離氧，cao和na2o形成混合堿效應(yīng)，對(duì)提高玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性、力學(xué)性能、保護(hù)玻璃骨架以及降低高溫粘度具有積極作用。玻璃中的sio2、cao組份會(huì)與堿性環(huán)境中的oh-反應(yīng)生成難溶的硅酸鈣水合物，并附著于玻璃表面，阻止oh-進(jìn)一步侵蝕硅氧骨架，從而提高玻璃的耐堿性能。
22、引入ceo2使高溫狀態(tài)下的玻璃液加速澄清，提高玻璃致密度，同時(shí)與li2o產(chǎn)生協(xié)同作用，改善機(jī)械性能，提高耐腐蝕性能。
23、本發(fā)明制備得到的玻璃纖維用高耐堿高強(qiáng)度玻璃，耐堿質(zhì)量損失率為0.381～0.455％此外，該玻璃纖維用高耐堿高強(qiáng)度玻璃的抗折強(qiáng)度和硬度分別為124.7～144.9mpa、6.42～6.65gpa；成形溫度為1154～1167℃。與現(xiàn)有技術(shù)相比，玻璃的耐堿性能和強(qiáng)度得到明顯提升，同時(shí)還具有較低的拉絲溫度，有利于制備玻璃纖維。
1.一種高耐堿高強(qiáng)度玻璃，其特征在于基礎(chǔ)原料按質(zhì)量百分比計(jì)：sio2：54％～61％；al2o3：19％～23％；cao：7％～14％；mgo：1％～7％；na2o：1～8％；b2o3：0％～6％；li2o：0％～1％；ceo2：0％～3％。
2.一種高耐堿高強(qiáng)度玻璃，其特征在于基礎(chǔ)原料按質(zhì)量百分比計(jì)：sio2：55％～60％；al2o3：20％～22％；cao：8％～13％；mgo：2％～6％；na2o：2～7％；b2o3：1％～6％；li2o：0.1％～1％；ceo2：0.1％～3％。
3.一種高耐堿高強(qiáng)度玻璃，其特征在于基礎(chǔ)原料按質(zhì)量百分比計(jì)：sio2：56％～58％；al2o3：20％～22％；cao：9％～12％；mgo：3％～5％；na2o：3～6％；b2o3：2％～4％；li2o：0.2％～0.6％；ceo2：0.5％～2％。
4.如權(quán)利要求1、2、3任一項(xiàng)所述高耐堿高強(qiáng)度玻璃，其特征在于所述高耐堿高強(qiáng)度玻璃的耐堿質(zhì)量損失率在0.381～0.455％范圍內(nèi)。
5.如權(quán)利要求1、2、3任一項(xiàng)所述高耐堿高強(qiáng)度玻璃，其特征在于所述高耐堿高強(qiáng)度玻璃的抗折強(qiáng)度在124.7～144.9mpa范圍內(nèi)。
6.如權(quán)利要求1、2、3任一項(xiàng)所述高耐堿高強(qiáng)度玻璃，其特征在于所述高耐堿高強(qiáng)度玻璃的成形溫度在1154～1167℃范圍內(nèi)。
7.如權(quán)利要求1、2、3任一項(xiàng)所述高耐堿高強(qiáng)度玻璃，其特征在于所述高耐堿高強(qiáng)度玻璃的硬度在6.42～6.65gpa范圍內(nèi)。
8.如權(quán)利要求1、2、3任一項(xiàng)所述高耐堿高強(qiáng)度玻璃，其特征在于所述高耐堿高強(qiáng)度玻璃的密度在2.52～2.56g/cm3。
9.權(quán)利要求1、2、3任一項(xiàng)所述高耐堿高強(qiáng)度玻璃的制備方法，其特征在于包括以下步驟：
10.一種玻璃纖維，采用權(quán)利要求1、2、3任一項(xiàng)所述高耐堿高強(qiáng)度玻璃拉制得到。