[发明专利]用于生产玻璃束的耐碱和耐酸玻璃组合物

说明书

技术领域

本发明涉及用于生产旨在增强无机或有机材料的玻璃束(fils)的 耐碱和耐酸玻璃组合物，所获得的玻璃束以及包括这种束的增强的产品 (或复合材料)。

背景技术

长期以来已知使用耐碱玻璃束来增强高碱性材料，例如水泥基材 料。但是，当玻璃束与水泥混合时，它们逐渐损坏并且会断裂。如此 被损坏的玻璃束不再能够恰当地起到它们的增强作用：被增强材料的 机械性能(尤其是拉伸强度和弯曲强度)被降低，这影响了其强度。

传统上，耐碱性能是通过向玻璃组合物中添加氧化锆ZrO₂来获得 的。但是，ZrO₂的添加显著地提高了玻璃的粘度并且提高了成形温度 (也就是这样的温度，在该温度下，玻璃具有等于10³泊的粘度，记 作T_Log η＝3)，这导致模头(filière)损坏，其中在被聚集成束之前玻 璃丝(filaments)由该模头获得并且进行机械拉制。

另外，在玻璃组合物中ZrO₂的引入具有提高玻璃的液相线温度 (也就是这样的温度，在该温度下，初晶在熔融玻璃缓慢冷却时出现， 记作T_liq)的作用，并且由此增加了玻璃在熔融和束成形过程中析晶的 风险，在这种情况下会导致丝断裂。

出于这些原因，已知的耐碱玻璃组合物通常包含相对低量的ZrO₂和其它化合物，以便可以在可接受的条件下形成玻璃束。

例如，SU-A-151298、DD-A-293105和US-B-6627569公开了包含 8-25％重量ZrO₂的玻璃组合物。

以添加TiO₂以提高纤维化条件为基础的其它玻璃组合物被公开 于WO-A-92/06931、US-B-5064785、CN-A-1500763和CN-A-1046147 中。

US-B-4345037公开了用于增强水泥的耐碱玻璃纤维，其包含 0.1-1％重量Cr₂O₃和0.5-16％重量至少一种稀土金属氧化物和TiO₂。在 此耐碱性是通过在非氧化性条件下熔融获得的，以便大比例的铬是三 价铬的形式。但是，这些纤维易包含六价铬，已知六价铬对于生命体 是有毒的。

而且，已知使用包含ZrO₂的玻璃束，以增加聚酯型塑料材料。

GB-A-965018公开了具有高透射率的玻璃束的生产，基于 3-10％ZrO₂、4-12％Al₂O₃和3-10％CaO的组合。该玻璃束另外还具有良好 的耐水解性和良好的耐酸性。

发明内容

本发明的目的在于提供使得能够制备玻璃束的玻璃组合物，该玻 璃束可以无差别地用于增强碱性材料并且尤其是水泥基材料，以及打 算与酸接触的塑料材料，该组合物可以在现有纤维化设备的常规条件 下低成本地进行使用。

这种目的通过该玻璃组合物得以实现，该玻璃组合物是耐碱和耐 酸的，用于生产玻璃束，这种组合物的特征在于它包含在如下定义的 限度内的如下成分，以重量百分比计：

SiO₂                 ≥58％，优选≤65％

ZrO₂                 15-20％

R₂O(R＝Na、K或Li)    ≥14％

K₂O                  ≤0.1％，优选≤0.05％

RO(R＝Mg、Ca或Sr)    2.5-6％

MgO                  ≤4％

TiO₂                 ＞1且≤4％

该组合物另外不含F，包含小于1％的杂质(Al₂O₃、Fe₂O₃和Cr₂O₃) 并且满足下面的关系：

ZrO₂+TiO₂≥17％