專利名稱：含銫玻璃纖維及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種玻璃纖維，尤其是含銫玻璃纖維，用于具有強(qiáng)電離能力的雷達(dá)電磁波反射特征的突防材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
雷達(dá)彈道式導(dǎo)彈光電特征中雷達(dá)電磁波反射特征的模擬通過設(shè)計再入誘餌本體形狀和調(diào)節(jié)防熱燒蝕材料中堿金屬種類和含量來進(jìn)行控制。最早，采用在復(fù)合材料中加入鈉鹽提供Na+來模擬雷達(dá)電磁波反射特征，由于Na+的偏析，導(dǎo)致復(fù)合材料穩(wěn)定性較差，誘餌作用差。為了解決存在的問題，后來用一種專用高堿玻璃纖維取代鈉鹽提供Na+，解決了材料穩(wěn)定性問題，但此材 料只能在導(dǎo)彈再入中、低段應(yīng)用才有效。根據(jù)堿金屬離子電離能力的大小差異，2002年研制了一種銫含量重量百分?jǐn)?shù)低于5%的含銫玻璃纖維，通過測試，尾跡雷達(dá)目標(biāo)特征模擬效果明顯提高，但由于銫含量低以及軟化溫度較高，實際效果沒有達(dá)到理論計算值，導(dǎo)致在燒蝕環(huán)境不十分惡劣的高空段效果還不夠理想，而高空段突防效果是決定再入突防有效性的標(biāo)志。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是解決現(xiàn)有含銫玻璃纖維存在的不足，公開一種銫含量高，突防燒蝕性能高，具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和耐久性，具有良好的電離能力，克服了銫離子極容易偏析影響突防效果的含銫玻璃纖維；本發(fā)明的另一個目的是公開一種制備上述含銫玻璃纖維的制備方法。含銫玻璃纖維，包括下述化合物制成:Si0260 75wt%、Al2O3O 6wt%、B2O3O 8wt%、CaOO 10wt%、Mg00 5wt%、K20 + Na2O + Li205 15wt%、Cs205 llwt%, Fe203、F —及其它化合物，F(xiàn)e203、F—及其它化合物總量小于lwt%。作為優(yōu)選，含銫玻璃纖維包括下述化合物制成:Si0263 65wt%、Al2032 4wt%、Β2032.3 7.3wt%> Ca02 3wt%> Mg03 4wt%> K2O + Na2O + Li208 11.5wt%> Cs209 llwt%, Fe203、F—及其它化合物，F(xiàn)e203、F—及其它化合物總量小于lwt%，F(xiàn)e203、F—及其它化合物起助熔作用，可以提高玻璃的熔制及拉絲工藝性能。含銫玻璃纖維的制備方法，將上述的各化合物混合配制成配合料，在1400°C 1500°C下熔融制成玻璃，在1300 1400°C下再熔融拉制成玻璃纖維。作為優(yōu)選，含銫玻璃纖維的制備方法是將各化合物混合配制成配合料，裝在鉬金化料坩堝內(nèi)，在1400°C 1500°C下，邊攪拌邊熔融，熔制6小時，把熔制好的玻璃放入拉絲爐內(nèi)，在1300 1400°C下再熔融，熔融玻璃通過鉬金漏板的漏嘴拉制成直徑為5 13 μ m連續(xù)纖維。采用了上述技術(shù)方案的含銫玻璃纖維，玻璃纖維的燒蝕性能、化學(xué)穩(wěn)定性與SiO2的含量有著密切的關(guān)系，玻璃纖維中SiO2含量低于60wt%不但不能滿足燒蝕材料燒蝕性能的要求，而且影響玻璃纖維的化學(xué)穩(wěn)定性；若玻璃纖維中含量高于75wt%，玻璃高溫粘度太高，影響玻璃的工藝性能，而且軟化溫度也較高，其最佳值為63 65wt%。Al2O3有利于提高玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性、耐久性及玻璃纖維強(qiáng)度，但當(dāng)加入量超過6wt%后，玻璃高溫粘度、熔化溫度、纖維成型溫度大幅度提高，這反而影響玻璃性能，其最佳值為2 4wt%。B2O3有利于降低玻璃高溫粘度、軟化溫度，改善工藝性能，同時提高含堿玻璃的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，但當(dāng)加入量超過8wt%后，玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性降低，成份穩(wěn)定性也降低，其最佳值為2.3 7.3wt%。CaO、MgO有利于提高玻璃纖維的化學(xué)穩(wěn)定性、機(jī)械強(qiáng)度及工藝性能，但加入量過多時，提高玻璃析晶溫度和熔制溫度，反而影響工藝性能，其最佳值為Ca02 3wt%、Mg03 4wt%。K2O^Na2Oai2O 一方面作為助熔劑，改善玻璃的熔制性能，降低玻璃的軟化溫度，另一方面由于Cs2O很貴，而且K20、Na2O在再入中、低空段具有一定的誘餌性能，但K20、Na2O加入量過多降低玻璃纖維的化學(xué)穩(wěn)定性、耐久性和機(jī)械性能，其最佳值為8 11.5wt%。Cs2O是把銫離子加入到玻璃纖維中，使銫離子具有良好的穩(wěn)定性，而且明顯起到能很好電離的作用，力口入量太少，效果不明顯，加入量過多，一方面由于銫也屬于R2O含堿金屬元素，同樣過多降低玻璃纖維的化學(xué)穩(wěn)定性、耐久性和機(jī)械性能，另一方面提高玻璃纖維成本，其最佳值為9 llwt%。在保證玻璃穩(wěn)定性的前提下，加入一定量的K20、Na2O等堿金屬氧化物，不但有利于玻璃纖維熔制及拉絲工藝性能，而且用于突防材料時能提高導(dǎo)彈墜落過程中的中、低空尾跡雷達(dá)目標(biāo)特征模擬效果。發(fā)明的含銫玻璃纖維可以1400°C以上溫度條件下，用電加熱熔融預(yù)配好的玻璃配合料來獲得含銫玻璃。然后把玻璃在1300 1400°C下再熔融，熔融玻璃通過鉬金漏板的漏嘴拉制成直徑為5 13 μ m連續(xù)纖維。拉制的纖維可以根據(jù)用戶需要制成玻璃纖維布、紗、帶等各種玻璃纖維產(chǎn)品。綜上所 述，該含銫玻璃纖維的優(yōu)點(diǎn)是:(1)含銫玻璃纖維軟化溫度低于700°C，滿足突防燒蝕性能的要求，用作燒蝕材料能明顯提高再入導(dǎo)彈尾跡雷達(dá)目標(biāo)特征，能顯著提高突防效果；(2)含銫玻璃纖維具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和耐久性，克服了銫離子極容易偏析影響突防效果；(3)含銫玻璃纖維具有良好的電離能力，與高堿玻璃纖維相比電子濃度提高20% ； (4)具有良好的工藝性能，能制成各種玻璃纖維產(chǎn)品，能很好地滿足突防燒蝕材料的需求。
具體實施例方式表1為本發(fā)明的含銫玻璃纖維的實施例。按表1中所示的含銫玻璃纖維，包括下述化合物制成:Si0260 75wt%、Al2O3O 6wt%> B2O3O 8wt%、CaOO 10wt%、MgOO 5wt%、K2O + Na2O + Li205 15wt%、Cs205 I lwt%,上述化合物在高強(qiáng)度玻璃纖維中的總含量達(dá)到99wt%以上，本發(fā)明的含銫玻璃纖維中含有少量Fe203、F—及其它化合物，F(xiàn)e203、F—及其它化合物總量小于lwt%。含銫玻璃纖維的制備方法，將上述的各化合物混合配制成配合料，裝在鉬金化料坩堝內(nèi)，在1400°C 1500°C下，邊攪拌邊熔融，熔制6小時，把熔制好的玻璃流放到耐熱鋼板上,制成玻璃料塊,再將熔制好的玻璃部分放入拉絲爐內(nèi)，在1300 1400°C下再熔融，熔融玻璃通過鉬金漏板的漏嘴拉制成直徑為5 13 μ m連續(xù)纖維。熔制好的另一部分玻璃用于測量玻璃的其它性能。軟化點(diǎn)的測試方法與其它玻璃纖維軟化點(diǎn)測試方法相同，采用吊絲法；耐久性試驗沒有現(xiàn)存的有效方法，本發(fā)明采用以下方法:方法一:水煮無浸潤劑的玻璃纖維原絲，水煮時間2小時,分析玻璃成份的變化；方法二:常溫水浸泡無浸潤劑的玻璃纖維原絲，時間48小時，分析玻璃成份的變化；方法三:含浸潤劑的玻璃原絲、制品存放不同時間對機(jī)械性能的影響。表中耐久性結(jié)果是上述三種方法的綜合評價。表I

權(quán)利要求
1.含銫玻璃纖維，其特征在于包括下述化合物制成:Si0260 75wt%、Al2O3O 6wt%、B2O3O 8wt%、CaOO 10wt%、Mg00 5wt%、K2O + Na2O + Li205 15wt%、Cs205 llwt%,Fe203、F—及其它化合物，F(xiàn)e203、F—及其它化合物總量小于lwt%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含銫玻璃纖維，其特征在于包括下述化合物制成:Si0263 65wt%、Al2032 4wt%、B2032.3 7.3wt%、Ca02 3wt%、Mg03 4wt%、K20 + Na2O + Li208 11.5wt%、Cs209 llwt%，F(xiàn)e203、F—及其它化合物，F(xiàn)e203、F —及其它化合物總量小于lwt%。
3.含銫玻璃纖維的制備方法，其特征在于將權(quán)利要求1所述的各化合物混合配制成配合料，在1400°C 1500°C下熔融制成玻璃，在1300 1400°C下再熔融拉制成玻璃纖維。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的含銫玻璃纖維，其特征在于將各化合物混合配制成配合料，裝在鉬金化料坩堝內(nèi)，在1400°C 1500°C下，邊攪拌邊熔融，熔制6小時，把熔制好的玻璃放入拉絲爐內(nèi)，在1300 1400°C下再熔融，熔融玻璃通過鉬金漏板的漏嘴拉制成直徑為5 13 μ m 連續(xù)纖維。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種玻璃纖維。含銫玻璃纖維，包括下述化合物制成SiO260～75wt%、Al2O30～6wt%、B2O30～8wt%、CaO0～10wt%、MgO0～5wt%、K2O＋Na2O＋Li2O5～15wt%、Cs2O5～11wt%，F(xiàn)e2O3、F－及其它化合物，F(xiàn)e2O3、F－及其它化合物總量小于1wt%。該含銫玻璃纖維的優(yōu)點(diǎn)是含銫玻璃纖維軟化溫度低于700℃，滿足突防燒蝕性能的要求，具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和耐久性，克服了銫離子極容易偏析影響突防效果，具有良好的電離能力，與高堿玻璃纖維相比電子濃度提高20%。
文檔編號C03C13/00GK103172266SQ20131012170
公開日2013年6月26日 申請日期2013年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月9日
發(fā)明者孫杏國, 徐時清, 王煥平, 李兵鵬, 趙士龍 申請人:中國計量學(xué)院