本發明提供了一種高模量玻璃纖維組合物，包括如下組分：SiO₂56wt％～60wt％；Al₂O₃20.1wt％～24wt％；SiO₂與Al₂O₃的總含量76.5wt％～82.5wt％；TiO₂0.2wt％～1.5wt％；ZnO0～2.0wt％；ZrO₂0～2.0wt％；Fe₂O₃0.1wt％～0.6wt％；CaO5wt％～7.9wt％；MgO 9wt％～15wt％；CaO與MgO的總含量14.2wt％～22.5wt％；MgO與CaO質量分數比值1.2～2.2；Li₂O0～2.5wt％；Na₂O、K₂O的總含量0.2wt％～1.0wt％；上述組分總計100％。本發明通過控制上述各組分的特定百分比含量，使得最終得到的高模量玻璃纖維組合物具有高模量、低的生產難度、以及良好的綜合性能。

技術領域

本發明涉及無機非金屬材料技術領域，尤其涉及一種高模量玻璃纖維組合物以及玻璃纖維。

背景技術

玻璃纖維屬于無機非金屬材料，它具有機械強度高、電絕緣性好、耐熱性強、物理化學性質穩定等諸多優點，廣泛應用于航空航天、汽車、船舶、石化、能源、電力、建筑等諸多領域，是目前應用量最大的無機纖維增強材料。由于主要用作增強基材，玻璃纖維的力學性能就顯得尤為重要，而且隨著玻璃纖維復合材料日益大型化、輕量化的發展趨勢，人們對玻璃纖維的力學性能尤其是比強度、比模量模量提出越來越高的要求。

對于提升玻璃纖維強度和模量的方法，目前已有許多的相關研究。最典型的就是S玻璃和R玻璃。S玻璃的基本組成為：65wt％的SiO₂，25wt％的Al₂O₃，10wt％的MgO。S玻璃纖維理論單絲強度高達4500MPa，彈性模量超過85GPa，力學性能非常優異。但它的成型溫度超過了1470℃，且極易析晶，生產難度很大，無法實現大規模推廣應用。R玻璃也是一種高強度搞模量玻璃纖維，它一般是由SiO₂、Al₂O₃、CaO、MgO組成，一般被認為是生產難度和力學性能的一種折衷，從而比起S玻璃，更具有生產可行性。

中國專利CN200480015986.4公開了一種玻璃纖維組合物，它含有50～65wt％的SiO₂，12～20wt％的Al₂O₃，13～16wt％的CaO，6～12wt％的MgO，0～3wt％的B₂O₃，0～3wt％的TiO₂，0～2wt％的K₂O+Na₂O。該玻璃纖維屬于R級玻璃，通過控制Al₂O₃和CaO含量獲得了較好的力學性能和熔化性能，但比模量只有35-36MPa.kg^-1.m³，難以滿足更高性能的需求。

中國專利CN200680041114.4公開了一種高性能玻璃纖維組合物，它含有60.5～70.5wt％的SiO₂，10～24.5wt％的Al₂O₃，6～20wt％的RO，0～3wt％的R₂O。該專利玻璃纖維組合物其實也屬于R級玻璃范疇，但其公布的權利范圍過于寬泛，一般行業內人員難以通過其技術方案輕易的實現其技術目標。