本發(fā)明涉及玄武巖玻璃纖維制備，特別涉及一種仿月海玄武巖玻璃纖維及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、玄武巖連續(xù)纖維是以天然玄武巖礦石為原料，經(jīng)高溫熔融后通過鉑銠合金拉絲漏板高速拉制而成的連續(xù)纖維，具有高強度、高彈性模量等特點，同時還具有耐高溫、低溫性能佳、耐酸堿、抗氧化、抗輻射、絕熱隔音、防火阻燃、過濾性好、抗壓縮強度和剪切強度高等優(yōu)異性能，是我國重點發(fā)展的四大高性能纖維之一。

2、玄武巖纖維與其它高技術(shù)纖維相比，尤其在原料方面存在很大的不同。用于生產(chǎn)玄武巖纖維的玄武巖礦石屬于天然礦石，由sio2、tio2、al2o3、feo、fe2o3、mno、mgo、cao、k2o、na2o、p2o5等氧化物及其它微量元素組成，成分復(fù)雜。然而，現(xiàn)有的玄武巖纖維產(chǎn)品仍然存在彈性模量較低和工藝性能較差的問題；同時，現(xiàn)有的玄武巖纖維常以地球上的天然礦石進行制備，而月壤中的組分與該礦石存在較大差異，無法利用月球資源實現(xiàn)的玄武巖玻璃纖維的制備。

3、基于此，亟需提供一種仿月海玄武巖玻璃纖維及其制備方法。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明實施例提供了一種仿月海玄武巖玻璃纖維及其制備方法，能夠解決傳統(tǒng)的玄武巖玻璃纖維彈性模量較低、工藝性能差且無法利用月球資源制備的問題。

2、第一方面，本發(fā)明提供了一種仿月海玄武巖玻璃纖維，該仿月海玄武巖玻璃纖維的制備原料根據(jù)月壤組分數(shù)據(jù)確定得到；

3、以質(zhì)量百分比計，制備原料包括如下組分：sio2：42～50％、al2o3：12～18％、mgo：7～12％、cao：10～14％、feo：8～20％、mno：0.05～0.4％、tio2：1～8％、p2o5：0.05～0.5％、cr2o3：0.05～0.4％。

4、優(yōu)選地，以質(zhì)量百分數(shù)計，還包括：na2o：0～0.3％、k2o：0～0.3％。

5、優(yōu)選地，sio2、al2o3、cao和mgo的質(zhì)量百分比之和不小于75％。

6、優(yōu)選地，cao和mgo的質(zhì)量百分比之和不小于18％。

7、優(yōu)選地，sio2和al2o3的質(zhì)量百分比之和與cao和mgo質(zhì)量百分比之和的比值不小于2.8。

8、優(yōu)選地，feo的質(zhì)量百分比為10～18％。

9、優(yōu)選地，以質(zhì)量百分比計，制備原料包括如下組分：sio2：42～47％、al2o3：13～16％、mgo：8.5～12％、cao：10～12.5％、feo：9.5～17％、mno：0.2～0.4％、tio2：1～7％、p2o5：0.1～0.4％、cr2o3：0.1～0.35％。

10、第二方面，本發(fā)明提供了上述第一方面任一項所述的仿月海玄武巖玻璃纖維的制備方法，所述制備方法包括如下步驟：

11、(1)對采集得到的若干個區(qū)域的月壤樣本進行物相分析，確定月壤樣本的組分種類；

12、(2)根據(jù)月壤樣本的組分種類，確定玄武巖玻璃纖維的組成成分并對每個組成成分的含量進行優(yōu)化，得到仿月海玄武巖玻璃纖維的組成原料；

13、(3)將所述仿月海玄武巖玻璃纖維的組成原料進行熔融，得到均質(zhì)玻璃；

14、(4)對所述均質(zhì)玻璃進行拉絲，得到所述仿月海玄武巖玻璃纖維。

15、優(yōu)選地，仿月海玄武巖玻璃纖維的直徑為8～22μm，彈性模量大于90gpa。

16、第三方面，本發(fā)明提供了一種上述第一方面任一項所述的仿月海玄武巖玻璃纖維在復(fù)合材料增強體中的應(yīng)用。

17、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比至少具有如下有益效果：

18、本發(fā)明中，通過收集月球不同區(qū)域月壤的組分數(shù)據(jù)，用化工原料來對不同區(qū)域的月壤組分進行物理模擬，并基于不同區(qū)域的月壤組分數(shù)據(jù)以及玄武巖玻璃纖維的性能對選擇的各個原料組分進行調(diào)控，一方面提高了玄武巖玻璃纖維的工藝性，通過上述組分含量形成的玄武巖玻璃在熔制時具有較好的均勻性，并且能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定拉絲生產(chǎn)，另一方面不僅提高了玄武巖玻璃纖維的彈性模量，而且能夠僅利用月壤組分在低重力條件下實現(xiàn)對玄武巖玻璃纖維的制備。

技術(shù)特征：

1.一種仿月海玄武巖玻璃纖維，其特征在于，該仿月海玄武巖玻璃纖維的制備原料根據(jù)月壤組分數(shù)據(jù)確定得到；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玄武巖玻璃纖維，其特征在于，以質(zhì)量百分數(shù)計，還包括：na2o：0～0.3％、k2o：0～0.3％。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玄武巖玻璃纖維，其特征在于，sio2、al2o3、cao和mgo的質(zhì)量百分比之和不小于75％。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玄武巖玻璃纖維，其特征在于，cao和mgo的質(zhì)量百分比之和不小于18％。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玄武巖玻璃纖維，其特征在于，sio2和al2o3的質(zhì)量百分比之和與cao和mgo質(zhì)量百分比之和的比值不小于2.8。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玄武巖玻璃纖維，其特征在于，feo的質(zhì)量百分比為10～18％。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玄武巖玻璃纖維，其特征在于，以質(zhì)量百分比計，制備原料包括如下組分：sio2：42～47％、al2o3：13～16％、mgo：8.5～12％、cao：10～12.5％、feo：9.5～17％、mno：0.2～0.4％、tio2：1～7％、p2o5：0.1～0.4％、cr2o3：0.1～0.35％。

8.一種根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的仿月海玄武巖玻璃纖維的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括如下步驟：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于，仿月海玄武巖玻璃纖維的直徑為8～22μm，彈性模量大于90gpa。

10.一種根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的仿月海玄武巖玻璃纖維在復(fù)合材料增強體中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種仿月海玄武巖玻璃纖維及其制備方法，該仿月海玄武巖玻璃纖維的制備原料根據(jù)月壤組分數(shù)據(jù)確定得到；以質(zhì)量百分比計，制備原料包括如下組分：SiO2：42～50％、Al2O3：12～18％、MgO：7～12％、CaO：10～14％、FeO：8～20％、MnO：0.05～0.4％、TiO2：1～8％、P2O5：0.05～0.5％、Cr2O3：0.05～0.4％。本發(fā)明中，通過收集月球不同區(qū)域月壤的組分數(shù)據(jù)，用化工原料來對不同區(qū)域的月壤組分進行物理模擬，并基于不同區(qū)域的月壤組分數(shù)據(jù)以及玄武巖玻璃纖維的性能對選擇的各個原料組分進行調(diào)控，一方面提高了玄武巖玻璃纖維的工藝性，通過上述組分含量形成的玄武巖玻璃在熔制時具有較好的均勻性，并且能夠?qū)崿F(xiàn)穩(wěn)定拉絲生產(chǎn)，另一方面不僅提高了玄武巖玻璃纖維的彈性模量，而且能夠僅利用月壤組分在低重力條件下實現(xiàn)對玄武巖玻璃纖維的制備。

技術(shù)研發(fā)人員：胡茂銳,黃松林,張焱,黃三喜,黃榮軍,蔡增偉
受保護的技術(shù)使用者：南京玻璃纖維研究設(shè)計院有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/4/24