本發(fā)明涉及一種玻璃纖維組合物，尤其涉及一種能作為先進(jìn)復(fù)合材料增強(qiáng)基材的低密度高性能玻璃纖維組合物及其玻璃纖維和復(fù)合材料。

背景技術(shù)：

1、玻璃纖維屬于無機(jī)纖維材料，用其增強(qiáng)樹脂可制得性能優(yōu)良的復(fù)合材料。高性能玻璃纖維作為先進(jìn)復(fù)合材料的增強(qiáng)基材，最初主要應(yīng)用于航空、航天、國(guó)防軍工、體育器材等領(lǐng)域。隨著科技進(jìn)步及經(jīng)濟(jì)發(fā)展，高性能玻璃纖維在風(fēng)力葉片、汽車制造、高壓容器、電子通訊、建筑建材、管道等民用工業(yè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。風(fēng)電行業(yè)的葉片大型化、輕量化需求不斷提升，對(duì)玻璃纖維開發(fā)提出了新的要求；追求更高的模量和強(qiáng)度、更低的密度，更好的比模量和比強(qiáng)度，更優(yōu)的成型性能，更低的成本和生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)，并實(shí)現(xiàn)大規(guī)模池窯生產(chǎn)，有效兼顧提升高性能玻璃纖維的性能、性價(jià)比和輕量化水平成為一項(xiàng)迫切的任務(wù)。

2、s玻璃是最早的高性能玻璃之一，其成分以mgo-al2o3-sio2系統(tǒng)為主體，astm國(guó)際組織將s玻璃定義為一族主要由鎂、鋁、硅的氧化物組成的玻璃，典型方案如美國(guó)開發(fā)的s-2玻璃。s-2玻璃中sio2和al2o3的重量百分比合量達(dá)90％，其中sio2和al2o3的含量分別約為65％和25％，mgo約為10％，玻璃熔制溫度高、難度大，玻璃成型溫度高達(dá)1571℃，液相線溫度高達(dá)1470℃。這不僅使玻纖成型困難，而且由于缺乏足夠游離氧，導(dǎo)致大量鋁離子只能與鎂離子一起填充在網(wǎng)絡(luò)空隙，大大增加了玻璃析晶風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)結(jié)晶時(shí)由于缺乏有效競(jìng)爭(zhēng)導(dǎo)致單一晶相析晶傾向強(qiáng)烈，析晶溫度高、速率快。這些因素使得s-2玻纖的生產(chǎn)難度過大，不僅無法實(shí)現(xiàn)規(guī)?；馗G生產(chǎn)，甚至難于進(jìn)行一步法玻纖生產(chǎn)，導(dǎo)致s-2玻纖的生產(chǎn)規(guī)模小、效率低、成本高，無法滿足大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的應(yīng)用要求。

3、法國(guó)公司開發(fā)過一種以mgo-cao-al2o3-sio2系統(tǒng)為主體的r玻璃，涉及專利fr1435073a，但是傳統(tǒng)r玻璃的氧化鋁含量過高，硅鋁總量、堿土金屬氧化物總量及其比例設(shè)計(jì)不合理，造成玻璃成型困難、析晶風(fēng)險(xiǎn)大，其成型溫度達(dá)1410℃，液相線溫度達(dá)1350℃，而且玻璃析晶速率快。這些因素使得傳統(tǒng)r玻纖難于實(shí)現(xiàn)大規(guī)模池窯生產(chǎn)。同時(shí)，公開資料顯示，傳統(tǒng)r玻纖的模量不及90gpa，性價(jià)比和競(jìng)爭(zhēng)力較低。

4、日本專利jp8231240公開了一種玻璃纖維組合物，按重量百分比含量計(jì)，含有62-67％的sio2，22-27％的al2o3，7-15％的mgo，0.1-1.1％的cao，0.1-1.1％的b2o3等。相對(duì)于s玻璃，該組合物的氣泡數(shù)量有所改善，但是成型仍然非常困難，成型溫度超過1460℃，不利于實(shí)現(xiàn)大規(guī)模池窯生產(chǎn)。

5、中國(guó)專利cn108609859a公開了一種高模量玻璃纖維組合物，按重量百分比含量計(jì)，含有53-55.9％的sio2，21.1-23.9％的al2o3，9.9-11.8％的mgo，8.2-9.9％的cao，76.5-79％的sio2+al2o3，0.38-0.45的比值al2o3/sio2等。該組合物中由于氧化硅含量過低，鋁硅比偏高，氧化鈣含量偏高，使得玻璃密度偏高，成型溫度偏低，液相線溫度高，成型范圍△t值小，不利于玻璃纖維成型及輕量化水平提升。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在解決上面描述的問題。本發(fā)明的主要目的在于提供一種低密度高性能玻璃纖維組合物及其玻璃纖維和復(fù)合材料，該玻璃纖維組合物具有低密度、高模量的特性，擁有更高的比模量和比強(qiáng)度，輕量化水平更優(yōu)，且成本方面更具優(yōu)勢(shì)，還能改善玻璃析晶溫度及速率，擴(kuò)大玻纖成型范圍，有利于降低生產(chǎn)難度、提高效率，適合用于大規(guī)模池窯生產(chǎn)輕量化的高性能玻璃纖維。

2、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種低密度高性能玻璃纖維組合物，所述玻璃纖維組合物含有下述組分，各組分的含量以重量百分比表示如下：

3、

4、

5、且上述組分的合計(jì)含量大于等于98.5％，重量百分比的比值c1＝sio2/(cao+li2o)的范圍為大于等于7.05，重量百分比的比值c2＝(r2o+sro)/al2o3的范圍為大于等于0.012，重量百分比的比值c3＝(mgo+sro)/cao的范圍為大于等于1.22。

6、其中，進(jìn)一步限定重量百分比的比值c4＝sio2/(al2o3+li2o)的范圍為大于等于2.64。

7、其中，進(jìn)一步限定重量百分比的比值c5＝(sio2+al2o3)/(cao+r2o)的范圍為大于等于8.8。

8、其中，進(jìn)一步限定重量百分比的比值c1＝sio2/(cao+li2o)的范圍為大于等于8.25。

9、其中，進(jìn)一步限定重量百分比的比值c3＝(mgo+sro)/cao的范圍為大于1.50。

10、其中，進(jìn)一步限定cao的含量，以重量百分比表示為4.1-6.9％。

11、其中，進(jìn)一步限定sro的含量，以重量百分比表示為0.05-2％。

12、其中，所述玻璃纖維組合物含有下述組分，各組分的含量以重量百分比表示如下：

13、

14、

15、且上述組分的合計(jì)含量大于等于98.5％，重量百分比的比值c1＝sio2/(cao+li2o)的范圍為大于等于7.45，重量百分比的比值c2＝(r2o+sro)/al2o3的范圍為大于等于0.012，重量百分比的比值c3＝(mgo+sro)/cao的范圍為大于等于1.30，重量百分比的比值c4＝sio2/(al2o3+li2o)的范圍為大于等于2.60。

16、其中，進(jìn)一步限定li2o的含量，以重量百分比表示為0.01-0.35％。

17、其中，所述玻璃纖維組合物含有下述組分，各組分的含量以重量百分比表示如下：

18、

19、

20、且上述組分的合計(jì)含量大于等于98.5％，重量百分比的比值c1＝sio2/(cao+li2o)的范圍為大于等于7.05，重量百分比的比值c2＝(r2o+sro)/al2o3的范圍為大于等于0.012，重量百分比的比值c3＝(mgo+sro)/cao的范圍為大于等于1.22。

21、其中，進(jìn)一步限定sio2的含量，以重量百分比表示為58.4-60.45％。

22、其中，進(jìn)一步限定al2o3的含量，以重量百分比表示為大于19.8％且小于等于20.45％。

23、其中，所述玻璃纖維組合物含有下述組分，各組分的含量以重量百分比表示如下：

24、

25、

26、且上述組分的合計(jì)含量大于等于98.5％，重量百分比的比值c1＝sio2/(cao+li2o)的范圍為大于等于8.25，重量百分比的比值c2＝(r2o+sro)/al2o3的范圍為大于等于0.012，重量百分比的比值c3＝(mgo+sro)/cao的范圍為大于等于1.40。

27、其中，進(jìn)一步限定該組合物的sio2、al2o3、mgo和cao的合計(jì)含量小于99％。

28、其中，所述玻璃纖維組合物含有下述組分，各組分的含量以重量百分比表示如下：

29、

30、且上述組分的合計(jì)含量大于等于98.5％，重量百分比的比值c1＝sio2/(cao+li2o)的范圍為大于等于8.25，重量百分比的比值c2＝(r2o+sro)/al2o3的范圍為大于等于0.012，重量百分比的比值c3＝(mgo+sro)/cao的范圍為大于等于1.40，重量百分比的比值c4＝sio2/(al2o3+li2o)的范圍為大于等于2.74。

31、其中，進(jìn)一步限定該組合物不含li2o。

32、其中，進(jìn)一步限定該組合物不含稀土氧化物。

33、其中，進(jìn)一步限定該組合物的玻璃密度小于2.60g/cm3。

34、根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種玻璃纖維，所述玻璃纖維由上述的玻璃纖維組合物制成。

35、根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供一種復(fù)合材料，所述復(fù)合材料包括上述的玻璃纖維。

36、本發(fā)明的玻璃纖維組合物的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)在于：適當(dāng)提高sio2、al2o3含量并控制sio2+al2o3總量及比例，適當(dāng)降低堿土金屬氧化物總量并控制比例，優(yōu)選引入適量sro+li2o，精確控制sio2/(cao+li2o)、(r2o+sro)/al2o3、(mgo+sro)/cao、sio2/(al2o3+li2o)和(sio2+al2o3)/(cao+r2o)等比值，并進(jìn)一步控制na2o+k2o+li2o和cao+mgo+r2o等總量。通過上述特定組成及比例控制，第一方面，可以提高硅離子與鋁離子、氧離子之間的協(xié)同效應(yīng)，控制氧硅比和氧鋁比，控制堿金屬、堿土金屬等網(wǎng)絡(luò)外體離子總量及比例，得到更優(yōu)的結(jié)構(gòu)堆積效果，不僅能提高玻璃模量，還能降低密度，從而提高比模量，有效提升玻纖的輕量化水平；第二方面，可以控制玻璃在失透時(shí)形成堇青石、鈣長(zhǎng)石、頑火輝石等混合結(jié)晶狀態(tài)，避免單一晶相占絕對(duì)主導(dǎo)作用，多種晶相在合適比例下的競(jìng)爭(zhēng)生長(zhǎng)能有效抑制離子的重組排列，從而有效降低玻璃失透風(fēng)險(xiǎn)及析晶速率；第三方面，可以適當(dāng)控制玻璃成型溫度，擴(kuò)大玻纖成型范圍，且成本更具優(yōu)勢(shì)，適合用于池窯化生產(chǎn)輕量化的高性能玻璃纖維。

37、具體來說，根據(jù)本發(fā)明的玻璃纖維組合物含有下述組分，且各組分的含量以重量百分比表示如下：

38、

39、

40、且上述組分的合計(jì)含量大于等于98.5％，重量百分比的比值c1＝sio2/(cao+li2o)的范圍為大于等于7.05，重量百分比的比值c2＝(r2o+sro)/al2o3的范圍為大于等于0.012，重量百分比的比值c3＝(mgo+sro)/cao的范圍為大于等于1.22。

41、該玻璃纖維組合物中各組分的作用及含量說明如下：

42、sio2是玻璃網(wǎng)絡(luò)生成體氧化物，是形成玻璃骨架的主體，可以起到穩(wěn)定各組分的作用，還能提高玻璃的機(jī)械性能和化學(xué)穩(wěn)定性。本發(fā)明的玻璃纖維組合物中，限定sio2的重量百分比含量范圍為58.1-61.9％。為了保證擁有優(yōu)異的機(jī)械性能，并獲得較低的密度和較高的比模量，氧化硅含量不低于58.1％；為了防止玻璃粘度和液相線溫度過高，導(dǎo)致玻璃難于熔制及規(guī)?；a(chǎn)，氧化硅含量不高于61.9％，這明顯區(qū)別于s玻璃。優(yōu)選地，sio2的重量百分比含量范圍可以限定為58.4-61.5％。優(yōu)選地，sio2的重量百分比含量范圍可以限定為58.4-60.45％。優(yōu)選地，sio2的重量百分比含量范圍可以限定為58.8-60.45％。更優(yōu)選地，sio2的重量百分比含量范圍可以限定為59.15-60.45％。

43、al2o3是玻璃網(wǎng)絡(luò)中間體氧化物，存在多種配位數(shù)的轉(zhuǎn)變，也是形成玻璃骨架的氧化物之一，與sio2結(jié)合可對(duì)玻璃的機(jī)械性能起到實(shí)質(zhì)性作用，并且在影響玻璃析晶、耐酸腐蝕等方面起著重要作用。為了玻璃能獲得足夠高的模量、比模量等性能，希望提高al2o3含量，但al2o3含量太高會(huì)使玻璃易于析晶甚至分相，會(huì)使玻璃粘度過高導(dǎo)致熔化澄清困難。本發(fā)明的玻璃纖維組合物中，限定al2o3的重量百分比含量范圍為大于19.8％且小于等于23％。優(yōu)選地，al2o3的重量百分比含量范圍可以限定為大于19.8％且小于等于22.5％。優(yōu)選地，al2o3的重量百分比含量范圍可以限定為19.85-22.2％。優(yōu)選地，al2o3的重量百分比含量范圍可以限定為19.9-21.9％。更優(yōu)選地，al2o3的重量百分比含量范圍可以限定為19.9-21％。

44、本發(fā)明的玻璃纖維組合物中，限定sio2+al2o3的合計(jì)含量為78-84％。優(yōu)選地，sio2+al2o3的合計(jì)含量可以限定為78.3-84％。優(yōu)選地，sio2+al2o3的合計(jì)含量可以限定為78.3-83.3％。更優(yōu)選地，sio2+al2o3的合計(jì)含量可以限定為大于79％且小于等于83.3％。通過精確控制sio2、al2o3的含量、總量及其比例，不僅可以獲得足夠高的玻璃模量，還能降低玻璃密度和析晶風(fēng)險(xiǎn)，擴(kuò)大成型范圍，有利于實(shí)現(xiàn)規(guī)?；馗G生產(chǎn)。

45、cao是玻璃網(wǎng)絡(luò)外體氧化物，主要在提高玻璃化學(xué)穩(wěn)定性、控制玻璃析晶、調(diào)節(jié)玻璃粘度和料性等方面起到實(shí)質(zhì)作用。發(fā)明人通過研究發(fā)現(xiàn)，在堿金屬含量偏低、游離氧數(shù)量偏少的玻璃體系中，鈣離子可以更有效地給鋁離子提供游離氧而改變鋁氧配位，而高含量的鎂離子在填充網(wǎng)絡(luò)空隙的同時(shí)更傾向于把氧離子控制在自己周圍。本發(fā)明的玻璃纖維組合物中，限定cao的重量百分比含量范圍為4.1-7.9％。鈣離子在填充網(wǎng)絡(luò)空隙的同時(shí)可以提供大量游離氧，并與鎂離子/鍶離子等在一定比例下形成混合協(xié)同效應(yīng)，有利于獲得緊密的結(jié)構(gòu)堆積效果，也有利于在玻璃析晶時(shí)形成堇青石(mg2al4si5o18)、鈣長(zhǎng)石(caal2si2o8)、頑火輝石(mg2si2o6)等混合結(jié)晶狀態(tài)，從而達(dá)到抑制析晶的效果，還有助于改善玻璃料性、提高玻纖成型速度。但是，為了獲得較低的密度和較高的機(jī)械性能，在高含量mgo的基礎(chǔ)上，cao的引入量不宜超過7.9％。同時(shí)，cao的引入量也不應(yīng)低于4.1％，因?yàn)檫^低的cao含量，無法提供大量游離氧，也無法在玻璃析晶時(shí)產(chǎn)生足夠的鈣長(zhǎng)石與堇青石等形成有效競(jìng)爭(zhēng)。優(yōu)選地，cao的重量百分比含量范圍可以限定為4.1-7.5％。優(yōu)選地，cao的重量百分比含量范圍可以限定為4.1-6.9％。優(yōu)選地，cao的重量百分比含量范圍可以限定為4.7-6.9％。更優(yōu)選地，cao的重量百分比含量范圍可以限定為5.3-6.9％。

46、mgo是玻璃網(wǎng)絡(luò)中間體氧化物，主要在提高玻璃模量、控制玻璃析晶、調(diào)節(jié)玻璃粘度和料性等方面起到實(shí)質(zhì)作用。發(fā)明人通過研究發(fā)現(xiàn)，在堿金屬含量偏低、氧化鋁含量較高的玻璃體系中，通常以[mgo6]八面體的形式位于玻璃骨架網(wǎng)絡(luò)外，在[alo4]周圍起到電價(jià)平衡作用，但當(dāng)玻璃中游離氧的數(shù)量發(fā)生明顯變化時(shí)會(huì)對(duì)鎂離子的配位數(shù)產(chǎn)生影響。本發(fā)明的玻璃纖維組合物中，限定mgo的重量百分比含量范圍為9.6-12.7％。優(yōu)選地，mgo的重量百分比含量范圍可以限定為9.6-12.5％。優(yōu)選地，mgo的重量百分比含量范圍可以限定為10-12.5％。更優(yōu)選地，mgo的重量百分比含量范圍可以限定為10-12％。

47、sro是玻璃網(wǎng)絡(luò)外體氧化物，主要在控制玻璃析晶、提高玻璃機(jī)械性能和光學(xué)性能、調(diào)節(jié)玻璃粘度等方面起到實(shí)質(zhì)作用。本發(fā)明的玻璃纖維組合物中，限定sro的重量百分比含量范圍為0-2％。經(jīng)大量實(shí)驗(yàn)研究表明，本發(fā)明的組合物中可以引入適量sro，通過合理控制多種堿土金屬氧化物的含量、總量及比值，cao、mgo和sro三元混合堿土效應(yīng)的效果比cao和mgo二元混合堿土效應(yīng)有顯著提升，結(jié)構(gòu)更容易形成緊密堆積，從而使玻璃的析晶性能、力學(xué)性能和光學(xué)性能等方面更優(yōu)異。由于mg2+、ca2+、sr2+的離子半徑依次變大、離子場(chǎng)強(qiáng)依次變小，為了實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的緊密堆積，三種離子的數(shù)量級(jí)配顯得很重要。優(yōu)選地，sro的重量百分比含量范圍可以限定為0.01-2％。優(yōu)選地，sro的重量百分比含量范圍可以限定為0.05-2％。更優(yōu)選地，sro的重量百分比含量范圍可以限定為0.2-1.5％。

48、na2o是玻璃網(wǎng)絡(luò)外體氧化物，作為玻璃助熔劑，能起斷網(wǎng)作用，降低玻璃粘度、改善玻璃熔制，還能有效提供游離氧，但na2o的引入也會(huì)導(dǎo)致玻璃機(jī)械性能、化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性降低。因此，本發(fā)明的低密度高性能玻璃纖維組合物體系中na2o的引入量不宜過多。本發(fā)明的玻璃纖維組合物中，限定na2o的重量百分比含量范圍為0.05-1.0％。優(yōu)選地，na2o的重量百分比含量范圍可以限定為0.05-0.8％。優(yōu)選地，na2o的重量百分比含量范圍可以限定為0.05-0.65％。更優(yōu)選地，na2o的重量百分比含量范圍可以限定為0.05-0.5％。k2o是玻璃網(wǎng)絡(luò)外體氧化物，也可以起到斷網(wǎng)作用，但降低玻璃粘度的作用略低于na2o，還能有效降低表面張力，增加玻璃透明度。與na2o配合使用，在一定比例下會(huì)產(chǎn)生混合堿效應(yīng)，有利于獲得更好的玻璃離子堆積效果，但k2o含量過高也會(huì)影響玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，因此引入量也不宜多。本發(fā)明的玻璃纖維組合物中，進(jìn)一步地，可以限定k2o的重量百分比含量范圍為0.05-0.8％。更優(yōu)選地，k2o的重量百分比含量范圍可以限定為0.1-0.6％。

49、li2o是玻璃網(wǎng)絡(luò)外體氧化物，它在玻璃中的作用比較特殊。當(dāng)氧硅比較小時(shí)，主要起斷鍵作用，可以顯著降低玻璃粘度，改善玻璃熔制性能；當(dāng)氧硅比較大時(shí)，由于鋰離子半徑小于鈉鉀離子，離子場(chǎng)強(qiáng)大，主要起積聚作用；同時(shí)，少量li2o還能提供可觀的游離氧，有利于更多的鋁離子形成四面體配位，增強(qiáng)玻璃網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，提高玻璃性能、改善玻璃析晶。但是，由于鋰原料價(jià)格高，太多的li2o會(huì)導(dǎo)致成本過高，顯著影響產(chǎn)品的價(jià)格和性價(jià)比，而且容易大幅降低玻璃粘度，反而縮小玻纖成型范圍，不利于規(guī)模生產(chǎn)及產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用；同時(shí)，高鋰玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性也會(huì)有所降低。因此，本發(fā)明的玻璃纖維組合物中，限定li2o的重量百分比含量范圍為0-0.39％。根據(jù)不同的技術(shù)要求，在一項(xiàng)技術(shù)方案中，優(yōu)選地，li2o的重量百分比含量范圍可以限定為0.01-0.35％；優(yōu)選地，li2o的重量百分比含量范圍可以限定為0.01-0.25％；更優(yōu)選地，li2o的重量百分比含量范圍可以限定為0.01-0.2％。在另一項(xiàng)技術(shù)方案中，優(yōu)選地，li2o的重量百分比含量范圍可以限定為0-0.35％；更優(yōu)選地，li2o的重量百分比含量范圍可以限定為0-0.2％。進(jìn)一步地，為了降低生產(chǎn)成本、擴(kuò)大成型范圍，本發(fā)明的玻璃纖維組合物中可以不含li2o。

50、為了兼顧控制玻璃析晶、玻璃密度、成本及提供游離氧的目的，靈活發(fā)揮氧化鍶和氧化鋰的組合優(yōu)勢(shì)，本發(fā)明的玻璃纖維組合物中，限定sro+li2o的重量百分比含量范圍為0.05-2.2％。優(yōu)選地，sro+li2o的重量百分比含量范圍可以限定為0.1-2％。優(yōu)選地，sro+li2o的重量百分比含量范圍可以限定為0.2-2％。更優(yōu)選地，sro+li2o的重量百分比含量范圍可以限定為0.2-1.5％。

51、本發(fā)明的玻璃纖維組合物中，限定na2o+k2o+li2o的重量百分比含量范圍為0.2-1.6％。優(yōu)選地，na2o+k2o+li2o的重量百分比含量范圍可以限定為0.2-1.35％。優(yōu)選地，na2o+k2o+li2o的重量百分比含量范圍可以限定為0.25-1％。更優(yōu)選地，na2o+k2o+li2o的重量百分比含量范圍為0.25-0.8％。

52、為了保證玻璃性能、降低密度及控制氧硅比，本發(fā)明的玻璃纖維組合物中，限定重量百分比的比值c1＝sio2/(cao+li2o)的范圍為大于等于7.05。優(yōu)選地，重量百分比的比值c1＝sio2/(cao+li2o)的范圍可以限定為大于等于7.45。優(yōu)選地，重量百分比的比值c1＝sio2/(cao+li2o)的范圍可以限定為大于等于8.25。優(yōu)選地，重量百分比的比值c1＝sio2/(cao+li2o)的范圍可以限定為8.25-12.30。更優(yōu)選地，重量百分比的比值c1＝sio2/(cao+li2o)的范圍可以限定為8.30-11.60。

53、為了控制玻璃析晶、密度及氧鋁比，考慮al3+離子對(duì)游離氧的需求，促使更多的鋁離子形成鋁氧四面體，以增強(qiáng)玻璃網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、提高玻璃性能、抑制玻璃析晶，本發(fā)明的玻璃纖維組合物中，限定重量百分比的比值c2＝(r2o+sro)/al2o3的范圍為大于等于0.012。優(yōu)選地，重量百分比的比值c2＝(r2o+sro)/al2o3的范圍可以限定為大于等于0.015-0.10。優(yōu)選地，重量百分比的比值c2＝(r2o+sro)/al2o3的范圍可以限定為0.02-0.085。更優(yōu)選地，重量百分比的比值c2＝(r2o+sro)/al2o3的范圍可以限定為0.02-0.065。

54、為了提高玻璃性能、控制玻璃析晶，本發(fā)明的玻璃纖維組合物中，限定重量百分比的比值c3＝(mgo+sro)/cao的范圍為大于等于1.22。優(yōu)選地，重量百分比的比值c3＝(mgo+sro)/cao的范圍可以限定為大于等于1.30。優(yōu)選地，重量百分比的比值c3＝(mgo+sro)/cao的范圍可以限定為大于等于1.40。優(yōu)選地，重量百分比的比值c3＝(mgo+sro)/cao的范圍可以限定為大于1.50。更優(yōu)選地，重量百分比的比值c3＝(mgo+sro)/cao的范圍可以限定為大于1.50且小于等于2.50。

55、進(jìn)一步地，本發(fā)明的玻璃纖維組合物中，可以限定重量百分比的比值c4＝sio2/(al2o3+li2o)的范圍為大于等于2.60。優(yōu)選地，重量百分比的比值c4＝sio2/(al2o3+li2o)的范圍可以限定為大于等于2.64。優(yōu)選地，重量百分比的比值c4＝sio2/(al2o3+li2o)的范圍可以限定為大于等于2.74。更優(yōu)選地，重量百分比的比值c4＝sio2/(al2o3+li2o)的范圍可以限定為大于等于2.80。

56、進(jìn)一步地，本發(fā)明的玻璃纖維組合物中，可以限定重量百分比的比值c5＝(sio2+al2o3)/(cao+r2o)的范圍為大于等于8.8。優(yōu)選地，重量百分比的比值c5＝(sio2+al2o3)/(cao+r2o)的范圍可以限定為大于等于9.4。優(yōu)選地，重量百分比的比值c5＝(sio2+al2o3)/(cao+r2o)的范圍可以限定為9.8-15.0。更優(yōu)選地，重量百分比的比值c5＝(sio2+al2o3)/(cao+r2o)的范圍可以限定為10.3-14.5。

57、進(jìn)一步地，本發(fā)明的玻璃纖維組合物中，可以限定重量百分比的比值c6＝(na2o+k2o)/r2o的范圍為大于等于0.40。優(yōu)選地，重量百分比的比值c6＝(na2o+k2o)/r2o的范圍可以限定為大于等于0.50。更優(yōu)選地，重量百分比的比值c6＝(na2o+k2o)/r2o的范圍可以限定為大于等于0.55。

58、進(jìn)一步地，本發(fā)明的玻璃纖維組合物中，可以限定cao+mgo+r2o的重量百分比含量范圍為小于等于20.3％。優(yōu)選地，cao+mgo+r2o的重量百分比含量范圍可以限定為小于等于19.6％。優(yōu)選地，cao+mgo+r2o的重量百分比含量范圍可以限定為小于等于19.2％。更優(yōu)選地，cao+mgo+r2o的重量百分比含量范圍可以限定為16-19.2％。

59、fe2o3有利于玻璃的熔制，也能改善玻璃的析晶性能。但由于鐵離子和亞鐵離子具有著色作用，故引入量不宜多。因此，本發(fā)明的玻璃纖維組合物中，限定fe2o3的重量百分比含量范圍為0.05-1％。優(yōu)選地，fe2o3的重量百分比含量范圍可以限定為0.05-0.75％。更優(yōu)選地，fe2o3的重量百分比含量范圍可以限定為0.1-0.65％。

60、tio2不僅可以降低高溫玻璃粘度，還具有一定的助熔作用。但由于鈦離子與鐵離子結(jié)合具有一定的著色作用，會(huì)影響玻纖制品的外觀，故含量也不宜過多。因此，本發(fā)明的玻璃纖維組合物中，限定tio2的重量百分比含量范圍為0.01-2％。優(yōu)選地，tio2的重量百分比含量范圍可以限定為0.05-1.5％。更優(yōu)選地，tio2的重量百分比含量范圍可以限定為0.05-0.7％。

61、本發(fā)明中可以選擇性地引入適量b2o3，以進(jìn)一步降低玻璃密度、改善玻璃析晶。本發(fā)明的玻璃纖維組合物中，限定b2o3的重量百分比含量范圍為0-2％。優(yōu)選地，b2o3的重量百分比含量范圍可以限定為0-1.5％。根據(jù)不同的技術(shù)要求，在一項(xiàng)技術(shù)方案中，為了提高玻璃的機(jī)械性能和化學(xué)穩(wěn)定性，本發(fā)明的玻璃纖維組合物中可以基本不含b2o3。在另一項(xiàng)技術(shù)方案中，在保證性能的基礎(chǔ)上，為了進(jìn)一步降低玻璃密度，進(jìn)一步地，可以限定b2o3的重量百分比含量范圍為0.1-1.5％。

62、本發(fā)明中可以選擇性地引入適量zro2，以改善玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性和耐熱性。本發(fā)明的玻璃纖維組合物中，限定zro2的重量百分比含量范圍為0-2％。優(yōu)選地，zro2的重量百分比含量范圍可以限定為0-1％。根據(jù)不同的技術(shù)要求，在一項(xiàng)技術(shù)方案中，為了控制玻璃密度，本發(fā)明的玻璃纖維組合物中可以基本不含zro2，但不排除由含鋯耐火材料以雜質(zhì)形式帶入的微量氧化鋯。

63、而且，上述這些組分為本發(fā)明的主體組分，限定它們的重量百分比合計(jì)含量大于等于98.5％。進(jìn)一步地，可以限定主體組分的重量百分比合計(jì)含量大于等于99％。進(jìn)一步地，可以限定主體組分的重量百分比合計(jì)含量大于等于99.5％。

64、除了上述主體組分，本發(fā)明的玻璃纖維組合物中還可以含有少量其他組分，重量百分比的合計(jì)含量小于1.5％。進(jìn)一步地，本發(fā)明的玻璃纖維組合物中可以包含重量百分比含量范圍小于1％的其他組分。進(jìn)一步地，本發(fā)明的玻璃纖維組合物中可以包含重量百分比含量范圍小于0.5％的其他組分。進(jìn)一步地，本發(fā)明的玻璃纖維組合物中還可以包含重量百分比含量范圍小于0.5％的f，一般情況下f由玻璃原料以雜質(zhì)形式帶入。

65、進(jìn)一步地，為了控制生產(chǎn)成本和玻璃密度，本發(fā)明的玻璃纖維組合物中可以不含稀土氧化物。

66、進(jìn)一步地，本發(fā)明的玻璃纖維組合物的玻璃密度可以控制在小于等于2.61g/cm3。優(yōu)選地，該組合物的玻璃密度小于2.60g/cm3。優(yōu)選地，該組合物的玻璃密度小于等于2.59g/cm3。更優(yōu)選地，該組合物的玻璃密度小于等于2.58g/cm3。

67、進(jìn)一步地，本發(fā)明的玻璃纖維組合物的玻纖成型溫度可以控制在小于等于1360℃。優(yōu)選地，該組合物的玻纖成型溫度范圍為1290-1360℃。優(yōu)選地，該組合物的玻纖成型溫度范圍為大于1300℃且小于等于1360℃。更優(yōu)選地，該組合物的玻纖成型溫度為1306-1355℃。

68、本發(fā)明的玻璃纖維組合物中，選擇各組分含量的上述范圍的有益效果將通過實(shí)施例給出具體實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行說明。

69、下面是根據(jù)本發(fā)明的玻璃纖維組合物中所包括的各組分的優(yōu)選取值范圍示例。

70、優(yōu)選示例一

71、根據(jù)本發(fā)明的玻璃纖維組合物含有下述組分，各組分的含量以重量百分比表示如下：

72、

73、且上述組分的合計(jì)含量大于等于98.5％，重量百分比的比值c1＝sio2/(cao+li2o)的范圍為大于等于8.25，重量百分比的比值c2＝(r2o+sro)/al2o3的范圍為大于等于0.012，重量百分比的比值c3＝(mgo+sro)/cao的范圍為大于等于1.30。

74、優(yōu)選示例二

75、根據(jù)本發(fā)明的玻璃纖維組合物由下述組分組成，各組分的含量以重量百分比表示如下：

76、

77、

78、且上述組分的合計(jì)含量大于等于98.5％，重量百分比的比值c1＝sio2/(cao+li2o)的范圍為大于等于7.05，重量百分比的比值c2＝(r2o+sro)/al2o3的范圍為大于等于0.012，重量百分比的比值c3＝(mgo+sro)/cao的范圍為大于等于1.22，重量百分比的比值c4＝sio2/(al2o3+li2o)的范圍為大于等于2.64。

79、優(yōu)選示例三

80、根據(jù)本發(fā)明的玻璃纖維組合物含有下述組分，各組分的含量以重量百分比表示如下：

81、

82、

83、且上述組分的合計(jì)含量大于等于98.5％，重量百分比的比值c1＝sio2/(cao+li2o)的范圍為大于等于8.25，重量百分比的比值c2＝(r2o+sro)/al2o3的范圍為大于等于0.012，重量百分比的比值c3＝(mgo+sro)/cao的范圍為大于等于1.40。

84、優(yōu)選示例四

85、根據(jù)本發(fā)明的玻璃纖維組合物含有下述組分，各組分的含量以重量百分比表示如下：

86、

87、且上述組分的合計(jì)含量大于等于98.5％，重量百分比的比值c1＝sio2/(cao+li2o)的范圍為大于等于8.25，重量百分比的比值c2＝(r2o+sro)/al2o3的范圍為大于等于0.012，重量百分比的比值c3＝(mgo+sro)/cao的范圍為大于1.50。

88、優(yōu)選示例五

89、根據(jù)本發(fā)明的玻璃纖維組合物含有下述組分，各組分的含量以重量百分比表示如下：

90、

91、且上述組分的合計(jì)含量大于等于98.5％，重量百分比的比值c1＝sio2/(cao+li2o)的范圍為大于等于8.25，重量百分比的比值c2＝(r2o+sro)/al2o3的范圍為大于等于0.012，重量百分比的比值c3＝(mgo+sro)/cao的范圍為大于1.50。

92、優(yōu)選示例六

93、根據(jù)本發(fā)明的玻璃纖維組合物含有下述組分，各組分的含量以重量百分比表示如下：

94、

95、且上述組分的合計(jì)含量大于等于98.5％，重量百分比的比值c1＝sio2/(cao+li2o)的范圍為大于等于7.05，重量百分比的比值c2＝(r2o+sro)/al2o3的范圍為大于等于0.012，重量百分比的比值c3＝(mgo+sro)/cao的范圍為大于等于1.22，重量百分比的比值c4＝sio2/(al2o3+li2o)的范圍為大于等于2.60，且該組合物不含稀土氧化物。

96、優(yōu)選示例七

97、根據(jù)本發(fā)明的玻璃纖維組合物含有下述組分，各組分的含量以重量百分比表示如下：

98、

99、

100、且上述組分的合計(jì)含量大于等于98.5％，重量百分比的比值c1＝sio2/(cao+li2o)的范圍為大于等于8.25，重量百分比的比值c2＝(r2o+sro)/al2o3的范圍為大于等于0.012，重量百分比的比值c3＝(mgo+sro)/cao的范圍為大于等于1.40，重量百分比的比值c4＝sio2/(al2o3+li2o)的范圍為大于等于2.60，且sio2、al2o3、mgo和cao的合計(jì)含量小于99％。

101、優(yōu)選示例八

102、根據(jù)本發(fā)明的玻璃纖維組合物含有下述組分，各組分的含量以重量百分比表示如下：

103、

104、

105、且上述組分的合計(jì)含量大于等于98.5％，重量百分比的比值c1＝sio2/(cao+li2o)的范圍為大于等于7.05，重量百分比的比值c2＝(r2o+sro)/al2o3的范圍為大于等于0.012，重量百分比的比值c3＝(mgo+sro)/cao的范圍為大于等于1.22，重量百分比的比值c4＝sio2/(al2o3+li2o)的范圍為大于等于2.60，且該組合物的玻璃密度小于2.60g/cm3。

106、優(yōu)選示例九

107、根據(jù)本發(fā)明的玻璃纖維組合物含有下述組分，各組分的含量以重量百分比表示如下：

108、

109、且上述組分的合計(jì)含量大于等于98.5％，重量百分比的比值c1＝sio2/(cao+li2o)的范圍為大于等于8.25，重量百分比的比值c2＝(r2o+sro)/al2o3的范圍為大于等于0.012，重量百分比的比值c3＝(mgo+sro)/cao的范圍為大于1.50，重量百分比的比值c4＝sio2/(al2o3+li2o)的范圍為大于等于2.74。

110、優(yōu)選示例十

111、根據(jù)本發(fā)明的玻璃纖維組合物含有下述組分，各組分的含量以重量百分比表示如下：

112、

113、且上述組分的合計(jì)含量大于等于98.5％，重量百分比的比值c1＝sio2/(cao+li2o)的范圍為大于等于8.25，重量百分比的比值c2＝(r2o+sro)/al2o3的范圍為大于等于0.012，重量百分比的比值c3＝(mgo+sro)/cao的范圍為大于1.50，重量百分比的比值c4＝sio2/(al2o3+li2o)的范圍為大于等于2.74。

114、優(yōu)選示例十一

115、根據(jù)本發(fā)明的玻璃纖維組合物含有下述組分，各組分的含量以重量百分比表示如下：

116、

117、且上述組分的合計(jì)含量大于等于98.5％，重量百分比的比值c1＝sio2/(cao+li2o)的范圍為大于等于8.25，重量百分比的比值c2＝(r2o+sro)/al2o3的范圍為大于等于0.012，重量百分比的比值c3＝(mgo+sro)/cao的范圍為大于1.50，且sio2、al2o3、mgo和cao的合計(jì)含量小于99％。

118、優(yōu)選示例十二

119、根據(jù)本發(fā)明的玻璃纖維組合物含有下述組分，各組分的含量以重量百分比表示如下：

120、

121、

122、且上述組分的合計(jì)含量大于等于99％，重量百分比的比值c1＝sio2/(cao+li2o)的范圍為大于等于8.25，重量百分比的比值c2＝(r2o+sro)/al2o3的范圍為大于等于0.012，重量百分比的比值c3＝(mgo+sro)/cao的范圍為大于1.50，重量百分比的比值c4＝sio2/(al2o3+li2o)的范圍為大于等于2.74，且sio2、al2o3、mgo和cao的合計(jì)含量小于99％，該組合物的玻璃密度小于2.60g/cm3。