国产精品1024永久观看,大尺度欧美暖暖视频在线观看,亚洲宅男精品一区在线观看,欧美日韩一区二区三区视频,2021中文字幕在线观看

  • <option id="fbvk0"></option>
    1. <rt id="fbvk0"><tr id="fbvk0"></tr></rt>
      <center id="fbvk0"><optgroup id="fbvk0"></optgroup></center>
      <center id="fbvk0"></center>

      <li id="fbvk0"><abbr id="fbvk0"><dl id="fbvk0"></dl></abbr></li>

      以固體廢棄物為原料的無硼低介電常數(shù)的玻璃纖維及其制備方法

      文檔序號(hào):1909711閱讀:359來源:國知局
      以固體廢棄物為原料的無硼低介電常數(shù)的玻璃纖維及其制備方法
      【專利摘要】本發(fā)明公開了一種以固體廢棄物為原料的無硼低介電常數(shù)的玻璃纖維及其制備方法,玻璃纖維中高爐礦渣40-65wt%,硅灰35-45wt%,氧化鋁0-20wt%。本發(fā)明以高爐礦渣、硅灰和少量的氧化鋁為原料,通過對(duì)高爐礦渣進(jìn)行預(yù)處理,并合理搭配這三種原料可以制備出低介電常數(shù)的玻璃纖維,制備工藝簡單,玻璃纖維的介電性能優(yōu)良,工藝參數(shù)合理、可行性強(qiáng)、生產(chǎn)成本低廉,可以將高爐礦渣廣泛應(yīng)用于低介電常數(shù)鋁硅酸鹽玻璃纖維的生產(chǎn)。
      【專利說明】以固體廢棄物為原料的無硼低介電常數(shù)的玻璃纖維及其制 備方法

      【技術(shù)領(lǐng)域】
      [0001] 本發(fā)明涉及了使用高爐礦渣、硅灰和氧化鋁制備的低介電常數(shù)玻璃纖維,可以用 作印刷電路板的增強(qiáng)材料。

      【背景技術(shù)】
      [0002] 近些年來,工業(yè)化與城市化的快速進(jìn)程加速了廢棄物的產(chǎn)生,占用了大面積的廢 渣填埋場(chǎng)地,把這些工業(yè)廢棄物轉(zhuǎn)變成有用的產(chǎn)品可以解決這一問題。高爐礦渣是煉鐵生 產(chǎn)過程中從高爐排出的副產(chǎn)品。在煉鐵生產(chǎn)時(shí),除了向高爐加入鐵礦石、燃料等入爐原料 夕卜,還需要加入相當(dāng)數(shù)量的石灰石、白云石作為助熔劑和造渣劑,當(dāng)爐溫高達(dá)1400-1600°C 時(shí),助熔劑與鐵礦石發(fā)生高溫反應(yīng)生成鐵和爐渣,高爐礦渣就是由脈石、灰分、助熔劑和其 他不能進(jìn)入生鐵中的雜質(zhì)所組成的易熔物質(zhì)。隨著我國鋼鐵工業(yè)的發(fā)展,高爐渣的排放量 日益增大。出于廢棄物填埋政策與環(huán)境保護(hù)的考慮,許多公司將回收利用這些廢棄物。高 爐礦渣是一種潛在的資源,其主要成分為CaO、Si0 2、MgO、A1203和Fe203等。
      [0003] 硅灰是另外一種工業(yè)副產(chǎn)物,是揮發(fā)性的二氧化硅,鐵合金在冶煉硅鐵和工業(yè)硅 (金屬娃)時(shí),礦熱電爐內(nèi)產(chǎn)生出大量揮發(fā)性很強(qiáng)的Si0 2和Si氣體,氣體排放后與空氣迅速 氧化冷凝沉淀形成硅灰。其主要成分為Si02。高爐礦渣和硅灰中均含有工業(yè)可用成分,如 果將這些廢棄物轉(zhuǎn)變成性能優(yōu)良的產(chǎn)品,既可以解決環(huán)境問題,實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展,又可以為 企業(yè)降低生產(chǎn)成本,提高經(jīng)濟(jì)效益。
      [0004] 鋁硅酸鹽體系玻璃纖維是電子工業(yè)的基礎(chǔ)材料,主要作為印刷電路板的增強(qiáng)材 料,但同時(shí)還應(yīng)具備優(yōu)異的介電性能,較低的介電常數(shù)有利于電子器件工作中信號(hào)的高效 傳輸。隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展,對(duì)印刷電路板的介電性能提出了更高的要求,因此具備優(yōu) 異介電性能的印刷電路板增強(qiáng)材料一鋁硅酸鹽體系玻璃纖維是必不可少的。目前使用最廣 泛的低介電常數(shù)玻璃纖維為日本Typical公司生產(chǎn)的E玻璃纖維,其介電常數(shù)在6. 8左右。 另外一些低介電常數(shù)玻璃纖維如D玻璃、NE玻璃等雖然具備更低的介電常數(shù),但是其氧化 硼的含量非常高(高達(dá)30wt%),在玻璃纖維制備過程中,雖然氧化硼可以起到促進(jìn)熔融,并 且可以提高介電性能的優(yōu)勢(shì),但是在熔制過程中氧化硼的揮發(fā)對(duì)于玻璃纖維的生產(chǎn)具有非 常不利的影響,比如影響產(chǎn)品組分均勻、損壞窯爐、污染環(huán)境以及增加生產(chǎn)成本等,因此制 備環(huán)境友好型無硼低介電常數(shù)玻璃纖維極其重要。
      [0005] 高爐礦渣和硅灰中含有一定量的CaO、Si02、A120 3和MgO,如果以它們?yōu)樵现苽?錯(cuò)娃酸鹽玻璃,則會(huì)大大降低生產(chǎn)成本。


      【發(fā)明內(nèi)容】

      [0006] 本發(fā)明的目的是提供一種以固體廢棄物為原料的無硼低介電常數(shù)的玻璃纖維,該 玻璃纖維不含硼、介電性能優(yōu)良,原料種類少、成本低。
      [0007] 本發(fā)明的另一目的是提供該玻璃纖維的制備方法,該方法以固體廢棄物為主要原 料,成本低,經(jīng)特殊處理制成玻璃纖維,所得產(chǎn)品介電性能優(yōu)良,滿足電路板增強(qiáng)材料的需 求。
      [0008] 高爐礦渣和硅灰都是產(chǎn)量比較大的固體廢棄物,硅灰的主要成分為Si02,高 爐礦渣中各組分的含量如下(wt%):高爐礦渣中各組分的含量如下:Si0 231_40wt%、 Al20312-18wt%、Ca035-45wt%、Mg07-10wt%、Na200. 3-0. 5wt%、K20 0· 20-0. 25wt%、鐵氧化物 (Fe0+Fe203) 0· 4-0. 6wt%、S 0· 20-0. 5wt%、Ti02 0 · 35-0. 5wt%。其中,S 表示含硫成分,下同。 高爐礦渣和硅灰中含有的Si02、A1203、CaO、MgO等組分都是玻璃纖維的組成成分,這些組分 的存在使高爐礦渣和硅灰可以用作玻璃纖維的原料。
      [0009] 分析高爐礦渣和硅灰中各成分的作用,其中Si02是玻璃纖維中重要的網(wǎng)絡(luò)形成 體,對(duì)玻璃的性能具有重要的影響,一定含量的Si0 2,可使得玻璃具有優(yōu)良的介電性能、機(jī) 械強(qiáng)度及化學(xué)穩(wěn)定性。Si02含量太低,會(huì)使得玻璃的性能較差,不能滿足玻璃纖維的要求, Si02的含量也不能過高,否則玻璃高溫粘度會(huì)比較大,熔制比較困難。
      [0010] A1203也是鋁硅酸鹽玻璃纖維的重要組成部分,對(duì)鋁硅酸鹽玻璃的結(jié)構(gòu)和性能具有 重要的影響,起著網(wǎng)絡(luò)中間體的作用,因?yàn)椴A绻坎捎肧i0 2,則會(huì)造成制備困難,而 A1A可以起到網(wǎng)絡(luò)形成體的作用,因此可使用部分A1203來替代Si02。同時(shí)A1 203還可充當(dāng) 網(wǎng)絡(luò)修飾體,可適當(dāng)降低玻璃的熔制溫度。
      [0011] MgO和CaO在鋁硅酸鹽玻璃纖維中充當(dāng)重要的網(wǎng)絡(luò)修飾體,它們可以提供游離氧, 這些游離氧可以用于形成鋁氧四面體,另外,修飾體顧名思義是對(duì)玻璃網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生改變作用, 通常會(huì)斷開硅氧四面體的連續(xù)空間排布,使得連在硅氧四面體上的橋氧變?yōu)榉菢蜓?,即?氧一端與硅連接,另一端與鈣或鎂等修飾體陽離子連接,因?yàn)殁}或鎂并不參與構(gòu)成玻璃的 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。所以,氧化鈣和氧化鎂的存在會(huì)破壞玻璃連續(xù)的硅氧四面體結(jié)構(gòu),產(chǎn)生結(jié)構(gòu)終 端。網(wǎng)絡(luò)修飾體的存在在一定程度上對(duì)玻璃的性能是有益的,比如可以降低熔融溫度,為氧 化鋁提供游離氧使之形成鋁氧四面體,從而形成連續(xù)的硅氧,鋁氧結(jié)構(gòu),而不至于分相。過 多的網(wǎng)絡(luò)修飾體會(huì)破壞硅氧四面體結(jié)構(gòu),對(duì)玻璃的性能產(chǎn)生差的影響,因此要對(duì)它們的用 量進(jìn)行控制。
      [0012] Na20、K20及FeO等對(duì)玻璃纖維的介電性能具有不良的影響,在纖維中它們的含量 需要控制到很小,否則會(huì)使介電常數(shù)升高。
      [0013] 通過以上分析,發(fā)現(xiàn)高爐礦渣中5102含量過低、氧化鈣含量過高,對(duì)玻璃纖維形成 不利,因此需要引入其他的原料。最終,發(fā)明人以高爐礦渣為主要原料,與硅灰、氧化鋁搭配 來制備玻璃纖維,以對(duì)高爐礦渣和硅灰固體廢棄物進(jìn)行回收利用。硅灰中主要成分為Si0 2, 正好可以作為Si02的原料。引入硅灰后,通過調(diào)整它們的用量,使Si02含量為50-65%,在 此情況下,氧化鈣的含量也得到降低,為15-25%,滿足制備玻璃纖維的要求。
      [0014] 在以上述三種原料制備玻璃纖維時(shí)發(fā)現(xiàn),高爐礦渣、硅灰和氧化鋁制成的玻璃纖 維的介電常數(shù)和介電損耗較大,作為電路板增強(qiáng)材料無優(yōu)勢(shì)。經(jīng)進(jìn)一步研究,推測(cè)介電常數(shù) 和介電損耗的增大有可能是礦渣中FeO和Fe 203的相互作用引起的。因此,發(fā)明人先對(duì)高爐 礦渣進(jìn)行預(yù)處理,然后再與硅灰、氧化鋁混合制備玻璃纖維,所得的產(chǎn)品在介電常數(shù)和介電 損耗上都有了較大降低,滿足要求。
      [0015] 最終,發(fā)明人確定了以預(yù)處理的高爐礦渣為主要原料,與硅灰和氧化鋁搭配制備 無硼的介電性能優(yōu)良的鋁硅酸鹽玻璃纖維的思路,即回收了高爐礦渣和硅灰,實(shí)現(xiàn)了廢物 利用,降低了生產(chǎn)成本,又得到了性能好的玻璃纖維,可以廣泛的應(yīng)用于印刷電路板行業(yè), 具有很好的經(jīng)濟(jì)和環(huán)保效益。
      [0016] 具體技術(shù)方案如下: 一種無硼低介電常數(shù)玻璃纖維,其特征是由以下重量百分比的原料制成:高爐礦渣 40-65wt%,硅灰 35-45wt%,氧化鋁 0-20wt%。
      [0017] 上述無硼低介電常數(shù)玻璃纖維,優(yōu)選由以下重量百分比的原料制成:40-62wt%,硅 灰 36-45wt%,氧化鋁 7-18wt%。
      [0018] 上述無硼低介電常數(shù)玻璃纖維,最優(yōu)選由以下重量百分比的原料制成:高爐礦渣 40%,硅灰45%,氧化鋁15%。
      [0019] 上述無硼低介電常數(shù)玻璃纖維中,所用高爐礦渣為經(jīng)過預(yù)處理的高爐礦渣,其預(yù) 處理過程為:將高爐礦渣置于高溫爐中,在空氣氣氛下,于600°C或高于600°C下保溫2-3小 時(shí),優(yōu)選在700°C下保溫3h。
      [0020] 預(yù)處理能提高產(chǎn)品性能的原因目前尚在研究當(dāng)中,初步推斷有可能是礦渣中含有 同時(shí)含有FeO和Fe 203,雖然在該玻璃組分中這兩種成分含量很少,但是其對(duì)介電性能的影 響是比較明顯的,相關(guān)研究報(bào)道也證實(shí)了這一點(diǎn)。在玻璃中Fe 2+分布于網(wǎng)絡(luò)間隙中,充當(dāng) 網(wǎng)絡(luò)修飾體,不穩(wěn)定,而Fe3+在玻璃網(wǎng)絡(luò)中以Fe04的形式存在,即參與網(wǎng)絡(luò)形成,相對(duì)穩(wěn)定。 另外,在外加電場(chǎng)作用下,F(xiàn)e 2+和Fe3+之間會(huì)形成偶極子極化,這將增大玻璃的介電常數(shù)和 介電損耗。預(yù)處理將礦渣中的FeO的進(jìn)一步氧化為Fe 203,由此減弱了 Fe2+和Fe3+之間的偶 極子極化,同時(shí)也增加了 Fe3+的含量(Fe3+作為網(wǎng)絡(luò)形成體),因而降低了介電常數(shù)和介電損 耗。
      [0021] 實(shí)際上,在玻璃纖維原料的高溫熔制過程中,也會(huì)使得二價(jià)鐵部分氧化,即延長熔 融時(shí)間也可以完成對(duì)二價(jià)鐵的氧化,但是在高溫熔制過程中,由于窯爐相對(duì)密閉的空間會(huì) 限制氧氣與原料的充分接觸,降低氧化效率,而且延長高溫熔融時(shí)間會(huì)消耗更多的能源。因 此可以預(yù)先對(duì)高爐礦渣進(jìn)行低溫處理,并提供充足的空氣與之反應(yīng),既節(jié)約能源,又提高預(yù) 處理效率。
      [0022] 本發(fā)明無硼低介電常數(shù)玻璃纖維含有以下成分:Si0250_65wt%,Al 2038_25wt%, Ca015-25wt%,Mg03-6wt%,Na20 0· 2-0. 3wt%,K20 0· 22-0. 31wt%,Ti02 0· 18-0. 25wt%,鐵氧 化物0. 15-0. 5wt%,S 0. 18-0. 27wt%。其中,S表示含硫成分,下同。
      [0023] 本發(fā)明無硼低介電常數(shù)玻璃纖維的制備方法,包括以下步驟: (1) 高爐礦渣的預(yù)處理:取高爐礦渣,置于高溫爐中,在空氣氣氛下,于600°C或以上的 溫度保溫2-3小時(shí),進(jìn)行預(yù)處理; (2) 玻璃樣品的制備:將預(yù)處理的高爐礦渣和硅灰、氧化鋁按配比混合均勻,在1500°C 熔融3h,得玻璃液,然后將玻璃液澆鑄于石墨模具中,在750°C保溫1小時(shí),使得玻璃充分退 火,消除內(nèi)應(yīng)力,然后冷卻至室溫,得無硼低介電常數(shù)玻璃。測(cè)試其相關(guān)性能,如介電性能、 熔化溫度和拉絲溫度等; (3) 玻璃纖維的制備:根據(jù)第二步測(cè)試所得的拉絲溫度,將預(yù)處理的高爐礦渣和石英砂 按配比混合均勻,在1500°C熔融3h,得玻璃液,然后將玻璃液在拉絲溫度下按照常規(guī)工藝 (例如池窯拉絲設(shè)備)拉制成玻璃纖維。
      [0024] 本發(fā)明選擇高爐礦渣和硅灰作為玻璃纖維的主要原料,最大程度的實(shí)現(xiàn)了資源的 回收利用。在使用之前,對(duì)高爐礦渣進(jìn)行預(yù)處理,使制備出來的玻璃纖維介電性能優(yōu)良,可 以廣泛的用作印刷電路板的增強(qiáng)材料。
      [0025] 本發(fā)明提前對(duì)高爐礦渣進(jìn)行了預(yù)處理,預(yù)處理后的高爐礦渣與硅灰、氧化鋁搭配 制得玻璃纖維,原料中高爐礦渣和硅灰固體廢棄物的含量很高,大大提高了它們的回收利 用率,變廢為寶,降低了生產(chǎn)成本。所得的玻璃纖維不含硼,介電性能優(yōu)良、可行性強(qiáng)、成本 低,可以廣泛用作印刷電路板的增強(qiáng)材料。

      【專利附圖】

      【附圖說明】
      [0026] 圖1為實(shí)施例1中樣品4的XRD圖譜。
      [0027] 圖2為實(shí)施例1中樣品4的紅外光譜。

      【具體實(shí)施方式】
      [0028] 下面通過具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的解釋,下述實(shí)施例僅是為了幫助本領(lǐng) 域技術(shù)人員更好的理解本發(fā)明,并不對(duì)其內(nèi)容進(jìn)行限定。
      [0029] 下述實(shí)施例中,所用的高爐礦渣和硅灰的組分如下表1所示。 i 戶礦S及灰的化_組-分twt%) 11^...................1 Si〇2 Ab〇3 CaO MgQ Ν?2〇 K301s ?〇2" 萵爐礦it 35J0 15,20 jgjo 8,78 〇,J8 〇JJ 0,54 0.22 0.45 .................................WM......ills............IllΟι1?oHoli"" a〇5 o.m 〇,〇〇
      [0030] 實(shí)施例1 玻璃和玻璃纖維的制備方法類似,本發(fā)明的原料即可以制備成玻璃,又可以制備成玻 璃纖維,制備玻璃的方法是將原料熔融成的玻璃液澆鑄、退火;制備玻璃纖維的方法是將原 料熔融成的玻璃液在拉絲溫度按照常規(guī)工藝?yán)z。本發(fā)明實(shí)施例為了便于測(cè)試玻璃纖維的 相關(guān)工藝參數(shù),將其制成玻璃樣品。
      [0031] 按照下表2的原料配方稱取原料,制備成玻璃樣品,玻璃的制備方法如下:將經(jīng)預(yù) 處理的高爐礦渣或未經(jīng)預(yù)處理的高爐礦渣按照表2的配方與硅灰、氧化鋁混合均勻,放入 升降式坩堝電爐中,于1500°c熔融3小時(shí)后澆入石墨模具中,然后送入升降式坩堝電爐中 進(jìn)行退火(將玻璃液澆鑄于石墨模具中,在750°c保溫1小時(shí),使得玻璃充分退火),以消除 玻璃塊內(nèi)部的應(yīng)力,最后隨爐冷卻至室溫。其中高爐礦渣的預(yù)處理過程如下:將高爐礦渣置 于高溫爐中,在空氣氣氛下,于700°C保溫3小時(shí),進(jìn)行預(yù)處理。 表2原料組成(wt%)

      【權(quán)利要求】
      1. 一種無硼低介電常數(shù)玻璃纖維,其特征是由以下重量百分比的原料制成:高爐礦渣 40-65wt%,硅灰 35-45wt%,氧化鋁 0-20wt%。
      2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無硼低介電常數(shù)玻璃纖維,其特征是由以下重量百分比的原 料制成:高爐礦漁40_62wt%,娃灰36_45wt%,氧化錯(cuò)7_18wt%。
      3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的無硼低介電常數(shù)玻璃纖維,其特征是由以下重量百分比 的原料制成:高爐礦渣40%,硅灰45%,氧化鋁15%。
      4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無硼低介電常數(shù)玻璃纖維,其特征是:高爐礦渣中含有 以下重量百分比的組分:Si0231-40wt%、Al 20312-18wt%、Ca035-45wt%、Mg07-10wt%、 Na200. 3-0. 5wt%、K20 0· 20-0. 25wt%、鐵氧化物 0· 4-0. 6wt%、S 0· 20-0. 5wt%、Ti02 0. 35-0. 5wt%〇
      5. 根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的無硼低介電常數(shù)玻璃纖維,其特征是:所述高爐 礦渣為經(jīng)過預(yù)處理的高爐礦渣,其預(yù)處理方法為:將高爐礦渣在600°C或以上的溫度下處 理 2-3h。
      6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的無硼低介電常數(shù)玻璃纖維,其特征是:高爐礦渣的預(yù)處理在 空氣氣氛下進(jìn)行。
      7. 根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的無硼低介電常數(shù)玻璃纖維,其特征是:玻璃纖維 的成分如下:Si0250-65wt%,Al 2038-25wt%,Ca015-25wt%,Mg03-6wt%,Na20 0· 2-0. 3wt%,K20 0· 22-0. 31wt%,Ti02 0· 18-0. 25wt%,鐵氧化物 0· 15-0. 5wt%,S 0· 18-0. 27wt%。
      8. -種權(quán)利要求1所述的無硼低介電常數(shù)玻璃纖維的制備方法,其特征是包括以下步 驟: (1) 高爐礦渣的預(yù)處理:將高爐礦渣在600°C或以上的溫度下處理2-3h ; (2) 將預(yù)處理的高爐礦渣、硅灰和氧化鋁按配比混合均勻,在1400-1500°C熔融得玻璃 液,然后將玻璃液澆鑄于模具中,在730-750°C保溫1小時(shí),消除玻璃塊內(nèi)部的應(yīng)力,然后冷 卻至室溫,得無硼低介電常數(shù)玻璃。
      9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法,其特征是:將高爐礦渣在700°C處理3h。
      【文檔編號(hào)】C03C6/10GK104150779SQ201410427251
      【公開日】2014年11月19日 申請(qǐng)日期:2014年8月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月27日
      【發(fā)明者】岳云龍, 張學(xué)紅, 陳培培 申請(qǐng)人:濟(jì)南大學(xué)
      網(wǎng)友詢問留言 已有0條留言
      • 還沒有人留言評(píng)論。精彩留言會(huì)獲得點(diǎn)贊!
      1