一種熒光玻璃纖維及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于玻璃纖維及其制備領(lǐng)域，特別涉及一種熒光玻璃纖維及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]玻璃纖維是一種人造無機(jī)纖維，是現(xiàn)代非金屬材料領(lǐng)域中具有獨特功能的一類新型結(jié)構(gòu)材料。其主要原料為天然葉蠟石，石灰石，硼鈣石，螢石礦等礦物，所以與金屬纖維、棉纖維和其他有機(jī)合成纖維相比，玻璃纖維具有一系列優(yōu)異的特點，如耐高溫、耐腐蝕、強(qiáng)度高、比重小、吸水率低、延伸率小、電氣絕緣性能好等。被賦予各種功能的玻璃纖維的應(yīng)用已經(jīng)遍及電子、電氣、通訊、機(jī)械、冶金、化工、建筑、車船、航空航天、信息、環(huán)保、能源及微電子等諸多尚新技術(shù)領(lǐng)域。
[0003]發(fā)光纖維是在一般光照或特殊光照條件下可瞬時或持續(xù)發(fā)光的功能纖維，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于裝飾、服飾、安全、防偽、軍事裝備、交通等眾多行業(yè)和領(lǐng)域，市場前景十分廣闊。熒光纖維是發(fā)光纖維的一種，正如CN 102953272A、CN 102877150A等發(fā)明專利公開的傳統(tǒng)的熒光纖維是基于聚合物基質(zhì)的，將熒光物質(zhì)添加到高聚物纖維中，或是在高聚物鏈上接上具有熒光功能的基團(tuán)。但這只能滿足日常的使用，在極端環(huán)境下，例如高溫、酸性或者堿性環(huán)境下不能夠滿足使用需求。熒光玻璃纖維同傳統(tǒng)玻璃纖維一樣具有耐高溫、耐腐蝕、化學(xué)穩(wěn)定性好等諸多優(yōu)點，而且根據(jù)摻入的稀土離子不同能夠在紫外光激發(fā)下發(fā)出多種顏色不同的可見光，適合應(yīng)用于極端環(huán)境下的顯示或檢測器件。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種熒光玻璃纖維及其制備方法，該方法簡單、通用，制備得到的熒光玻璃纖維在紫外可見光激發(fā)下能發(fā)出紅色可見光，同時具有阻燃、耐腐蝕、耐高溫、吸濕小的優(yōu)良性能，適用于在特殊環(huán)境下使用的顯示或檢測器件。
[0005]本發(fā)明的一種熒光玻璃纖維，所述熒光玻璃纖維是由無堿玻璃纖維摻雜稀土元素釤得到；其中，摩爾百分比，稀土元素釤的加入量為0.05?1.5%。
[0006]所述無堿玻璃纖維的成分按質(zhì)量百分比包括:Si0255%?57%，B2035%?12%，Al20310 ?17%，CaO 12%?15%，MgO 0 ?3%，Na20 0 ?1%，K20 0 ?1%。
[0007]本發(fā)明的一種熒光玻璃纖維的制備方法，包括:
[0008](1)稱取無堿玻璃纖維和氧化釤于研缽中，研磨，置于坩禍中；其中，摩爾百分比，元素釤的加入量為0.05?1.5% ;
[0009](2)將步驟(1)中的坩禍置于高溫馬弗爐中，玻璃原料經(jīng)過加熱熔融，淬火，得到熒光玻璃；
[0010](3)將步驟(2)中得到的熒光玻璃放入玻璃纖維單絲實驗線的坩禍中，1230?1260°C下保溫0.5?lh，二次熔融，牽伸拉絲，得到熒光玻璃纖維。
[0011]所述步驟(1)中稀土元素釤的摩爾百分比為0.05?1.5%。
[0012]所述步驟(2)中熔融溫度為1450?1500°C，時間為4?6h。
[0013]所述步驟(3)中二次熔融后，玻璃液從鉑金漏板噴絲孔中流出。
[0014]所述步驟(3)中拉絲的溫度為1230?1260°C。
[0015]所述步驟(3)中得到的熒光玻璃纖維在紫外可見光激發(fā)下發(fā)出橙紅色可見光。
[0016]有益效果
[0017](1)本發(fā)明的方法通過在傳統(tǒng)的無堿玻璃纖維組分中引入稀土元素，制備得到的熒光玻璃纖維在紫外光激發(fā)下能夠發(fā)出明顯的橙紅色光，適用于在高溫、強(qiáng)酸強(qiáng)堿等特殊環(huán)境下的顯示或檢測器件；
[0018](2)本發(fā)明的方法簡單、通用，適合于工業(yè)連續(xù)化生產(chǎn)。
【附圖說明】
[0019]圖1為實施例1中熒光玻璃纖維在紫外燈下的數(shù)碼照；
[0020]圖2為實施例1中熒光玻璃纖維的掃描電鏡照片；
[0021]圖3為實施例1-4中熒光玻璃纖維的熒光發(fā)射光譜。
【具體實施方式】
[0022]下面結(jié)合具體實施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
[0023]實施例1
[0024]首先制備熒光玻璃，采用傳統(tǒng)的熔融淬火法。包括組分設(shè)計與計算、稱料、混料、高溫熔融、淬火工序。按照重量百分比 Si0256.4%, Β20310.3%, Α120316.5%, CaO 14.55%,MgO 0.25%,Na20 1 %, K20 1 %稱量各種原料總量為lOOg于瑪瑙研缽中，Sm3+以Sm 203的形式加入到原料中，加入量為0.5mol%0粉料混合均勻后裝入氧化鋁坩禍中，放入電爐中進(jìn)行高溫熔融，熔融溫度為1450°C，保溫6h。熔融完成后，將玻璃液倒入提前準(zhǔn)備好的冷水中進(jìn)行淬火，得到熒光玻璃在烘箱中充分干燥，備用。
[0025]將上一步得到的熒光玻璃加入到玻璃纖維單絲實驗線的坩禍中，坩禍中的溫度為1230°C。玻璃在坩禍中保溫0.5h進(jìn)行二次熔融，通過放料口觀察玻璃液的狀態(tài)，當(dāng)玻璃液可從放料口自然落下時關(guān)閉放料口，開始拉制玻璃纖維。圖1為該實施例中纖維狀熒光玻璃在紫外燈下的數(shù)碼照片，可以看到發(fā)出明顯的橙紅色光。圖2為熒光玻璃纖維的掃描電鏡照片，纖維直接約為?ο μm。圖3為實施例制得的熒光玻璃纖維的熒光發(fā)射光譜。
[0026]實施例2
[0027]首先制備熒光玻璃，采用傳統(tǒng)的熔融淬火法。包括組分設(shè)計與計算、稱料、混料、高溫熔融、淬火工序。按照重量百分比 Si0256.4%, Β20310.3%, Α120316.5%, CaO 14.55%,MgO 0.25%,Na20 1 %, K20 1 %稱量各種原料總量為lOOg于瑪瑙研缽中，Sm3+以Sm 203的形式加入到原料中，加入量為0.7mol%0粉料混合均勻后裝入氧化鋁坩禍中，放入電爐中進(jìn)行高溫熔融，熔融溫度為1450°C，保溫6h。熔融完成后，將玻璃液倒入提前準(zhǔn)備好的冷水中進(jìn)行淬火，得到熒光玻璃在烘箱中充分干燥，備用。
[0028]將上一步得到的熒光玻璃加入到玻璃纖維單絲實驗線的坩禍中，坩禍中的溫度為1240°C。玻璃在坩禍中需要保溫0.5h進(jìn)行二次熔融，通過放料口觀察玻璃液的狀態(tài)，當(dāng)玻璃液可從放料口自然落下時關(guān)閉放料口，開始拉制玻璃纖維。圖3為實施例制得的熒光玻璃纖維的熒光發(fā)射光譜。
[0029]實施例3
[0030]首先制備熒光玻璃，采用傳統(tǒng)的熔融淬火法。包括組分設(shè)計與計算、稱料、混料、高溫熔融、淬火工序。按照重量百分比 Si0256.4%, Β20310.3%, Α120316.5%, CaO 14.55%,MgO 0.25%,Na20 1 %, K20 1 %稱量各種原料總量為lOOg于瑪瑙研缽中，Sm3+以Sm 203的形式加入到原料中，加入量為lmol %。粉料混合均勻后裝入氧化鋁坩禍中，放入電爐中進(jìn)行高溫熔融，熔融溫度為1500°C，保溫4h。熔融完成后，將玻璃液倒入提前準(zhǔn)備好的冷水中進(jìn)行淬火，得到熒光玻璃在烘箱中充分干燥，備用。
[0031]將上一步得到的熒光玻璃加入到玻璃纖維單絲實驗線的坩禍中，坩禍中的溫度為1250°C。玻璃在坩禍中需要保溫lh進(jìn)行二次熔融，通過放料口觀察玻璃液的狀態(tài)，當(dāng)玻璃液可從放料口自然落下時關(guān)閉放料口，開始拉制玻璃纖維。圖3為實施例制得的熒光玻璃纖維的熒光發(fā)射光譜。
[0032]實施例4
[0033]首先制備熒光玻璃，采用傳統(tǒng)的熔融淬火法。包括組分設(shè)計與計算、稱料、混料、高溫熔融、淬火工序。按照重量百分比 Si0256.4%, Β20310.3%, Α120316.5%, CaO 14.55%,MgO 0.25%,Na20 1 %, K20 1 %稱量各種原料總量為lOOg于瑪瑙研缽中，Sm3+以Sm 203的形式加入到原料中，加入量為1.5mol %。粉料混合均勻后裝入氧化鋁坩禍中，放入電爐中進(jìn)行高溫熔融，熔融溫度為1500°C，保溫4h。熔融完成后，將玻璃液倒入提前準(zhǔn)備好的冷水中進(jìn)行淬火，得到熒光玻璃在烘箱中充分干燥，備用。
[0034]將上一步得到的熒光玻璃加入到玻璃纖維單絲實驗線的坩禍中，坩禍中的溫度為1260°C。玻璃在坩禍中需要保溫lh進(jìn)行二次熔融，通過放料口觀察玻璃液的狀態(tài)，當(dāng)玻璃液可從放料口自然落下時關(guān)閉放料口，開始拉制玻璃纖維。圖3為實施例制得的熒光玻璃纖維的熒光發(fā)射光譜。
【主權(quán)項】
1.一種熒光玻璃纖維，其特征在于，所述熒光玻璃纖維是由無堿玻璃纖維摻雜稀土元素釤得到；其中，按摩爾百分比，稀土元素釤的加入量為0.05?1.5%。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種熒光玻璃纖維，其特征在于，所述無堿玻璃纖維的成分按質(zhì)量百分比包括:S12 55%?57%，B203 5%?12%，A1203 10 ?17%，Ca0 12%?15%，MgO O ?3%，Na2O O ?I %，K2O O ?I %。3.—種焚光玻璃纖維的制備方法，包括: (1)稱取無堿玻璃纖維和氧化釤于研缽中，研磨，置于坩禍中；其中，按摩爾百分比，元素釤的加入量為0.05?1.5% ; (2)將步驟(I)中的坩禍置于高溫馬弗爐中，玻璃原料經(jīng)過加熱熔融，淬火，得到熒光玻璃； (3)將步驟(2)中得到的熒光玻璃放入玻璃纖維單絲實驗線的坩禍中，1230?1260°C下保溫0.5?lh，二次熔融，牽伸拉絲，得到熒光玻璃纖維。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種熒光玻璃纖維的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中熔融溫度為1450?1500°C，時間為4?6h。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種熒光玻璃纖維的制備方法，其特征在于，所述步驟(3)中二次熔融后，玻璃液從鉑金漏板噴絲孔中流出。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種熒光玻璃纖維的制備方法，其特征在于，所述步驟(3)中拉絲的溫度為1230?1260°C。7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種熒光玻璃纖維的制備方法，其特征在于，所述步驟(3)中得到的熒光玻璃纖維在紫外可見光激發(fā)下發(fā)出橙紅色可見光。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種熒光玻璃纖維及其制備方法，熒光玻璃纖維是由無堿玻璃纖維摻雜稀土元素釤得到。制備方法包括：稱取無堿玻璃纖維和氧化釤于研缽中，研磨，置于坩堝后再經(jīng)過熔融，淬火，得到熒光玻璃；將熒光玻璃放入玻璃纖維單絲實驗線的坩堝中二次熔融，牽伸拉絲，得到熒光玻璃纖維。本發(fā)明的熒光玻璃纖維在紫外可見光激發(fā)下能發(fā)出橙紅色可見光，同時具有阻燃、耐腐蝕、耐高溫、吸濕小的優(yōu)良性能，適用于在特殊環(huán)境下的顯示或檢測器件。本發(fā)明的方法簡單、通用，適合于工業(yè)連續(xù)化生產(chǎn)。
【IPC分類】C03C13/00, C03B37/025
【公開號】CN105271785
【申請?zhí)枴緾N201510655756
【發(fā)明人】李耀剛, 吳桂青, 王宏志, 張青紅
【申請人】東華大學(xué)
【公開日】2016年1月27日
【申請日】2015年10月12日