[其他]增強的堿土硅鋁酸鹽玻璃

無效

• 申請號: 85108524
• 申請日: 1985-11-18
• 公開（公告）號: CN85108524A
• 公開（公告）日: 1986-10-15
• 發明（設計）人: 肯尼思·奇翁;基肖·普魯肖特姆·加德卡利;馬克·彼得·泰勒
• 申請（專利權）人: 康寧玻璃廠
• 主分類號: C03C14/00
• 分類號: C03C14/00;C03C10/00
• 代理公司: 上海專利事務所
• 代理人: 全永留

眾所周之，無機纖維和無機晶須用于增強諸如玻璃、微晶玻璃、燒結陶瓷、有機塑料以及各種金屬的基體。通常，在上述基體的顯微組織的基礎上，已可辨別出纖維和晶須。因而，一般業已把晶須定義為細長的單晶纖維。典型的晶須的粗細小于大約100微米，長度與直徑之比至少為100。相反，習慣上把纖維看作是多晶的或者非晶態的。

可以把不同成份的無機晶須植入各種基體中，得到復合材料，因為無機晶須的固有的形狀、高的彈性模量以及高的抗拉強度，所以所得的復合材料具有良好的強度-重量比。舉例來說，從它們的重量所占的比例來看，由很硬、低密度共價化合物（例如：碳化物、氮化物以及氧化物）制備的晶須可以顯示出比大多數金屬高的彈性模量，并且往往比鋼還強得多。

科學文獻中業已報導了許多研究，其中包括復合物通過存在的纖維來強化的機理。由于這些研究，人們通常認為，強化機理包含載荷通過切變由近基體處轉移到纖維，載荷轉移發生在接近纖維末端幾根纖維直徑的距離內。

一種類似的強化機理業已被視為在含有晶須的復合物中是適用的，然而由近基體處轉移到晶須的載荷程度與晶須的長度與縱橫之比有關。因此，沒有使晶須加載到晶須的破壞應力，以致于不能充分地利用其增強的性能。除了晶須的長度與縱橫之比的因素之外，對晶須所施加的應力的取向和在晶須末端之上的應力集中均會導致強度改善小。所以，在正常情況下，晶須增強的復合物將顯示出比單向取向的連續纖維增強的復合物低的力學性能（當性能沿纖維軸向測定時），纖維增強的復合物由同樣的組份制備。然而，含有晶須的復合物與含有連續纖維的復合物相比，有一個本質上的優點在于宏觀上它是各向同性的。

美國專利第4464192號揭示了由埋置在玻璃基體上的晶須或者短切纖維組成的增強復合物的制備。該專利相當詳細地敘述了用注模成型生產復合物，該復合物由高硅氧玻璃或者硼硅酸鹽玻璃或者硅鋁酸鹽玻璃的基體上彌散的氧化鋁、石墨、碳化硅和（或）氮化硅短切纖維（長度小于0.75英寸、平均直徑大約為5-50微米）組成。該專利列舉康寧7930（Corning 7930）作為高硅氧玻璃的一個特例，這種玻璃用VYCOR商標，以紐約、康寧、康寧玻璃廠標出，含有SiO₂大約96%;該專利還列舉康寧7740作為硼硅酸鹽玻璃的一個特例，這種玻璃使用PYREX商標，以康寧玻璃廠標出;該專利又列舉康寧1723作為硅鋁酸鹽玻璃的一個特例，這種堿土硅鋁酸鹽玻璃以康寧玻璃廠標出。

該專利注意到了玻璃粉末和短切纖維或者晶須的混合物能夠直接注射到模型中。然而，最佳的成形方法包括以下步驟：

（1）使聚合物粘結劑、玻璃粉、短切纖維以及液體狀載體混和;

（2）使混合料干燥;

（3）使混合料冷壓，到小于其原始狀態的體積;

（4）使經壓的混合料加熱，以消除液體狀載體和粘結劑;

（5）使混合料熱壓成一塊具有所要求密度的坯料;

（6）把坯料裝入注模成型設備中;

（7）使坯料加熱到玻璃的軟化點;

（8）把已軟化的坯料注射到具有所要求的內部形狀的預熱模中。

最佳的液體載體是水，最佳的粘結劑是聚合蠟。纖維大約占最終復合體的體積的15-50%。

美國專利第4263367號揭示了增強的復合制品的生產，該復合制品由埋置在玻璃基體中的斷續的石墨纖維（平均長度大約為0.75英寸）組成。該專利中所指的唯一的特種玻璃是康寧7740。在制備這種復合體的方法的最佳實施例中，石墨紙層被浸漬在粉狀玻璃漿中，然后堆疊，或者在每層石墨片之間用粉狀玻璃層簡單地堆疊，再把此種狀態的制品熱壓成復合制品。纖維大約占復合制品體積的20-50%。

美國專利第4314852號揭示了增強的復合制品的制作，該復合制品由玻璃基體上埋置的SiC連續纖維、高硅氧玻璃組中選擇的玻璃以及硅鋁酸鹽玻璃組成。與上述的美國專利第4464192號同樣的方式，康寧7930包含高硅氧玻璃，康寧7740包含硼硅酸鹽玻璃，康寧1723包含硅鋁酸鹽玻璃。

用于生產這種制品的方法包括以下步驟：

（1）使來自卷線筒的纖維束通過粉狀玻璃漿，并使之浸透;

（2）使已浸漬的纖維重新纏繞在較大的卷線筒上，以這種方式形成一條纖維帶;

（3）使帶干燥，去除接收卷線筒，按所需制品的尺寸切成條帶;

（4）使條帶臥置在模子中;

（5）熱壓成復合體。

纖維含量大約占成品體積的30-70%。