[00113488]高性能电子级玻璃纤维产业化技术研究

1.解决的关键技术： 按照项目计划任务,优化现有的低介电玻璃的配方,改善玻璃的熔制性能。同时,优化玻璃的澄清工艺并有效降低玻璃的介电性能。课题组经过不断地探索研究,完成了以下工作： 1.课题组完成了低介电铝硼硅酸盐玻璃的结构以及性能的研究,通过调整B2O3、Al2O3、SiO2的加入量来研究其对玻璃的结构和性能的影响。同时,研究了TiO2的加入对结构和性能的影响。通过研究得到了合适的原料范围。在此范围内,原料熔制成型后不出现析晶和分相的情况,澄清性能好,同时也满足低介电玻璃纤维熔制的条件。 2.对稀土掺杂的低介电铝硼硅酸玻璃的结构和性能的影响进行了研究。研究结果证明,掺入稀土可以增强低介电玻璃的结构,提高介电性能以及化学性能等。通过研究不同稀土掺杂对玻璃结构和性能的影响,再对掺杂性能较好的稀土元素进行进一步掺杂研究,调节掺量,改变原料中的SiO2/B2O3、Al2O3/B2O3研究其对结构和性能的影响。发现掺杂La2O3对提高玻璃介电等性能方面所起到的效果最显著。同时抑制了硼的挥发。在降低介电常数同时也改善玻璃的性能,完全符合玻纤的生产工艺。 3.开展了无硼无氟低介电玻璃研究,在研究中分别用MgO、TiO2、ZnO 替代 CaO,研究了玻璃的结构和性能的变化,得到的研究结果表明在用MgO、TiO2、ZnO取代CaO时,对介电性能有明显的提高,同时化学性能也有显著改善,符合玻纤生产要求。由于原料无硼无氟,解决了玻纤熔制过程中对环境的污染问题。 创新点： 在该项目研究过程中,实验小组成员努力创新、刻苦专研,认真负责,反复实验,做了大量的研究工作,取得了很大成功,实验研究成果具有以下的创新性： 1.通过本课题研究,研发出具有自主知识产权的电子级新型低介电玻璃纤维配方技术,为新一代玻璃纤维发展打下坚实基础。 2.通过本课题研究所生产的低介电玻璃纤维比传统E玻璃纤维密度低,介电损耗降低。其中介电常数ε≤4.5（1MHz）、介电损耗tanδ接近8*10-4（1MHz）,能代替进口产品,形成自主知识产权。 3.通过红外光谱、核磁共振等结构分析手段,表征Al、B配位变化情况,尝试建立组成与性能之间的定量关系;在研究玻璃介电性能、化学稳定性的同时,解决拉丝、熔制、B挥发等难点,为生产发展提出指导意义。 4.首次研究了稀土氧化物掺杂对玻璃的介电性能影响机制,通过各种测试手段表征稀土掺杂对玻璃结构与性能的影响。开发具有推广意义的低介电玻璃纤维配方组成。 5.在此期间,课题组对无硼无氟玻璃纤维的结构与性能进行了研究。通过研究无硼无氟玻璃纤维,可以避免硼的挥发问题,对于现在所倡导的环保具有积极的意义。 2.技术指标 在本项目研究工作中,研制出了低介电玻璃纤维的配方,探明了稀土在低介电玻璃中对介电性能等性能的影响,对无硼无氟低介电玻璃研究所得到的玻璃的性能也满足电子玻纤的各项要求。优化了漏板。课题组成员根据要求进行上述实验研究,以此为基础写文章在《Journal of Materials Science： Materials in Electronics》、《Journal of Inorganic and Organometallic Polymers and Materials》、《Materials Letters》、《Materials Research Innovations》等国内外SCI/EI学术期刊上发表论文十余篇,并在国际、国内学术会议上做邀请报告。通过这几年的研究探索,课题组通过研究的内容,发表的论文,逐渐凝练成低介电玻璃纤维组成、结构、性能与应用的的系列成果。彰显了团队的研究学术水平,并获得授权国家专利2项。同时公开了低介电玻璃纤维相关的国家专利4篇。 3.经济指标 现阶段我国进口玻璃纤维成本较高,通过该项目所研究的低介电玻璃纤维,降低了介电常数和介电损耗,得到了介电常数ε≤4.5（1MHz）、介电损耗tanδ接近8*10-4（1MHz）的低介电玻璃纤维,能代替进口产品,提高了我国电子玻璃纤维的质量,优化了漏板,同时可以提高我国的电子玻璃纤维的产量,所研制的纤维目前能够初步替代进口产品,可以减少进口玻纤所需的费用。 4.经济社会效益 通过本项目的研究,得到了结构和性能优异的玻璃纤维,在增强了结构的同时,也增强了玻璃纤维的综合性能。该研究在目前具有重要意义,可以初步代替进口产品,可以改善现在依赖于进口的现状。该研究在对于我国在相关技术领域有着重要意义。项目所研究的无硼无氟低介电玻璃纤维,解决的低介电纤维在熔制过程中硼的挥发,在源头处解决了污染的问题,对保护环境有积极意义。此外,在项目实施中优化了窑炉和漏板的结构,提高了玻璃纤维的质量和产量。该项目具有重要的实际应用价值,产业化前景广阔。