中碱玻璃(C玻璃)纤维成分

       用平板玻璃成分生产玻璃纤维，由于碱金属氧化物含量太高，这种纤维与其纺织品在潮湿空气中存放时间长些，就很快丧失强度而毫无使用价值。1964年我国的C玻璃5号成分投入工业生产，它具有相当好的化学稳定性，至今仍在我国玻璃纤维生产中占有较大比重。
       同大多数钠钙硅酸盐玻璃(如平板玻璃、器皿玻璃和瓶罐玻璃)一样，C玻璃的主要成分是Na₂O、CaO和SiO₂，是在Na₂O一CaO—SiO₂三元系统基础上发展起来的。它在图1中析晶能力小的PQ相界线附近，具有实用意义的玻璃成分区域是：Na₂O12%～18% ，CaO 6%～16% ，SiO₂ 63%～82% 。SiO₂含量增加时，容易形成磷石英和方石英等析晶。CaO增加时。容易出现硅灰石析晶。Na₂O含量增加时，容易形成Na₂O·3CaO·6SiO₂失透石析品。C玻璃5号 原始组成点位于Q点附近。此外，还运用了3项规律，才形成5号 成分，即：
       ① 玻璃中CaO+Na₂O=26%，因为这时构成的玻璃的析晶速度最慢，最不容易发生析晶；
       ② 玻璃中Na₂O含量不宜超过13%，否则其耐水能力急剧恶化，化学稳定性很差；
       ③ 玻璃中以适量的MgO代替CaO(一般小于5%)，A1₂O₃代替SiO₂(一般小于4%)，会降低析晶能力。
                                             图1  Na₂O—CaO—SiO₂系统的高SiO3部分组图 
                
      目前使用的C玻璃5号成分[(质量)％]是：
       SiO₂    67.3                CaO    9.5
       Al₂O₃    7.0                  MgO    4.2
      Fe₂O₃   ＜0.5              Na₂O   12.0 
      
      玻璃中Al₂O₃ 从3% 渐渐增高到8%，并取代SiO₂时，析晶上限温度提高60℃，而纤维的耐水性能也提高50%； 
      Al₂O₃ 含量在7% 时波动正负1% 时，拉丝温度变动正负10C；   
      CaO从9.5% 提高到12.5% 代替SiO₂时，显著降低纤维成形温度，每1% CaO代替SiO₂，温度降低20℃，但同时却使析晶上限温度提高30℃；   
      用K₂O代替Na₂O时，每取代1%，拉丝温度提高12℃，析晶上限温度增高5℃，纤维的耐水性可显著提高；
      少量Fe₂O₃(＜0.5%)的引入，对析晶上限温度和纤维耐水性无影响，拉丝温度可降低10～15℃。
      曾研究过在C玻璃5号中用B₂O₃代替部分Al₂O₃ 的影响，发现用2% B₂O₃代替Al₂O₃ 时，拉丝温度降低40—50℃，析晶上限温度相应降低30℃。
       C玻璃5号 的熔制温度为1530℃左右，拉丝温度1180～1200℃，粘度0.1Pa·s的温度为1238℃，比析晶上限温度(1140℃)高98℃，满足拉丝工艺要求。C玻璃纤维有较高的强度，单丝强度2646MPa。在相对湿度100%气氛下存放128d，单丝强度只降低21%，略比E玻璃的大(E玻璃单丝在此条件下只降低16%)。C玻璃布在室内存放11年，强度保留90% 左右，在南京地区室外曝置3年，强度保留20%，这些指标都与E玻璃的不相上下，证明C玻璃纤维具有良好的抗老化性能。C玻璃有较好的耐水性，5000cm²表面积的C纤维在250ml蒸馏水中煮沸3h，失重25.76mg，析碱量9.9mg Na₂O，属二级水解级以上。
       生产C玻璃5号的主要原料有石英砂、钠长石、石灰石、白云石和纯碱。除纯碱是化工原料外，其它原料来源丰富，价格便宜，但是要求品位稳定，并且带人的有害杂质要少(如Fe₂O₃、TiO₂量不允许超过规定)。纯碱以用颗粒碱(又称重碱)为好，它有利于配合料混合均匀，减轻投料时的飞扬损失，从而减轻对熔窑和蓄热室的耐火材料的侵蚀。
      C玻璃5号 纤维不适合作电气绝缘材料，它在其它强度要求不高的应用领域获得了广泛使用。