本发明涉及玻璃纤维领域，特别涉及一种高折射率、高透明度玻璃纤维。
背景技术：
：玻璃纤维是一种优异的无机非金属材料，它具有拉伸强度高、强度大、耐温性、耐腐蚀性能好、隔热、隔音、不燃等优点，广泛应用于电子、电气、汽车、航空、舰船、环保、化工、建筑等国民经济的各个领域。聚碳酸酯(pc)是一种优秀的热塑性树脂，其透明性好，无毒，耐候耐热，抗冲击性、耐疲劳和电气性能俱佳，成为五大工程塑料中增长速度最快的通用工程塑料，广泛应用于玻璃装配业、汽车工业和电子、电器工业、工业机械零件、光盘、包装、计算机等办公室设备、医疗及保健、薄膜、休闲和防护器材等领域。随着pc树脂应用范围的扩展，为弥补其机械强度不足的问题，人们开始用玻璃纤维来增强。但pc树脂折射率较高，通常大于1.58，而普通玻璃纤维的折射率一般在1.54-1.56，两者相差较大，如果玻纤含量增加，则制品透光性下降明显。在无碱玻璃纤维发展历程中，人们多考虑的是提高玻璃纤维机械性能，对于提高玻璃纤维折射率，目前相关的研究并不多。日本专利特开平5-155638公开了一种用于强化聚碳酸酯树脂的玻璃纤维组合物，其组成包括(重量百分比)：sio254-62％，al2o38-12％，cao18-22％，tio20.5-1.9％，mgo0-5％，zno0-5％，bao0-5％，zro20.6-5％，li2o+na2o+k2o0-1％，这种玻璃纤维的折射率为1.5700-1.6000。中国专利cn200580015038.5中公开了一种聚碳酸酯树脂强化用玻璃纤维，它包括有b2o3和无b2o3两种类型。其中含有b2o3的玻璃纤维组分包括(重量百分比)：sio250-60％，al2o310-15％，cao15-25％，tio22-10％，b2o32-8％，mgo0-5％，zno0-5％，bao0-5％，zro20-5％，li2o0-2％，na2o0-2％，k2o0-2％，li2o+na2o+k2o0-2％，这种玻璃纤维的折射率为1.580-1.590。不含b2o3的玻璃纤维组分包括(重量百分比)：sio250-60％，al2o310-15％，cao15-25％，tio24.1-5％，mgo0-5％，zno0-5％，bao0-5％，zro20-5％，li2o0-2％，na2o0-2％，k2o0-2％，li2o+na2o+k2o0-2％，zno+bao1-5％，tio2+zno+bao+zro26-8％，这种玻璃纤维的折射率为1.583-1.586。中国专利cn200910002941.8公开了一种类似的聚碳酸酯树脂强化用玻璃纤维，其组合要组分包括(重量‘’百分比)：sio250-60％，al2o310-15％，cao15-25％，tio23-5％，mgo0-5％，zno0-5％，bao0-5％，zro20-5％，li2o0-2％，na2o0-2％，k2o0-2％，li2o+na2o+k2o0-2％，zro22-5％，zno+bao+zro22-5％，这种玻璃纤维的折射率为1.583-1.586。这些已经公开的技术方案虽然明显提高了玻璃纤维的折射率，但是却使得玻璃颜色明显偏黄，这限制了它在一些颜色敏感领域的应用。技术实现要素：本发明解决的技术问题在于提供一种可用于增强透明pc树脂的高折射率、高透明度玻璃纤维，它具有与pc树脂更匹配的折射率，同时具有较浅的颜色和良好的机械性能。本发明的高折射率高透明度玻璃纤维，包括以下组分：54-62wt％的sio2；10-14wt％的al2o3；17-24wt％的cao；0-4.5wt％的mgo；0-0.4wt％的tio2；大于5wt％小于等于10％的bao；0-5wt％的zno；li2o、na2o和k2o的质量百分含量之和为0.2-2wt％；所述zno和bao的质量百分含量之和不超过10wt％。作为优选，包括5.4-10wt％的bao。作为优选，包括6.1-9.2wt％的bao。作为优选，包括0.6-3.6wt％的zno。作为优选，包括0-0.3wt％的tio2。作为优选，所述li2o、na2o和k2o的质量百分含量之和为0.2-1.0wt％。作为优选，包括55.9-59.9wt％的sio2。作为优选，包括10.6-13.2wt％的al2o3。作为优选，包括18.2-22.1wt％的cao。作为优选，包括0.6-2.8wt％的mgo。作为优选，所述玻璃纤维包括以下组分：54.5-59.9wt％的sio2；10.6-13.2wt％的al2o3；18.2-22.1wt％的cao；0.6-2.8wt％的mgo；6.1-9.2wt％的bao；0.6-3.6wt％的zno；zno和bao的总量不超过10wt％；0-0.3wt％的tio2；li2o、na2o和k2o的质量百分含量之和为0.2-1.0wt％。作为优选，所述玻璃纤维包括以下组分：57.3wt％的sio2；12.1wt％的al2o3；18.2wt％的cao；2.8wt％的mgo；7.5wt％的bao；0.3wt％tio2；1.2wt％的zno；li2o、na2o和k2o的质量百分含量之和为0.6wt％。本发明的高折射率、高透明度玻璃纤维和现有技术相比，具有以下有益效果：(1)玻璃纤维折射率为1.570-1.590，与聚碳酸酯树脂的折射率非常接近，因此用它增强的pc树脂复合材料有良好的透明性；(2)玻璃纤维颜色更浅，不会影响到pc树脂的本色，可以应用到对颜色有更高要求的领域；(3)所述玻璃纤维具有良好的力学性能，其拉伸模量甚至高达87gpa以上，因而更有利于保持pc树脂复合材料的结构强度和尺寸稳定性；(4)所述玻璃纤维具有良好的成纤性能，其成型温度不超过1250℃，析晶上限温度不超过1180℃，生产难度与一般无硼无氟的无碱玻璃纤维相当，可在现有池窑工艺条件下实现规模化生产。本发明玻璃纤维除了可以用于增强聚碳酸酯(pc)树脂外，还可以用于增强环氧树脂、不饱和聚酯树脂、乙烯基树脂等热固性树脂，以及聚乙烯树脂、聚丙烯树脂、聚酰胺树脂、聚对苯二甲酸丁二醇酯树脂、热塑性聚氨酯树脂等热塑性树脂。具体实施方式为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。本发明实施例公开了一种玻璃纤维，包括以下组分：54-62wt％的sio2；10-14wt％的al2o3；17-24wt％的cao；0-4.5wt％的mgo；0-0.4wt％的tio2；大于5wt％小于等于10％的bao；0-5wt％的zno；li2o、na2o和k2o的质量百分含量之和为0.2-2wt％；所述zno和bao的质量百分含量之和不超过10wt％。本发明中，二氧化硅(sio2)是形成玻璃网络的主要氧化物之一，它主要起提高玻璃的机械强度、化学稳定性和热稳定性的作用，但含量过高会增加玻璃的粘度和熔化温度，使玻璃纤维难以成型。所述sio2质量百分含量为54-62wt％，优选为55.9-59.9wt％。本发明中，氧化铝(al2o3)也是形成玻璃网络的主要氧化物之一，它具有提高玻璃机械强度、降低玻璃析晶倾向的作用，但如果al2o3含量超过15％，又会使得玻璃粘度过大，玻璃成纤困难，还容易出现析晶问题。本发明所述al2o3含量为10-14wt％，优选为10.6-13.2wt％。本发明中，氧化钙(cao)属于玻璃结构网络外体氧化物，具有降低玻璃高温粘度、改善玻璃析晶倾向、提高玻璃折射率的作用。氧化镁(mgo)与cao具有类似作用，少量加入有混合碱效应，可以改善玻璃纤维成型。但mg原子半径更小，场强更大，加入量过高会增加析晶倾向、降低玻璃折射率。本发明中cao含量控制在17-24wt％，mgo含量控制在0-4.5wt％时，综合效果最好。所述cao的质量百分含量优选为18.2-22.1wt％，所述mgo的质量百分含量优选为0.6-2.8wt％。本发明玻璃纤维中专门加入氧化钡(bao)。实验发现，加入一定量的bao对提高玻璃折射率效果明显，而且它没有着色作用，不会影响玻璃本身的颜色。本发明玻璃纤维中bao质量百分含量为大于5wt％小于等于10％，优选的为5.4-10wt％，更优选的为6.1-9.2wt％。本发明玻璃纤维中还可以加入氧化锌(zno)，一定量的zno也有提高玻璃折射率的作用。本发明玻璃纤维中zno质量百分含量为0-5wt％，优选的为0.6-3.6wt％，同时zno和bao的总量不超过10wt％。本发明中，二氧化钛(tio2)为矿物原料中杂质形式引入，不单独添加。为避免tio2对玻璃颜色的影响，本发明玻璃纤维中tio2质量百分含量为0-0.4wt％。本发明玻璃纤维中含有少量碱金属氧化物(li2o、na2o和k2o)，它们有助于降低玻璃纤维生产难度。但碱金属含量过高，会损害玻璃的强度和化学稳定性。本发明玻璃组合物中li2o、na2o和k2o总含量控制在0.2-2wt％，优选为0.2-1wt％。在本发明中，所述玻璃纤维的一种优选的方案为：54.5-59.9wt％的sio2；10.6-13.2wt％的al2o3；18.2-22.1wt％的cao；0.6-2.8wt％的mgo；6.1-9.2wt％的bao；0.6-3.6wt％的zno；zno和bao的总量不超过10wt％；0-0.3wt％的tio2；li2o、na2o和k2o的质量百分含量之和为0.2-1.0wt％。所述玻璃纤维的折射率为1.570-1.590，与聚碳酸酯树脂的折射率具有良好的匹配性，且颜色更浅；所述玻璃纤维浸胶纱线拉伸模量大于87gpa，具有良好的尺寸稳定性。所述玻璃纤维成型温度不超过1250℃，析晶上限温度不超过1180℃。所述玻璃纤维的更优选的方案为：57.3wt％的sio2；12.1wt％的al2o3；18.2wt％的cao；2.8wt％的mgo；7.5wt％的bao；0.3wt％tio2；1.2wt％的zno；li2o、na2o和k2o的质量百分含量之和为0.6wt％。本发明对于玻璃纤维的制备方法没有特殊限制，按照本领域技术人员熟知的池窑法进行制备即可。所述池窑法具体为：根据玻璃实际配方计算出所需原料添加比例；按照该比例将各种原料定量输送至混料仓，充分混合均匀，得到合格的配合料；将配合料输送至池窑的窑头料仓，由加料器匀速投送到池窑；配合料在池窑中经1300-1500℃高温加热、熔融、澄清、均化后，形成合格的玻璃液；玻璃液经过作业通道冷却至成型温度，然后经铂金漏板流出形成玻璃丝；玻璃丝在拉丝机的高速牵引下迅速拉制成设定直径的玻璃纤维，经喷雾冷却、涂覆浸润剂、集束后被拉丝机缠绕成丝饼；在程序设定好的自动烘干炉中，丝饼被烘干，得到干燥的玻璃纤维原丝，即无捻直接纱。本发明的玻璃纤维具有如下优点：(1)玻璃折射率为1.570-1.590，与聚碳酸酯树脂的折射率非常接近，因此用它增强的pc树脂复合材料有良好的透明性；(2)本发明玻璃纤维中tio2被严格控制，其含量较低或者不存在，玻璃颜色更浅，不会影响到pc树脂的本色，可以应用到对颜色有更高要求的领域；(3)所述玻璃纤维具有良好的力学性能，其拉伸模量甚至高达87gpa以上，因而更有利于保持pc树脂复合材料的结构强度和尺寸稳定性；(4)所述玻璃纤维具有良好的成纤性能，其成型温度不超过1250℃，析晶上限温度不超过1180℃，生产难度与一般无硼无氟的无碱玻璃纤维相当，可在现有池窑工艺条件下实现规模化生产。为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的玻璃纤维组合物进行说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。实施例1-6采用池窑法制备玻璃纤维，表1为各实施例及比较例的玻璃组合物化学成分，单位为质量百分比。根据玻璃实际配方计算出所需原料添加比例；按照该比例将各种原料定量输送至混料仓，充分混合均匀，得到合格的配合料；将配合料输送至池窑的窑头料仓，由加料器匀速投送到池窑；配合料在池窑中经1300-1500℃高温加热、熔融、澄清、均化后，形成合格的玻璃液；玻璃液经过作业通道冷却至成型温度，然后经铂金漏板流出形成玻璃丝；玻璃丝在拉丝机的高速牵引下迅速拉制成设定直径的玻璃纤维，经喷雾冷却、涂覆浸润剂、集束后被拉丝机缠绕成丝饼；在程序设定好的自动烘干炉中，丝饼被烘干，得到干燥的玻璃纤维原丝，即无捻直接纱。玻璃纤维高温粘度采用orton公司生产的brookfield高温粘度仪检测；玻璃液相线温度采用ortonmodel梯度炉检测；玻璃折射率采用gb/t7962.1-2010标准测定。拉伸模量测试采用astmd2343-03。表1中实施例1-6成分为玻璃配方成分，比较例1和2成分参考《玻璃纤维与矿物棉全书》第53-54页，数值为重量百分比。tlogη＝3表示玻璃粘度为1000泊时的温度，相当于玻璃纤维成型时玻璃液的温度，也称作玻璃纤维成型温度。t液表示玻璃液相线温度，相当于玻璃结晶速度为0时的温度，也相当于玻璃析晶温度上限。表1各实施例及比较例的玻璃纤维的化学成分及性能组成实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5实施例6实施例7sio259.955.956.657.357.958.554al2o310.613.212.512.111.310.914cao19.418.218.918.222.119.320.5mgo0.91.81.22.80.61.52.3tio20.30.40.40.30.20.30.3bao6.49.26.17.56.58.16.8zno2.10.63.61.20.81.01.9r2o0.40.70.70.60.60.40.2b～～～～～～f～～～～～～tlogη＝3(℃)1241123612341236123712391221t液(℃)1155116111571156115111471158折射率(nd)1.5781.5851.5841.5821.5821.5841.584拉伸模量87.188.587.788.187.487.588.5表1续本发明玻璃纤维的折射率为1.570-1.590，与聚碳酸酯树脂折射率(1.580)接近，同时本发明玻璃纤维着色物质含量很低，玻璃颜色更浅，因而用本发明玻璃纤维增强聚碳酸酯树脂时，获得的制品透明性和外观颜色更好。此外，本发明实施例具有较低的成型难度和良好的成型性能(拉丝温度小于1250℃，液相线温度小于1180℃)，这对于规模化生产非常有利，有利于降低生产成本；本发明玻璃纤维力学性能尤其是拉伸模量特别优异，因而应用到复合材料时更少的玻纤用量、更低的制品厚度就能达到相同强度，这有助于进一步提高pc复合材料的透明性。以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出的各种修改或等同替换也落在本发明的保护范围内。当前第1页12