耐碱玻璃纤维（Alkali-resistant glass fiber）,又称AR玻璃纤维,是一种应用于增强混凝土的新型绿色的环保材料。耐碱玻璃纤维除了具有优异的耐碱性能之外还具有韧性强、抗冲击性强、抗拉性能优异、延伸率低、耐高温阻燃等性能。硅酸盐耐碱玻璃纤维组分中含有大量的氧化锆,虽然氧化锆能够大幅度提高玻璃的耐碱性能,但是加入氧化锆之后的玻璃熔融温度将增加,玻璃成型温度升高导致玻璃纤维生产能耗增加、成本增加的现象。因此研究具有耐碱性能优异且成本低的磷酸盐耐碱玻璃纤维具有重要的意义。本文对两组玻璃基础组分:10CaO-36Fe₂O₃-54P₂O₅与35CaO-12.5Al₂O₃-52.5P₂O₅,进行了耐碱性能的对比,综合分析得出耐碱性能较优的组分;然后,对基础组分进行稀土氧化物La₂O₃与CeO₂和金属氧化物TiO₂以及ZrO₂掺杂的研究。基于DSC、FTIR、SEM、XRD以及XRF等测试技术,综合热膨胀与高温粘度测试,系统研究了氧化物掺杂对磷酸盐玻璃结构、密度、热学性能以及化学性能等的影响机制,得出以下结论:1)研究结果发现,35CaO-12.5Al₂O₃-52.5P₂O₅玻璃基础组分耐碱性能较优,因此选取此玻璃组分为本文的基础组分。随着稀土氧化物La₂O₃与CeO₂含量的增加,玻璃的网络结构更加致密,玻璃转变温度（T_g）和析晶温度（T_c）值均得到了增加,玻璃的热稳定性能增加。化学稳定性能测试结果表明,随着La₂O₃含量由1.0 mol%增加到1.5 mol%时,耐水失重率曲线逐渐下降,在La₂O₃=1.5 mol%时,耐水失重率是0.56%,La₂O₃=2.5mol%时,耐碱失重率是9.62%;当CeO₂=1.5 mol%时,耐水失重率是0.43%,CeO₂=2.5mol%时,耐碱失重率是9.36%。通过对比可知,CeO₂掺杂磷酸盐玻璃的耐碱及耐水失重率较低,样品的耐碱及耐水性能较优。2)TiO₂作为玻璃网络中间体,当玻璃结构中“游离氧”含量充足的情况下,一部分作为网络形成体以[TiO₄]的形式进入玻璃网络,形成P-O-Ti键,P-O-Ti-O-P键在玻璃网络中形成,使玻璃网络结构由层状或链状向架状结构转变,提高了玻璃网络致密度,玻璃结构更加稳定,化学稳定性增强。随着TiO₂含量的增加,表征玻璃稳定性的数值均呈现出增加的趋势,玻璃的热稳定性能增加。化学稳定性能测试结果显示,TiO₂=0.3mol%时耐水失重率达到最大值;当0.6 mol%≤TiO₂≤1.2 mol%时,耐水失重率呈现出逐渐下降的趋势,并且在TiO₂=1.2 mol%时,取得耐水失重率最低值0.49%,此时样品取得较优的耐水性能;当TiO₂=0.9 mol%时,耐碱失重率值为8.11%,此时样品取得较优的耐碱性能。3)ZrO₂作为网络外体氧化物,能够填充到玻璃网络层与层之间的间隙中,由于ZrO₂具有较大的场强以及较大的相对分子质量,玻璃密度值增加,由于“积聚”玻璃网络结构的作用,增强了玻璃结构稳定性。T_g和T_c值随着ZrO₂含量的增加而增加,玻璃的热稳定性能增加。ZrO₂本身具有较强的耐碱腐蚀的能力,当掺入磷酸盐玻璃中时,由化学稳定性能测试结果表明,当0.3 mol%≤ZrO₂≤1.2 mol%时,耐水失重率呈现出逐渐下降的趋势,当ZrO₂=1.2 mol%时,耐水失重率是0.36%,此时取得较优的耐水性能。当0.6mol%≤ZrO₂≤1.5 mol%时,耐碱失重率从8.41%降至8.09%,当ZrO₂=1.2 mol%时,耐碱失重率是8.06%,此时取得较优的耐碱性能。基于上述研究,将耐碱性能较优的玻璃作拉丝性能测试,结果表明能够成功拉制出玻璃纤维。