玻璃纤维论文

玻璃纤维 玻璃纤维 玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料，种类繁多，优点是绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好，机械强度高，但缺点是性脆，耐磨性较差。它是以玻璃球或废旧玻璃为原料经高温熔制、拉丝、络纱、织布等工艺制造成的，其单丝的直径为几个微米到二十几米个微米，相当于一根头发丝的 1/20-1/5 ，每束纤维原丝都由数百根甚至上千根单丝组成。玻璃纤维通常用作复合材料中的增强材料，电绝缘材料和绝热保温材料，电路基板等国民经济各个领域。 玻璃一般人的观念为质硬易碎物体，并不适于作为结构用材，但如其抽成丝后，则其强度大为增加且具有柔软性，故配合树脂赋予形状以后终于可以成为优良之结构用材。玻璃纤维随其直径变小其强度增高。原料及其应用玻璃纤维比有机纤维耐温高，不燃，抗腐，隔热、隔音性好(特别是玻璃棉)，抗拉强度高，电绝缘性好(如无碱玻璃纤维)。但性脆，耐磨性较差。玻璃纤维主要用作电绝缘材料，工业过滤材料，防腐、 防潮、 隔热、隔音、减震材料。还可作为增强材料，用来制造增强塑料(见彩图)或增强橡胶、增强石膏和增强水泥等制品。用有机材料被覆玻璃纤维可提高其柔韧性，用以制成包装布、窗纱、贴墙布、覆盖布、防护服和绝电、隔音材料。作为补强材玻璃纤维具有以下之特点，这些特点使玻璃纤维之使用远较其他种类纤维来得广泛，发展速度亦遥遥领先其特性列举如下:(1)拉伸强度高，伸长小(3%)。(2)弹性系数高，刚性佳。(3)弹性限度内伸长量大且拉伸强度高，故吸收冲击能量大。(4)为无机纤维，具不燃性，耐化学性佳。 (5)吸水性小。(6)尺度安定性，耐热性均佳。(7)加工性佳，可作成股、束、毡、织布等不同形态之产品。 (8)透明可透过光线。(9)与树脂接着性良好之面处理剂之开发完成。(10)价格便宜。(11)不易燃烧，高温下可熔成玻璃状小珠。 其主要成分为二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化硼、氧化镁、氧化钠等，根据玻璃中碱含量的多少，可分为无碱玻璃纤维(氧化钠0%,2%，属铝硼硅酸盐玻璃)、中碱玻璃纤维(氧化钠8%,12%,属含硼或不含硼的钠钙硅酸盐玻璃)和高碱玻璃纤维(氧化钠13%以上，属钠钙硅酸盐玻璃)。 玻璃纤维按形态和长度，可分为连续纤维、定长纤维和玻璃棉;按玻璃成分，可分为无碱、耐化学、高碱、中碱、高强度、高弹性模量和抗碱玻璃纤维等。 生产玻璃纤维的主要原料是:石英砂、氧化铝和叶蜡石、石灰石、白云石、硼酸、纯碱、芒硝、萤石等。生产方法大致分两类:一类是将熔融 玻璃直接制成纤维;一类是将熔融玻璃先制成直径20mm的玻璃球或棒，再以多种方式加热重熔后制成直径为 3,80μm的甚细纤维。通过铂合金板以机械拉丝方法拉制的无限长的纤维，称为连续玻璃纤维，通称长纤维。通过辊筒或气流制成的非连续纤维,称为定长玻璃纤维，通称短纤维。借离心力或高速气流制成的细、短、絮状纤维，称为玻璃棉。玻璃纤维经加工，可制成多种形态的制品，如纱、无捻粗纱、短切原丝、布、带、毡、板、管等。玻璃纤维按组成、性质和用途，分为不同的级别。按级规定(见表)，E级玻璃纤维使用最普遍，广泛用于电绝缘材料;S级为特殊纤维，虽然产量小，但很重要，因具有超强度，主要用于军事防御，如防弹箱等;C级比E级更具耐化学性，用于电池隔离板、化学滤毒器;A级为碱性玻璃纤维，用于生产增强材料。 玻璃纤维的拉伸强度高，伸长小(3%)，测试方法标准有:GB/T14338-1993合成短纤维卷曲性试验方法，GB/T 15232-1994 纺织玻璃纤维 毡 拉伸断裂强力的测定，GB/7689.5玻璃纤维拉伸断裂强力和断裂伸长的测定，GB T15232-1994纺织玻璃纤维毡拉伸断裂强力的测定，GB/T 7689.5-2001|增强材料 机织物试验方法 第5部分:玻璃纤维拉伸断裂强力和断裂伸长的测定等等。单纤维强伸性能试验要采用能测试玻璃纤维的高强高模纤维强力仪。 以下介绍的是以玻璃纤维纱线织造的各种玻璃纤维织物。 (1)玻璃布我国生产的玻璃布，分为无碱和中碱两类，国外大多数是无碱玻璃布。玻璃布主要用于生产各种电绝缘层压板、印刷线路板、各种车辆车体、贮罐、船艇、模具等。中碱玻璃布主要用于生产涂塑包装布，以及用于耐腐蚀场合。织物的特性由纤维性能、经纬密度、纱线结构和织纹所决定。经纬密度又由纱结构和织纹决定。经纬密加上纱结构，就决定了织物的物理性质，如重量、厚度和断裂强度等。有五种基本的织纹:平纹、斜纹、缎纹、罗纹和席纹。 (2)玻璃带 玻璃带分为有织边带和无织边带(毛边带)主要织防腐是平纹。玻璃带常用于制造高强度、介电性能好的电气设备零部件。 (3)单向织物 单向织物是一种粗经纱和细纬纱织成的四经破缎纹或长轴缎纹织物。其特点是在经纱主向上具有高强度。 (4)立体织物立体织物是相对平面织物而言，其结构特征从一维二维发展到了三维，从而使以此为增强体的复合材料具有良好的整体性和仿形性，大大提高了复合材料的层间剪切强度和抗损伤容限。它是随着航天、航空、兵器、船舶等部门的特殊需求发展起来的，目前其应用已拓展至汽车、体育运动器材、医疗器械等部门。主要有五类:机织三维织物、针织三维织物、正交及非正交非织造三维织物、三维编织织物和其它形式的三 维织物。立体织物的形状有块状、柱状、管状、空心截锥体及变厚度异形截面等。 (5)异形织物 异形织物的形状和它所要增强的制品的形状非常相似，必须在专用的织机上织造。对称形状的异形织物有:圆盖、锥体、帽、哑铃形织物等，还可以制成箱、船壳等不对称形状。 (6)槽芯织物 槽芯织物是由两层平行的织物，用纵向的竖条连接起来所组成的织物，其横截面形状可以是三角形或矩形。 (7)玻璃纤维缝编织物 亦称为针织毡或编织毡，它既不同于普通的织物，也不同于通常意义的毡。最典型的缝编织物是一层经纱与一层纬纱重叠在一起，通过缝编将经纱与纬纱编织在一起成为织物。缝编织物的优点如下:?它可以增加玻璃钢层合制品的极限抗张强度，张力下的抗脱层强度以及抗弯强度;?减轻玻璃钢制品的重量;?表面平整使玻璃钢表面光滑;?简化手糊操作，提高劳动生产率。这种增强材料可以在拉挤法玻璃钢及RTM中代替连续原丝毡，还可以在离心法玻璃钢管生产中取代方格布。 (8) 玻璃纤维绝缘套管 以玻璃纤维纱编织成管。 并涂以树脂材料制成的各种绝缘等级的套管. 有PVC树脂玻纤漆管。 丙烯酸玻纤漆管,硅树脂玻纤漆管等 玻璃纤维布主要用途玻璃钢行业(约占70%)。建筑行业也有用玻璃纤维布的，主要作用就是增加强度。也作建筑外墙保温层，内墙装饰，内墙防潮防火等。 玻璃纤维作用:1.增强刚性和硬度，玻纤的增加可以提高塑料的强度和刚性，但是同样的塑料的韧性会下降。例子:弯曲模量;2、提高耐热性和热变形温度;以尼龙为例，增加了玻纤的尼龙，热变形性温度至少提高两倍以上，一般的玻纤增强尼龙耐温都可以达到220度以上 3、提高尺寸稳定性，降低收缩率; 4、减少翘曲变形; 5、减少蠕变; 6、对阻燃性能因为烛芯效应，会干扰阻燃体系，影响阻燃效果; 7、降低表面的光泽度; 8、增加吸湿性;9、玻纤处理:玻纤的长短直接影响材料的脆性的。玻纤如果处理不好，短纤会降低冲击强度，长纤处理好会提高冲击强度。要使得材料脆性不至于下降很大，就要选择一定长度的玻纤。要获得好的冲击强度，玻纤的表面处理和玻纤的长度至关重要～