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玻璃纖維概述
發(fā)表時間：2018-1-24 21:55:21 閱讀次數(shù)：
玻璃纖維（英文原名為：glass fiber或fiberglass ）是一種性能優(yōu)異的無機非金屬材料，種類繁多，優(yōu)點是絕緣性好、耐熱性強、抗腐蝕性好，機械強度高，但缺點是性脆，耐磨性較差。它是以玻璃球或廢舊玻璃為原料經(jīng)高溫熔制、拉絲、絡紗、織布等工藝制造成的，其單絲的直徑為幾個微米到二十幾米個微米，相當于一根頭發(fā)絲的 1/20-1/5 ，每束纖維原絲都由數(shù)百根甚至上千根單絲組成。玻璃纖維通常用作復合材料中的增強材料，電絕緣材料和絕熱保溫材料，電路基板等國民經(jīng)濟各個領域。
玻璃一般人之觀念為質(zhì)硬易碎物體，并不適于作為結構用材，但如其抽成絲后，則其強度大為增加且具有柔軟性，故配合樹脂賦予形狀以后終于可以成為優(yōu)良之結構用材。玻璃纖維隨其直徑變小其強度增高。
特點介紹
原料及其應用玻璃纖維比有機纖維耐溫高，不燃，抗腐，隔熱、隔音性好(特別是玻璃棉)，抗拉強度高，電絕緣性好（如無堿玻璃纖維）。但性脆，耐磨性較差。玻璃纖維主要用作電絕緣材料，工業(yè)過濾材料，防腐、 防潮、 隔熱、隔音、減震材料。還可作為增強材料，用來制造增強塑料（見彩圖）或增強橡膠、增強石膏和增強水泥等制品。用有機材料被覆玻璃纖維可提高其柔韌性，用以制成包裝布、窗紗、貼墻布、覆蓋布、防護服和絕電、隔音材料。作為補強材玻璃纖維具有以下之特點，這些特點使玻璃纖維之使用遠較其他種類纖維來得廣泛，發(fā)展速度亦遙遙領先其特性列舉如下： (1)拉伸強度高，伸長小(3%)。 (2)彈性系數(shù)高，剛性佳。 (3)彈性限度內(nèi)伸長量大且拉伸強度高，故吸收沖擊能量大。 (4)為無機纖維，具不燃性，耐化學性佳。 (5)吸水性小。 (6)尺度安定性，耐熱性均佳。 (7)加工性佳，可作成股、束、氈、織布等不同形態(tài)之產(chǎn)品。 (8)透明可透過光線。 (9)與樹脂接著性良好之表面處理劑之開發(fā)完成。 (10)價格便宜。 (11)不易燃燒，高溫下可熔成玻璃狀小珠。
主要成分
其主要成分為二氧化硅、氧化鋁、氧化鈣、氧化硼、氧化鎂、氧化鈉等，根據(jù)玻璃中堿含量的多少，可分為無堿玻璃纖維（氧化鈉0%～2%，屬鋁硼硅酸鹽玻璃）、中堿玻璃纖維（氧化鈉8%～12%,屬含硼或不含硼的鈉鈣硅酸鹽玻璃）和高堿玻璃纖維（氧化鈉13%以上，屬鈉鈣硅酸鹽玻璃）。
玻璃纖維按形態(tài)和長度，可分為連續(xù)纖維、定長纖維和玻璃棉；按玻璃成分，可分為無堿、耐化學、高堿、中堿、高強度、高彈性模量和抗堿玻璃纖維等。 生產(chǎn)玻璃纖維的主要原料是：石英砂、氧化鋁和葉蠟石、石灰石、白云石、硼酸、純堿、芒硝、螢石等。生產(chǎn)方法大致分兩類：一類是將熔融玻璃直接制成纖維；一類是將熔融玻璃先制成直徑20mm的玻璃球或棒，再以多種方式加熱重熔后制成直徑為 3～80μm的甚細纖維。通過鉑合金板以機械拉絲方法拉制的無限長的纖維，稱為連續(xù)玻璃纖維，通稱長纖維。通過輥筒或氣流制成的非連續(xù)纖維,稱為定長玻璃纖維,通稱短纖維。借離心力或高速氣流制成的細、短、絮狀纖維，稱為玻璃棉。玻璃纖維經(jīng)加工，可制成多種形態(tài)的制品，如紗、無捻粗紗、短切原絲、布、帶、氈、板、管等。 玻璃纖維按組成、性質(zhì)和用途，分為不同的級別。按標準級規(guī)定(見表)，E級玻璃纖維使用最普遍，廣泛用于電絕緣材料；S級為特殊纖維，雖然產(chǎn)量小，但很重要，因具有超強度，主要用于軍事防御，如防彈箱等；C級比E級更具耐化學性，用于電池隔離板、化學濾毒器；A級為堿性玻璃纖維，用于生產(chǎn)增強材料。 生產(chǎn)玻璃纖維用的玻璃不同于其它玻璃制品的玻璃。國際上已經(jīng)商品化的纖維用的玻璃成分如下：
E-玻璃
亦稱無堿玻璃，是一種硼硅酸鹽玻璃。目前是應用最廣泛的一種玻璃纖維用玻璃成分，具有良好的電氣絕緣性及機械性能，廣泛用于生產(chǎn)電絕緣用玻璃纖維，也大量用于生產(chǎn)玻璃鋼用玻璃纖維，它的缺點是易被無機酸侵蝕，故不適于用在酸性環(huán)境。
C-玻璃
亦稱中堿玻璃，其特點是耐化學性特別是耐酸性優(yōu)于無堿玻璃，但電氣性能差，機械強度低于無堿玻璃纖維10%～20%，通常國外的中堿玻璃纖維含一定數(shù)量的三氧化二硼，而我國的中堿玻璃纖維則完全不含硼。在國外，中堿玻璃纖維只是用于生產(chǎn)耐腐蝕的玻璃纖維產(chǎn)品，如用于生產(chǎn)玻璃纖維表面氈等，也用于增強瀝青屋面材料，但在我國中堿玻璃纖維占據(jù)玻璃纖維產(chǎn)量的一大半（60%），廣泛用于玻璃鋼的增強以及過濾織物，包扎織物等的生產(chǎn)，因為其價格低于無堿玻璃纖維而有較強的競爭力。
高強玻璃纖維
其特點是高強度、高模量，它的單纖維抗拉強度為2800MPa，比無堿玻纖抗拉強度高25%左右，彈性模量86000MPa，比E-玻璃纖維的強度高。用它們生產(chǎn)的玻璃鋼制品多用于軍工、空間、防彈盔甲及運動器械。但是由于價格昂貴，目前在民用方面還不能得到推廣，全世界產(chǎn)量也就幾千噸左右。
AR玻璃纖維
亦稱耐堿玻璃纖維，主要是為了增強水泥而研制的。
A玻璃
亦稱高堿玻璃，是一種典型的鈉硅酸鹽玻璃，因耐水性很差，很少用于生產(chǎn)玻璃纖維。
E-CR玻璃
是一種改進的無硼無堿玻璃，用于生產(chǎn)耐酸耐水性好的玻璃纖維，其耐水性比無堿玻纖改善7～8倍，耐酸性比中堿玻纖也優(yōu)越不少，是專為地下管道、貯罐等開發(fā)的新品種。
D玻璃
亦稱低介電玻璃，用于生產(chǎn)介電強度好的低介電玻璃纖維。 除了以上的玻璃纖維成分以外，近年來還出現(xiàn)一種新的無堿玻璃纖維，它完全不含硼，從而減輕環(huán)境污染，但其電絕緣性能及機械性能都與傳統(tǒng)的E玻璃相似。另外還有一種雙玻璃成分的玻璃纖維，已用在生產(chǎn)玻璃棉中，據(jù)稱在作玻璃鋼增強材料方面也有潛力。此外還有無氟玻璃纖維，是為環(huán)保要求而開發(fā)出來的改進型無堿玻璃纖維。
玻璃纖維的拉伸強度高，伸長小(3%)，測試方法標準有：GB/T14338-1993合成短纖維卷曲性試驗方法，GB/T 15232-1994 紡織玻璃纖維 氈 拉伸斷裂強力的測定，GB/7689.5玻璃纖維拉伸斷裂強力和斷裂伸長的測定，GB T15232-1994紡織玻璃纖維氈拉伸斷裂強力的測定，GB/T 7689.5-2001|增強材料 機織物試驗方法 第5部分:玻璃纖維拉伸斷裂強力和斷裂伸長的測定等等。單纖維強伸性能試驗要采用能測試玻璃纖維的高強高模纖維強力儀。
玻璃一般人之觀念為質(zhì)硬易碎物體，并不適于作為結構用材，但如其抽成絲后，則其強度大為增加且具有柔軟性，故配合樹脂賦予形狀以后終于可以成為優(yōu)良之結構用材。玻璃纖維隨其直徑變小其強度增高。
特點介紹
原料及其應用玻璃纖維比有機纖維耐溫高，不燃，抗腐，隔熱、隔音性好(特別是玻璃棉)，抗拉強度高，電絕緣性好（如無堿玻璃纖維）。但性脆，耐磨性較差。玻璃纖維主要用作電絕緣材料，工業(yè)過濾材料，防腐、 防潮、 隔熱、隔音、減震材料。還可作為增強材料，用來制造增強塑料（見彩圖）或增強橡膠、增強石膏和增強水泥等制品。用有機材料被覆玻璃纖維可提高其柔韌性，用以制成包裝布、窗紗、貼墻布、覆蓋布、防護服和絕電、隔音材料。作為補強材玻璃纖維具有以下之特點，這些特點使玻璃纖維之使用遠較其他種類纖維來得廣泛，發(fā)展速度亦遙遙領先其特性列舉如下： (1)拉伸強度高，伸長小(3%)。 (2)彈性系數(shù)高，剛性佳。 (3)彈性限度內(nèi)伸長量大且拉伸強度高，故吸收沖擊能量大。 (4)為無機纖維，具不燃性，耐化學性佳。 (5)吸水性小。 (6)尺度安定性，耐熱性均佳。 (7)加工性佳，可作成股、束、氈、織布等不同形態(tài)之產(chǎn)品。 (8)透明可透過光線。 (9)與樹脂接著性良好之表面處理劑之開發(fā)完成。 (10)價格便宜。 (11)不易燃燒，高溫下可熔成玻璃狀小珠。
主要成分
其主要成分為二氧化硅、氧化鋁、氧化鈣、氧化硼、氧化鎂、氧化鈉等，根據(jù)玻璃中堿含量的多少，可分為無堿玻璃纖維（氧化鈉0%～2%，屬鋁硼硅酸鹽玻璃）、中堿玻璃纖維（氧化鈉8%～12%,屬含硼或不含硼的鈉鈣硅酸鹽玻璃）和高堿玻璃纖維（氧化鈉13%以上，屬鈉鈣硅酸鹽玻璃）。
玻璃纖維按形態(tài)和長度，可分為連續(xù)纖維、定長纖維和玻璃棉；按玻璃成分，可分為無堿、耐化學、高堿、中堿、高強度、高彈性模量和抗堿玻璃纖維等。 生產(chǎn)玻璃纖維的主要原料是：石英砂、氧化鋁和葉蠟石、石灰石、白云石、硼酸、純堿、芒硝、螢石等。生產(chǎn)方法大致分兩類：一類是將熔融玻璃直接制成纖維；一類是將熔融玻璃先制成直徑20mm的玻璃球或棒，再以多種方式加熱重熔后制成直徑為 3～80μm的甚細纖維。通過鉑合金板以機械拉絲方法拉制的無限長的纖維，稱為連續(xù)玻璃纖維，通稱長纖維。通過輥筒或氣流制成的非連續(xù)纖維,稱為定長玻璃纖維,通稱短纖維。借離心力或高速氣流制成的細、短、絮狀纖維，稱為玻璃棉。玻璃纖維經(jīng)加工，可制成多種形態(tài)的制品，如紗、無捻粗紗、短切原絲、布、帶、氈、板、管等。 玻璃纖維按組成、性質(zhì)和用途，分為不同的級別。按標準級規(guī)定(見表)，E級玻璃纖維使用最普遍，廣泛用于電絕緣材料；S級為特殊纖維，雖然產(chǎn)量小，但很重要，因具有超強度，主要用于軍事防御，如防彈箱等；C級比E級更具耐化學性，用于電池隔離板、化學濾毒器；A級為堿性玻璃纖維，用于生產(chǎn)增強材料。 生產(chǎn)玻璃纖維用的玻璃不同于其它玻璃制品的玻璃。國際上已經(jīng)商品化的纖維用的玻璃成分如下：
E-玻璃
亦稱無堿玻璃，是一種硼硅酸鹽玻璃。目前是應用最廣泛的一種玻璃纖維用玻璃成分，具有良好的電氣絕緣性及機械性能，廣泛用于生產(chǎn)電絕緣用玻璃纖維，也大量用于生產(chǎn)玻璃鋼用玻璃纖維，它的缺點是易被無機酸侵蝕，故不適于用在酸性環(huán)境。
C-玻璃
亦稱中堿玻璃，其特點是耐化學性特別是耐酸性優(yōu)于無堿玻璃，但電氣性能差，機械強度低于無堿玻璃纖維10%～20%，通常國外的中堿玻璃纖維含一定數(shù)量的三氧化二硼，而我國的中堿玻璃纖維則完全不含硼。在國外，中堿玻璃纖維只是用于生產(chǎn)耐腐蝕的玻璃纖維產(chǎn)品，如用于生產(chǎn)玻璃纖維表面氈等，也用于增強瀝青屋面材料，但在我國中堿玻璃纖維占據(jù)玻璃纖維產(chǎn)量的一大半（60%），廣泛用于玻璃鋼的增強以及過濾織物，包扎織物等的生產(chǎn)，因為其價格低于無堿玻璃纖維而有較強的競爭力。
高強玻璃纖維
其特點是高強度、高模量，它的單纖維抗拉強度為2800MPa，比無堿玻纖抗拉強度高25%左右，彈性模量86000MPa，比E-玻璃纖維的強度高。用它們生產(chǎn)的玻璃鋼制品多用于軍工、空間、防彈盔甲及運動器械。但是由于價格昂貴，目前在民用方面還不能得到推廣，全世界產(chǎn)量也就幾千噸左右。
AR玻璃纖維
亦稱耐堿玻璃纖維，主要是為了增強水泥而研制的。
A玻璃
亦稱高堿玻璃，是一種典型的鈉硅酸鹽玻璃，因耐水性很差，很少用于生產(chǎn)玻璃纖維。
E-CR玻璃
是一種改進的無硼無堿玻璃，用于生產(chǎn)耐酸耐水性好的玻璃纖維，其耐水性比無堿玻纖改善7～8倍，耐酸性比中堿玻纖也優(yōu)越不少，是專為地下管道、貯罐等開發(fā)的新品種。
D玻璃
亦稱低介電玻璃，用于生產(chǎn)介電強度好的低介電玻璃纖維。 除了以上的玻璃纖維成分以外，近年來還出現(xiàn)一種新的無堿玻璃纖維，它完全不含硼，從而減輕環(huán)境污染，但其電絕緣性能及機械性能都與傳統(tǒng)的E玻璃相似。另外還有一種雙玻璃成分的玻璃纖維，已用在生產(chǎn)玻璃棉中，據(jù)稱在作玻璃鋼增強材料方面也有潛力。此外還有無氟玻璃纖維，是為環(huán)保要求而開發(fā)出來的改進型無堿玻璃纖維。
玻璃纖維的拉伸強度高，伸長小(3%)，測試方法標準有：GB/T14338-1993合成短纖維卷曲性試驗方法，GB/T 15232-1994 紡織玻璃纖維 氈 拉伸斷裂強力的測定，GB/7689.5玻璃纖維拉伸斷裂強力和斷裂伸長的測定，GB T15232-1994紡織玻璃纖維氈拉伸斷裂強力的測定，GB/T 7689.5-2001|增強材料 機織物試驗方法 第5部分:玻璃纖維拉伸斷裂強力和斷裂伸長的測定等等。單纖維強伸性能試驗要采用能測試玻璃纖維的高強高模纖維強力儀。