玻璃纖維的應(yīng)用

　　玻璃纖維的主要成分：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)。

　　主要特點(diǎn)：

　　熔點(diǎn) 玻璃是是種非晶體 它沒有固定的熔點(diǎn), 一般認(rèn)為它的軟化點(diǎn)為500~750℃、沸點(diǎn) 1000 ℃、密度 2.4~2.76g/cm3、玻璃纖維作為強(qiáng)化塑料的補(bǔ)強(qiáng)材料應(yīng)用時，最大的特征是抗拉強(qiáng)度大?？估瓘?qiáng)度在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下是6.3~6.9 g/d，濕潤狀態(tài)5.4~5.8 g/d。密度2.54g/cm3。耐熱性好，溫度達(dá)300℃時對強(qiáng)度沒影響。有優(yōu)良的電絕緣性，是高級的電絕緣材料，也用于絕熱材料和防火屏蔽材料。一般只被濃堿、氫氟酸和濃磷酸腐蝕。

　　原料及其應(yīng)用:玻璃纖維比有機(jī)纖維耐溫高，不燃，抗腐，隔熱、隔音性好，抗拉強(qiáng)度高，電絕緣性好。但性脆，耐磨性較差。用來制造增強(qiáng)塑料(見彩圖)或增強(qiáng)橡膠，作為補(bǔ)強(qiáng)材玻璃纖維具有以下之特點(diǎn)，這些特點(diǎn)使玻璃纖維之使用遠(yuǎn)較其他種類纖維來得廣泛，發(fā)展速度亦遙遙領(lǐng)先其特性列舉如下:

　　(1)拉伸強(qiáng)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(qiáng)度高，故吸收沖擊能量大。

　　(4)為無機(jī)纖維，具不燃性，耐化學(xué)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。

　　(10)價格便宜。

　　(11)不易燃燒，高溫下可熔成玻璃狀小珠。

　　主要用途：玻璃纖維制品被廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)的各個領(lǐng)域，其中電子、交通和建筑是最主要的三大應(yīng)用領(lǐng)域，也代表了世界玻纖產(chǎn)業(yè)在未來幾年的發(fā)展趨勢。

　　無捻粗紗

　　無捻粗紗是由平行原絲或平行單絲集束而成的。無捻粗紗按玻璃成分可劃分為:無堿玻璃無捻粗紗和中堿玻璃無捻粗紗。生產(chǎn)玻璃粗紗所用玻纖直徑從12~23μm。無捻粗紗的號數(shù)從150號到9600號(tex)。無捻粗紗可直接用于某些復(fù)合材料工藝成型方法中，如纏繞、拉擠工藝，因其張力均勻，也可織成無捻粗紗織物，在某些用途中還將無捻粗紗進(jìn)一步短切。

　　(1)噴射用無捻粗紗 適合于玻璃鋼噴射成型使用的無捻粗紗要具備如下性能:

　?、倭己玫那懈钚裕谶B續(xù)高速切割時產(chǎn)生的靜電少;

　?、跓o捻粗紗切割后分散成原絲的效率要高，也即分束率高，通常要求90%以上;

　?、鄱糖泻蟮脑z具有優(yōu)良的覆模性，可覆蓋在模具的各個角落;

　?、軜渲缚?，易于被輥?zhàn)虞伷讲⒁子隍?qū)趕氣泡;

　?、菰z筒退解性能好，粗紗線密度均勻，適合于各種噴槍及纖維輸送系統(tǒng)。噴射用無捻粗紗都是由多股原絲絡(luò)制而成，每股原絲含200根玻纖單絲。

　　(2)SMC用無捻粗紗 SMC即片狀模塑料，主要用于壓制汽車部件、浴缸、水箱板、凈化槽、各種座椅等。SMC用無捻粗紗在制造SMC片材時要切成lin(25mm)的長度，分散在樹脂糊中，因此對SMC用無捻粗紗的要求是短切性好，毛絲少，抗靜電性優(yōu)良，在切割時短切絲不會粘附在刀輥上。對著色的SMC而言，無捻粗紗要在高顏料含量的樹脂糊中被樹脂浸透。通常SMC無捻粗紗一般為2400tex，少數(shù)情況下也有用4800tex的。

　　(3)纏繞用無捻粗紗 纏繞法用于制造各種口徑的玻璃鋼管、貯罐等。纏繞用無捻粗紗的號數(shù)從1200號到9600號，纏繞大型管道及貯罐多傾向于直接無捻粗紗，如4800tex的直接無捻粗紗。對纏繞用無捻粗紗的要求如下:

　?、俪蓭院茫时鈳?

　?、跓o捻粗紗退解性好，在從紗筒退解時不脫圈，不形成"鳥巢"狀亂絲;

　?、蹚埩鶆颍瑹o懸垂現(xiàn)象;

　?、芫€密度均勻，一般須小于±7%;

　?、轃o捻粗紗浸透性好，從樹脂槽通過時易為樹脂潤濕及浸透。

　　(4)拉擠用無捻粗紗 拉擠用于制造斷面一致的各種型材，其特點(diǎn)是玻纖含量高，單向強(qiáng)度大。拉擠用無捻粗紗可以是多股原絲并合的也可以是直接的無捻粗紗，其線密度范圍為1100號到4400號。各種性能要求與纏繞無捻粗紗大體相同。

　　(5)織造用無捻粗紗 無捻粗紗的一個重要用途是織造各種厚度的方格布或單向無捻粗紗織物，它們大多用于手糊玻璃鋼成型工藝中。對強(qiáng)造用無捻粗紗有如下要求:

　?、倭己玫哪湍バ?

　　②良好的成帶性;

　?、劭椩煊脽o捻粗紗在織造前需經(jīng)強(qiáng)制烘干;

　?、軣o捻粗紗張力均勻，懸垂度應(yīng)符合一定標(biāo)準(zhǔn);

　?、轃o捻粗紗退解性好;

　?、逕o捻粗紗浸透性好。

　　(6)預(yù)型體用無捻粗紗 在預(yù)型體工藝中，無捻粗紗被短切并噴附在預(yù)定形狀的網(wǎng)上，同時噴少量樹脂使纖維網(wǎng)固定成形，然后將成形的纖維網(wǎng)片移入金屬模具中，注入樹脂熱壓成形，即得制品。對于這種工藝的無捻粗紗的性能要求與對噴射無捻粗紗的要求基本相同。

　　玻璃纖維織物

　　以下介紹的是以玻璃纖維紗線織造的各種玻璃纖維織物。

　　(1)玻璃布我國生產(chǎn)的玻璃布，分為無堿和中堿兩類，國外大多數(shù)是無堿玻璃布。玻璃布主要用于生產(chǎn)各種電絕緣層壓板、印刷線路板、各種車輛車體、貯罐、船艇、模具等。中堿玻璃布主要用于生產(chǎn)涂塑包裝布，以及用于耐腐蝕場合。織物的特性由纖維性能、經(jīng)緯密度、紗線結(jié)構(gòu)和織紋所決定。經(jīng)緯密度又由紗結(jié)構(gòu)和織紋決定。經(jīng)緯密加上紗結(jié)構(gòu)，就決定了織物的物理性質(zhì)，如重量、厚度和斷裂強(qiáng)度等。有五種基本的織紋:平紋、斜紋、緞紋、羅紋和席紋。

　　(2)玻璃帶 玻璃帶分為有織邊帶和無織邊帶(毛邊帶)主要織法是平紋。玻璃帶常用于制造高強(qiáng)度、介電性能好的電氣設(shè)備零部件。

　　(3)單向織物 單向織物是一種粗經(jīng)紗和細(xì)緯紗織成的四經(jīng)破緞紋或長軸緞紋織物。其特點(diǎn)是在經(jīng)紗主向上具有高強(qiáng)度。

　　(4)立體織物立體織物是相對平面織物而言，其結(jié)構(gòu)特征從一維二維發(fā)展到了三維，從而使以此為增強(qiáng)體的復(fù)合材料具有良好的整體性和仿形性，大大提高了復(fù)合材料的層間剪切強(qiáng)度和抗損傷容限。它是隨著航天、航空、兵器、船舶等部門的特殊需求發(fā)展起來的，今天其應(yīng)用已拓展至汽車、體育運(yùn)動器材、醫(yī)療器械等部門。主要有五類:機(jī)織三維織物、針織三維織物、正交及非正交非織造三維織物、三維編織織物和其它形式的三維織物。立體織物的形狀有塊狀、柱狀、管狀、空心截錐體及變厚度異形截面等。

　　(5)異形織物 異形織物的形狀和它所要增強(qiáng)的制品的形狀非常相似，必須在專用的織機(jī)上織造。對稱形狀的異形織物有:圓蓋、錐體、帽、啞鈴形織物等，還可以制成箱、船殼等不對稱形狀。

　　(6)槽芯織物 槽芯織物是由兩層平行的織物，用縱向的豎條連接起來所組成的織物，其橫截面形狀可以是三角形或矩形。

　　(7)玻璃纖維縫編織物 亦稱為針織氈或編織氈，它既不同于普通的織物，也不同于通常意義的氈。最典型的縫編織物是一層經(jīng)紗與一層緯紗重疊在一起，通過縫編將經(jīng)紗與緯紗編織在一起成為織物?？p編織物的優(yōu)點(diǎn)如下:

　?、偎梢栽黾硬Ａт搶雍现破返臉O限抗張強(qiáng)度，張力下的抗脫層強(qiáng)度以及抗彎強(qiáng)度;

　　②減輕玻璃鋼制品的重量;

　?、郾砻嫫秸共Ａт摫砻婀饣?

　?、芎喕趾僮?，提高勞動生產(chǎn)率。

　　這種增強(qiáng)材料可以在拉擠法玻璃鋼及RTM中代替連續(xù)原絲氈，還可以在離心法玻璃鋼管生產(chǎn)中取代方格布。

　　(8) 玻璃纖維絕緣套管 以玻璃纖維紗編織成管。并涂以樹脂材料制成的各種絕緣等級的套管. 有PVC樹脂玻纖漆管。丙烯酸玻纖漆管,硅樹脂玻纖漆管等。

　　主要用途玻璃鋼行業(yè)(約占70%)。建筑行業(yè)也有用玻璃纖維布的，主要作用就是增加強(qiáng)度。也作建筑外墻保溫層，內(nèi)墻裝飾，內(nèi)墻防潮防火等玻璃纖維布品種:玻璃纖維網(wǎng)格布，玻璃纖維方格布，玻璃纖維平紋布，玻璃纖維軸向布，玻璃纖維壁布，玻璃纖維電子布。

　　玻璃纖維作用:

　　1.增強(qiáng)剛性和硬度，玻纖的增加可以提高塑料的強(qiáng)度和剛性，但是同樣的塑料的韌性會下降。例子:彎曲模量;

　　2、提高耐熱性和熱變形溫度;以尼龍為例，增加了玻纖的尼龍，熱變形性溫度至少提高兩倍以上，一般的玻纖增強(qiáng)尼龍耐溫都可以達(dá)到220度以上

　　3、提高尺寸穩(wěn)定性，降低收縮率;

　　4、減少翹曲變形;

　　5、減少蠕變;

　　6、對阻燃性能因?yàn)闋T芯效應(yīng)，會干擾阻燃體系，影響阻燃效果;

　　7、降低表面的光澤度;

　　8、增加吸濕性;

　　9、玻纖處理:玻纖的長短直接影響材料的脆性的。

　　玻纖如果處理不好，短纖會降低沖擊強(qiáng)度，長纖處理好會提高沖擊強(qiáng)度。要使得材料脆性不至于下降很大，就要選擇一定長度的玻纖。結(jié)論:要獲得好的沖擊強(qiáng)度，玻纖的表面處理和玻纖的長度至關(guān)重要!含纖量: 產(chǎn)品的含纖量多少也是一個關(guān)鍵的問題。我國一般采取10%、15%、20%、25%、30%等整數(shù)含量，而國外則根據(jù)產(chǎn)品的用途來決定玻纖的含量。

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