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(wú)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(méi)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(shí)，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(rùn)狀態(tài)5.4~5.8 g/d。密度2.54g/cm3。耐熱性好，溫度達(dá)300℃時(shí)對(duì)強(qiáng)度沒(méi)影響。有優(yōu)良的電絕緣性，是高級(jí)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(lái)制造增強(qiáng)塑料(見(jiàn)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(lái)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(zhǎng)小(3%)。

　　(2)彈性系數(shù)高，剛性佳。

　　(3)彈性限度內(nèi)伸長(zhǎng)量大且拉伸強(qiáng)度高，故吸收沖擊能量大。

　　(4)為無(wú)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(guò)光線。

　　(9)與樹(shù)脂接著性良好。

　　(10)價(jià)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(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)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(lái)幾年的發(fā)展趨勢(shì)。

　　無(wú)捻粗紗

　　無(wú)捻粗紗是由平行原絲或平行單絲集束而成的。無(wú)捻粗紗按玻璃成分可劃分為:無(wú)堿玻璃無(wú)捻粗紗和中堿玻璃無(wú)捻粗紗。生產(chǎn)玻璃粗紗所用玻纖直徑從12~23μm。無(wú)捻粗紗的號(hào)數(shù)從150號(hào)到9600號(hào)(tex)。無(wú)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(wú)捻粗紗織物，在某些用途中還將無(wú)捻粗紗進(jìn)一步短切。

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

　?、倭己玫那懈钚?，在連續(xù)高速切割時(shí)產(chǎn)生的靜電少;

　?、跓o(wú)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(gè)角落;

　?、軜?shù)脂浸透快，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(wú)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(wú)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(wú)捻粗紗在制造SMC片材時(shí)要切成lin(25mm)的長(zhǎng)度，分散在樹(shù)脂糊中，因此對(duì)SMC用無(wú)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(shí)短切絲不會(huì)粘附在刀輥上。對(duì)著色的SMC而言，無(wú)捻粗紗要在高顏料含量的樹(shù)脂糊中被樹(shù)脂浸透。通常SMC無(wú)捻粗紗一般為2400tex，少數(shù)情況下也有用4800tex的。

　　(3)纏繞用無(wú)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(wú)捻粗紗的號(hào)數(shù)從1200號(hào)到9600號(hào)，纏繞大型管道及貯罐多傾向于直接無(wú)捻粗紗，如4800tex的直接無(wú)捻粗紗。對(duì)纏繞用無(wú)捻粗紗的要求如下:

　　①成帶性好，呈扁帶狀;

　　②無(wú)捻粗紗退解性好，在從紗筒退解時(shí)不脫圈，不形成"鳥(niǎo)巢"狀亂絲;

　?、蹚埩鶆?，無(wú)懸垂現(xiàn)象;

　　④線密度均勻，一般須小于±7%;

　?、轃o(wú)捻粗紗浸透性好，從樹(shù)脂槽通過(guò)時(shí)易為樹(shù)脂潤(rùn)濕及浸透。

　　(4)拉擠用無(wú)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(wú)捻粗紗可以是多股原絲并合的也可以是直接的無(wú)捻粗紗，其線密度范圍為1100號(hào)到4400號(hào)。各種性能要求與纏繞無(wú)捻粗紗大體相同。

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

　?、倭己玫哪湍バ?

　?、诹己玫某蓭?

　?、劭椩煊脽o(wú)捻粗紗在織造前需經(jīng)強(qiáng)制烘干;

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

　?、轃o(wú)捻粗紗退解性好;

　　⑥無(wú)捻粗紗浸透性好。

　　(6)預(yù)型體用無(wú)捻粗紗 在預(yù)型體工藝中，無(wú)捻粗紗被短切并噴附在預(yù)定形狀的網(wǎng)上，同時(shí)噴少量樹(shù)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(shù)脂熱壓成形，即得制品。對(duì)于這種工藝的無(wú)捻粗紗的性能要求與對(duì)噴射無(wú)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(guó)生產(chǎn)的玻璃布，分為無(wú)堿和中堿兩類，國(guó)外大多數(shù)是無(wú)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(chǎng)合?？椢锏奶匦杂衫w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(wú)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(zhǎng)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(duì)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(mén)的特殊需求發(fā)展起來(lái)的，今天其應(yīng)用已拓展至汽車、體育運(yùn)動(dòng)器材、醫(yī)療器械等部門(mén)。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(duì)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(duì)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(lái)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(guò)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;

　?、跍p輕玻璃鋼制品的重量;

　?、郾砻嫫秸共Ａт摫砻婀饣?

　?、芎?jiǎn)化手糊操作，提高勞動(dòng)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(shù)脂材料制成的各種絕緣等級(jí)的套管. 有PVC樹(shù)脂玻纖漆管。丙烯酸玻纖漆管,硅樹(shù)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(huì)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(duì)阻燃性能因?yàn)闋T芯效應(yīng)，會(huì)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(zhǎng)短直接影響材料的脆性的。

　　玻纖如果處理不好，短纖會(huì)降低沖擊強(qiáng)度，長(zhǎng)纖處理好會(huì)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(zhǎng)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(zhǎng)度至關(guān)重要!含纖量: 產(chǎn)品的含纖量多少也是一個(gè)關(guān)鍵的問(wèn)題。我國(guó)一般采取10%、15%、20%、25%、30%等整數(shù)含量，而國(guó)外則根據(jù)產(chǎn)品的用途來(lái)決定玻纖的含量。

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