玻璃纤维的应用

　　玻璃纤维的主要成分：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)。

　　主要特点：

　　熔点 玻璃是是种非晶体 它没有固定的熔点, 一般认为它的软化点为500~750℃、沸点 1000 ℃、密度 2.4~2.76g/cm3、玻璃纤维作为强化塑料的补强材料应用时，最大的特征是抗拉强度大。抗拉强度在标准状态下是6.3~6.9 g/d，湿润状态5.4~5.8 g/d。密度2.54g/cm3。耐热性好，温度达300℃时对强度没影响。有优良的电绝缘性，是高级的电绝缘材料，也用于绝热材料和防火屏蔽材料。一般只被浓碱、氢氟酸和浓磷酸腐蚀。

　　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，抗拉强度高，电绝缘性好。但性脆，耐磨性较差。用来制造增强塑料(见彩图)或增强橡胶，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。

　　(10)价格便宜。

　　(11)不易燃烧，高温下可熔成玻璃状小珠。

　　主要用途：玻璃纤维制品被广泛应用于国民经济的各个领域，其中电子、交通和建筑是最主要的三大应用领域，也代表了世界玻纤产业在未来几年的发展趋势。

　　无捻粗纱

　　无捻粗纱是由平行原丝或平行单丝集束而成的。无捻粗纱按玻璃成分可划分为:无碱玻璃无捻粗纱和中碱玻璃无捻粗纱。生产玻璃粗纱所用玻纤直径从12~23μm。无捻粗纱的号数从150号到9600号(tex)。无捻粗纱可直接用于某些复合材料工艺成型方法中，如缠绕、拉挤工艺，因其张力均匀，也可织成无捻粗纱织物，在某些用途中还将无捻粗纱进一步短切。

　　(1)喷射用无捻粗纱 适合于玻璃钢喷射成型使用的无捻粗纱要具备如下性能:

　　①良好的切割性，在连续高速切割时产生的静电少;

　　②无捻粗纱切割后分散成原丝的效率要高，也即分束率高，通常要求90%以上;

　　③短切后的原丝具有优良的覆模性，可覆盖在模具的各个角落;

　　④树脂浸透快，易于被辊子辊平并易于驱赶气泡;

　　⑤原丝筒退解性能好，粗纱线密度均匀，适合于各种喷枪及纤维输送系统。喷射用无捻粗纱都是由多股原丝络制而成，每股原丝含200根玻纤单丝。

　　(2)SMC用无捻粗纱 SMC即片状模塑料，主要用于压制汽车部件、浴缸、水箱板、净化槽、各种座椅等。SMC用无捻粗纱在制造SMC片材时要切成lin(25mm)的长度，分散在树脂糊中，因此对SMC用无捻粗纱的要求是短切性好，毛丝少，抗静电性优良，在切割时短切丝不会粘附在刀辊上。对着色的SMC而言，无捻粗纱要在高颜料含量的树脂糊中被树脂浸透。通常SMC无捻粗纱一般为2400tex，少数情况下也有用4800tex的。

　　(3)缠绕用无捻粗纱 缠绕法用于制造各种口径的玻璃钢管、贮罐等。缠绕用无捻粗纱的号数从1200号到9600号，缠绕大型管道及贮罐多倾向于直接无捻粗纱，如4800tex的直接无捻粗纱。对缠绕用无捻粗纱的要求如下:

　　①成带性好，呈扁带状;

　　②无捻粗纱退解性好，在从纱筒退解时不脱圈，不形成"鸟巢"状乱丝;

　　③张力均匀，无悬垂现象;

　　④线密度均匀，一般须小于±7%;

　　⑤无捻粗纱浸透性好，从树脂槽通过时易为树脂润湿及浸透。

　　(4)拉挤用无捻粗纱 拉挤用于制造断面一致的各种型材，其特点是玻纤含量高，单向强度大。拉挤用无捻粗纱可以是多股原丝并合的也可以是直接的无捻粗纱，其线密度范围为1100号到4400号。各种性能要求与缠绕无捻粗纱大体相同。

　　(5)织造用无捻粗纱 无捻粗纱的一个重要用途是织造各种厚度的方格布或单向无捻粗纱织物，它们大多用于手糊玻璃钢成型工艺中。对强造用无捻粗纱有如下要求:

　　①良好的耐磨性;

　　②良好的成带性;

　　③织造用无捻粗纱在织造前需经强制烘干;

　　④无捻粗纱张力均匀，悬垂度应符合一定标准;

　　⑤无捻粗纱退解性好;

　　⑥无捻粗纱浸透性好。

　　(6)预型体用无捻粗纱 在预型体工艺中，无捻粗纱被短切并喷附在预定形状的网上，同时喷少量树脂使纤维网固定成形，然后将成形的纤维网片移入金属模具中，注入树脂热压成形，即得制品。对于这种工艺的无捻粗纱的性能要求与对喷射无捻粗纱的要求基本相同。

　　玻璃纤维织物

　　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)主要织法是平纹。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，今天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:

　　①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;

　　②减轻玻璃钢制品的重量;

　　③表面平整使玻璃钢表面光滑;

　　④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。

　　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布品种:玻璃纤维网格布，玻璃纤维方格布，玻璃纤维平纹布，玻璃纤维轴向布，玻璃纤维壁布，玻璃纤维电子布。

　　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。结论: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!含纤量: 产品的含纤量多少也是一个关键的问题。我国一般采取10%、15%、20%、25%、30%等整数含量，而国外则根据产品的用途来决定玻纤的含量。

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