玻璃纤维论文.doc

1、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

2、 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

3、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 ：

4、(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 表 面 处理 剂 之 开 发 完 成 。 (10)价 格 便

5、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

6、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

7、 或 棒 ， 再以 多 种 方 式 加 热 重 熔 后 制 成 直 径 为 3 80m 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 心湖南科技大学信息与电气工程学院- 1 -第 1 页 共 3 页力 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

8、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 标 准 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

9、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

10、 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 、

11、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

12、 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

13、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

14、 、 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

15、角 形 或 矩 形 。 湖南科技大学信息与电气工程学院- 2 -第 2 页 共 3 页（ 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

16、 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

17、 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

18、 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

19、 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 ！玻 璃 纤 维 是 非 常 好 的 金 属 材 料 替 代 材 料 ， 随 着 市 场 经 济 的 迅 速 发 展 ， 玻 璃 纤维 成 为 建 筑 、 交 通 、 电 子 、 电 气 、 化 工 、 冶 金 、 环 境 保 护 、 国 防 等 行 业 必不 可 少 的 原 材 料 。 由 于 在 多 个

20、领 域 得 到 广 泛 应 用 ， 因 此 ， 玻 璃 纤 维 日 益 受 到人 们 的 重 视 。 全 球 玻 纤 生 产 消 费 大 国 主 要 是 美 国 、 欧 洲 、 日 本 等 发 达 国 家 ，其 人 均 玻 纤 消 费 量 较 高 。 欧 洲 仍 然 是 玻 璃 纤 维 消 费 的 最 大 地 区 ， 用 量 占 全 球总 用 量 的 35%。 长 远 来 看 ， 中 东 、 亚 太 基 础 设 施 的 加 强 和 改 造 ， 对 玻 纤 需 求增 加 了 很 大 的 数 量 ， 随 着 全 球 在 玻 纤 改 性 塑 料 、 运 动 器 材 、 航 空 航 天 等 方 面对

21、玻 纤 的 需 求 不 断 增 长 ， 玻 纤 行 业 前 景 仍 然 乐 观 。 另 外 玻 纤 的 应 用 领 域 又 扩展 到 风 电 市 场 ， 这 可 能 是 玻 纤 未 来 发 展 的 一 个 亮 点 。 能 源 危 机 促 使 各 国 寻 求新 能 源 ， 风 能 成 为 近 年 来 关 注 的 一 个 焦 点 ， 中 国 在 风 电 领 域 也 开 始 加 大 力 度投 资 。 到 2020 年 ， 国 内 在 风 力 发 电 领 域 将 投 资 3500 亿 元 ， 其 中 ，20%（ 即 700 亿 元 ） 左 右 的 领 域 需 要 使 用 玻 纤 （ 如 风 机 叶 片 等 方 面 ） 。 这 对中 国 玻 纤 企 业 来 说 是 一 个 很 大 的 市 场 。