玻璃纖維
玻璃纖維(英文原名為:glass fiber)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。它是葉臘石、石英砂、石灰石、白云石、硼鈣石、硼鎂石七種礦石為原料經(jīng)高溫熔制、拉絲、絡(luò)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(fù)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(lǐng)域。
性質(zhì)
熔點 玻璃是是種非晶體 它沒有固定的熔點, 一般認為它的軟化點為500~750℃
沸點 1000 ℃
密度 2.4~2.76g/cm3
玻璃纖維作為強化塑料的補強材料應(yīng)用時,最大的特征是抗拉強度大??估瓘姸仍跇藴薁顟B(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300℃時對強度沒影響。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。
材料分類
01
E-玻璃:亦稱無堿玻璃,是一種硼硅酸鹽玻璃。目前是應(yīng)用最廣泛的一種玻璃成分的玻璃纖維,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。
02
C-玻璃:亦稱中堿玻璃,其特點是耐化學(xué)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。
03
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,如今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。
04
AR玻璃纖維:亦稱耐堿玻璃纖維,耐堿玻璃纖維是玻璃纖維增強(水泥)混凝土(簡稱GRC)的肋筋材料,是100%無機纖維,在非承重的水泥構(gòu)件中是鋼材和石棉的理想替代品。耐堿玻璃纖維的特點是耐堿性好,能有效抵抗水泥中高堿物質(zhì)的侵蝕,握裹力強,彈性模量、抗沖擊、抗拉、抗彎強度極高,不燃、抗凍、耐溫度、濕度變化能力強,抗裂、抗?jié)B性能卓越,具有可設(shè)計性強,易成型等特點,耐堿玻璃纖維是廣泛應(yīng)用在高性能增強(水泥)混凝土中的一種新型的綠色環(huán)保型增強材料。
生產(chǎn)工藝
玻璃纖維生產(chǎn)工藝有兩種:兩次成型-坩堝拉絲法,一次成型-池窯拉絲法。
坩堝拉絲法工藝繁多,先把玻璃原料高溫熔制成玻璃球,然后將玻璃球二次熔化,高速拉絲制成玻璃纖維原絲。這種工藝有能耗高、成型工藝不穩(wěn)定、勞動生產(chǎn)率低等種種弊端,基本被大型玻纖生產(chǎn)廠家淘汰。
池窯拉絲法把葉臘石等原料在窯爐中熔制成玻璃溶液,排除氣泡后經(jīng)通路運送至多孔漏板,高速拉制成玻纖原絲。窯爐可以通過多條通路連接上百個漏板同時生產(chǎn)。這種工藝工序簡單、節(jié)能降耗、成型穩(wěn)定、高效高產(chǎn),便于大規(guī)模全自動化生產(chǎn),成為國際主流生產(chǎn)工藝,用該工藝生產(chǎn)的玻璃纖維約占全球產(chǎn)量的90%以上。
應(yīng)用
玻璃布
分為無堿和中堿兩類。無堿玻璃布主要用來生產(chǎn)車體和船體的外殼、模具、貯罐以及絕緣電路板。中堿玻璃布主要用于生產(chǎn)耐腐蝕產(chǎn)品如化學(xué)品容器,也可用來生產(chǎn)涂塑包裝布。生產(chǎn)織物所選用纖維的性能以及織物的紗線結(jié)構(gòu)和經(jīng)緯密度影響著織物的特性。
單向織物
單向織物由粗經(jīng)紗和細緯紗織成的四經(jīng)破緞紋或長軸緞紋織物。特點是在經(jīng)紗主向上具有高強度。
玻璃纖維絕緣套管
將樹脂材料涂在管狀玻璃纖維織物上而形成的。其種類包括PVC 樹脂玻纖漆管、丙烯酸玻纖漆管、硅樹脂玻纖漆管等。