English
科普 | 玻璃纤维复合材料
Source:中国玻璃纤维 | Author:Reproduced | Published time: 191 days ago | 74 Views | Share:
玻璃纤维(英文名为:glass fiber 或fiberglass )是一种性能优异的无机非金属材料,种类繁多,优点是耐热性强、抗腐蚀性好,机械强度高但缺点是性脆,耐磨性较差。它是以叶腊石、石英砂、石灰石、白云石、硼钙石、硼镁石等矿石原料经高温熔制、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三十几微米,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。

图片


图片

玻璃纤维基本性能

密度介于有机纤维和金属纤维之间(2.7),较高的拉伸强度,尺寸稳定性好,硬度高。

图片

玻璃纤维的分类

1、按照玻璃成分来分
E玻璃,无碱玻璃:碱金属氧化物含量小于0.8%,
特点:化学性能稳定、电绝缘性能优异、机械强度好
C玻璃:中碱玻璃:碱金属氧化物含量为11.6%-12.4%
其特点是耐酸性优于无碱玻璃,但电气性能差,机械强度低于无碱玻璃纤维10%~20%
A玻璃:高碱玻璃,碱金属氧化物含量16%以上,也称陶土玻纤。
其特点是力学性能远低于无碱和中碱,而且不耐水侵蚀,在大气中的水分侵蚀下,制品会很快变脆。是我国玻纤工业早期产品,现已趋于淘汰。国家已明确取消陶土坩埚生产的高碱纤维制品,它不能作为玻璃钢的增强材料。但非陶土坩埚生产的高碱纤维也可用于制作耐酸制品耐碱性、绝缘性、力学性:E > C > A,耐酸性:E<C<A。
碱金属氧化物:一般指钾钠金属氧化物即Na2O及K2O 碱金属氧化物是普通玻璃的主要成分之一,主要作用是降低玻璃的熔点,碱金属氧化物的含量越高,玻璃纤维的化学性能越稳定、相应的电绝缘性能及强度会降低。

图片

不同玻璃配方差异

种类

耐酸

耐水

机械

强度

防老

化性

电绝

缘性

浸润剂

耐热性

E玻璃

 

一般

 

 

 

较好

 

 

树脂易渗透

 

C玻璃

 

较好

 

一般

 

较低

 

一般

 

 

树脂易渗透

一般

 

A玻璃

 

 

 

较低

 

较差

 

 

树脂渗透性差

较差



特种玻璃纤维

1、由纯硅镁铝三元体系构成的高强S玻璃纤维

2、硅镁铝系高强高模玻璃纤维

3、硅铝钙镁系耐腐蚀玻璃纤维

4、含铅纤维

5、高硅氧纤维

6、石英纤维

7、导电纤维

8、低介电纤维

图片

2、按单纤维直径分

粗纤维:30 μ m

初级纤维:20μm

中级纤维:10μm~20 μm;

高级纤维:3μm~10μm(亦称纺织纤维);

超细纤维:单丝直径小于4μm。

单丝直径的不同,不仅纤维的性能有差异,而且影响到纤维的生产工艺、产量和成本。一般5μm-10μm纤维作为纺织制品用;10μm -14μm的纤维一般做无捻粗纱、无纺布、短切纤维毡等较为适宜。


3、按外观形态来分 

无捻粗纱

方格布

短切毡

各类织物

短切原丝

磨碎玻璃纤维


图片

玻纤产品结构
玻纤由无机组分玻璃及有机组分浸润剂构成。

图片

玻纤的核心技术﹣浸润剂

浸润剂的作用

1、润滑﹣保护作用

2、粘结﹣集束作用

3、防止玻纤表面静电累积

4、与基体树脂提供良好的结合性

浸润剂的分类 

A、纺织型浸润剂

织造性能好、纱线光滑无毛羽,分为淀粉型、石蜡型,使用时需经过后处理,目前除细纱外很少使用。

B、增强型浸润剂

浸润剂中含有偶联剂、成膜剂、润滑剂等组分,可直接与树脂结合。

C、纺织增强型浸润剂

纺织型与增强型相结合,产品可用于织造或直接使用。

浸润剂的组分 

A、偶联剂

在无机组分与基体树脂中形成桥架作用

B、润滑剂

满足玻纤生产及后道使用的工艺顺畅性

C、成膜剂

对玻纤起到粘结集束作用

D、助剂

图片

拉丝工艺分类

A、坩埚法

采用废玻璃及玻璃球生产高碱纤维,属于高能耗高污染,已被国家命令禁止

B、代铂炉

采用玻璃球生产、可生产各种玻璃成分纤维,产品品质相对稳定,但能耗较高、产能受限。

C、大型池窑

图片

图片

池窑拉丝的优势

1、采用粉料直接拉丝,省去制球工艺

2、工序简化、产品质量稳定

3、产量高

例如:中国巨石拥有年产14万吨的全球最大拉丝池窑、大漏板生产

4、能耗低

天然气为燃料配合先进的纯氧燃烧,做到低能耗清洁生产。

图片