第一節(jié) 產(chǎn)品定義、性能及應(yīng)用特點

一、產(chǎn)品定義

玻璃纖維是一種性能優(yōu)異的無機(jī)非金屬材料。英文原名為：glass fiber。成分為二氧化硅、氧化鋁、氧化鈣、氧化硼、氧化鎂、氧化鈉等。它是以玻璃球或廢舊玻璃為原料經(jīng)高溫熔制、拉絲、絡(luò)紗、織布等工藝。最后形成各類產(chǎn)品，玻璃纖維單絲的直徑從幾個微米到二十幾米個微米，相當(dāng)于一根頭發(fā)絲的1/20-1/5，每束纖維原絲都有數(shù)百根甚至上千根單絲組成，通常作為復(fù)材料中的增強(qiáng)材料，電絕緣材料和絕熱保溫材料，電路基板等，廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)各個領(lǐng)域。

二、性能

1、力學(xué)性能

1）密度玻璃纖維的密度高于有機(jī)纖維，但低于金屬纖維。

2）斷裂強(qiáng)度玻璃纖維具有較高的拉伸強(qiáng)度，在相同重量時，其斷裂強(qiáng)度比鋼絲高2～4倍。因而人們又稱它為玻璃鋼。

3）尺寸穩(wěn)定性玻璃纖維不會因環(huán)境溫度變化而變形，最大伸長率僅為3%。玻璃纖維的應(yīng)力應(yīng)變之間保持線性關(guān)系，直至斷裂。

4）硬度玻璃纖維的硬度較高，約為錦綸的15倍。玻璃纖維的硬度與其固有的脆性相結(jié)合，構(gòu)成了突出的低彎曲阻抗性。在對玻璃纖維進(jìn)行紡織加工的過程中，玻璃纖維會受到彎曲應(yīng)力，為了提高纖維的彎曲阻抗性，其直徑應(yīng)減少。

2、耐熱性能

玻璃纖維是一種無機(jī)纖維，它本身不會引起燃燒，并且有很好的耐熱性，這在紡織纖維中是很獨特的。玻璃纖維在較低的溫度下受熱，其性能雖變化不大，但會引起收縮現(xiàn)象。玻璃纖維的導(dǎo)熱系數(shù)非常小，因而它常用于管道和容器的隔熱，以及作為成型件的絕緣殼。

3化學(xué)穩(wěn)定性能

玻璃纖維的化學(xué)穩(wěn)定性，取決于其化學(xué)組成、介質(zhì)性質(zhì)、溫度和壓力等條件。玻璃纖維對腐蝕性化學(xué)品如酸和堿，有好的阻抗，它幾乎不受有機(jī)溶劑的影響，并對大多數(shù)無機(jī)化合物是穩(wěn)定的。

4電性能

玻璃纖維具有高的比電阻和低的電介質(zhì)常數(shù)。玻璃纖維的電性能主要取決于玻璃的化學(xué)成分，特別是堿氧化物的含量。

5其它性能

玻璃纖維具有耐老化、防腐、防霉、抗紫外線輻射等性能。采用合適的表面處理劑，可以改善玻璃纖維的加工性能。但玻璃纖維也存在一些由于其本身化學(xué)性質(zhì)所帶來的性能方面的缺陷，如玻璃纖維脆性大，耐磨性差，柔軟性差，不耐彎曲。纖維斷落的纖維頭，觸及人體使人難受，特別會使皮膚發(fā)癢。再者，玻璃纖維吸濕性差，染色困難。制造成本較高。

 三、玻璃纖維的應(yīng)用

不同的紡織復(fù)合材料，造價與性能不同，應(yīng)用領(lǐng)域也不同。到目前為止，玻璃纖維在很多領(lǐng)域都有應(yīng)用。

1、土木建筑

在建筑業(yè)，玻璃纖維已廣泛應(yīng)用于冷卻塔、儲水塔以及衛(wèi)生間的浴盆浴缸、門窗，安全帽和通風(fēng)設(shè)備等。另外由于玻璃纖維不易沾污、隔熱和不燃燒，因此它在建筑裝飾上應(yīng)用日益廣泛。玻璃纖維在基礎(chǔ)設(shè)施中應(yīng)用，主要有橋梁、碼頭、棧橋和臨水結(jié)構(gòu)等。沿海和島上的建筑容易受到海水的腐蝕，這最能發(fā)揮玻璃纖維材料的特長。

2、交通運(yùn)輸

玻璃纖維用于交通運(yùn)輸主要是在航空航天工業(yè)和汽車及火車制造工業(yè)上。目前，波音747飛機(jī)使用玻璃纖維復(fù)合材料構(gòu)件的總面積已達(dá)到929m2。玻璃纖維可用作汽車的零部件，轎車的整體殼體，還可以用來制造漁船，其工藝簡單，防腐防蝕，維修頻數(shù)和保養(yǎng)費低，使用壽命長。

3、機(jī)械工業(yè)

用玻璃纖維增強(qiáng)后的聚苯乙烯系塑料，其機(jī)械性能，制品的尺寸穩(wěn)定性以及耐熱耐沖擊強(qiáng)度都有很大的提高，廣泛用于家用電器零件、機(jī)殼等。玻璃纖維增強(qiáng)聚甲醛還被廣泛地用來代替有色金屬，用于制造傳動零件，如軸承、齒輪和凸輪等。

4、化學(xué)工業(yè)

化學(xué)工業(yè)設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，玻璃纖維的出現(xiàn)給化學(xué)工業(yè)帶來了光明的前景。玻璃纖維主要用于制造各種槽、罐、塔、管道、泵、閥和風(fēng)機(jī)等化工設(shè)備及配件。玻璃纖維耐腐蝕，強(qiáng)度高，使用壽命長，但一般只能用于低壓或常壓設(shè)備，且溫度不超過120℃。

此外，玻璃纖維在絕緣、防熱、增強(qiáng)和過濾等材料方面，已在很大程度上取代了石棉。同時，玻璃纖維在新能源開發(fā)、環(huán)保、旅游和工藝美術(shù)等諸多方面，也得到了應(yīng)用。

第二節(jié) 發(fā)展歷程

玻璃纖維有較長的發(fā)展歷史。上世紀(jì)三十年代，美國人發(fā)明了用鉑坩堝連續(xù)拉制玻璃纖維和用蒸汽噴吹玻璃棉的工藝后，玻璃纖維的生產(chǎn)才形成了現(xiàn)代工業(yè)。隨著近代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對玻璃纖維的力學(xué)、耐熱等性能提出了更高的要求，促使六十年代以來出現(xiàn)了許多特種玻璃纖維，如耐高溫玻璃纖維、高強(qiáng)度玻璃纖維、高模量玻璃纖維等。在高性能玻璃纖維的發(fā)展過程中最引人注目的是1996年3月在第41次SAMPE國際會議上，道康寧公司首次發(fā)表的高強(qiáng)度玻璃纖維"Zen Tron”，它是以高硅含量玻璃為原料制成，采用被稱為Single-bushing（單套管）或Single-end（單頭）30型的技術(shù)成纖的。此產(chǎn)品后處理工序少，可防止纖維的損傷，并能降低成本。

我國 研究 玻璃纖維也有幾十年的歷史。早在1958年，我國以手糊工藝研制了玻璃鋼船，以層壓和卷制工藝研制了玻璃鋼板和火箭筒等。1960年在北京、上海和哈爾濱相繼成立了科研機(jī)構(gòu)。1961年研制成功了玻璃纖維耐燒蝕端頭，1970年用手糊夾層結(jié)構(gòu)板制造了44m大型玻璃雷達(dá)罩，1975年成立了玻璃鋼學(xué)會，1983年中國建筑材料 研究 院試制成功了抗堿玻纖增強(qiáng)硫酸鋁酸鹽低堿水泥復(fù)合材料，1988年武漢工業(yè)大學(xué) 研究 成功高性能玻纖增強(qiáng)氯氧鎂復(fù)合材料，目前，這兩種復(fù)合材料均已形成工業(yè)化生產(chǎn)規(guī)模，在建筑工程中廣泛用于墻體、防火門、水箱、通風(fēng)管道、衛(wèi)生間吊頂、溫室框架和藝術(shù)制品等。

 


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