玻璃纖維

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玻璃纖維(Glass Fibre/Fiberglass)

目錄

什麼是玻璃纖維[1]

  玻璃纖維是指高溫熔融狀玻璃,在拉引力、離心力或噴吹力的作用下形成的極細的纖維狀或絲狀的玻璃材料。

玻璃纖維的發展[2]

  最早的玻璃纖維是大自然的傑作,當強大的風吹到火山流動的玻璃態熔岩的浪峰時,風把熔岩牽伸拉成纖細的纖維。公元前,腓尼基人就在火山口附近發現了玻璃纖維。1841年,英國人製成玻璃纖維拉絲機。第一次世界大戰期間,德國人拖動腳踏車拉制玻璃纖維。20世紀30年代,美國人發明瞭用鉑坩堝拉制連續玻璃纖維的生產技術,玻璃纖維才得以在世界範圍內大規模的生產

  1938年,美國的歐文斯·伊利諾伯利公司和康寧工廠聯合組成了歐文斯·康寧玻璃纖維公司,它是世界上第一家玻璃纖維企業,為現代的玻璃纖維製造工業的發展奠定了基礎。

  在1958~1959年期間,美國最大的兩家玻璃纖維製造商——歐文斯·康寧公司和匹茲堡平板玻璃公司採用池窯拉絲技術相繼建立了玻璃纖維製造廠。

  從此,玻璃纖維製造技術由以紡織型玻璃纖維產品為主的傳統的坩堝拉絲工藝,逐步過渡到以生產增強型無紡玻璃纖維產品為主的池窯拉絲工藝技術,使得玻璃纖維的生產成本大幅度下降,生產效率大幅度提高,成為玻璃纖維發展史上的一個裡程碑。中國的玻璃纖維工業起源於1958年,1965年開始玻璃纖維池窯拉絲製造技術的工業化試驗,20世紀70年代初建成我國第一條玻璃纖維池窯拉絲生產線。2004年,中國玻璃纖維的年產量為66萬噸,約占世界總產量的1/5,進入玻璃纖維製造大國行列。

玻璃纖維的分類[3]

  (1)按玻璃中鹼金屬氧化物的含量多少來劃分

  ①無鹼玻璃纖維

  其鹼金屬氧化物含量小於1%,此種玻璃纖維相當於E玻璃纖維。它有優良的化學穩定性、電絕緣性和力學性能。主要用於增強塑料、電器絕緣材料、橡膠增強材料等。

  ②中鹼玻璃纖維

  其鹼金屬氧化物含量為8%一12%。此種玻璃纖維相當於C玻璃纖維。由於含鹼量較高,耐水性就較差,不適宜用作電絕緣材料。但它的化學穩定性較好,尤其是耐酸性能比E玻璃纖維好。雖然機械強度不如E玻璃纖維,但由於來源較E玻璃纖維豐富,而且價格便宜,所以對於機械強度要求不高的一般增強塑料結構件,可用這種玻璃纖維。

  ③高鹼玻璃纖維

  其鹼金屬氧化物含量為14%一15%。此種玻璃纖維相當於A玻璃纖維。它的機械強度、化學穩定性、電絕緣性能都較差。主要用於保溫、防水、防潮材料。

  ④特種成分玻璃纖維

  由於在配方中添加了特種氧化物,因而賦予玻璃纖維各種特殊性能。如高強度玻璃(S玻璃)纖維、高彈性模量玻璃(M玻璃)纖維、耐高溫玻璃纖維、低介電常數玻璃纖維、抗紅外線玻璃纖維、光學玻璃纖維、導電玻璃纖維等。

  玻璃纖維的直徑越細則強度越高,扭曲性也越好,主要原因是纖維直徑越細,其錶面裂紋較少而且小,因此拉伸強度隨著纖維直徑的減小而急劇上升。

  增強塑料常用的玻璃纖維直徑是6—15um,是屬於高中級玻璃纖維類型,此種玻璃纖維拉伸強度一般在1000—3000MPa之間,因而增強塑料有很高的機械強度。對於超級玻璃纖維,由於產量低,成本高,不宜採用。它一般作高級絕緣基材。從強度及成本角度考慮,今後中級玻璃纖維作增強材料將占極大比重。

  (2)按纖維長度分類

  ①連續玻璃纖維主要是用漏板法拉制的長纖維

  ②定長玻璃纖維主要是用吹拉法製成長度為300—500mm的纖維,用於制毛紗或氈片。

  ③玻璃棉主要用離心噴吹法、火焰噴吹法製成長度為150mm以下,類似棉絮的纖維。主要用作保溫吸聲材料。

玻璃纖維的特點[4]

  玻璃纖維的特點是強度高,其抗拉強度可達1000-3000MPa;彈性模量比金屬低得多,為(3-5)×104MPa;密度小,為2.5—2.7g/cm3,與鋁相近,是鋼的1/3;比強度、比模量比鋼高;化學穩定性好;不吸水、不燃燒、尺寸穩定、隔熱、吸聲、絕緣等。缺點是脆性較大,耐熱性低,250℃以上開始軟化。

相關條目

參考文獻

  1. 葛勇主編.土木工程材料學.中國建材工業出版社,2007年01月第1版.
  2. 張曉明,劉雄亞編著.第三章 增強材料纖維 增強熱塑性複合材料及其應用.化學工業出版社,2007年01月第1版.
  3. 楊明山,李林楷等編著.第二章 塑料改性原理 塑料改性工藝、配方與應用.化學工業出版社,2006年07月第1版.
  4. 遲培雲編著.高等學校“十一五”規劃教材建築結構材料.哈爾濱工業大學出版社,2007年08月第1版.
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