知識(shí)點(diǎn)二玻璃纖維

1、知識(shí)點(diǎn)二知識(shí)點(diǎn)二 玻璃纖維玻璃纖維高分子材料專業(yè) 聚合物復(fù)合材料增強(qiáng)材料的概念及分類特征增強(qiáng)材料的概念及分類特征v概念：概念： 增強(qiáng)材料增強(qiáng)材料是復(fù)合材料的主要組成部分，它起著提高樹是復(fù)合材料的主要組成部分，它起著提高樹脂基體的脂基體的強(qiáng)度、模量、韌性、耐熱和耐磨強(qiáng)度、模量、韌性、耐熱和耐磨等性能的作用，增等性能的作用，增強(qiáng)材料還有減少復(fù)合材料成型過程中的收縮率、提高制品硬強(qiáng)材料還有減少復(fù)合材料成型過程中的收縮率、提高制品硬度等作用。度等作用。有時(shí)也稱作有時(shí)也稱作、等等。高分子材料專業(yè) 聚合物復(fù)合材料增強(qiáng)材料具備的特性： 應(yīng)能明顯提高某種所需特性的性能； 具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性； 與基體有良好的

2、潤濕性和適當(dāng)?shù)慕缑娣磻?yīng) 價(jià)廉增強(qiáng)材料的概念及分類特征增強(qiáng)材料的概念及分類特征高分子材料專業(yè) 聚合物復(fù)合材料分類： 纖維類（連續(xù)長纖維和短纖維） 顆粒類 晶須類 金屬絲 片狀物增強(qiáng)材料的概念及分類特征增強(qiáng)材料的概念及分類特征高分子材料專業(yè) 聚合物復(fù)合材料纖維類增強(qiáng)材料纖維類增強(qiáng)材料）v1.無機(jī)纖維無機(jī)纖維 1）玻璃纖維）玻璃纖維 fiberglass Owens corning 美國；美國； 泰山、巨石、重慶復(fù)合泰山、巨石、重慶復(fù)合材料有限公司；材料有限公司； 2）碳纖維：）碳纖維： 聚丙烯腈基、瀝青基；聚丙烯腈基、瀝青基； 日本日本: 東麗東麗 三菱三菱 3）硼纖維）硼纖維 boron 4）碳

3、化硅纖維）碳化硅纖維 SiC 5）氧化鋁纖維）氧化鋁纖維 Alumina2. 有機(jī)纖維有機(jī)纖維 1）剛性分子鏈）剛性分子鏈 對位芳酰胺：對位芳酰胺： kevlar, twaron； 聚苯并雙聚苯并雙噁噁唑；唑； 聚苯并咪唑；聚苯并咪唑； 聚芳酯；聚芳酯； 2）柔性分子鏈）柔性分子鏈 聚乙烯；聚乙烯醇聚乙烯；聚乙烯醇高分子材料專業(yè) 聚合物復(fù)合材料拉伸應(yīng)變，拉伸應(yīng)變，% %拉伸應(yīng)力拉伸應(yīng)力, , GPaGPa各種纖維的應(yīng)力-應(yīng)變曲線高分子材料專業(yè) 聚合物復(fù)合材料v2.1 概述概述 2.1.1 玻璃纖維的發(fā)展?fàn)顩r玻璃纖維的發(fā)展?fàn)顩r 2.1.2 玻璃纖維的分類玻璃纖維的分類 2.1.3 玻璃纖維的制備

4、玻璃纖維的制備v2.2 玻璃纖維的結(jié)構(gòu)與組成玻璃纖維的結(jié)構(gòu)與組成 2.2.1 玻璃纖維的物態(tài)玻璃纖維的物態(tài) 2.2.2 玻璃纖維的結(jié)構(gòu)玻璃纖維的結(jié)構(gòu) 2.2.3 玻璃纖維的化學(xué)組成玻璃纖維的化學(xué)組成v2.3 玻璃纖維的性能玻璃纖維的性能 2.3.1 玻璃纖維的物理性能玻璃纖維的物理性能 2.3.2 玻璃纖維的化學(xué)性能玻璃纖維的化學(xué)性能v2.4 玻璃纖維及其制品玻璃纖維及其制品 2.4.1 玻璃纖維及其制品的生產(chǎn)工藝玻璃纖維及其制品的生產(chǎn)工藝 2.4.2 玻璃纖維紗的規(guī)格及性能玻璃纖維紗的規(guī)格及性能 2.4.3 玻璃纖維制品玻璃纖維制品知識(shí)點(diǎn)二知識(shí)點(diǎn)二 玻璃纖維玻璃纖維v 玻璃是一種以脆聞名的物

5、質(zhì)。有趣的是，玻璃一旦經(jīng)加玻璃是一種以脆聞名的物質(zhì)。有趣的是，玻璃一旦經(jīng)加熱，被拉制成比頭發(fā)還要細(xì)得多的玻璃纖維之后，它就熱，被拉制成比頭發(fā)還要細(xì)得多的玻璃纖維之后，它就變得像合成纖維那樣柔軟，而堅(jiān)韌的程度甚至超過了同變得像合成纖維那樣柔軟，而堅(jiān)韌的程度甚至超過了同樣粗細(xì)的不銹鋼絲！樣粗細(xì)的不銹鋼絲！玻璃纖維有啥用處呢？知識(shí)點(diǎn)二知識(shí)點(diǎn)二 玻璃纖維玻璃纖維高分子材料專業(yè) 聚合物復(fù)合材料 2.1 概述概述玻璃纖維玻璃纖維：將熔融的玻璃液以極快的速度拉成細(xì)絲而成。：將熔融的玻璃液以極快的速度拉成細(xì)絲而成。質(zhì)地柔軟，具有彈性，可并股、加捻、紡織成各種玻璃布，質(zhì)地柔軟，具有彈性，可并股、加捻、紡織成各種

6、玻璃布，玻璃帶等織物。玻璃帶等織物。玻璃纖維無捻粗紗玻璃纖維無捻粗紗Glass Fiber Roving短切纖維短切纖維AR-Glass Fiber Chopped Strand知識(shí)點(diǎn)二知識(shí)點(diǎn)二 玻璃纖維玻璃纖維高分子材料專業(yè) 聚合物復(fù)合材料玻璃纖維是復(fù)合材料中使用量最大的一種增強(qiáng)材料。玻璃纖維是復(fù)合材料中使用量最大的一種增強(qiáng)材料。2.1.1 2.1.1 玻璃纖維的發(fā)展?fàn)顩r玻璃纖維的發(fā)展?fàn)顩r國外玻璃纖維特點(diǎn)：國外玻璃纖維特點(diǎn)：1. 技術(shù)上先進(jìn)，普遍采用池窯拉絲技術(shù)，發(fā)展多排多孔拉技術(shù)上先進(jìn)，普遍采用池窯拉絲技術(shù)，發(fā)展多排多孔拉絲工藝絲工藝 。2. 直徑越來越粗，纖維直徑為直徑越來越粗，纖維直徑

7、為1424m，甚至達(dá)到，甚至達(dá)到27m 。3. 大量生產(chǎn)無堿玻纖，無紡織玻璃纖維織物。大量生產(chǎn)無堿玻纖，無紡織玻璃纖維織物。知識(shí)點(diǎn)二知識(shí)點(diǎn)二 玻璃纖維玻璃纖維高分子材料專業(yè) 聚合物復(fù)合材料4. 無捻粗紗的短切纖維氈片所占比例增加，偶聯(lián)劑的品種無捻粗紗的短切纖維氈片所占比例增加，偶聯(lián)劑的品種不斷增加。不斷增加。5. 重視纖維樹脂界面的研究，玻璃纖維的前處理受到普重視纖維樹脂界面的研究，玻璃纖維的前處理受到普遍重視。遍重視。國內(nèi)玻璃纖維特點(diǎn)：國內(nèi)玻璃纖維特點(diǎn)：較國外起步較晚，中堿玻璃纖維仍然占大多數(shù)，正向粗纖較國外起步較晚，中堿玻璃纖維仍然占大多數(shù)，正向粗纖維方向發(fā)展，池窯拉絲工藝正在推廣，新型偶

8、聯(lián)劑不斷出維方向發(fā)展，池窯拉絲工藝正在推廣，新型偶聯(lián)劑不斷出現(xiàn)，改善了纖維樹脂界面，重視纖維現(xiàn)，改善了纖維樹脂界面，重視纖維- -樹脂界面的研究。樹脂界面的研究。高分子材料專業(yè) 聚合物復(fù)合材料知識(shí)點(diǎn)二知識(shí)點(diǎn)二 玻璃纖維玻璃纖維2.1.2 2.1.2 玻璃纖維的分類玻璃纖維的分類 玻璃纖維的分類方法很多，一般可從玻璃纖維的分類方法很多，一般可從玻璃原料成分玻璃原料成分、單絲直徑單絲直徑、纖維外觀纖維外觀及及纖維特性纖維特性等方面進(jìn)行分類。等方面進(jìn)行分類。 （1）按）按化學(xué)組成化學(xué)組成（堿金屬氧化物含量）（堿金屬氧化物含量） 有堿玻璃纖維有堿玻璃纖維 12%; 中堿玻璃纖維中堿玻璃纖維 6% 12

9、%； 低堿玻璃纖維低堿玻璃纖維 2% 6% ； 微堿玻璃纖維微堿玻璃纖維 2%（無堿玻璃纖維）（無堿玻璃纖維）高分子材料專業(yè) 聚合物復(fù)合材料（2）按纖維使用特性分）按纖維使用特性分 普通玻璃纖維（普通玻璃纖維（A-GF：average） 電工用玻璃纖維電工用玻璃纖維（E玻璃纖維：玻璃纖維：electrical） 高強(qiáng)型玻璃纖維高強(qiáng)型玻璃纖維（S 玻璃纖維玻璃纖維 strength ） 高模量型玻璃纖維（高模量型玻璃纖維（M-GF：modulus） 耐化學(xué)藥品玻璃纖維耐化學(xué)藥品玻璃纖維（C玻璃纖維：玻璃纖維：chemical） 耐堿玻璃纖維（耐堿玻璃纖維（ AR玻璃纖維：玻璃纖維：alkali-

10、resistant ） 低介玻璃纖維（低介玻璃纖維（ D玻璃纖維：玻璃纖維：dielectric ） 高硅氧玻璃纖維高硅氧玻璃纖維 石英玻璃纖維石英玻璃纖維 高分子材料專業(yè) 聚合物復(fù)合材料按纖維長短分：按纖維長短分： 定長纖維定長纖維（650mm） 連續(xù)纖維連續(xù)纖維按纖維直徑的大?。喊蠢w維直徑的大?。?粗粗纖維（單絲直徑纖維（單絲直徑30um） 初初級(jí)纖維（單絲直徑級(jí)纖維（單絲直徑20um） 中中級(jí)纖維（單絲直徑級(jí)纖維（單絲直徑1020um） 高高級(jí)纖維（單絲直徑級(jí)纖維（單絲直徑39um）；）；按纖維外觀分：按纖維外觀分： 連續(xù)纖維連續(xù)纖維 短切纖維短切纖維 空心玻璃纖維空心玻璃纖維 磨細(xì)纖維

11、磨細(xì)纖維 玻璃粉玻璃粉中空玻璃纖維中空玻璃纖維玻璃粉玻璃粉高分子材料專業(yè) 聚合物復(fù)合材料2.2.2 玻璃纖維及玻纖制品的制備玻璃纖維及玻纖制品的制備2.1.3 2.1.3 玻璃纖維的制備玻璃纖維的制備 砂砂石灰石石灰石硼酸硼酸熔煉爐熔煉爐造球機(jī)造球機(jī)玻璃球玻璃球鉑金坩堝鉑金坩堝漏絲板漏絲板玻璃纖維玻璃纖維12601518mm320um10003000m/min1300 （102、204、408孔，孔，d=1.52mm,玻璃液為玻璃液為1190）高分子材料專業(yè) 聚合物復(fù)合材料單絲單絲 filament：從坩堝中拉出的每根纖維叫單絲；：從坩堝中拉出的每根纖維叫單絲；原紗原紗 strand：一個(gè)坩堝

12、拉出的所有單絲經(jīng)過浸潤劑槽后，集束：一個(gè)坩堝拉出的所有單絲經(jīng)過浸潤劑槽后，集束 成一根原紗；成一根原紗；池窯法池窯法 將玻璃配合料投入熔窯熔化后直接拉制成各種支數(shù)的連續(xù)將玻璃配合料投入熔窯熔化后直接拉制成各種支數(shù)的連續(xù)玻璃纖維。玻璃纖維。 省去制球工藝省去制球工藝 生產(chǎn)能力高生產(chǎn)能力高 可自動(dòng)化控制，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定；可自動(dòng)化控制，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定； 適用于生產(chǎn)粗玻璃纖維；適用于生產(chǎn)粗玻璃纖維；高分子材料專業(yè) 聚合物復(fù)合材料池窯拉絲是國際上普遍采用的玻璃纖維生產(chǎn)新工藝，該池窯拉絲是國際上普遍采用的玻璃纖維生產(chǎn)新工藝，該技術(shù)特點(diǎn)是，采用重油或燃?xì)饧訜釂卧G，粉料直接熔化成技術(shù)特點(diǎn)是，采用重油或燃?xì)饧訜釂?/p>

13、元窯，粉料直接熔化成玻璃，經(jīng)燃?xì)饧訜岬某尚屯?，由多臺(tái)（數(shù)十到上百臺(tái)）漏玻璃，經(jīng)燃?xì)饧訜岬某尚屯?，由多臺(tái)（數(shù)十到上百臺(tái)）漏板同時(shí)拉制各種規(guī)格的玻璃纖維原絲。具有生產(chǎn)規(guī)模大、效板同時(shí)拉制各種規(guī)格的玻璃纖維原絲。具有生產(chǎn)規(guī)模大、效率高、能耗低、產(chǎn)品質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)，能適應(yīng)率高、能耗低、產(chǎn)品質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)，能適應(yīng)800至至4000孔大漏孔大漏板拉絲成型的要求，是生產(chǎn)高質(zhì)量、低成本玻璃纖維材料的板拉絲成型的要求，是生產(chǎn)高質(zhì)量、低成本玻璃纖維材料的最佳方法。最佳方法。 高分子材料專業(yè) 聚合物復(fù)合材料2）玻纖制品的制造）玻纖制品的制造玻纖經(jīng)原紗退繞后可以制成各種制品，如無捻粗紗、短切玻纖經(jīng)原紗退繞后可以制成各

14、種制品，如無捻粗紗、短切纖維氈等。纖維氈等。設(shè)備：紡紗機(jī)和織布機(jī)。設(shè)備：紡紗機(jī)和織布機(jī)。高分子材料專業(yè) 聚合物復(fù)合材料2.2 2.2 玻璃纖維的結(jié)構(gòu)與組成玻璃纖維的結(jié)構(gòu)與組成2.2.1 2.2.1 玻璃纖維的物態(tài)玻璃纖維的物態(tài)玻璃纖維是纖維狀的玻璃。玻璃纖維是纖維狀的玻璃。玻璃是無色透明具有光澤的脆性固體。玻璃是無色透明具有光澤的脆性固體。定義：定義：由熔融態(tài)過冷時(shí)因粘度增加而具有固體物理機(jī)械性能的由熔融態(tài)過冷時(shí)因粘度增加而具有固體物理機(jī)械性能的無定無定形形物體，各向同性的均質(zhì)材料。物體，各向同性的均質(zhì)材料。特點(diǎn)：特點(diǎn)：沒有固定的熔點(diǎn)沒有固定的熔點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)二知識(shí)點(diǎn)二 玻璃纖維玻璃纖維高分子材料專

15、業(yè) 聚合物復(fù)合材料2.2.2 2.2.2 玻璃纖維的結(jié)構(gòu)玻璃纖維的結(jié)構(gòu)微晶結(jié)構(gòu)假說：微晶結(jié)構(gòu)假說： 玻璃是由硅酸塊或二氧化硅的玻璃是由硅酸塊或二氧化硅的“微晶子微晶子”組成，在組成，在“微晶微晶子子”之間由硅酸塊過冷溶液所填充。之間由硅酸塊過冷溶液所填充。 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)假說網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)假說 玻璃是由二氧化硅的四面體、鋁氧三面體或硼氧三面體相玻璃是由二氧化硅的四面體、鋁氧三面體或硼氧三面體相互連成不規(guī)則三維網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)間的空隙由互連成不規(guī)則三維網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)間的空隙由Na、K、Ca、Mg等陽離子所填充。二氧化硅四面體的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)是等陽離子所填充。二氧化硅四面體的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)是決定玻璃性能的基礎(chǔ)，填充的決定玻

16、璃性能的基礎(chǔ)，填充的Na、Ca等陽離子稱為網(wǎng)絡(luò)等陽離子稱為網(wǎng)絡(luò)改性物。改性物。 知識(shí)點(diǎn)二知識(shí)點(diǎn)二 玻璃纖維玻璃纖維高分子材料專業(yè) 聚合物復(fù)合材料玻璃纖維結(jié)構(gòu)示意圖玻璃纖維結(jié)構(gòu)示意圖 知識(shí)點(diǎn)二知識(shí)點(diǎn)二 玻璃纖維玻璃纖維高分子材料專業(yè) 聚合物復(fù)合材料2.2.1 玻璃纖維的組成及分類玻璃纖維的組成及分類vSiO2及各種金屬氧化物組成的硅酸鹽類混合物，屬于無定形離及各種金屬氧化物組成的硅酸鹽類混合物，屬于無定形離子結(jié)構(gòu)物質(zhì)。子結(jié)構(gòu)物質(zhì)。 （1 1） SiO2：作用：形成基本骨架，高熔點(diǎn)：作用：形成基本骨架，高熔點(diǎn) （2） 金屬氧化物金屬氧化物 Al2O3、 CaO、MgO、Na2O、BeO、B2O3等

17、，等， 作用：作用： 改善制備玻璃纖維的工藝條件：改善制備玻璃纖維的工藝條件： Na2O、 K 2O； 使玻纖具有一定特性。使玻纖具有一定特性。 BeO：提高模量；：提高模量； B2O3：提高耐酸性，改善電性能，降低熔點(diǎn)、黏度。：提高耐酸性，改善電性能，降低熔點(diǎn)、黏度。 但模量和強(qiáng)度下降。但模量和強(qiáng)度下降。高分子材料專業(yè) 聚合物復(fù)合材料2.2.3 2.2.3 玻璃纖維的化學(xué)組成玻璃纖維的化學(xué)組成2.3 2.3 玻璃纖維的性能玻璃纖維的性能2.3.1 2.3.1 玻璃纖維的物理性能玻璃纖維的物理性能1. 外觀和密度外觀和密度 玻璃纖維呈表面光滑的圓柱體，表面光滑，纖維之間玻璃纖維呈表面光滑的圓柱

18、體，表面光滑，纖維之間的抱合力非常小，不利于和樹脂粘結(jié)。玻璃纖維彼此相靠的抱合力非常小，不利于和樹脂粘結(jié)。玻璃纖維彼此相靠近時(shí)，空隙填充得較為密實(shí)，有利于提高玻璃鋼制品的玻近時(shí)，空隙填充得較為密實(shí)，有利于提高玻璃鋼制品的玻璃含量。璃含量。知識(shí)點(diǎn)二知識(shí)點(diǎn)二 玻璃纖維玻璃纖維高分子材料專業(yè) 聚合物復(fù)合材料纖維纖維名稱名稱羊毛羊毛蠶絲蠶絲棉花棉花人造絲人造絲尼龍尼龍?zhí)祭w維碳纖維玻璃纖維玻璃纖維無堿無堿有堿有堿密度密度g/cm31.281.331.301.451.501.601.50 1.601.141.42.62.72.4 2.6 玻璃鋼使用的玻璃纖維直徑玻璃鋼使用的玻璃纖維直徑5m20m，其密度較

19、有，其密度較有機(jī)纖維大很多，但比一般金屬密度要低。機(jī)纖維大很多，但比一般金屬密度要低。知識(shí)點(diǎn)二知識(shí)點(diǎn)二 玻璃纖維玻璃纖維高分子材料專業(yè) 聚合物復(fù)合材料2. 力學(xué)性能力學(xué)性能(1) 拉伸強(qiáng)度拉伸強(qiáng)度玻璃纖維的拉伸強(qiáng)度比同成分的塊狀玻璃高幾十倍玻璃纖維的拉伸強(qiáng)度比同成分的塊狀玻璃高幾十倍例：塊狀有堿玻璃纖維的拉伸強(qiáng)度：例：塊狀有堿玻璃纖維的拉伸強(qiáng)度：40MPa100MPa 玻璃纖維強(qiáng)度：玻璃纖維強(qiáng)度：2000MPa幾種纖維材料和金屬材料的強(qiáng)度幾種纖維材料和金屬材料的強(qiáng)度羊毛羊毛亞麻亞麻棉花棉花生絲生絲尼龍尼龍高強(qiáng)合高強(qiáng)合金鋼金鋼鋁合鋁合金金玻璃玻璃玻璃玻璃纖維纖維纖維纖維直徑直徑(m)1516 5

20、010 2018塊狀塊狀塊狀塊狀塊狀塊狀塊狀塊狀58拉伸拉伸強(qiáng)度強(qiáng)度(MPa)100300350300700440300600160040 46020 12010003000高分子材料專業(yè) 聚合物復(fù)合材料微裂紋假說：微裂紋假說： 玻璃的理論強(qiáng)度很高，可達(dá)玻璃的理論強(qiáng)度很高，可達(dá)2000 12000 MPa，但實(shí)測強(qiáng)，但實(shí)測強(qiáng)度很低：在玻璃或玻璃纖維中存在著數(shù)量不等、尺寸不同的微度很低：在玻璃或玻璃纖維中存在著數(shù)量不等、尺寸不同的微裂紋，大大降低了強(qiáng)度。微裂紋分布在玻璃或玻璃纖維的整個(gè)裂紋，大大降低了強(qiáng)度。微裂紋分布在玻璃或玻璃纖維的整個(gè)體積內(nèi)，但以表面的微裂紋危害最大。由于微裂紋的存在，使體積

21、內(nèi)，但以表面的微裂紋危害最大。由于微裂紋的存在，使玻璃在外力作用下受力不均，微裂紋處產(chǎn)生應(yīng)力集中，從而使玻璃在外力作用下受力不均，微裂紋處產(chǎn)生應(yīng)力集中，從而使強(qiáng)度下降。強(qiáng)度下降。 玻璃纖維高溫成型時(shí)減少了玻璃溶液的不均一性，使微裂玻璃纖維高溫成型時(shí)減少了玻璃溶液的不均一性，使微裂紋產(chǎn)生的機(jī)會(huì)減少；玻璃纖維的斷面較小，使微裂紋存在的幾紋產(chǎn)生的機(jī)會(huì)減少；玻璃纖維的斷面較小，使微裂紋存在的幾率也減少，從而使玻璃纖維強(qiáng)度增高。率也減少，從而使玻璃纖維強(qiáng)度增高。知識(shí)點(diǎn)二知識(shí)點(diǎn)二 玻璃纖維玻璃纖維高分子材料專業(yè) 聚合物復(fù)合材料分子取向假說：分子取向假說： 在玻璃纖維成型過程中，由于拉絲機(jī)的牽引作用，使在玻

22、璃纖維成型過程中，由于拉絲機(jī)的牽引作用，使玻璃纖維分子產(chǎn)生定向排列，從而提高了玻璃纖維強(qiáng)度。玻璃纖維分子產(chǎn)生定向排列，從而提高了玻璃纖維強(qiáng)度。知識(shí)點(diǎn)二知識(shí)點(diǎn)二 玻璃纖維玻璃纖維高分子材料專業(yè) 聚合物復(fù)合材料影響玻璃纖維強(qiáng)度的因素：影響玻璃纖維強(qiáng)度的因素： 纖維直徑和長度對拉伸強(qiáng)度的影響纖維直徑和長度對拉伸強(qiáng)度的影響直徑越細(xì)，拉伸強(qiáng)度越高直徑越細(xì)，拉伸強(qiáng)度越高隨著纖維長度的增加，拉伸強(qiáng)度顯著下降隨著纖維長度的增加，拉伸強(qiáng)度顯著下降 直徑直徑(m)性能性能457911拉伸強(qiáng)度拉伸強(qiáng)度(MPa)3000 38002400 29001750 21501250170010501250玻璃纖維長度玻璃纖維

23、長度(mm)纖維直徑纖維直徑(m)平均拉伸強(qiáng)度平均拉伸強(qiáng)度(MPa)51315002012.512109012.7360156013720高分子材料專業(yè) 聚合物復(fù)合材料 化學(xué)組成對拉伸強(qiáng)度的影響化學(xué)組成對拉伸強(qiáng)度的影響含堿量越高，強(qiáng)度越低。含堿量越高，強(qiáng)度越低。無堿玻璃纖維比有堿玻璃纖維的拉伸強(qiáng)度高無堿玻璃纖維比有堿玻璃纖維的拉伸強(qiáng)度高20%。玻璃纖維玻璃纖維纖維直徑纖維直徑(m)拉伸強(qiáng)度拉伸強(qiáng)度(MPa)無堿無堿5.012000有堿有堿4.701600 無堿玻璃纖維成型溫度高、硬化速度快、結(jié)構(gòu)鍵能大。無堿玻璃纖維成型溫度高、硬化速度快、結(jié)構(gòu)鍵能大。 氧化鈉、氧化鉀等堿性氧化物為助熔氧化物，它

24、主要氧化鈉、氧化鉀等堿性氧化物為助熔氧化物，它主要通過破壞玻璃骨架，使結(jié)構(gòu)疏松，從而達(dá)到助溶的目的。通過破壞玻璃骨架，使結(jié)構(gòu)疏松，從而達(dá)到助溶的目的。 氧化鈉和氧化鉀的含量越高，玻璃纖維的強(qiáng)度會(huì)相應(yīng)氧化鈉和氧化鉀的含量越高，玻璃纖維的強(qiáng)度會(huì)相應(yīng)的降低。的降低。高分子材料專業(yè) 聚合物復(fù)合材料 存放時(shí)間對強(qiáng)度的影響存放時(shí)間對強(qiáng)度的影響玻璃纖維存放一段時(shí)間后其強(qiáng)度會(huì)降低玻璃纖維存放一段時(shí)間后其強(qiáng)度會(huì)降低纖維的老化。纖維的老化。原因：空氣中的水分和氧氣對纖維侵蝕原因：空氣中的水分和氧氣對纖維侵蝕 施加負(fù)荷時(shí)間對強(qiáng)度的影響施加負(fù)荷時(shí)間對強(qiáng)度的影響玻璃纖維強(qiáng)度隨著施加負(fù)荷時(shí)間的增長而降低玻璃纖維強(qiáng)度隨著施

25、加負(fù)荷時(shí)間的增長而降低環(huán)境濕度較高時(shí)，尤其明顯環(huán)境濕度較高時(shí)，尤其明顯原因：吸附在微裂紋中的水分，在外力作用下，使微裂原因：吸附在微裂紋中的水分，在外力作用下，使微裂紋擴(kuò)展速度加速。紋擴(kuò)展速度加速。高分子材料專業(yè) 聚合物復(fù)合材料(2)玻璃纖維的彈性玻璃纖維的彈性玻璃纖維的延伸率：纖維在外力作用下直至拉斷時(shí)的伸長百分率玻璃纖維的延伸率：纖維在外力作用下直至拉斷時(shí)的伸長百分率玻璃纖維的彈性模量：在彈性范圍內(nèi)應(yīng)力和應(yīng)變關(guān)系的比例常數(shù)玻璃纖維的彈性模量：在彈性范圍內(nèi)應(yīng)力和應(yīng)變關(guān)系的比例常數(shù)影響玻璃纖維的彈性模量的主要因素：化學(xué)組成影響玻璃纖維的彈性模量的主要因素：化學(xué)組成加入加入BeO、MgO能提高玻

26、璃纖維的彈性模量能提高玻璃纖維的彈性模量纖維種類纖維種類彈性模量彈性模量(MPa)延伸率延伸率(%)無堿纖維無堿纖維(E)720003.0有堿纖維有堿纖維(A)660002.7棉纖維棉纖維10000120007.8羊毛纖維羊毛纖維60002535亞麻纖維亞麻纖維300005000023芳綸纖維芳綸纖維30002025高合金鋼高合金鋼160000鋁合金鋁合金4200046000高分子材料專業(yè) 聚合物復(fù)合材料(3)玻璃纖維的耐磨性和耐折性玻璃纖維的耐磨性和耐折性玻璃纖維的耐磨性和耐折性能很差，尤其在潮濕環(huán)境下玻璃玻璃纖維的耐磨性和耐折性能很差，尤其在潮濕環(huán)境下玻璃纖維表面吸附水分后能加速微裂紋的擴(kuò)

27、展纖維表面吸附水分后能加速微裂紋的擴(kuò)展改進(jìn)玻璃纖維的柔性措施：表面處理改進(jìn)玻璃纖維的柔性措施：表面處理0.2%陽離子活性劑水溶液處理陽離子活性劑水溶液處理知識(shí)點(diǎn)二知識(shí)點(diǎn)二 玻璃纖維玻璃纖維高分子材料專業(yè) 聚合物復(fù)合材料3. 玻璃纖維的熱性能玻璃纖維的熱性能(1) 玻璃纖維的導(dǎo)熱性玻璃纖維的導(dǎo)熱性玻璃導(dǎo)熱系數(shù)：玻璃導(dǎo)熱系數(shù)：0.7W/(mK)1.3W/(mK)玻璃纖維導(dǎo)熱系數(shù)：玻璃纖維導(dǎo)熱系數(shù)：0.034W/(mK)原因：纖維間的空隙較大，容積密度較小，空氣導(dǎo)熱系數(shù)低原因：纖維間的空隙較大，容積密度較小，空氣導(dǎo)熱系數(shù)低物質(zhì)物質(zhì)種類種類容積密度容積密度(kg/m3)導(dǎo)熱系數(shù)導(dǎo)熱系數(shù)W/(mK)物質(zhì)

28、物質(zhì)種類種類容積密度容積密度(kg/m3)導(dǎo)熱系數(shù)導(dǎo)熱系數(shù)W/(mK)羊毛羊毛800.0340.046玻璃纖維玻璃纖維800.034蠶絲蠶絲1000.0460.052玻璃玻璃0.71.3亞麻亞麻1300.0460.053空氣空氣0.0246原棉原棉810.0580.062水水0.60高分子材料專業(yè) 聚合物復(fù)合材料(2) 玻璃纖維的耐熱性玻璃纖維的耐熱性玻璃纖維的耐熱性較高，軟化點(diǎn)為玻璃纖維的耐熱性較高，軟化點(diǎn)為550580，熱膨脹系數(shù)為熱膨脹系數(shù)為4.810-6 ；200 250以下，以下，玻璃纖維強(qiáng)度不變玻璃纖維強(qiáng)度不變知識(shí)點(diǎn)二知識(shí)點(diǎn)二 玻璃纖維玻璃纖維高分子材料專業(yè) 聚合物復(fù)合材料2.3.

29、2 2.3.2 玻璃纖維的化學(xué)性能玻璃纖維的化學(xué)性能化學(xué)成分對玻璃纖維化學(xué)穩(wěn)定性的影響：化學(xué)成分對玻璃纖維化學(xué)穩(wěn)定性的影響： 玻璃纖維除氫氟酸玻璃纖維除氫氟酸(HF)、濃堿、濃堿(NaOH)、濃磷酸外，對、濃磷酸外，對所有化學(xué)藥品和有機(jī)溶劑有很好的化學(xué)穩(wěn)定性。所有化學(xué)藥品和有機(jī)溶劑有很好的化學(xué)穩(wěn)定性。無堿與中堿玻璃纖維性能對比無堿與中堿玻璃纖維性能對比種類種類耐酸耐酸性性耐水耐水性性機(jī)械機(jī)械強(qiáng)度強(qiáng)度防老防老化性化性電絕電絕緣性緣性成本成本浸潤劑浸潤劑 適用條適用條件件無堿無堿一般一般好好高高較好較好好好較高較高樹脂易樹脂易滲透滲透強(qiáng)度高強(qiáng)度高的場合的場合中堿中堿好好差差較低較低較差較差低低低低

30、樹脂滲樹脂滲透性差透性差強(qiáng)度低強(qiáng)度低的場合的場合 玻璃纖維的化學(xué)穩(wěn)定性主要取決于其成分中的二氧化硅及玻璃纖維的化學(xué)穩(wěn)定性主要取決于其成分中的二氧化硅及堿金屬氧化物的含量。二氧化硅含量多能提高玻璃纖維的化堿金屬氧化物的含量。二氧化硅含量多能提高玻璃纖維的化學(xué)穩(wěn)定性；堿金屬氧化物會(huì)使化學(xué)穩(wěn)定性降低。學(xué)穩(wěn)定性；堿金屬氧化物會(huì)使化學(xué)穩(wěn)定性降低。高分子材料專業(yè) 聚合物復(fù)合材料2.4.1 2.4.1 玻璃纖維制品的生產(chǎn)工藝玻璃纖維制品的生產(chǎn)工藝生產(chǎn)玻璃纖維制品的主要設(shè)備是紡紗機(jī)和織布機(jī)生產(chǎn)玻璃纖維制品的主要設(shè)備是紡紗機(jī)和織布機(jī) 1 1電熔池窯爐；電熔池窯爐；2 2漏板；漏板；3 3加浸潤劑；加浸潤劑；4

31、4機(jī)械裝置；機(jī)械裝置；5 5噴射粘接劑；噴射粘接劑；6 6金屬網(wǎng)帶；金屬網(wǎng)帶；7 7固化裝置；固化裝置；8 8卷筒卷筒連續(xù)玻璃纖維氈生產(chǎn)示意圖連續(xù)玻璃纖維氈生產(chǎn)示意圖2.4 玻璃纖維及其制品玻璃纖維及其制品知識(shí)點(diǎn)二知識(shí)點(diǎn)二 玻璃纖維玻璃纖維高分子材料專業(yè) 聚合物復(fù)合材料2.4.2 2.4.2 玻璃纖維紗的規(guī)格和性能玻璃纖維紗的規(guī)格和性能 玻璃纖維紗可分無捻紗及有捻紗兩種。玻璃纖維紗可分無捻紗及有捻紗兩種。 無捻紗一般用增強(qiáng)型浸潤劑，由原紗直接并股、絡(luò)紗制成無捻紗一般用增強(qiáng)型浸潤劑，由原紗直接并股、絡(luò)紗制成 有捻紗則多用紡織型浸潤劑，原紗經(jīng)過退繞、加捻、并股、有捻紗則多用紡織型浸潤劑，原紗經(jīng)過退

32、繞、加捻、并股、絡(luò)紗而制成。絡(luò)紗而制成。 由于生產(chǎn)玻璃纖維紗的纖維直徑、支數(shù)及股數(shù)不同，使由于生產(chǎn)玻璃纖維紗的纖維直徑、支數(shù)及股數(shù)不同，使無捻紗和有捻紗的規(guī)格有許多種。無捻紗和有捻紗的規(guī)格有許多種。 知識(shí)點(diǎn)二知識(shí)點(diǎn)二 玻璃纖維玻璃纖維高分子材料專業(yè) 聚合物復(fù)合材料 纖維支數(shù)有兩種表示方法：纖維支數(shù)有兩種表示方法： (1) (1) 定質(zhì)量法定質(zhì)量法 用質(zhì)量為用質(zhì)量為1g的原紗的長度來表示，即：的原紗的長度來表示，即： 原紗克質(zhì)量數(shù)）纖維質(zhì)量（測量）纖維長度（通常用纖維支數(shù)m100m100例如：例如：40支紗，就是指質(zhì)量為支紗，就是指質(zhì)量為1g的原紗長的原紗長40m。(2) (2) 定長法定長法

33、目前國際上統(tǒng)一使用的方法，通稱目前國際上統(tǒng)一使用的方法，通稱“TEXTEX”( (公制號(hào)數(shù)公制號(hào)數(shù)) )。 1000m長的原紗的克質(zhì)量。長的原紗的克質(zhì)量。 例如：例如：4“TEX”就是指就是指1000m原紗質(zhì)量為原紗質(zhì)量為4g。高分子材料專業(yè) 聚合物復(fù)合材料捻度捻度 單位長度內(nèi)纖維與纖維之間所加的轉(zhuǎn)數(shù)，以捻單位長度內(nèi)纖維與纖維之間所加的轉(zhuǎn)數(shù)，以捻m為單位為單位 Z捻捻(左捻左捻)，順時(shí)針方向加捻；，順時(shí)針方向加捻；S捻捻(右捻右捻)，逆時(shí)針方向加捻。，逆時(shí)針方向加捻。 通過加捻可提高纖維的抱合力，改善單纖維的受力狀況，通過加捻可提高纖維的抱合力，改善單纖維的受力狀況，有利于紡織工序的進(jìn)行。捻度

34、過大不易被樹脂浸透。有利于紡織工序的進(jìn)行。捻度過大不易被樹脂浸透。 無捻粗紗中的纖維是平行排列的，拉伸強(qiáng)度很高，易被無捻粗紗中的纖維是平行排列的，拉伸強(qiáng)度很高，易被樹脂浸透，故無捻粗紗多用于纏繞高壓容器及管道等，同時(shí)樹脂浸透，故無捻粗紗多用于纏繞高壓容器及管道等，同時(shí)也用于拉擠成型、噴射成型等工藝中。也用于拉擠成型、噴射成型等工藝中。 高分子材料專業(yè) 聚合物復(fù)合材料2.4.3 2.4.3 玻璃纖維制品玻璃纖維制品1 1、無捻粗紗、無捻粗紗無捻粗紗是由平行原絲或無捻粗紗是由平行原絲或平行單絲集束而成。無捻平行單絲集束而成。無捻粗紗是加工方格布、網(wǎng)格粗紗是加工方格布、網(wǎng)格布的基本原料，是玻璃鋼布的

35、基本原料，是玻璃鋼基材最基本的原材料?；淖罨镜脑牧稀?噴射用無捻粗紗，纏繞型無捻粗紗，拉擠用無捻粗紗及織噴射用無捻粗紗，纏繞型無捻粗紗，拉擠用無捻粗紗及織造用無捻粗紗等，用途十分廣泛。造用無捻粗紗等，用途十分廣泛。 種類種類高分子材料專業(yè) 聚合物復(fù)合材料2 2、無捻方格布、無捻方格布 以無捻粗紗織成的方格布，廣泛應(yīng)用于手糊玻璃鋼以無捻粗紗織成的方格布，廣泛應(yīng)用于手糊玻璃鋼(FRP)產(chǎn)品領(lǐng)域。產(chǎn)品領(lǐng)域。 高分子材料專業(yè) 聚合物復(fù)合材料3 3、無堿布、無堿布無堿布是用無堿玻纖紗織造無堿布是用無堿玻纖紗織造而成，具有優(yōu)異的電氣絕緣而成，具有優(yōu)異的電氣絕緣性、力學(xué)性能、耐熱性及抗性、力學(xué)性能、耐

36、熱性及抗吸濕性。主要用于生產(chǎn)各種吸濕性。主要用于生產(chǎn)各種電絕緣層壓板、印刷線路板、電絕緣層壓板、印刷線路板、各種車輛車體、貯罐、船艇、各種車輛車體、貯罐、船艇、模具等模具等 無堿布還適合用作玻璃漆布，無堿布還適合用作玻璃漆布，玻璃布層壓制品與覆銅箔層玻璃布層壓制品與覆銅箔層壓的基材，以及玻璃云母制壓的基材，以及玻璃云母制品等的補(bǔ)強(qiáng)材料。品等的補(bǔ)強(qiáng)材料。高分子材料專業(yè) 聚合物復(fù)合材料4 4、短切玻璃纖維、短切玻璃纖維 短切玻璃纖維，適應(yīng)于各種不同的用途。采用適當(dāng)短切玻璃纖維，適應(yīng)于各種不同的用途。采用適當(dāng)?shù)慕檮┖图鴶?shù)，切成不同長度的玻璃纖維，在熱固的浸潤劑和集束數(shù)，切成不同長度的玻璃纖維，在

37、熱固性，熱塑性樹脂增強(qiáng)材料中獲得廣泛的應(yīng)用。性，熱塑性樹脂增強(qiáng)材料中獲得廣泛的應(yīng)用。 高分子材料專業(yè) 聚合物復(fù)合材料5 5、短切氈、短切氈 把玻璃纖維短切成約把玻璃纖維短切成約50mm長，然后均勻沉降在成型帶長，然后均勻沉降在成型帶上，并敷上特種粘結(jié)劑形成短切氈，它具有各向同性與樹脂上，并敷上特種粘結(jié)劑形成短切氈，它具有各向同性與樹脂結(jié)合良好的親和性，脫泡性、易成型等特點(diǎn)，廣泛使用于手結(jié)合良好的親和性，脫泡性、易成型等特點(diǎn)，廣泛使用于手糊玻璃鋼糊玻璃鋼(FRP)及玻纖層壓板材上。及玻纖層壓板材上。高分子材料專業(yè) 聚合物復(fù)合材料6 6、連續(xù)原絲氈、連續(xù)原絲氈 連續(xù)原絲氈是新型玻纖無紡增強(qiáng)材料，廣

38、泛用于高質(zhì)量玻璃連續(xù)原絲氈是新型玻纖無紡增強(qiáng)材料，廣泛用于高質(zhì)量玻璃鋼的模壓和拉擠成型工藝。該技術(shù)以玻璃纖維原絲為原料，經(jīng)機(jī)鋼的模壓和拉擠成型工藝。該技術(shù)以玻璃纖維原絲為原料，經(jīng)機(jī)械鋪疊制成高強(qiáng)度無紡氈，產(chǎn)品規(guī)格為械鋪疊制成高強(qiáng)度無紡氈，產(chǎn)品規(guī)格為225900克克/平方米。平方米。高分子材料專業(yè) 聚合物復(fù)合材料7 7、玻璃纖維耐堿網(wǎng)布、玻璃纖維耐堿網(wǎng)布玻璃纖維耐堿網(wǎng)布是以中堿或玻璃纖維耐堿網(wǎng)布是以中堿或無堿玻璃纖維織物為基礎(chǔ)，經(jīng)無堿玻璃纖維織物為基礎(chǔ)，經(jīng)耐堿涂層處理而成。該產(chǎn)品強(qiáng)耐堿涂層處理而成。該產(chǎn)品強(qiáng)度高、粘結(jié)性好、服帖性、定度高、粘結(jié)性好、服帖性、定位性極佳，廣泛應(yīng)用于墻體增位性極佳，廣泛應(yīng)用于墻體增強(qiáng)，外墻保溫，屋面防水等方強(qiáng)，外墻保溫，屋面防水等方面，還可應(yīng)用于水泥、塑料、面，還可應(yīng)用于水泥、塑料、瀝青、大理石、馬賽克等墻體瀝青、