玻璃纖維無堿和中堿的區(qū)別

玻璃纖維無堿和中堿的區(qū)別之袁州冬雪創(chuàng)作玻璃纖維是一種性能優(yōu)異的無機(jī)非金屬資料，它是以天然礦石為原料，按設(shè)計的配方停止配比后，停止高溫熔制、拉絲、絡(luò)紗、織布等工序最后形成各類產(chǎn)品.具有強(qiáng)度大，彈性模量高，伸長率低，電絕緣性好、耐腐蝕等優(yōu)點，通常作為復(fù)合資猜中的增強(qiáng)資料、電絕緣資料和絕熱保溫資料等，廣泛應(yīng)用于國平易近經(jīng)濟(jì)的各個范疇.玻璃纖維的分類方法很多.一般可從玻璃原料成分、單絲直徑、纖維外觀、生產(chǎn)方法及纖維特性等方面停止分類.以玻璃原料成分分類，是今朝最為通俗的一種方法，主要用于持續(xù)玻璃纖維的分類.以分歧的堿金屬氧化物含量來區(qū)分，堿金屬氧化物一般指氧化鈉、氧化鉀，由純堿、芒硝、長石等物質(zhì)引人.堿金屬氧化物是普通玻璃的主要組分之一，其主要作用是降低玻璃的熔點.但玻璃中堿金屬氧化物的含量愈高，它的化學(xué)穩(wěn)定性、電絕緣性能和強(qiáng)度都會相應(yīng)降低.因此，對分歧用途的玻璃纖維，要采取分歧含堿量的玻璃成分.從而常常采取玻璃纖維成分的含堿量，作為區(qū)別分歧用途的持續(xù)玻璃纖維的標(biāo)記.根據(jù)玻璃成分中的含堿量，可以把持續(xù)纖維分為如下幾種：無堿纖維（通稱E玻璃）：R2O含量小于0.8%：是一種鋁硼硅酸鹽成分.它的化學(xué)穩(wěn)定性、電絕緣性能、強(qiáng)度都很好.中堿纖維（C玻璃）：R20的含量為11.9%-16.4%,是一種鈉鈣硅酸鹽成分，因其含堿量高，不克不及作電絕緣資料，但其化學(xué)穩(wěn)定性和強(qiáng)度尚好.高堿纖維：R2O含量等于或大于15%的玻璃成分.一般采取碎的平板玻璃、碎瓶子玻璃等作原料拉制而成.現(xiàn)在國家已經(jīng)制止生產(chǎn)此類產(chǎn)品.無堿和中堿玻璃纖兩類產(chǎn)品的產(chǎn)量占今朝玻纖總產(chǎn)量的98%以上，是用途最廣泛的兩類產(chǎn)品，在玻纖業(yè)內(nèi)，玻璃纖維就泛指無堿和中堿產(chǎn)品，下面簡要從性能、生產(chǎn)工藝和應(yīng)用范疇方面臨二者做簡單對比.1性能比較玻璃纖維紗線的強(qiáng)度取決于單纖維的強(qiáng)度，單纖維的強(qiáng)度與其化學(xué)組成相關(guān).國際上都是以新生態(tài)纖維的強(qiáng)度來代表玻璃的強(qiáng)度，所謂新生態(tài)纖維是指玻璃熔體流經(jīng)拉絲漏板漏嘴后剛形成的纖維.此時的纖維尚未遭受空氣中水分的侵蝕，纖維概況微裂紋的數(shù)量和尺寸都極小，此時測得的強(qiáng)度叫真實.表2給出了無堿、中堿2種玻璃的新生態(tài)纖維拉伸強(qiáng)度.無堿玻璃的強(qiáng)度高于中堿玻璃.影響玻璃強(qiáng)度的因素很多，主要有化學(xué)成分、纖維直徑、存放時間及環(huán)境等.對于實際生產(chǎn)中的玻璃纖維產(chǎn)品來講，其強(qiáng)度除與上述因素有關(guān)外還與玻璃熔化質(zhì)量、成型工藝及裝備、浸潤劑的種類和品質(zhì)有很大關(guān)系.彈性模量和斷裂伸長率也是反映資料性能的重要指標(biāo)，玻璃纖維彈性模量高、伸長小、而且沒有塑性伸長，這是玻璃纖維的特性.彈性模量和斷裂伸長率主要取決于玻璃成分，與纖維直徑關(guān)系不大.化學(xué)穩(wěn)定性是指玻璃抵抗水、酸、堿等介質(zhì)侵蝕的才能.通常以受介質(zhì)侵蝕前后的質(zhì)量損失、析出的堿量及進(jìn)入侵蝕介質(zhì)中的玻璃組分、強(qiáng)度損失和直徑減少率等指標(biāo)來衡量.無堿玻璃在水中的失重和析堿量都低于中堿玻璃，標(biāo)明無堿玻璃的耐水性優(yōu)于中堿玻璃.在酸性溶液中，中堿玻璃的失重遠(yuǎn)低于無堿玻璃，說明中堿玻璃的耐酸性分明優(yōu)于無堿玻璃.無論是失重還是溶出硅離子濃度，無堿玻璃都高于中堿玻璃，可以看出中堿玻璃的耐堿性略好于無堿玻璃.2生產(chǎn)工藝比較今朝無堿和中堿玻纖的生產(chǎn)工藝大體分為兩種，一種是池窯法，另外一種是坩堝法.以下就原料配方及原料種類、熔制工藝和拉絲成型三個主要工藝環(huán)節(jié)加以簡單比較.無堿成分是指堿金屬氧化物含量小于1%的硼鋁硅酸鹽玻璃成分，以SiO2、Al2O3、CaO三元系統(tǒng)為基礎(chǔ)，國際上通常叫做“E”玻璃.最初是為電氣應(yīng)用研制的，但明天無堿玻璃纖維的應(yīng)用范圍已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了電氣用途，成為一種通用配方.表6給出了今朝國際通用的無堿玻璃配方.無堿玻璃纖維的主要原料為：葉臘石，引入Al2O3和Si02;硼鈣石，引入B2O3和CaO;石灰石，引入CaO.輔助原料：純堿，引入R2O3;芒硝，作為助熔劑，同時引入R20;螢石，助溶劑，同時引入CaO和F-.中堿玻璃成分是在Na20—CaO—SiOz三元系統(tǒng)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的鈉鈣硅酸鹽玻璃，1964年我國中堿玻璃5#成分投入工業(yè)生產(chǎn)，因其具有較好的化學(xué)穩(wěn)定性和力學(xué)性能，至今仍是我國中堿玻璃的通用成分.中堿玻璃的主要原料為：石英砂，引入522;鈉石，引入5102、A1203、Na20;白云石，引入CaO和Mg方解石，主要引入CaOFezO3;純堿，主要引入R20.輔助原料為：螢石，助溶劑，同時引入CaO和F-;硝酸鈉，助溶劑，同時引人Na2O;氧化砷，氧化劑，引入As2O3.無堿和中堿玻璃的熔制主要采取單元窯和馬蹄焰窯兩種窯型，單元窯一般應(yīng)用于無堿池窯拉絲工藝，馬蹄焰窯一般作為纖維用玻璃球窯，也有少數(shù)作為中堿池窯拉絲工藝的窯型.今朝池窯直接拉絲法生產(chǎn)的無堿玻纖產(chǎn)量已超出玻纖總產(chǎn)量的70%，池窯拉絲工藝已經(jīng)成為無堿玻纖的主要生產(chǎn)工藝.無堿池窯拉絲用窯為單元窯，它是一種窯池狹長，用橫穿爐膛的火焰燃燒的窯爐，通常是用金屬換熱器對熱能停止回收操縱.在單元窯內(nèi)的玻璃熔化、澄清行程長，比其他窯型在窯內(nèi)停留時間長，適合熔制難熔和質(zhì)量要求高的玻璃.無堿單元窯的主要燃料為天然氣、重油和液化石油氣.表8給出了無堿池窯拉絲用單元窯的主要技術(shù)指標(biāo).中堿玻璃纖維今朝以坩堝法生產(chǎn)為主，約占中堿產(chǎn)品總產(chǎn)能的75%，2008年中堿玻纖的產(chǎn)量約為47萬噸，其中池窯法12萬噸，坩堝法35萬噸.中堿坩堝法拉絲是以中堿玻璃球為原料，中間玻璃球是通過玻璃球窯熔制生產(chǎn)的，中堿球窯一般為馬蹄焰池窯.馬蹄焰窯屬蓄熱室池窯，蓄熱室安插在窯爐前端，火焰覆蓋面積大，火焰形狀為馬蹄型.池窯直接拉絲法生產(chǎn)中堿玻纖近幾年也有較快發(fā)展，窯型也多為馬蹄焰窯，今朝全國在產(chǎn)的池窯已有6座.因中堿玻璃含堿量較高，單位玻璃液熔化能耗要低于無堿，可以用熱值較低的發(fā)生爐煤氣為燃料，這就大大降低了生產(chǎn)成本，天然氣、重油和液化石油氣也中堿玻璃熔制的主要燃料.電助熔和鼓泡工藝在無堿單元窯和中堿馬蹄焰窯中都已廣泛應(yīng)用，純氧燃燒技術(shù)已經(jīng)在無堿單元窯上逐步應(yīng)用，節(jié)能效果分明，環(huán)保效益顯著.2.3成型工藝、玻璃纖維進(jìn)入工業(yè)化生產(chǎn)以來，所采取的成型工藝方法總的可以分為球法坩堝拉絲和池窯法直接拉絲兩大類，今朝高檔無堿纖維都采取池窯法直接拉絲工藝生產(chǎn)；中堿玻纖以球法坩堝拉絲為主.兩種成型工藝位置線基底細(xì)同，坩堝拉絲工藝線為單層安插，池窯拉絲工藝位置線為雙層安插.中堿球法坩堝拉絲一般采取200-800孔的小漏板.增強(qiáng)型無堿池窯拉絲工藝今朝都采取1600—6000孔的大漏板.3應(yīng)用范疇玻璃纖維工業(yè)顛末六十多年的發(fā)展，今朝有四大類玻纖產(chǎn)品，即增強(qiáng)熱固性塑料（FRP）用玻纖資料、增強(qiáng)熱塑性塑料（FRTP）用玻纖資料、屋面防水用玻纖資料以及紡織型玻纖資料.FRP、FRTP用玻纖資料屬于玻璃鋼復(fù)合資料工業(yè)用基材.玻璃鋼復(fù)合資料工業(yè)是玻璃纖維的最大市場，其玻纖用量約占玻纖制品總量的70%-80%.世界玻璃鋼復(fù)合資料的主要應(yīng)用范疇所占分額分分別為：交通工具 29%、建筑工程19%、工業(yè)、農(nóng)業(yè)16%、電氣/電子13%、其它23%.屋面防水用玻纖資料，今朝全世界用于屋面防水用資料的玻璃纖維約為40萬噸，主要是各種玻纖氈產(chǎn)品.紡織型玻纖資料主要應(yīng)用在電子、電氣工業(yè)、過濾織物、增強(qiáng)塑料織物、耐高溫織物、裝飾織