玻璃纖維的成分及性能

集團公司公司編碼：（LL3698-KKI1269-TM2483-LUI12689-ITT289-DQS58-MG198）集團公司公司編碼：（LL3698-KKI1269-TM2483-LUI12689-ITT289-DQS58-MG198）玻璃纖維的成分及性能◆玻璃纖維的成分及性能

生產(chǎn)玻璃纖維用的玻璃不同于其它玻璃制品的玻璃?，F(xiàn)在國際上已經(jīng)商品化的纖維用的玻璃成分以下：

1、E-玻璃亦稱無堿玻璃，系一種硼硅酸鹽玻璃?，F(xiàn)在是應(yīng)用最廣泛的一種玻璃纖維用玻璃成分，含有良好的電氣絕緣性及機械性能，廣泛用于生產(chǎn)電絕緣用玻璃纖維，也大量用于生產(chǎn)玻璃鋼用玻璃纖維，它的缺點是易被無機酸侵蝕，故不適于用在酸性環(huán)境。

2、C-玻璃亦稱中堿玻璃，其特點是耐化學(xué)性特別是耐酸性優(yōu)于無堿玻璃，但電氣性能差，機械強度低于無堿玻璃纖維10%～20%，普通國外的中堿玻璃纖維含一定數(shù)量的三氧化二硼，而我國的中堿玻璃纖維則完全不含硼。在國外，中堿玻璃纖維只是用于生產(chǎn)耐腐蝕的玻璃纖維產(chǎn)品，如用于生產(chǎn)玻璃纖維表面氈等，也用于增強瀝青屋面材料，但在我國中堿玻璃纖維占據(jù)玻璃纖維產(chǎn)量的一大半（60%），廣泛用于玻璃鋼的增強以及過濾織物，包扎織物等的生產(chǎn)，由于其人格低于無堿玻璃纖維而有較強的競爭力。

3、高強玻璃纖維其特點是高強度、高模量，它的單纖維抗拉強度為2800MPa，比無堿玻纖抗拉強度高25%左右，彈性模量86000MPa，比E-玻璃纖維的強度高。用它們生產(chǎn)的玻璃鋼制品多用于軍工、空間、防彈盔甲及運動器械。但是由于價格昂貴，現(xiàn)在在民用方面還不能得到推廣，全世界產(chǎn)量也就幾千噸左右。

4、AR玻璃纖維亦稱耐堿玻璃纖維，重要是為了增強水泥而研制的。耐堿玻璃纖維，又稱AR玻璃纖維，英文：alKali-resistantglassfibre，重要用于玻璃纖維增強（水泥）混凝土（簡稱GRC）的肋筋材料，是100%無機纖維，在非承重的水泥構(gòu)件中是鋼材和石棉的抱負替代品。它的特點是耐堿性好，能有效抵抗水泥中高堿物質(zhì)的侵蝕，握裹力強，彈性模量、抗沖擊、抗拉、抗彎強度極高，不燃、抗凍、耐溫度、濕度變化能力強，抗裂、抗?jié)B性能卓越，含有可設(shè)計性強，易成型等特點，是廣泛應(yīng)用在高性能增強（水泥）混凝土中的一種新型的綠色環(huán)保型增強材料。

5、A玻璃亦稱高堿玻璃，是一種典型的鈉硅酸鹽玻璃，因耐水性很差，極少用于生產(chǎn)玻璃纖維。

6、E-CR玻璃是一種改善的無硼無堿玻璃，用于生產(chǎn)耐酸耐水性好的玻璃纖維，其耐水性比無堿玻纖改善7～8倍，耐酸性比中堿玻纖也優(yōu)越不少，是專為地下管道、貯罐等開發(fā)的新品種。

7、D玻璃亦稱低介電玻璃，用于生產(chǎn)介電強度好的低介電玻璃纖維。

除了以上的玻璃纖維成分以外，近年來還出現(xiàn)一種新的無堿玻璃纖維，它完全不含硼，從而減輕環(huán)境污染，但其電絕緣性能及機械性能都與傳統(tǒng)的E玻璃相似。另外尚有一種雙玻璃成分的玻璃纖維，已用在生產(chǎn)玻璃棉中，據(jù)稱在作玻璃鋼增強材料方面也有潛力。另外尚有無氟玻璃纖維，是為環(huán)保規(guī)定而開發(fā)出來的改善型無堿玻璃纖維。

◆玻璃纖維制品品種與用途

1、無捻粗紗

無捻粗紗是由平行原絲或平行單絲集束而成的。無捻粗紗按玻璃成分可劃分為：無堿玻璃無捻粗紗和中堿玻璃無捻粗紗。生產(chǎn)玻璃粗紗所用玻纖直徑從12～23μm。無捻粗紗的號數(shù)從150號到9600號（tex）。無捻粗紗可直接用于某些復(fù)合材料工藝成型辦法中，如纏繞、拉擠工藝，因其張力均勻，也可織成無捻粗紗織物，在某些用途中還將無捻粗紗進一步短切。

（1）噴射用無捻粗紗適合于玻璃鋼噴射成型使用的無捻粗紗要含有以下性能：①良好的切割性，在持續(xù)高速切割時產(chǎn)生的靜電少；②無捻粗紗切割后分散成原絲的效率要高，也即分束率高，普通規(guī)定90%以上；③短切后的原絲含有優(yōu)良的覆模性，可覆蓋在模具的各個角落；④樹脂浸透快，易于被輥子輥平并易于驅(qū)趕氣泡；⑤原絲筒退解性能好，粗紗線密度均勻，適合于多個噴槍及纖維輸送系統(tǒng)。噴射用無捻粗紗都是由多股原絲絡(luò)制而成，每股原絲含200根玻纖單絲。

（2）SMC用無捻粗紗SMC即片狀模塑料，重要用于壓制汽車部件、浴缸、水箱板、凈化槽、多個座椅等。SMC用無捻粗紗在制造SMC片材時要切成lin(25mm)的長度，分散在樹脂糊中，因此對SMC用無捻粗紗的規(guī)定是短切性好，毛絲少，抗靜電性優(yōu)良，在切割時短切絲不會粘附在刀輥上。對著色的SMC而言，無捻粗紗要在高顏料含量的樹脂糊中被樹脂浸透。普通SMC無捻粗紗普通為2400tex，少數(shù)狀況下也有用4800tex的。

（3）纏繞用無捻粗紗纏繞法用于制造多個口徑的玻璃鋼管、貯罐等。纏繞用無捻粗紗的號數(shù)從1200號到9600號，纏繞大型管道及貯罐多傾向于直接無捻粗紗，如4800tex的直接無捻粗紗。對纏繞用無捻粗紗的規(guī)定以下：①成帶性好，呈扁帶狀；②無捻粗紗退解性好，在從紗筒退解時不脫圈，不形成"鳥巢"狀亂絲；③張力均勻，無懸垂現(xiàn)象；④線密度均勻，普通須不大于±7%；⑤無捻粗紗浸透性好，從樹脂槽通過時易為樹脂潤濕及浸透。

（4）拉擠用無捻粗紗拉擠用于制造斷面一致的多個型材，其特點是玻纖含量高，單向強度大。拉擠用無捻粗紗能夠是多股原絲并合的也能夠是直接的無捻粗紗，其線密度范疇為1100號到4400號。多個性能規(guī)定與纏繞無捻粗紗大致相似。

（5）織造用無捻粗紗無捻粗紗的一種重要用途是織造多個厚度的方格布或單向無捻粗紗織物，它們大多用于手糊玻璃鋼成型工藝中。對強造用無捻粗紗有以下規(guī)定：①良好的耐磨性；②良好的成帶性；③織造用無捻粗紗在織造前需經(jīng)強制烘干；④無捻粗紗張力均勻，懸垂度應(yīng)符合一定原則；⑤無捻粗紗退解性好；⑥無捻粗紗浸透性好。

（6）預(yù)型體用無捻粗紗在預(yù)型體工藝中，無捻粗紗被短切并噴附在預(yù)定形狀的網(wǎng)上，同時噴少量樹脂使纖維網(wǎng)固定成形，然后將成形的纖維網(wǎng)片移入金屬模具中，注入樹脂熱壓成形，即得制品。對于這種工藝的無捻粗紗的性能規(guī)定與對噴射無捻粗紗的規(guī)定基本相似。

2、無捻粗紗織物（方格布）

方格布是無捻粗紗平紋織物，是手糊玻璃鋼重要基材。方格布的強度重要在織物的經(jīng)緯方向上，對于規(guī)定經(jīng)向或緯向強度高的場合，也能夠織成單向方格布，它能夠在經(jīng)向或緯向布置較多的無捻粗紗。

對方格布的質(zhì)量規(guī)定以下：①織物均勻，布邊平直，布面平整呈席狀，無污漬、起毛、折痕、皺紋等；②經(jīng)、緯密，面積重量，布幅及卷長均符合原則；③卷繞在牢固的紙芯上，卷繞整潔；④快速、良好的樹脂透性；⑤織物制成的層合材料的干、濕態(tài)機械強度均應(yīng)達成規(guī)定。

用方格布鋪敷成型的復(fù)合材料其特點是層間剪切強度低，耐壓和疲勞強度差。

3、玻璃纖維氈片

（1）短切原絲氈將玻璃原絲（有時也用無捻粗紗）切割成50mm長，將其隨機但均勻地鋪陳在網(wǎng)帶上，隨即施以乳液粘結(jié)劑或撒布上粉末結(jié)劑經(jīng)加熱固化后粘結(jié)成短切原絲氈。短切氈重要用于手糊、持續(xù)制板和對模模壓和SMC工藝中。對短切原絲氈的質(zhì)量規(guī)定以下：①沿寬度方向面積質(zhì)量均勻；②短切原絲在氈面中分布均勻，無大孔眼形成，粘結(jié)劑分布均勻；③含有適中的干氈強度；④優(yōu)良的樹脂浸潤及浸透性。

（2）持續(xù)原絲氈將拉絲過程中形成的玻璃原絲或從原絲筒中退解出來的持續(xù)原絲呈8字形鋪敷在持續(xù)移動網(wǎng)帶上，經(jīng)粉末粘結(jié)劑粘合而成。持續(xù)玻纖原絲氈中纖維是持續(xù)的，故其對復(fù)合材料的增強效果較短切氈好。重要用在拉擠法、RTM法、壓力袋法及玻璃氈增強熱塑料（GMT）等工藝中。

（3）表面氈玻璃鋼制品普通需要形成富有樹脂層，這普通是用中堿玻璃表面氈來實現(xiàn)。這類氈由于采用中堿玻璃（C）制成，故賦予玻璃鋼耐化學(xué)性特別是耐酸性，同時由于氈薄、玻纖直徑較細之故，還可吸取較多樹脂形成富樹脂層，遮住了玻璃纖維增強材料（如方格布）的紋路，起到表面修飾作用。

（4）針刺氈針刺氈或分為短切纖維針刺氈和持續(xù)原絲針刺氈。短切纖維針刺氈是將玻纖粗紗短切成50mm，隨機鋪放在預(yù)先放置在傳送帶上的底材上，然后用帶倒鉤的針進行針刺，針將短切纖維刺進底材中，而鉤針又將某些纖維向上帶起形成三維構(gòu)造。所用底材能夠是玻璃纖維或其它纖維的稀織物，這種針刺氈有絨毛感。其重要用途涉及用作隔熱隔聲材料、襯熱材料、過濾材料，也可用在玻璃鋼生產(chǎn)中，但所制玻璃鋼強度較低，使用范疇有限。另一類持續(xù)原絲針刺氈，是將持續(xù)玻璃原絲用拋絲裝置隨機拋在持續(xù)網(wǎng)帶上，經(jīng)針板針刺，形成纖維互相勾連的三維構(gòu)造的氈。這種氈重要用于玻璃纖維增強熱塑料可沖壓片材的生產(chǎn)。

（5）縫合氈短切玻璃纖維從50mm乃至60cm長均可用縫編機將其縫合成短切纖維或長纖維氈，前者可在若干用途方面替代傳統(tǒng)的粘結(jié)劑粘結(jié)的短切氈，后者則在一定程度上替代持續(xù)原絲氈。它們的共同優(yōu)點是不含粘結(jié)劑，避免了生產(chǎn)過程的污染，同時浸透性能好，價格較低。

4、短切原絲和磨碎纖維

（1）短切原絲短切原絲分干法短切原絲及濕法短切原絲。前者用在增強塑料生產(chǎn)中，而后者則用于造紙。用于玻璃鋼的短切原絲又分為增強熱固性樹脂（BMC）用短切原絲和增強熱塑性樹脂用短切原絲兩大類。對增強熱塑性塑料用短切原絲的規(guī)定是用無堿玻璃纖維，強度高及電絕緣性好，短切原絲集束性好、流動性好、白度較高。增強熱固性塑料短切原絲規(guī)定集束性好，易為樹脂很快浸透，含有較好的機械強度及電氣性能。

（2）磨碎纖維磨碎纖維系由錘磨機或球磨機將短切纖維磨碎而成。磨碎纖維重要在增強反映注射工藝（RRIM）中用作增強材料，在制造澆鑄制品、模具等制品時用作樹脂的填料用以改善表面裂紋現(xiàn)象，減少模塑收縮率，也可用作增強材料。

5、玻璃纖維織物

下列介紹的是以玻璃纖維紗線織造的多個玻璃纖維織物。

（1）玻璃布我國生產(chǎn)的玻璃布，分為無堿和中堿兩類，國外大多數(shù)是無堿玻璃布。玻璃布重要用于生產(chǎn)多個電絕緣層壓板、印刷線路板、多個車輛車體、貯罐、船艇、模具等。中堿玻璃布重要用于生產(chǎn)涂塑包裝布，以及用于耐腐蝕場合?？椢锏奶匦杂衫w維性能、經(jīng)緯密度、紗線構(gòu)造和織紋所決定。經(jīng)緯密度又由紗構(gòu)造和織紋決定。經(jīng)緯密加上紗構(gòu)造，就決定了織物的物理性質(zhì)，如重量、厚度和斷裂強度等。有五種基本的織紋：平紋、斜紋、緞紋、羅紋和席紋。

（2）玻璃帶玻璃帶分為有織邊帶和無織邊帶（毛邊帶）重要織防腐是平紋。玻璃帶慣用于制造高強度、介電性能好的電氣設(shè)備零部件。

（3）單向織物單向織物是一種粗經(jīng)紗和細緯紗織成的四經(jīng)破緞紋或長軸緞紋織物。其特點是在經(jīng)紗主向上含有高強度。

（4）立體織物立體織物是相對平面織物而言，其構(gòu)造特性從一維二維發(fā)展到了三維，從而使以此為增強體的復(fù)合材料含有良好的整體性和仿形性，大大提高了復(fù)合材料的層間剪切強度和抗損傷容限。它是隨著航天、航空、兵器、船舶等部門的特殊需求發(fā)展起來的，現(xiàn)在其應(yīng)用已拓展至汽車、體育運動器材、醫(yī)療器械等部門。重要有五類：機織三維織物、針織三維織物、正交及非正交非織造三維織物、三維編織織物和其它形式的三維織物。立體織物的形狀有塊狀、柱狀、管狀、空心截錐體及變厚度異形截面等。

（5）異形織物異形織物的形狀和它所要增強的制品的形狀非常相似，必須在專用的織機上織造。對稱形狀的異形織物有：圓蓋、錐體、帽、啞鈴形織物等，還能夠制成箱、船殼等不對稱形狀。

（6）槽芯織物槽芯織物是由兩層平行的織物，用縱向的豎條連接起來所構(gòu)成的織物，其橫截面形狀能夠是三角形或矩形。

（7）玻璃纖維縫編織物亦稱為針織氈或編織氈，它既不同于普通的織物，也不同于普通意義的氈。最典型的縫編織物是一層經(jīng)紗與一層緯紗重疊在一起，通過縫編將經(jīng)紗與緯紗編織在一起成為織物?？p編織物的優(yōu)點以下：①它能夠增加玻璃鋼層合制品的極限抗張強度，張力下的抗脫層強度以及抗彎強度；②減輕玻璃鋼制品的重量；③表面平整使玻璃鋼表面光滑；④簡化手糊操作，提高