1、玻璃纖維,一.玻璃纖維的生產(chǎn),玻璃纖維的制造工藝有兩種路線正在實(shí)踐中: 第一種包括玻璃彈珠制備,它們在成纖階段再度熔融; 第二種是直接熔融路線,其中加熱爐連續(xù)投入原材料。它們被熔融和精煉,此過程中玻璃到達(dá)一組鉑銠模套上面的前爐,纖維從多孔模套拉出。,注:漏斗處的纖維生產(chǎn)率是玻璃流動速率,而非細(xì)化速率的函數(shù),后者決定纖維的最終直徑.,注:漏斗處的纖維生產(chǎn)率是玻璃流動速率,而非細(xì)化速率的函數(shù),后者決定纖維的最終直徑,1)熔融玻璃通過漏嘴的流動可以用泊肅葉方程描述: 對不同幾何形狀的漏嘴的修正方程由Loewenstein給出。,2)多孔模套一般由87鉑/13銠90鉑/10銠的合金組成。 3)收集在一

2、起的纖維束是工業(yè)中所稱的粗束絲，通常為一個(gè)單獨(dú)的操作，是將多條200根單纖組合成所以需要的粗細(xì)。然而，隨著24000孔模套的開發(fā)，直接粗束絲可以立即形成最終卷裝。 4）一般采用2500m/min的拉出速率使纖維細(xì)化到所需直徑。,在公制系統(tǒng)中，粗束絲由纖維的直徑和每股中單纖的數(shù)目表示，并定義為粗束絲的總線密度（tex）。 一般喜歡用較老的紡織單位旦數(shù)是每9000米的克數(shù)（g/9000m）。 在美國的標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)中，采用字母后接“支數(shù)”，它是每磅的百位碼數(shù)。,纖維直徑，df（m）可以根據(jù)等式從粗束絲的Tt計(jì)算: 注: Tt=tex; N-每股的單絲數(shù)目。,二.玻璃纖維的性能,1.力學(xué)性能,從表中可以看

3、出，玻璃纖維在以下幾個(gè)方面具有獨(dú)特的性能： (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(shí)，其斷裂強(qiáng)度比鋼絲高24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

4、且有很好的耐熱性，這在紡織纖維中是很獨(dú)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。所以無堿玻璃纖維制品在電氣、電機(jī)工業(yè)中得到了廣泛而有效的應(yīng)用。,5其它性能 玻璃纖維具有耐老化、防腐、

5、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,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

6、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(fèi)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(shí)，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。,結(jié)束語,高性能纖維是一種技術(shù)密集，投資巨大的工業(yè)