塑料配混技术 增强纤维 玻璃纤维.docVIP

PAGE 1 PAGE 1 玻璃纤维 学校名称： 广东轻工职业技术学院 院系名称： 轻化工技术学院 时 间： 2017年4月28日 1. 概述 玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料，是现代材料家族中重要的一员，也是高新技术不可缺少的配套基础材料。它不仅具有不燃、耐高温、电绝缘、拉伸强度高、化学稳定性好等优良性能，还可以采用有机涂覆处理技术来进行制品深加工及扩大制品的应用。玻璃纤维具有一系列优越的性能，作为聚合物的增强材料效果十分显著。它产量大、价格低廉，是目前应用最为广泛的一类增强纤维。用玻璃纤维增强塑料已成为当今最热门的工业领域之一即复合材料工业的主体。 1. 玻璃纤维的制造工艺 目前生产玻璃纤维最常用的方法有玻璃球法(也称为坩埚拉丝法)和直接熔融法(也称为池窑拉丝法)。 (1) 玻璃球法 玻璃球法生产工艺由制球和拉丝两部分自成。根据纤维质量要求，将砂、石灰石、硼酸等原料按一定的比例干混后，装入高于1260℃熔炼炉中熔融，熔融的玻璃流经造球机制成玻璃球供拉丝选用。 将制好的玻璃球经热水清洗、去污和挑选后放入坩埚加热熔化，再由高速(1000~3000m/min)转动的拉丝机拉丝制成直径很细(3~20μm)的玻璃纤维。图7-1是玻璃纤维的制备工艺示意图。 图7-1玻璃纤维的制备工艺示意图 (2) 直接熔融法 直接熔融法是将玻璃配合料投入熔窑熔化后直接拉制成各种支数的连续玻璃纤维。这是生产连续玻璃纤维的一种新的工艺方法。与玻璃球法相比较有以下优点： ①省去制球工艺，简化工艺流程，效率高； ②池窑容量大，生产能力高； ③对窑温、液压、压力、流量和漏板温度可实现自动化集中控制，所得产品质量稳定； ④适用于采用多孔大漏板生产粗玻璃； ⑤废产品易于回炉。 2. 玻璃纤维的分类和性能 玻璃纤维的品种、性能和用途各式各样，因而分类方法较多，下面介绍几种常用的分类方法。 (1) 按玻璃纤维的组成、特性与用途分类 含碱量在10%以上的玻璃纤维，代号A。含碱量是指成分中含钾、钠氧化物的重量。有碱纤有碱玻纤，维，这是玻纤中最基本的类型，其化学组成类似窗玻璃。A玻纤耐酸性优良、原料丰富、成本低，常用于玻璃毡及耐酸性用的玻纤增强制品。其力学强度、化学稳定性、电绝缘性能都较差，已逐步为其他形式的玻璃纤维所取代。 中碱玻纤，含碱量在2~10%的玻璃纤维，代号C。此种组成的玻璃纤维化学稳定性较好，尤其是耐酸性能比下述E玻璃纤维好。虽然力学强度不如E玻璃纤维，但由于来源较E玻璃纤维丰富，且价格便宜，所以对于力学强度要求不高的一般增强聚合物复合材料，可用这种玻璃纤维。 无碱玻纤，含碱量在1%以下，代号E，也叫电气玻璃纤维。其碱含量低且强度高，有良好的拉伸、压缩强度与刚性，良好的电气性能与热性能，较好的防水性与抗碱性，但耐酸性略差。因其良好的综合性能与较低的成本而得到了广泛的应用。 低介电玻纤，代号D。此种组成的玻璃纤维的机械性能远不如E玻璃及S玻璃，但它具有特别良好的介电性能。其低介电常数与低介电损耗使它主要应用于电子工业，如电绝缘件等，最适合做雷达天线罩等。 耐腐蚀玻纤，代号E-CR，它是在E玻纤的基础上，为改善其长期耐化学性能而发展出来的品种。其耐酸性比E玻纤好得多。E-CR是一种铝硅酸盐玻纤，不含B2O3，这是它与与E玻纤在组成上的主要区别。与E玻纤相比，E-CR玻纤的相对密度和折射率稍高。 高强度玻纤，代号S，它与E玻纤相比，拉伸强度高33%，弹性模量约高20%。S玻纤具有高的强度重量比、高温下良好的保留强度及高的疲劳极限，这些性能非常有利于空间应用。因此，S玻纤广泛应用于火箭发动机壳体、高性能的飞机部件及机械性能为主要要求的其它方面。 高模量玻纤，代号M。含氧化铍的玻纤是最常见的高模量纤维，比重较高为2.89，具有较高的模量，主要应用在高技术性能领域如宇航和国防工业。 粗纤维，代号G~R，大多是无纺布制品，用作塑料、橡胶和水泥的增强材料，R玻纤适用于缠绕法制造管道。 此外，为满足各种特殊的应用领域，还有一些添加了特殊成分的玻璃纤维。如高硅氧纤维、抗红外玻璃纤维、光学玻璃纤维、导电玻璃纤维等。其中，高硅氧纤维是指含SiO295%以上的纤维，耐热达1100℃，常用于高温防火设备。不同玻璃纤维的性能见表7-4： 表7-4 不同玻璃纤维的性能 (2) 按玻璃纤维的直径分类 初级玻璃纤维，单丝直径在20μm以上；中级玻璃纤维，单丝直径在10~20μm之间；高级玻璃纤维，单丝直径在3~9μm之间；超级玻璃纤维，单丝直径在3μm以下。典型的玻璃纤维直径范围及其代码见表7-5。 表7-5 典型的玻璃纤维直径范围及其代码 玻璃纤维的直径越细则强度越高，扭曲性越好。主要原因是纤维直径越细，其表面裂纹较