《高强度高模量玻璃纤维的特性与应用简介》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高强度高模量玻璃纤维的特性与应用简介（43页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、重庆国际复合材料有限公司莫常新 客户服务目 录1. 玻璃纤维概况2. 高性能玻璃纤维3. 耐腐蚀玻璃纤维4. 高强度高模量玻璃纤维5. 低介电玻璃纤维玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属 新材料，广泛用于汽车、电子、风力发电、 造船、航空、建筑、石油、化工、环保等方 面，是国家鼓励发展的高新技术产品。玻璃纤维简介1、玻璃纤维概况玻璃纤维产业发展历程简介u20世纪纪30年代，美国欧文斯科宁公司生产产的E玻璃纤维问世。u19381942年，环环氧树树脂、聚酯酯相继继研制成功， (玻璃钢、FRP)工 业诞生，并在军军工方面得到应应用，如防刺穿的汽油桶,飞飞机部件,雷达 罩,军军用盔甲等。u第2次世界大
2、战促进了玻璃纤维纤维 工业业的迅速发发展。u1950年，美国杜邦公司发发明了沃兰偶联剂，在解决无机玻璃纤维纤维 与 有机树树脂间间的界面结结合问题问题 方面取得突破，为为玻纤纤复合材料的发发展 奠定了非常重要的作用。u在20世纪纪50年代，玻璃纤维纤维 脱离平板玻璃工业业范畴，自成体系。u1959年，年产产1000吨的玻璃纤维纤维池窑拉丝工艺艺投入运行；u20世纪纪70年代，池窑法生产玻纤纤已成为为主流，主要集中欧美日。u19561986年，以单台拉丝炉为主的起步阶段，封闭孤立中发展，到86年的产量接近10万吨u1986年1998年，开始采用直接熔融法生产，玻纤生产技术取得突 破，并向大型组合
3、炉，万吨级的窑炉发展；u1998年，开始向大型窑炉发展，以重庆CPIC、浙江巨石、山东 泰山为主的三大玻纤厂家助推中国玻纤进入高速发展期，到2007年就成为全球最大的玻纤大国;u2010年的产量接近250万吨，占到全球的50%以上, 玻璃纤维被纳入 新材料产业。中国玻璃纤维产业发展简介全球玻纤产量分布及中国玻纤的地位技术突破、资金投入、制造业重心转移等因素，助推中国玻璃纤维 产业步入发展的快速通道。7年里，中国玻纤产量增加近5倍，在全球的 比重从15.9%提升到了52%左 右，成为玻纤大国。“十一五”期间，中国玻纤的量产水平和品质均得到提升池窑法量产技术取得重大突破，年产能10万吨以上的E-
4、glass、4万吨的ECR、3.6万吨的电子纱，均居世界之首； 质量水平得到很大的提升，池窑法生产纤维比重从不到 70%提升到了87%左右。应用领域的延伸和拓展，刺激了玻璃纤维产业的发展和提升玻璃纤维应用领域及产业化技术的发展国外国内坩埚法+池窑法池窑法池窑法池窑法中规模大规模全球化产地转移坩埚法坩埚法+池窑法池窑法池窑法小规模中规模大规模设计并创新市 场中国产业2、高性能玻璃纤维高性能玻璃纤维：力学、电学、化学等性能显著优于普通玻璃 纤维高模量高强度高耐蚀低介电常数耐高温高导热高导电 种类无碱高性能 玻璃纤维3、 耐腐蚀玻璃纤维广义耐腐蚀性能耐水性耐酸性耐碱性耐候性耐老化耐紫外线材料抵抗周围
5、介质腐蚀破坏作用的能力称为耐腐蚀性 。由材料的成分、化学性能、组织形态等决定的。玻璃类型特点不足说明1E-玻璃，亦 称无碱玻璃良好的电气绝缘性 及机械性能，耐水 性、耐侯性优良易被无机酸侵蚀 ，故不适合用在 酸性环境产量最大，发 展最成熟，使 用最广泛2C-玻璃，亦 称中碱玻璃耐酸性优于无碱玻 璃，具有比较低的 成本耐水性、耐侯性 明显不如E玻璃， 电气性能、机械 强度比较差国外主要用于 表面毡，并不 作为主要的增 强材料3AR玻璃属于SiO2-ZrO2-R2O体 系 耐碱性非常好生产成本高，使 用受到限制用于增强水泥 制品3.1 几种常见耐腐蚀玻璃纤维玻璃类型特点不足说明4E-CR玻璃 ，E
6、-Glass of chemical resistance有良好的电气绝缘性 及机械性能和耐腐蚀 性，综合性能优于E- 玻璃和C玻璃矿物原料的成 本高，熔化温 度高，成纤难 度大，颜色深在耐温、耐酸的 环境中具有明显 的优势5ECT玻璃基本上保持了ECR的 耐酸性、耐温性，颜 色得到明显的改进， 力学性能也有增加熔化温度高， 成纤难度大可替代E玻璃，尤 其可应用于各种 苛刻环境中无氟无硼，生产环保性好优异的耐酸性、耐水性、耐应力腐蚀性以及 短期抗碱性，尤其受力情况下，优势更明显 耐温性好,软化点比E玻璃高50度左右 表面电阻大，在耐高电压方面更有优势以E玻璃成分为基础不含B2O3和F2加入了不
7、超过3%的TiO2和ZnO3.2 ECR玻璃纤维结构特点1980年OWENS CORNING首先推出优点ECR玻璃耐酸性(10%HCL) (10%H2SO4) 406080406080E-Glass (粉体） -23.34 -27.67-31.73-22.15 -28.04 -32.65ECR (粉体） -0.53-1.27-2.32-0.47-1.33-2.48E-Glass (纤维） -21.83 -25.42-29.87-19.88 -26.28 -30.13ECR(纤维）-0.31-0.96-1.55-0.36-0.92-1.473.3 ECR玻璃纤维耐腐蚀性能注：在一定温度的介质中浸
8、泡24小时后的失重百分比。采用玻璃粉对比测试 (NaOH 0.1N)采22微米的纤维对比测试 (NaOH 0.1N)温度406080406080E玻璃1.876.37.871.365.866.94ECR0.832.114.080.681.843.11失重倍 数2.25 2.99 1.93 2.00 3.18 2.23 注：在一定温度的介质中浸泡24小时后的失重百分比。ECR玻璃纤维耐碱性ECR玻璃纤维耐腐蚀性性能注：粉末失重法，80，24h10%的硫酸中浸泡30天E-glassECR-glass测试测试 条件：样品直径：18mm; 化学介质:1mol/L HNO3 负载：7000Kg 客户要求
9、：100H测试结测试结 果（断裂时间时间 ） ： 1）E-glass增强的:512H 2）ECR增强的:500H加载下测试环氧棒抗拉性能受载荷时，ECR增强制品的耐酸优势更加明显 ECR玻璃纤维载荷下耐酸性3.4 ECR玻璃纤维应用19石油输送管道 城市污水管（日本、欧洲）盐碱地用输送管道应用实例：ECR玻纤用于耐腐蚀管道中例如：Amiantit1980年生产的E -CR管道，在25年后检测，基 本上没有腐蚀，设计寿命可达 50年以上。ECR 改 进 型Advantex（OCV）ECT（CPIC）TCR（泰山玻纤）E6（巨石集团）特点：保留ECR耐腐蚀性能，力学性能更优， 纤维 颜色更浅，综合
10、性能更强，性价比更高3.5 新一代耐腐蚀玻璃纤维无氟无硼，生产环保性好 原料成本更低，性价比更高 耐腐蚀性能与ECR玻纤接近，力学性能更高 软化点大于900，耐温性高于E玻璃和ECR玻璃 纤维颜色更浅，应用范围更广以E玻璃成分为基础不含B2O3和F2TiO2含量小于1%，基本不含ZnO结构特点性能优点ECT玻纤特点性能检测标 准单位ECT密度ASTM C693g/cm32.52-2.6折射率ASTM A1648 1.56浸胶纱拉伸强度ASTM D2101MPa2465浸胶纱弹 性模量ASTM D2101GPa83断裂伸长量 %4.9热导 率ASTM C177 W/mK1.25软化点 905-9
11、15热膨胀系数，23- 300ASTM D69610-6 cm/cm5.6比热容，23ASTM C832KJ/kgK0.8电阻率 1015ECT玻纤物化性能ECT玻纤耐腐蚀性能ECT玻纤耐化学腐蚀性与ECR接近，远好于E-glass ECT玻纤力学性能注：以上数据为ECT浸胶纱力学性能检测数据（1）可替代普通E-glass，应用于所有传统玻纤领域（2）可应用于绝大部分ECR玻纤领域（3）特别可用于风力发电叶片、烟气脱硫管道（要求耐 温、耐腐蚀）、汽车消音器、 汽车尾气净化器、汽车 其它零部件、高压气瓶、高压玻璃钢管道、要求浅色 的各种耐腐蚀器件 .ECT玻纤应用4、高强度高模量玻璃纤维n成分：
12、 SiO2-Al2O3-MgO三相体系n力学性能好：高强度，高模量，单丝强度高达 4800MPa，模量90GPa。n成型困难：熔制温度1650，成型温度约1471，液 相线温度约1464。n应用：主要用于国防军工。n类似产品：R玻纤、T玻纤、HS系列玻纤等最早出现于20世纪60年代S-2玻璃纤维种类SiO2A12O3CaOMgOR2OB2O3Fe2O3E-glass52-5612-1616-250-50-15-100-0.8S-2玻纤64-6624-250-0.29.5-100.02-0-0.1R玻纤58-6023.5-25.58-105-70-10-0.350-0.5T玻纤65230-0.0
13、1110-0.10-0.010-0.1BM58-6020-27-10-150.18-0.45-0.1-0.6HS252-5720-25-4-100-1.20-50-1.2HS450-6023.5-26.5-10-19.50-10-40.5-1.5高强高模玻璃纤维主要组分 wt/%4.1 高强度高模量玻璃纤维性能力学性能E-glassS-2玻纤R玻纤T玻纤HS2HS4单丝强度/MPa34454500-49004400465040204600弹性模量/GPa7288-9183.884.382.986.4作业性能E-glassS-2玻纤R玻纤T玻纤HS2HS4成型温度/120314711350150
14、013201450液相温度/108014641350146512451350高强高模玻璃纤维力学与作业性能4.2 高强高模玻璃纤维发展趋势军用领域民用市场HiPer-texS-1 GLASSTM-glassViPro玻纤GMG玻纤 p力学性能略接近于S-2玻璃纤维，远高于E玻纤p生产难度明显降低，可采用池窑法生产p成本降低，性价比高，可应用于各种民用场合特点：4.3 TM玻璃纤维nTM玻璃纤维是CPIC 于2009年推出的一种高强度高模量环保型的高性能玻璃纤维。nTM玻璃纤维属于无碱玻璃，主要由SiO2-Al2O3-CaO-MgO四元系统组成。nTM玻璃纤维不含B2O3和F2，有害气体零排放。
15、n采用纯氧助燃技术，玻璃质量更好，更节能，污染更小。n性能优异，可应用于各种环境条件和性能要求更为苛刻的 领域。突出特点TM玻纤的拉伸强度、弹性模量分别比E玻纤提高了30%和20%以上。用TM玻纤制成的复合材料其强度及模量比E玻纤制成的复合材料分别高近50%。机械 性能TM玻纤的软化温度比普通E玻纤高100150。耐疲劳性能比E玻纤高出10倍以上耐酸、耐碱、耐水性都明显优于普通E玻纤物化 性能性能检测标 准单位TM密度ASTM C693g/cm32.62折射率ASTM A1648 1.56浸胶纱拉伸强度ASTM D2101MPa2678浸胶纱弹 性模量ASTM D2101GPa91断裂伸长量
16、%4.9热导 率ASTM C177 W/mK1.3软化点 935-955热膨胀系数，23- 300ASTM D69610-6 cm/cm5.2比热容，23ASTM C832KJ/kgK0.8电阻率 1015TM玻纤物化性能种类SiO2A12O3CaOMgOR2OB2O3Fe2O3E-glass52-5612-1616-250-50-15-100-0.8HiPer-tex50-6512-2013-166-120-20-30-1TM56-6413-208-137-120-1-0-0.6S-2玻纤64-6624-250-0.29.5-100.02-0-0.1新一代高强高模玻璃纤维主要组分 wt/%性能TM玻纤HiPer-texS-2玻纤E-glass单丝 强度/MPa450045004500-49003445弹性模量/GPa84-868588-9172性能TM玻纤HiPer-texS-2玻纤E-glass成
