玻璃纤维基础知识

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1、玻璃纤维基础知识玻璃纤维小知识1 玻璃纤维是以二氧化硅为主要原料的天然矿物，添加特定的金 属氧化物矿物原料，混合均匀后，在高温下熔融，熔融玻璃液流经漏 嘴流出，在高速拉引力的作用被牵伸并急速冷却固化成为极细的连续 的纤维。2 玻璃纤维的基本性质2.1 外观特性玻璃纤维为表面光滑的圆柱状，截面呈完整的圆形。这主要是成 形时熔融玻璃液表面张力所致。有机纤维为非圆形结构的截面，且表 面有较深的皱纹。玻璃纤维圆形截面承受载荷能力强；气体和液体通过阻力小，但 表面光滑使纤维的抱合力小，不利于与树脂的结合。2.2 密度玻璃纤维密度一般在2.50-2.70 g/cm3，主要取决于玻璃成分。 所以有时工厂生产

2、控制时也用密度的变化来考察成分的波动。2.3 抗拉强度玻璃纤维的抗拉强度比其他天然纤维、合成纤维要高。玻璃纤维强度情况比较复杂，通常一些资料中给出的数据是“新 生态纤维”的强度，即在漏嘴下直接取出的纤维所测的强度。缠绕在 绕丝筒上后强度很快下降。通常认为绕丝筒上纤维的强度低于新生态 15%-25%。格里菲斯微裂纹缺陷理论：玻璃纤维的理论强度取决于分子之间 的引力(与玻璃成分和结构有关)，其理论强度很高。但由于玻璃纤 维中存在着数量不等、尺寸不同的微裂纹，使实际强度大大降低。微 裂纹分布在玻璃纤维的整个体积内，但以表面裂纹危害最大，在外力 作用下，微裂纹处产生应力集中而发生破坏。2.3 影响玻璃

3、纤维强度的因素(1) 化学成分：玻璃组成不同，制成的纤维强度也不同。(2) 玻璃纤维的直径：直径越细强度越大。(3) 存放时间增加，强度下降。(4) 玻璃液的缺陷，如化学不均匀、结晶杂质、结石、气泡等影 响纤维强度。研究结果认为：当玻璃中存在结晶物时会降低强度，最 大降低52%:当存在微小气泡时，强度降低20%，玻璃液质量对保证纤 维强度至关重要。(5) 成型温度影响：当温度从1200弋升高到1 370弋，纤维强度可 提高一倍。“玻璃是一定状态下的无机物质，这种状态是该物质液态 的继续，并与液态类似”，也就是说玻璃是具有液态结构的坚硬材料。 由于玻璃纤维是在高速急冷条件下成形，所以具有接近于高

4、温熔体的 微观结构。通常说玻璃结构是远程无序，近程有序。近程有序的程度 本身取决于熔融玻璃液的温度和从熔融玻璃液冷却为固态的速度，因 此玻璃纤维的物理性质不仅受其成分的影响，还受其热历史的影响。(6) 冷却的速度：冷却速度越快，玻璃纤维的结构越接近熔融体 的结构，析出的超显微晶体的数量和尺寸越少，缺陷和微裂纹也越少， 强度越高。(7) 拉丝张力：拉丝作业不可避免地会产生微裂纹，在拉丝力的作 用下每根纤维都受到一定的应力，这种应力作用于先硬化的纤维外壳 时就产生了表面微裂纹。减少纤维成形时的张力，有利于提高纤维的 强度。2.4弹性模量玻璃纤维弹性模量高，伸长率小且没有塑性伸长，它的弹性模量 与玻

5、璃组成和结构密切相关。比极限抗拉强度和比极限弹性模量：极限抗拉强度(或弹性模量) 与其自身密度的比值，单位为mo2.5柔性(脆性)玻璃纤维是脆性材料，其断裂伸长率很小。这使得其在作为编织 材料方面受到限制，它的脆性与它单纤维直径的4次方成正比。直径 小于3.8 pm称为“贝他纱”，它比普通涤纶柔软，可作宇航服、防护 衣。由于脆性，其抗扭、耐磨、抗折性能差。在纺织加工和材料包装 等方而必须充分注意，尽量减少挠曲，卷绕纤维的芯轴直径不能太小， 但脆性与其作为增强材料的关系不大。2.6 化学稳定性玻璃纤维化学稳定性是指抵抗水、酸、碱等介质侵蚀的能力。通 常以受介质侵蚀后的重量损失、析出的碱量及进入侵蚀液中玻璃组分 量、侵蚀后的强度损失和纤维直径减少率等项指标来度量。不同的玻 璃成分对不同的侵蚀介质的抵抗能力不一样。玻璃纤维的耐水性和耐酸性较好，而耐碱性较差。在耐水性方面，E玻璃（无碱玻璃）优于C玻璃（中碱玻璃）；在耐酸性方面，C玻璃优于E玻璃：而耐碱性方面，C玻璃优于E玻璃