复合材料-玻璃纤维增强材料#高级教学

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1、玻璃纤维增强材料玻璃纤维增强材料1优质材料 增强材料增强材料：在复合材料中，能提高基体材料机械强度、：在复合材料中，能提高基体材料机械强度、弹性模量等力学性能的材料。弹性模量等力学性能的材料。 增强材料不仅能提高复合材料的强度和弹性模量，而且增强材料不仅能提高复合材料的强度和弹性模量，而且能降低收缩率，提高热变形温度，并在热、电、磁等方面赋能降低收缩率，提高热变形温度，并在热、电、磁等方面赋予复合材料新的性能予复合材料新的性能增强材料种类增强材料种类物理形态：纤维状、片状、颗粒状增强材料等物理形态：纤维状、片状、颗粒状增强材料等玻璃纤维、碳纤维玻璃纤维、碳纤维与石墨纤维、硼纤与石墨纤维、硼纤维

2、、芳纶纤维等维、芳纶纤维等2优质材料玻璃是一种以脆闻名的物质。有趣的是，玻璃一旦经加热，被拉制成比头发还要细得多的玻璃纤维之后，它就变得像合成纤维那样柔软，而坚韧的程度甚至超过了同样粗细的不锈钢丝！3优质材料我国玻纤工业起步于我国玻纤工业起步于19581958年，当年产能年，当年产能500500吨，吨，产量产量106106吨。吨。19781978年形成工业体系，年形成工业体系，产量产量4.14.1万吨，居世界第万吨，居世界第7 7位。位。19981998年增加到年增加到16.416.4万吨，万吨，年增长率为年增长率为7.2%7.2%，先进，先进的池窑拉丝比例为的池窑拉丝比例为12%12%。进入

3、新世纪以后，随着进入新世纪以后，随着玻璃纤维池窑拉丝工艺玻璃纤维池窑拉丝工艺的迅速发展，我国玻纤的迅速发展，我国玻纤产量产量20072007年达到年达到160160万吨万吨, , 成为世界玻纤产能第一成为世界玻纤产能第一大国。大国。20082008年我国玻纤产量达年我国玻纤产量达到到235235万吨，从万吨，从19981998年到年到20082008年这十年，玻纤产年这十年，玻纤产量年平均增长达到量年平均增长达到30.5%30.5%。4优质材料 玻璃纤维的总产量从玻璃纤维的总产量从20072007年起位居世界第一，年起位居世界第一，20072007年玻璃纤维年玻璃纤维产量即达到产量即达到“十一

4、五十一五”规划目标的规划目标的160160万吨。万吨。 1 1、国内玻璃纤维产业发展现状、国内玻璃纤维产业发展现状 “ “十一五十一五十一五十一五” ”期间玻璃纤维产量期间玻璃纤维产量期间玻璃纤维产量期间玻璃纤维产量 年份年份2006200620072007200820082009200920102010（预计）（预计）玻璃纤维产量（万玻璃纤维产量（万吨）吨）116116160160211211205205280280池窑纱占比（池窑纱占比（% %）76.876.872.572.582.482.487.887.89090增长率（增长率（% %）22.1822.1837.9337.9331.88

5、31.88-2.84-2.8436.5836.585优质材料我国玻纤产品出口主要为中低档次的玻璃纤维及制品。品种我国玻纤产品出口主要为中低档次的玻璃纤维及制品。品种主要有一些传统的玻纤产品，而高档玻璃纤维产品仍依赖进主要有一些传统的玻纤产品，而高档玻璃纤维产品仍依赖进口。口。玻纤进出口价格及利润变化情况玻纤进出口价格及利润变化情况 20002000年年20052005年年20092009年年20102010（预计）（预计）出口价格（万美元）出口价格（万美元）0.19410.19410.15080.15080.14240.14240.14540.1454进口价格（万美元）进口价格（万美元）0.3

6、1670.31670.31900.31900.32920.32920.33860.3386利润（亿元）利润（亿元）1.081.0816.8916.8915153030进进出出口口价价差差的的原原因因除除成成本本差差异异外外，也也表表明明国国内内原原纱纱和和深深加加工工产产品品质质量量与与国国外外尚尚有有差差距距，主主要要体体现现在在产产品品规规格格尚尚不不完完整整，精细化的非通用产品国内尚未覆盖。精细化的非通用产品国内尚未覆盖。6优质材料国内外发展趋势国内外发展趋势 美国欧文斯科宁公司（美国欧文斯科宁公司（OCOC）已全面推广无硼无氟、高耐酸性）已全面推广无硼无氟、高耐酸性的的Advantex

7、RAdvantexR，用于顶替，用于顶替E E玻纤。在开发玻纤。在开发AdvantexAdvantex纤维基础上，纤维基础上，又陆续推出了新型低气泡玻纤直接无捻粗纱、又陆续推出了新型低气泡玻纤直接无捻粗纱、WindstrandWindstrand直直接无捻粗纱、接无捻粗纱、R R玻纤系统的高性能增强材料，最近，又开始以玻纤系统的高性能增强材料，最近，又开始以规模化生产平台一步法生产规模化生产平台一步法生产S S玻纤玻纤SHIELDSTRANDSHIELDSTRAND和和XSTRANDXSTRAND纱。纱。预计在今后几年内，国外大部分生产线均将继续进行技术改预计在今后几年内，国外大部分生产线均将

8、继续进行技术改造和产品升级，生产高性能玻璃纤维。造和产品升级，生产高性能玻璃纤维。生产技术上，提高生产效率、节约能源、趋零排放、减少资生产技术上，提高生产效率、节约能源、趋零排放、减少资源消耗、降低生产成本，营造玻纤绿色经济是发展方向。源消耗、降低生产成本，营造玻纤绿色经济是发展方向。池窑推行纯氧燃烧技术。池窑推行纯氧燃烧技术。1）国外发展趋势）国外发展趋势7优质材料国内外发展趋势国内外发展趋势池窑漏板向多孔、多元池窑漏板向多孔、多元素、双底板方向发展。素、双底板方向发展。池窑漏板成分除锆、钇池窑漏板成分除锆、钇外，在铂铑合金中尚可外，在铂铑合金中尚可加入钼、钨、铼、铱加入钼、钨、铼、铱等。8

9、优质材料国外玻纤行业发展状况国外玻纤行业发展状况 国外玻璃纤维企业均采用先进的大型池窑拉丝技术，国外玻璃纤维企业均采用先进的大型池窑拉丝技术，只有一些特殊的玻纤品种仍使用球法拉丝。日产只有一些特殊的玻纤品种仍使用球法拉丝。日产100100吨玻吨玻璃的大型池窑可配备有璃的大型池窑可配备有100100块块16001600孔以上的大型漏板。孔以上的大型漏板。 玻璃纤维拉丝工艺技术向大漏板、大卷装、多分束、玻璃纤维拉丝工艺技术向大漏板、大卷装、多分束、多元素方向发展。工业发达国家的池窑均采用多孔漏板，多元素方向发展。工业发达国家的池窑均采用多孔漏板，漏板孔数多为漏板孔数多为800800、1600160

10、0、20002000、40004000、60006000及及80008000孔。孔。 9优质材料玻璃纤维行业玻璃纤维行业“十一五十一五”发展现发展现状状三大玻纤企业崛起，成为国内产业发展的领头羊三大玻纤企业崛起，成为国内产业发展的领头羊 全球玻纤行业一直是寡头垄断格局。全球玻纤行业一直是寡头垄断格局。20052005年以前，由年以前，由美美国欧文斯科宁、国欧文斯科宁、PPGPPG和法国圣戈班和法国圣戈班占据占据60%60%以上的份额。以上的份额。 近近5 5年来，随着年来，随着中国三大厂商巨石集团、重庆国际和泰山中国三大厂商巨石集团、重庆国际和泰山玻纤玻纤每年每年30%30%的持续高速产能投入

11、，中国三强不仅寡头垄断着的持续高速产能投入，中国三强不仅寡头垄断着国内市场，也成为全球格局中新的寡头。国内市场，也成为全球格局中新的寡头。 目前全球有六大玻纤供应商：巨石、目前全球有六大玻纤供应商：巨石、OCVOCV、重庆、重庆、PPGPPG、泰山、泰山、Johns ManivelJohns Manivel。玻纤行业集中度高，六大厂商产能占。玻纤行业集中度高，六大厂商产能占到全球的到全球的70%70%。10优质材料玻璃纤维的分类玻璃纤维的分类 玻璃纤维的分类方法很多，一般可从玻璃纤维的分类方法很多，一般可从玻璃原料成分玻璃原料成分、单丝直径单丝直径、纤维外观纤维外观及及纤纤维特性维特性等方面进

12、行分类。等方面进行分类。 11优质材料一般以不同的一般以不同的碱金属氧化物碱金属氧化物含量来区分。含量来区分。无碱玻璃纤维无碱玻璃纤维（E E玻璃纤维）玻璃纤维） 碱金属氧化物含量碱金属氧化物含量 0.05%0.05% 化学稳定性、电绝缘性能、强度好化学稳定性、电绝缘性能、强度好 主要用作电绝缘材料、玻璃钢的增强材料等主要用作电绝缘材料、玻璃钢的增强材料等中碱玻璃纤维中碱玻璃纤维（C C玻璃纤维）玻璃纤维） 碱金属氧化物含量碱金属氧化物含量11.5-12.5%11.5-12.5% 含碱量高，不能用作电绝缘材料，但其化学稳定性和含碱量高，不能用作电绝缘材料，但其化学稳定性和强度尚好。强度尚好。

13、一般用作乳胶布、方格布基材、酸性过滤布、窗纱基一般用作乳胶布、方格布基材、酸性过滤布、窗纱基材等，也可作对电性能和强度要求不很严格的玻璃钢增强材材等，也可作对电性能和强度要求不很严格的玻璃钢增强材料。料。 成本较低，用途较广。成本较低，用途较广。12优质材料高碱玻璃纤维（高碱玻璃纤维（A A玻璃纤维）玻璃纤维） 碱金属氧化物含量碱金属氧化物含量 1515 如采用碎的平板玻璃、碎瓶子玻璃等作原料如采用碎的平板玻璃、碎瓶子玻璃等作原料拉制而成的玻璃纤维均属此类。拉制而成的玻璃纤维均属此类。 可用作蓄电瓶的隔离片、管道包扎布和毡片可用作蓄电瓶的隔离片、管道包扎布和毡片等防水、防潮材料。等防水、防潮材

14、料。13优质材料特种玻璃纤维特种玻璃纤维 由纯镁铝硅三元组成的由纯镁铝硅三元组成的高强玻璃纤维高强玻璃纤维（S Sglassglass）；）； 镁铝硅系镁铝硅系高强高弹玻璃纤维高强高弹玻璃纤维； 硅铝钙镁系硅铝钙镁系耐化学腐蚀玻璃纤维耐化学腐蚀玻璃纤维； 含铅纤维；含铅纤维； 高硅氧纤维；高硅氧纤维； 石英纤维等。石英纤维等。 14优质材料(2) 以单丝直径分类以单丝直径分类 玻璃纤维单丝呈圆柱形，以其直径的不同可以分玻璃纤维单丝呈圆柱形，以其直径的不同可以分成几种：成几种： 粗纤维粗纤维： 30m；初级纤维：；初级纤维：20m中级纤维中级纤维：10m20m；高级纤维高级纤维：3m10m(亦称

15、纺织纤维亦称纺织纤维)；超细纤维超细纤维：单丝直径小于：单丝直径小于4m。 单单丝丝直直径径的的不不同同，不不仅仅纤纤维维的的性性能能有有差差异异，而而且且影影响响到到纤纤维维的的生生产产工工艺艺、产产量量和和成成本本。一一般般5m10m纤纤维维作作为为纺纺织织制制品品用用；10m14m的的纤纤维维一一般般做做无无捻捻粗粗纱纱、无无纺纺布布、短短切切纤纤维维毡毡等等较为适宜。较为适宜。15优质材料(3(3）按纤维性能分类）按纤维性能分类 这是一类为适应特殊使用要求，新发展起来的，纤维本身这是一类为适应特殊使用要求，新发展起来的，纤维本身具有某些特殊优异性能的新型玻璃纤维，大致可分为：具有某些特

16、殊优异性能的新型玻璃纤维，大致可分为： 高强玻璃纤维；高强玻璃纤维； 高模量玻璃纤维；高模量玻璃纤维； 耐高温玻璃纤维；耐高温玻璃纤维； 耐碱玻璃纤维；耐碱玻璃纤维； 耐酸玻璃纤维；耐酸玻璃纤维； 普通玻璃纤维（指无碱及中碱玻璃纤维）；普通玻璃纤维（指无碱及中碱玻璃纤维）； 光学纤维；光学纤维； 低介电常数玻璃纤维；低介电常数玻璃纤维； 导电纤维导电纤维 等等16优质材料无捻粗纱无捻粗纱短切纤维短切纤维玻璃粉玻璃粉17优质材料1.2 玻璃纤维的结构与组成玻璃纤维的结构与组成1.2.1 玻璃纤维的物态玻璃纤维是纤维状的玻璃。玻璃纤维是纤维状的玻璃。玻璃是无色透明具有光泽的脆性固体。玻璃是无色透明

17、具有光泽的脆性固体。定义：定义：由由熔熔融融态态过过冷冷时时因因粘粘度度增增加加而而具具有有固固体体物物理理机机械性能的械性能的无定形无定形物体，各向同性的均质材料。物体，各向同性的均质材料。特点：特点：没有固定的熔点没有固定的熔点18优质材料1.2.2 玻璃纤维的结构玻璃纤维的结构网络结构假说网络结构假说 玻玻璃璃是是由由二二氧氧化化硅硅的的四四面面体体、铝铝氧氧三三面面体体或或硼硼氧氧三三面面体体相相互互连连成成不不规规则则三三维维网网络络，网网络络间间的的空空隙隙由由Na、K、Ca、Mg等等阳阳离离子子所所填填充充。二二氧氧化化硅硅四四面面体体的的三三维维网网状状结结构构是是决决定定玻玻

18、璃璃性能的基础，填充的性能的基础，填充的Na、Ca等阳离子称为网络改性物。等阳离子称为网络改性物。 玻璃纤维结构示意图玻璃纤维结构示意图 19优质材料1.2.3 玻璃纤维的化学组成玻璃纤维的化学组成 玻璃纤维的化学组成主要是二氧化硅玻璃纤维的化学组成主要是二氧化硅(SiO2)、三、三氧化二硼氧化二硼(B2O3)、氧化钙、氧化钙(CaO)、三氧化二铝、三氧化二铝(Al2O3)等等 以二氧化硅为主以二氧化硅为主的称为硅酸盐玻璃；的称为硅酸盐玻璃；以三氧化二硼为主以三氧化二硼为主的称为硼酸盐玻璃。的称为硼酸盐玻璃。氧化钠、氧化钾等碱性氧化物氧化钠、氧化钾等碱性氧化物为助熔氧化物，它可为助熔氧化物，它

19、可以降低玻璃的熔化温度和粘度，使玻璃溶液中的气泡容以降低玻璃的熔化温度和粘度，使玻璃溶液中的气泡容易排除，它主要通过破坏玻璃骨架，使结构疏松，从而易排除，它主要通过破坏玻璃骨架，使结构疏松，从而达到助溶的目的。达到助溶的目的。氧化钠和氧化钾的含量越高，玻璃纤维的强度、电氧化钠和氧化钾的含量越高，玻璃纤维的强度、电绝缘性和化学稳定性会相应的降低绝缘性和化学稳定性会相应的降低20优质材料玻璃纤玻璃纤维种类维种类国内外常用玻璃纤维的成分国内外常用玻璃纤维的成分SiO2Al2O3CaOMgOZrO2B2O3Na2OK2O无碱无碱1#54.10.715.00.516.50.54.5 0.59.0 0.5

20、0.5无碱无碱2#54.50.713.80.516.20.54.0 0.59.0 0.52.0无碱无碱5#61.50.76.6 0.59.5 0.54.2 0.511.5 0.50.5中碱中碱B1766.84.78.54.2312E53.516.311.34.4803C65.0414368S64.325.010.30.3G-2071.01.016.02.49A72.00.6102.514.2E无碱玻璃纤维；无碱玻璃纤维；C耐酸；耐酸；S高强；高强；G-20抗碱；抗碱；A普通有碱普通有碱21优质材料1.3 玻璃纤维的性能玻璃纤维的性能1.3.1 玻璃纤维的物理性能玻璃纤维的物理性能1. 外观和密

21、度外观和密度 玻璃纤维呈表面光滑的圆柱体，表面光滑，玻璃纤维呈表面光滑的圆柱体，表面光滑，纤维之间的抱合力非常小，不利于和树脂粘结。纤维之间的抱合力非常小，不利于和树脂粘结。玻璃纤维彼此相靠近时，空隙填充得较为密实，玻璃纤维彼此相靠近时，空隙填充得较为密实，有利于提高玻璃钢制品的玻璃含量。有利于提高玻璃钢制品的玻璃含量。22优质材料纤维纤维名称名称羊毛羊毛蚕丝蚕丝棉花棉花人造丝人造丝尼龙尼龙碳纤维碳纤维玻璃纤维玻璃纤维无碱无碱有碱有碱密度密度g/cm31.281.331.301.451.501.601.50 1.601.141.42.62.72.4 2.6 玻璃钢使用的玻璃纤维直径玻璃钢使用的

22、玻璃纤维直径5m20m，其密，其密度较有机纤维大很多，但比一般金属密度要低。度较有机纤维大很多，但比一般金属密度要低。23优质材料2. 力学性能力学性能(1) 拉伸强度拉伸强度玻璃纤维的拉伸强度比同成分的块状玻璃高几十倍玻璃纤维的拉伸强度比同成分的块状玻璃高几十倍例：块状有碱玻璃纤维的拉伸强度：例：块状有碱玻璃纤维的拉伸强度：40MPa100MPa 玻璃纤维强度：玻璃纤维强度：2000MPa几种纤维材料和金属材料的强度几种纤维材料和金属材料的强度羊毛羊毛亚麻亚麻棉花棉花生丝生丝尼龙尼龙高强合高强合金钢金钢铝合铝合金金玻璃玻璃玻璃玻璃纤维纤维纤维纤维直径直径(m)1516 5010 2018块状

23、块状块状块状块状块状块状块状58拉伸拉伸强度强度(MPa)100300350300700440300600160040 46020 1201000300024优质材料微裂纹假说：微裂纹假说： 玻璃的理论强度很高，可达玻璃的理论强度很高，可达2000 12000 MPa，但实，但实测强度很低：在玻璃或玻璃纤维中存在着数量不等、尺寸测强度很低：在玻璃或玻璃纤维中存在着数量不等、尺寸不同的微裂纹，大大降低了强度。微裂纹分布在玻璃或玻不同的微裂纹，大大降低了强度。微裂纹分布在玻璃或玻璃纤维的整个体积内，但以表面的微裂纹危害最大。由于璃纤维的整个体积内，但以表面的微裂纹危害最大。由于微裂纹的存在，使玻璃

24、在外力作用下受力不均，微裂纹处微裂纹的存在，使玻璃在外力作用下受力不均，微裂纹处产生产生应力集中应力集中，从而使强度下降。，从而使强度下降。 25优质材料分子取向假说：分子取向假说： 在玻璃纤维成型过程中，由于拉丝机的牵引在玻璃纤维成型过程中，由于拉丝机的牵引作用，使玻璃纤维分子产生定向排列，从而提高作用，使玻璃纤维分子产生定向排列，从而提高了玻璃纤维强度。了玻璃纤维强度。 玻玻璃璃纤纤维维高高温温成成型型时时减减少少了了玻玻璃璃溶溶液液的的不不均均一一性性，使使微微裂裂纹纹产产生生的的机机会会减减少少；玻玻璃璃纤纤维维的的断断面面较较小小，使使微微裂裂纹纹存存在在的的几几率率也也减减少少，从

25、而使玻璃纤维强度增高。从而使玻璃纤维强度增高。26优质材料影响玻璃纤维强度的因素：影响玻璃纤维强度的因素： 纤维直径和长度对拉伸强度的影响纤维直径和长度对拉伸强度的影响直径越细，拉伸强度越高直径越细，拉伸强度越高随着纤维长度的增加，拉伸强度显著下降随着纤维长度的增加，拉伸强度显著下降 直径直径(m)性能性能457911拉伸强度拉伸强度(MPa)3000 38002400 29001750 21501250170010501250玻璃纤维长度玻璃纤维长度(mm)纤维直径纤维直径(m)平均拉伸强度平均拉伸强度(MPa)51315002012.512109012.736015601372027优质材

26、料 化学组成对拉伸强度的影响化学组成对拉伸强度的影响含碱量越高，强度越低。含碱量越高，强度越低。无碱玻璃纤维比有碱玻璃纤维的拉伸强度高无碱玻璃纤维比有碱玻璃纤维的拉伸强度高20%。玻璃纤维玻璃纤维纤维直径纤维直径(m)拉伸强度拉伸强度(MPa)无碱无碱5.012000有碱有碱4.701600 无碱玻璃纤维成型温度高、硬化速度快、结构键能大无碱玻璃纤维成型温度高、硬化速度快、结构键能大 氧化钠、氧化钾等碱性氧化物为助熔氧化物，它主要氧化钠、氧化钾等碱性氧化物为助熔氧化物，它主要通过破坏玻璃骨架，使结构疏松，从而达到助溶的目的。通过破坏玻璃骨架，使结构疏松，从而达到助溶的目的。 氧化钠和氧化钾的含

27、量越高，玻璃纤维的强度会相应氧化钠和氧化钾的含量越高，玻璃纤维的强度会相应的降低的降低28优质材料 存放时间对强度的影响存放时间对强度的影响玻璃纤维存放一段时间后其强度会降低玻璃纤维存放一段时间后其强度会降低纤维的老化。纤维的老化。原因：空气中的水分和氧气对纤维侵蚀原因：空气中的水分和氧气对纤维侵蚀 施加负荷时间对强度的影响施加负荷时间对强度的影响玻璃纤维强度随着施加负荷时间的增长而降低玻璃纤维强度随着施加负荷时间的增长而降低环境湿度较高时，尤其明显环境湿度较高时，尤其明显原因：吸附在微裂纹中的水分，在外力作用下，使原因：吸附在微裂纹中的水分，在外力作用下，使微裂纹扩展速度加速。微裂纹扩展速度

28、加速。29优质材料(2)玻璃纤维的弹性玻璃纤维的弹性玻璃纤维的弹性模量：在弹性范围内应力和应变关系的比例常数玻璃纤维的弹性模量：在弹性范围内应力和应变关系的比例常数影响玻璃纤维的弹性模量的主要因素：化学组成影响玻璃纤维的弹性模量的主要因素：化学组成加入加入BeO、MgO能提高玻璃纤维的弹性模量能提高玻璃纤维的弹性模量纤维种类纤维种类弹性模量弹性模量(MPa)拉伸率拉伸率(%)无碱纤维无碱纤维(E)720003.0有碱纤维有碱纤维(A)660002.7棉纤维棉纤维10000120001.8羊毛纤维羊毛纤维60002535亚麻纤维亚麻纤维300005000023芳纶纤维芳纶纤维30002025高合

29、金钢高合金钢160000铝合金铝合金420004600030优质材料(3)玻璃纤维的耐磨性和耐折性玻璃纤维的耐磨性和耐折性玻璃纤维的耐磨性和耐折性能很差，尤其在潮湿环境玻璃纤维的耐磨性和耐折性能很差，尤其在潮湿环境下玻璃纤维表面吸附水分后能加速微裂纹的扩展下玻璃纤维表面吸附水分后能加速微裂纹的扩展改进玻璃纤维的柔性措施：表面处理改进玻璃纤维的柔性措施：表面处理0.2%阳离子活性剂水溶液处理阳离子活性剂水溶液处理31优质材料3. 玻璃纤维的热性能玻璃纤维的热性能(1) 玻璃纤维的导热性玻璃纤维的导热性玻璃导热系数：玻璃导热系数：0.7W/(mK)1.3W/(mK)玻璃纤维导热系数：玻璃纤维导热系

30、数：0.034W/(mK)原因：纤维间的空隙较大，容积密度较小，空气导热系数低原因：纤维间的空隙较大，容积密度较小，空气导热系数低物质物质种类种类容积密度容积密度(kg/m3)导热系数导热系数W/(mK)物质物质种类种类容积密度容积密度(kg/m3)导热系数导热系数W/(mK)羊毛羊毛800.0340.046玻璃纤维玻璃纤维800.034蚕丝蚕丝1000.0460.052玻璃玻璃0.71.3亚麻亚麻1300.0460.053空气空气0.0246原棉原棉810.0580.062水水0.6032优质材料1.3.2 玻璃纤维的化学性能玻璃纤维的化学性能化学成分对玻璃纤维化学稳定性的影响：化学成分对玻

31、璃纤维化学稳定性的影响： 玻璃纤维除氢氟酸玻璃纤维除氢氟酸(HF)、浓碱、浓碱(NaOH)、浓磷酸外，对、浓磷酸外，对所有化学药品和有机溶剂有很好的化学稳定性。所有化学药品和有机溶剂有很好的化学稳定性。无碱与中碱玻璃纤维性能对比无碱与中碱玻璃纤维性能对比种类种类耐酸耐酸性性耐水耐水性性机械机械强度强度防老防老化性化性电绝电绝缘性缘性成本成本浸润剂浸润剂适用条适用条件件无碱无碱一般一般好好高高较好较好好好较高较高树脂易树脂易渗透渗透强度高强度高的场合的场合中碱中碱好好差差较低较低较差较差低低低低树脂渗树脂渗透性差透性差强度低强度低的场合的场合33优质材料中碱玻璃纤维耐酸性好中碱玻璃纤维耐酸性好

32、酸与玻璃纤维表面的金属氧化物作用，金属氧酸与玻璃纤维表面的金属氧化物作用，金属氧化物化物(Na2O、K2O)离析、溶解；酸与玻璃纤维中硅离析、溶解；酸与玻璃纤维中硅酸盐作用生成硅酸，硅酸迅速聚合并凝成胶体，在酸盐作用生成硅酸，硅酸迅速聚合并凝成胶体，在玻璃表面形成一层极薄的氧化硅保护膜，实践证明玻璃表面形成一层极薄的氧化硅保护膜，实践证明Na2O、K2O有利于这层保护膜的形成。有利于这层保护膜的形成。无碱玻璃纤维耐水性好无碱玻璃纤维耐水性好 水与玻璃纤维作用，首先是侵蚀玻璃纤维表面水与玻璃纤维作用，首先是侵蚀玻璃纤维表面的碱金属氧化物，水呈现碱性，随着时间增加，玻的碱金属氧化物，水呈现碱性，随

33、着时间增加，玻璃纤维与碱液继续作用，直至使二氧化硅骨架破坏。璃纤维与碱液继续作用，直至使二氧化硅骨架破坏。34优质材料1.4 玻璃纤维及其制品玻璃纤维及其制品1.4.1.1 玻璃纤维的生产工艺玻璃纤维的生产工艺 坩埚法拉丝、池窑漏板法拉丝坩埚法拉丝、池窑漏板法拉丝(1) 坩埚法拉丝工艺坩埚法拉丝工艺 生产工艺由制球和拉丝两部分组成生产工艺由制球和拉丝两部分组成整个拉丝过程中加球和拉丝温度控整个拉丝过程中加球和拉丝温度控制是由自动控制装置来完成的制是由自动控制装置来完成的 1.4.1 玻璃纤维及其制品的生产工艺玻璃纤维及其制品的生产工艺1加料孔；加料孔；2铂针；铂针；3坩埚；坩埚； 4电极板；电

34、极板；5玻璃液；玻璃液；6漏板；漏板；7玻璃纤维单丝；玻璃纤维单丝；8集束轮；集束轮；9玻璃纤维原纱；玻璃纤维原纱；10拉丝卷筒拉丝卷筒35优质材料(2) 池窑漏板法拉丝工艺池窑漏板法拉丝工艺 池窑拉丝是连续玻璃纤维生产的一种新的工艺方法。池窑池窑拉丝是连续玻璃纤维生产的一种新的工艺方法。池窑拉丝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拉丝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。续玻璃纤维。 池窑拉丝与坩埚拉丝相比较，具有如下优点：池窑拉丝与坩埚拉丝相比较，具有如下优点： 1. 省去制球工艺，简化工艺流程，效率高；省去制球工艺，简化工艺流程，效率高；2. 池窑拉

35、丝一窑可安装池窑拉丝一窑可安装10块到上百块漏板，熔量大，生产能力高；块到上百块漏板，熔量大，生产能力高；3. 易实现自动化；易实现自动化；4. 适于多孔大漏板生产玻璃钢适用的粗纤维；适于多孔大漏板生产玻璃钢适用的粗纤维；5. 生产的废纱便于回炉。生产的废纱便于回炉。36优质材料池池窑窑拉拉丝丝是是国国际际上上普普遍遍采采用用的的玻玻璃璃纤纤维维生生产产新新工工艺艺，该该技技术术特特点点是是，采采用用重重油油或或燃燃气气加加热热单单元元窑窑，粉粉料料直直接接熔熔化化成成玻玻璃璃，经经燃燃气气加加热热的的成成型型通通路路，由由多多台台（数数十十到到上上百百台台）漏漏板板同同时时拉拉制制各各种种规

36、规格格的的玻玻璃璃纤纤维维原原丝丝。具具有有生生产产规规模模大大、效效率率高高、能能耗耗低低、产产品品质质量量好好等等优优点点，能能适适应应800至至4000孔孔大大漏漏板板拉拉丝丝成成型型的的要要求求，是是生生产产高高质质量量、低低成成本本玻玻璃璃纤纤维维材材料料的的最佳方法。最佳方法。 37优质材料38优质材料1.4.1.2 玻璃纤维制品的生产工艺玻璃纤维制品的生产工艺生产玻璃纤维制品的主要设备是纺纱机和织布机生产玻璃纤维制品的主要设备是纺纱机和织布机 1 1电熔池窑炉；电熔池窑炉；2 2漏板；漏板；3 3加浸润剂；加浸润剂；4 4机械装置；机械装置；5 5喷射粘接剂；喷射粘接剂；6 6金

37、属网带；金属网带；7 7固化装置；固化装置；8 8卷筒卷筒连续玻璃纤维毡生产示意图连续玻璃纤维毡生产示意图39优质材料1.4.2 玻璃纤维纱的规格及性能玻璃纤维纱的规格及性能 玻璃纤维纱可分无捻纱及有捻纱两种。玻璃纤维纱可分无捻纱及有捻纱两种。 无捻纱一般用增强型浸润剂，由原纱直接并股、络纱制成无捻纱一般用增强型浸润剂，由原纱直接并股、络纱制成 有有捻捻纱纱则则多多用用纺纺织织型型浸浸润润剂剂，原原纱纱经经过过退退绕绕、加加捻捻、并并股股、络纱而制成。络纱而制成。 由于生产玻璃纤维纱的纤维直径、支数及股数不同，使由于生产玻璃纤维纱的纤维直径、支数及股数不同，使无捻纱和有捻纱的规格有许多种。无捻

38、纱和有捻纱的规格有许多种。 40优质材料 纤维支数有两种表示方法：纤维支数有两种表示方法： (1) 定质量法定质量法 用质量为用质量为1g的原纱的长度来表示，即：的原纱的长度来表示，即： 例如：例如：40支纱，就是指质量为支纱，就是指质量为1g的原纱长的原纱长40m。(2) 定长法定长法 目前国际上统一使用的方法，通称目前国际上统一使用的方法，通称“TEXTEX”( (公制号数公制号数) )。 1000m长的原纱的克质量。长的原纱的克质量。 例如：例如：4“TEX”就是指就是指1000m原纱质量为原纱质量为4g。41优质材料捻度捻度 单位长度内纤维与纤维之间所加的转数，以捻单位长度内纤维与纤维

39、之间所加的转数，以捻m为单位为单位 Z捻捻(左捻左捻)，顺时针方向加捻；，顺时针方向加捻；S捻捻(右捻右捻)，逆时针方向加捻。，逆时针方向加捻。 通过加捻可提高纤维的抱合力，改善单纤维的受力状况，有通过加捻可提高纤维的抱合力，改善单纤维的受力状况，有利于纺织工序的进行。捻度过大不易被树脂浸透。利于纺织工序的进行。捻度过大不易被树脂浸透。 无无捻捻粗粗纱纱中中的的纤纤维维是是平平行行排排列列的的，拉拉伸伸强强度度很很高高，易易被被树树脂脂浸浸透透，故故无无捻捻粗粗纱纱多多用用于于缠缠绕绕高高压压容容器器及及管管道道等等，同时也用于拉挤成型、喷射成型等工艺中。同时也用于拉挤成型、喷射成型等工艺中。

40、 42优质材料玻璃纤维及玻璃纤维制品玻璃纤维及玻璃纤维制品1、无捻粗纱无捻粗纱无捻粗纱是加工方格布、无捻粗纱是加工方格布、网格布的基本原料，是网格布的基本原料，是玻璃钢基材最基本的原玻璃钢基材最基本的原材料。材料。 喷射用无捻粗纱，缠绕型无捻粗纱，拉挤用无捻粗纱及织喷射用无捻粗纱，缠绕型无捻粗纱，拉挤用无捻粗纱及织造用无捻粗纱等，用途十分广泛。造用无捻粗纱等，用途十分广泛。 种类种类43优质材料2、无碱布无碱布 无无碱碱布布是是用用无无碱碱玻玻纤纤纱纱织织造造而而成成，具具有有优优异异的的电电气气绝绝缘缘性性、力力学学性性能能、耐耐热热性性及及抗抗吸吸湿湿性性。主主要要用用于于生生产产各各种种

41、电电绝绝缘缘层层压压板板、印印刷刷线线路路板板、各各种种车车辆辆车车体体、贮贮罐罐、船艇、模具等船艇、模具等 无无碱碱布布还还适适合合用用作作玻玻璃璃漆漆布布，玻玻璃璃布布层层压压制制品品与与覆覆铜铜箔箔层层压压的的基基材材，以以及及玻玻璃璃云母制品等的补强材料。云母制品等的补强材料。44优质材料45优质材料3、短切玻璃纤维短切玻璃纤维 短切玻璃纤维，适应于各种不同的用途。采用适当短切玻璃纤维，适应于各种不同的用途。采用适当的浸润剂和集束数，切成不同长度的玻璃纤维，在热固的浸润剂和集束数，切成不同长度的玻璃纤维，在热固性，热塑性树脂增强材料中获得广泛的应用。性，热塑性树脂增强材料中获得广泛的应

42、用。 46优质材料4、无捻方格布无捻方格布 以以无无捻捻粗粗纱纱织织成成的的方方格格布布，广广泛泛应应用用于于手手糊糊玻玻璃璃钢钢(FRP)产品领域。产品领域。 47优质材料5、玻璃纤维耐碱网布玻璃纤维耐碱网布 玻玻璃璃纤纤维维耐耐碱碱网网布布是是以以中中碱碱或或无无碱碱玻玻璃璃纤纤维维织织物物为为基基础础，经经耐耐碱碱涂涂层层处处理理而而成成。该该产产品品强强度度高高、粘粘结结性性好好、服服帖帖性性、定定位位性性极极佳佳，广广泛泛应应用用于于墙墙体体增增强强，外外墙墙保保温温，屋屋面面防防水水等等方方面面，还还可可应应用用于于水水泥泥、塑塑料料、沥沥青青、大大理理石石、马马赛赛克克等等墙墙体

43、体材材料料的的增增强强，是是建建筑筑行行业业理理想想的工程材料。的工程材料。48优质材料6、膨体纱与膨体布膨体纱与膨体布 膨膨体体纱纱由由玻玻璃璃纤纤维维纱纱经经过过高高压压空空气气装装置置，特特殊殊膨膨化化而而成成，该该产产品品兼兼有有连连续续长长纤纤维维的的高高强强度度，又又有有短短切切纤纤维维的的蓬蓬松松性性，具具有有耐耐高高温温、耐耐腐腐蚀蚀、高高过过滤滤效效果果、高高强强度度等等特特点点，被被广广泛泛应应用用于于过过滤滤布布、装装饰饰布布、绝绝缘缘织织物物等等，是是石石棉棉制制品品理想的替代材料，在环保工业方面应用广泛。理想的替代材料，在环保工业方面应用广泛。 49优质材料 膨膨体体

44、布布是是由由膨膨体体纱纱制制造造而而成成，具具有有透透气气性性好好，容容尘尘量量大大、过过滤滤效效率率高高等等特特点点。主主要要用用于于钢钢铁铁、水水泥泥、发发电电等行业的高温袋过滤器；包装材料；装饰材料等。等行业的高温袋过滤器；包装材料；装饰材料等。 50优质材料7、拉挤纱、拉挤纱 具具有有良良好好的的耐耐磨磨性性、柔柔软软成成性性好好、纤纤维维光光滑滑毛毛纱纱少少、与与苯苯乙乙烯烯有有极极好好的的相相溶溶性性，浸浸透透速速度度非非常常快快。通通过过拉拉挤挤成成型型与与聚聚酯酯或或环环氧氧树树脂脂结结合合成成高高强强度度的的玻玻璃璃钢钢制制品。品。 51优质材料挤拉纱产品特性：品名品名产品产

45、品代号代号浸润剂浸润剂类型类型含水率含水率选用选用树脂树脂卷装量卷装量(Kg)无碱拉无碱拉挤纱挤纱ERL-1200硅烷类硅烷类0.18聚酯或聚酯或环氧环氧200.5无碱拉无碱拉挤纱挤纱ERL-2400硅烷类硅烷类0.18聚酯或聚酯或环氧环氧200.5中碱拉中碱拉挤纱挤纱CRL-1200硅烷类硅烷类0.2聚酯或聚酯或环氧环氧200.5中碱拉中碱拉挤纱挤纱CRL-2400硅烷类硅烷类0.2聚酯或聚酯或环氧环氧200.552优质材料8、缠绕纱、缠绕纱 具具有有较较好好的的成成带带性性、柔柔软软、纤纤维维光光滑滑、与与苯苯乙乙烯烯有有很很好好的的相相溶溶性性、浸浸透透速速度度快快。制制成成的的玻玻璃璃

46、钢钢耐耐水水性性好好。通通过过管管道道缠绕成型与聚酯或环氧树脂结合成高强度的玻璃钢制品。缠绕成型与聚酯或环氧树脂结合成高强度的玻璃钢制品。品名品名产品产品代号代号浸润剂浸润剂类型类型含水率含水率选用选用树脂树脂卷装量卷装量(Kg)无碱缠无碱缠绕纱绕纱ERC-1200硅烷类硅烷类0.18聚酯或聚酯或环氧环氧200.5无碱缠无碱缠绕纱绕纱ERC-2400硅烷类硅烷类0.18聚酯或聚酯或环氧环氧200.5中碱缠中碱缠绕纱绕纱CRC-2400硅烷类硅烷类0.2聚酯或聚酯或环氧环氧200.553优质材料9、喷射纱、喷射纱 具具有有较较好好的的短短切切性性能能、无无静静电电、与与苯苯乙乙烯烯有有良良好好的

47、的相相溶溶性性、浸浸透透速速度度较较快快。通通过过连连续续喷喷射射法法与与聚聚酯酯或或环环氧氧树树脂脂结结合合成成高高强强度度的的玻璃钢制品。玻璃钢制品。54优质材料10、玻璃纤维套管、玻璃纤维套管 玻璃纤维套管是由无碱纱编织而成，用于电视、仪表、玻璃纤维套管是由无碱纱编织而成，用于电视、仪表、无线电、电视机、电扇及其他家用电器上。应用玻璃纤维无线电、电视机、电扇及其他家用电器上。应用玻璃纤维套管的电线和电缆能提供良好的性能和可靠的绝缘。套管的电线和电缆能提供良好的性能和可靠的绝缘。55优质材料11、短切毡、短切毡 把把玻玻璃璃纤纤维维短短切切成成约约50mm长长，然然后后均均匀匀沉沉降降在在

48、成成型型带带上上，并并敷敷上上特特种种粘粘结结剂剂形形成成短短切切毡毡，它它具具有有各各向向同同性性与与树树脂脂结结合合良良好好的的亲亲和和性性，脱脱泡泡性性、易易成成型型等等特特点点，广广泛泛使使用用于于手手糊玻璃钢糊玻璃钢(FRP)及玻纤层压板材上。及玻纤层压板材上。56优质材料12、玻璃纤维方格布、玻璃纤维方格布 玻璃纤维方格布具有高强、耐腐、绝缘等特点。是制造玻璃纤维方格布具有高强、耐腐、绝缘等特点。是制造玻璃钢制品基布。广泛应用于仪表、无线电贮槽建筑构件、玻璃钢制品基布。广泛应用于仪表、无线电贮槽建筑构件、制造游艇、汽车车体、透明玻璃钢及手糊玻璃钢工艺上。制造游艇、汽车车体、透明玻璃

49、钢及手糊玻璃钢工艺上。57优质材料13、无碱纤维带、无碱纤维带 无碱玻璃纤维带是电机及电器的良好的包扎绝缘材料，无碱玻璃纤维带是电机及电器的良好的包扎绝缘材料，也是玻璃钢也是玻璃钢(FRP)用基材。用基材。58优质材料1.5 玻璃纤维的表面处理玻璃纤维的表面处理单丝处理单丝处理(浸润剂浸润剂)纤维织物的表面处理纤维织物的表面处理(中间粘合剂中间粘合剂)1.5.1 浸润剂浸润剂 在拉丝工艺中，当玻璃液从漏板拉出单丝以后，要经过浸在拉丝工艺中，当玻璃液从漏板拉出单丝以后，要经过浸润槽把浸润剂涂敷在玻璃纤维表面上。浸润剂可分为纺织型润槽把浸润剂涂敷在玻璃纤维表面上。浸润剂可分为纺织型浸润剂和增强型浸

50、润剂。浸润剂和增强型浸润剂。59优质材料1. 浸润剂的作用浸润剂的作用 玻璃纤维突出的弱点：较脆而且不耐磨，纤维之间的摩擦玻璃纤维突出的弱点：较脆而且不耐磨，纤维之间的摩擦系数大。在拉丝和纺织过程中，纤维就难免出现断裂现象，系数大。在拉丝和纺织过程中，纤维就难免出现断裂现象，而且刚拉出的纤维容易受到空气中水蒸汽的侵蚀，使其强度而且刚拉出的纤维容易受到空气中水蒸汽的侵蚀，使其强度下降。下降。浸润剂的作用：使多根单丝集中成股，增加原纱的耐磨性和浸润剂的作用：使多根单丝集中成股，增加原纱的耐磨性和提高拉伸强度；保护纤维免受大气和水分的侵蚀作用。提高拉伸强度；保护纤维免受大气和水分的侵蚀作用。60优质

51、材料 2. 浸润剂的种类浸润剂的种类 (1) 纺织型浸润剂纺织型浸润剂 主要是满足纺织工序的要求。主要是满足纺织工序的要求。 使用该类浸润剂的玻璃纤维和织物作为玻璃钢的增强材科使用该类浸润剂的玻璃纤维和织物作为玻璃钢的增强材科时，事先必须对纤维和织物进行表面处理。因为浸润剂中含石时，事先必须对纤维和织物进行表面处理。因为浸润剂中含石蜡和油剂，影响与树脂的粘结。蜡和油剂，影响与树脂的粘结。纺织型浸润剂纺织型浸润剂淀粉浸润剂淀粉浸润剂石蜡乳剂石蜡乳剂淀粉为主要的成膜剂优淀粉为主要的成膜剂优点：费用低、成膜性好、点：费用低、成膜性好、易除掉易除掉主要成分：石蜡、凡主要成分：石蜡、凡士林、硬脂酸、变压

52、士林、硬脂酸、变压器油等器油等优点：润滑性、集束优点：润滑性、集束 性好性好61优质材料(2)增强型浸润剂增强型浸润剂 由中间粘合剂、润滑剂、乳化剂等组分，配成拉由中间粘合剂、润滑剂、乳化剂等组分，配成拉丝用的浸润剂，在拉丝过程中直接被覆于玻璃纤维表丝用的浸润剂，在拉丝过程中直接被覆于玻璃纤维表面。增强型浸润剂在一定程度上能满足拉丝工艺要求，面。增强型浸润剂在一定程度上能满足拉丝工艺要求，而且对纤维与树脂粘结影响不大。因此，在玻璃钢成而且对纤维与树脂粘结影响不大。因此，在玻璃钢成型时不必除去，可直接使用。在选用玻璃纤维及其织型时不必除去，可直接使用。在选用玻璃纤维及其织物时。必须根据树脂类型考

53、虑采用何种浸润剂。物时。必须根据树脂类型考虑采用何种浸润剂。62优质材料 1.5.2 1.5.2 玻璃纤维表面处理剂玻璃纤维表面处理剂玻璃纤维表面处理剂玻璃纤维表面处理剂1. 表面处理的意义表面处理的意义 表面处理：在玻璃纤维表面被覆一种叫做表面处理剂的表面处理：在玻璃纤维表面被覆一种叫做表面处理剂的特殊物质，使玻璃纤维与合成树脂牢固地粘结在一起，以达特殊物质，使玻璃纤维与合成树脂牢固地粘结在一起，以达到提高玻璃钢性能的目的。表面处理剂处于玻璃纤维与合成到提高玻璃钢性能的目的。表面处理剂处于玻璃纤维与合成树脂之间而使这两种性质不同的材料牢固地连接在一起。树脂之间而使这两种性质不同的材料牢固地连

54、接在一起。 事实证明，玻璃纤维及织物经过适当的表面处理后，不事实证明，玻璃纤维及织物经过适当的表面处理后，不仅改进了玻璃纤维的耐磨、防水、电磁绝缘等性能，而且对仅改进了玻璃纤维的耐磨、防水、电磁绝缘等性能，而且对玻璃钢的强度，特别是湿态下的强度提高有显著的效果。玻璃钢的强度，特别是湿态下的强度提高有显著的效果。63优质材料无论是自然老化还是人工加速老化试验，玻璃纤维未无论是自然老化还是人工加速老化试验，玻璃纤维未经处理剂处理而制作的玻璃钢，因老化而强度下降严重；经处理剂处理而制作的玻璃钢，因老化而强度下降严重；经处理的强度下降缓慢，且有更高的强度保留值。经处理的强度下降缓慢，且有更高的强度保留

55、值。处理剂对聚酯玻璃钢人工气候处理剂对聚酯玻璃钢人工气候老化强度的影响老化强度的影响1沃兰处理；沃兰处理；2-A-151处理；处理；3A-172处理；处理；4未处理未处理处理剂对聚酯玻璃钢自然曝晒处理剂对聚酯玻璃钢自然曝晒后强度的影响后强度的影响1沃兰处理；沃兰处理；2-A-151处理；处理；3A-172处理；处理；4未处理未处理64优质材料 处处理理剂剂对对玻玻璃璃钢钢海海水水浸浸泡泡后后强强度度也也有有明明显显的的影影响响。玻玻璃璃钢钢经经处处理理的的比比末末处处理理的的原原始始强强度度只只提提高高0.5倍倍左左右右，而而经经海海水水浸浸泡泡1年年后后强强度度保保留留率率却却高高1倍倍以以

56、上上。其其中中以以沃沃兰兰处处理理的的效效果果更好，在经更好，在经1-3年的浸泡后，竞比未处理的高近年的浸泡后，竞比未处理的高近2倍或更多。倍或更多。处理剂对聚酯玻璃钢海水浸泡处理剂对聚酯玻璃钢海水浸泡后强度的影响后强度的影响1沃兰处理；沃兰处理；2-A-151处理；处理；3A-172处理；处理；4未处理未处理65优质材料表面处理剂不但能改善玻璃纤维及织物的性能，表面处理剂不但能改善玻璃纤维及织物的性能，而且在玻璃钢中还有它的独特作用。它既能与玻璃相而且在玻璃钢中还有它的独特作用。它既能与玻璃相连，又能与树脂作用；既保护了玻璃纤维表面，又大连，又能与树脂作用；既保护了玻璃纤维表面，又大大地增强

57、了玻璃与树脂界面的粘结，防止水分或其他大地增强了玻璃与树脂界面的粘结，防止水分或其他有害介质的侵入，减少或消除界面的弱点，改善了界有害介质的侵入，减少或消除界面的弱点，改善了界面状态，有效地传递了应力，使玻璃钢这种复合材料面状态，有效地传递了应力，使玻璃钢这种复合材料的多种材料间能形成一个牢固的整体。同时，使用表的多种材料间能形成一个牢固的整体。同时，使用表面化学处理剂的玻璃钢比未使用处理剂的，其长期耐面化学处理剂的玻璃钢比未使用处理剂的，其长期耐候性、耐水性、耐化学腐蚀性能均有大幅度改善；机候性、耐水性、耐化学腐蚀性能均有大幅度改善；机械强度有成倍的提高；耐热性和电性能也有很大改善。械强度有

58、成倍的提高；耐热性和电性能也有很大改善。66优质材料2. 2. 界面理论界面理论界面理论界面理论 解解释释玻玻璃璃/树树脂脂界界面面的的理理论论：偶偶联联理理论论、化化学学处处理理膜膜理理论论、物理吸附理论等，各种理论均存在一些不尽完善之处。物理吸附理论等，各种理论均存在一些不尽完善之处。 偶联理论偶联理论 偶偶联联剂剂是是一一种种高高分分子子化化合合物物，这这种种化化合合物物一一般般都都含含有有两两部部分分性性质质不不同同的的基基团团。一一种种官官能能团团能能很很好好与与玻玻璃璃纤纤维维表表面面结结合合；另另一一种种官官能能团团能能很很好好与与合合成成树树脂脂结结合合(产产生生共共聚聚)。通

59、通过过表表面面处处理理剂剂把把两两种种性性能能截截然然不不同同的的物物质质联联合合起起来来，形形成成一一个个统统一一的的整整体体。因因此此，把把表表面面处处理理剂剂叫叫“架架桥桥剂剂”，也也叫叫“偶偶联联剂剂”。这这种中间连接作用叫架桥作用或偶联作用。种中间连接作用叫架桥作用或偶联作用。67优质材料b.b.偶联剂的作用：偶联剂的作用：偶联作用偶联作用（既能与玻璃纤维相连，又能与树脂间发生作用，（既能与玻璃纤维相连，又能与树脂间发生作用，从而增强界面的粘结）从而增强界面的粘结）保护作用保护作用（保护玻璃纤维的表面，防止水分或其他有害介质（保护玻璃纤维的表面，防止水分或其他有害介质侵入）侵入）改善

60、界面状态改善界面状态（减少或消除界面弱点，改善界面状态，使应（减少或消除界面弱点，改善界面状态，使应力有效传递）力有效传递）改善复合材料的性能改善复合材料的性能（改善玻璃钢性能，如耐水性、耐化学（改善玻璃钢性能，如耐水性、耐化学腐蚀性、力学性能、耐热性等）腐蚀性、力学性能、耐热性等）68优质材料2 2 2 2 有机鉻偶联剂有机鉻偶联剂有机鉻偶联剂有机鉻偶联剂通式：通式：R R：CHCH3 3C CCHCH2 2，称为，称为“沃兰沃兰”。69优质材料作用机理作用机理70优质材料1) 1) 1) 1) 有机硅烷偶联剂有机硅烷偶联剂有机硅烷偶联剂有机硅烷偶联剂通式：通式： R Rn nSiXSiX4

61、-n4-nR R为有机基团，为有机基团，X X为可水解基团，为可水解基团，n n1 14 4；若若n n1 1，则通式为：，则通式为： RSiXRSiX3 3X X可以是烷氧基团：可以是烷氧基团： CH3O-, CH3CH2O-CH3O-, CH3CH2O-在偶联反应过程程中析放出在偶联反应过程程中析放出甲醇或乙醇。甲醇或乙醇。71优质材料硅烷偶联剂作用机理硅烷偶联剂作用机理硅烷偶联剂作用机理硅烷偶联剂作用机理（a a）X X基团水解，形成硅醇：基团水解，形成硅醇：72优质材料（b b）硅醇的硅羟基之间以及硅醇硅羟基与玻纤）硅醇的硅羟基之间以及硅醇硅羟基与玻纤表面硅羟基之间形成氢键。表面硅羟基

62、之间形成氢键。73优质材料（c c c c）硅羟基之间脱水形成）硅羟基之间脱水形成）硅羟基之间脱水形成）硅羟基之间脱水形成-Si-O-Si-Si-O-Si-Si-O-Si-Si-O-Si-键。键。键。键。硅烷偶联剂与玻纤表面以硅烷偶联剂与玻纤表面以 SiSiO OSiSi化学键结合，同时在玻纤表面缩化学键结合，同时在玻纤表面缩聚成膜，形成了有机聚成膜，形成了有机R R基团朝外的结构，如基团朝外的结构，如图。图。（c c）硅羟基之间脱水形成硅羟基之间脱水形成硅羟基之间脱水形成硅羟基之间脱水形成-Si-O-Si-Si-O-Si-Si-O-Si-Si-O-Si-键。键。键。键。74优质材料牌号牌号化

63、学名称化学名称结构式结构式适用范围适用范围国内国内国外国外热固性热固性热塑性热塑性沃兰沃兰Volan甲基丙烯甲基丙烯酸氯化铬酸氯化铬盐盐酚醛酚醛聚酯聚酯环氧环氧聚乙烯聚乙烯聚甲基丙聚甲基丙烯酸甲酯烯酸甲酯A-151乙烯基三乙烯基三乙氧基硅乙氧基硅烷烷聚酯聚酯硅树脂硅树脂聚酰亚胺聚酰亚胺聚乙烯聚乙烯聚丙烯聚丙烯聚氯乙烯聚氯乙烯KH-550A-1100AYM-9-胺基丙胺基丙基三乙氧基三乙氧基硅烷基硅烷环氧环氧酚醛酚醛三聚氰胺三聚氰胺PVC聚聚碳酸酯碳酸酯尼龙尼龙聚乙烯聚乙烯聚丙烯聚丙烯KH-560A-187Y-4087Z-6040KBM-403-缩水甘缩水甘油醚丙基油醚丙基三甲氧基三甲氧基硅烷硅

64、烷聚酯、环聚酯、环氧、酚醛、氧、酚醛、三聚氰胺三聚氰胺聚碳酸酯聚碳酸酯尼龙尼龙聚苯乙烯聚苯乙烯聚丙烯聚丙烯常用玻璃纤维表面处理剂常用玻璃纤维表面处理剂75优质材料牌号牌号化学名称化学名称结构式结构式适用范围适用范围国内国内国外国外热固性热固性热塑性热塑性KH-570A-174Z-6030KBM-503-甲基丙甲基丙烯酸丙基烯酸丙基三甲氧基三甲氧基硅烷硅烷聚酯聚酯环氧环氧聚苯乙烯聚苯乙烯聚甲基丙聚甲基丙烯酸甲酯烯酸甲酯聚乙烯聚乙烯聚丙烯聚丙烯南大南大-42苯胺甲基苯胺甲基三乙氧基三乙氧基硅烷硅烷环氧环氧酚醛酚醛尼龙尼龙A-172乙烯基三乙烯基三(-甲氧乙甲氧乙氧基氧基)硅烷硅烷聚酯聚酯环氧环氧聚

65、丙烯聚丙烯KH-580-巯基丙基巯基丙基三乙氧基三乙氧基硅烷硅烷环氧环氧酚醛酚醛PVC聚苯乙烯聚苯乙烯聚胺酯聚胺酯76优质材料牌号牌号化学名称化学名称结构式结构式适用范围适用范围国内国内国外国外热固性热固性热塑性热塑性KH-590A-189Z-6060Y-5712-巯基丙巯基丙基三甲氧基三甲氧基硅烷基硅烷大部分大部分都适用都适用聚苯乙烯聚苯乙烯B201二乙烯三二乙烯三胺基丙基胺基丙基三乙氧基三乙氧基硅烷硅烷酚醛酚醛三聚氰胺三聚氰胺尼龙尼龙聚碳酸酯聚碳酸酯A-186Y-4086KBM-303-(3, 4-环环氧环己基氧环己基)乙基三乙基三甲氧基硅甲氧基硅烷烷环氧环氧聚酯聚酯酚醛酚醛三聚氰胺三聚氰

66、胺A-1120Z-6020X-6030BBM-603-(乙二胺乙二胺基基)丙基丙基三甲氧基三甲氧基硅烷硅烷环氧环氧酚醛酚醛三聚氰胺三聚氰胺尼龙尼龙聚乙烯聚乙烯聚丙烯聚丙烯77优质材料1.5.3 1.5.3 玻璃纤维表面处理方法玻璃纤维表面处理方法玻璃纤维表面处理方法玻璃纤维表面处理方法1,1,后处理法后处理法 又称为普通处理法又称为普通处理法特点特点： 各道工序都需要专门设备，初投资较大；各道工序都需要专门设备，初投资较大； GFGF强度损失大，但处理效果较好，且稳定。强度损失大，但处理效果较好，且稳定。步骤步骤： 首先除去玻璃纤维表面的纺织型浸润剂。首先除去玻璃纤维表面的纺织型浸润剂。 然后

67、再经表面处理剂溶液浸渍。然后再经表面处理剂溶液浸渍。 再经水洗、烘干等工艺再经水洗、烘干等工艺78优质材料联合机组法处理玻璃纤维布的流程联合机组法处理玻璃纤维布的流程 热处理作用：去除浸润剂热处理作用：去除浸润剂 烘焙作用：偶联剂与烘焙作用：偶联剂与GF表面将发生偶联作用表面将发生偶联作用 79优质材料影响处理效果的因素：影响处理效果的因素：偶联剂用量偶联剂用量烘焙温度烘焙温度烘焙时间烘焙时间处理液的配制及使用处理液的配制及使用80优质材料2. 前处理法前处理法 适当改变浸润剂的配方，使之既能满足拉丝、退并、纺织适当改变浸润剂的配方，使之既能满足拉丝、退并、纺织各道工序的要求，又不妨碍树脂对玻

68、璃纤维的浸润和粘结。将各道工序的要求，又不妨碍树脂对玻璃纤维的浸润和粘结。将化学处理剂加入到浸润剂中。化学处理剂加入到浸润剂中。 与后处理法比较优点：省去了复杂的处理工艺及设备，使与后处理法比较优点：省去了复杂的处理工艺及设备，使用简便；避免了因热处理造成的玻璃纤维强度损失。用简便；避免了因热处理造成的玻璃纤维强度损失。 缺点：这种浸润剂一方面要满足拉丝、纺织工序的要求，缺点：这种浸润剂一方面要满足拉丝、纺织工序的要求，同时又要满足与树脂浸渍、粘结等要求，是一个比较复杂的技同时又要满足与树脂浸渍、粘结等要求，是一个比较复杂的技术问题，目前尚需进一步研究。术问题，目前尚需进一步研究。81优质材料

69、3. 迁移法迁移法 迁移法是将化学处理剂直接加入到树脂胶液中迁移法是将化学处理剂直接加入到树脂胶液中进行整体渗合，在浸胶的同时将处理剂施于玻璃纤进行整体渗合，在浸胶的同时将处理剂施于玻璃纤维上，借处理剂从树脂胶液至纤维表面的维上，借处理剂从树脂胶液至纤维表面的“迁移迁移”作用而与纤维表面发生作用，从而在树脂固化过程作用而与纤维表面发生作用，从而在树脂固化过程中产生偶联作用。中产生偶联作用。82优质材料1.6 特种玻璃纤维特种玻璃纤维1.6.1 高强度玻璃纤维高强度玻璃纤维 镁铝硅酸盐玻璃和硼硅酸盐玻璃两个系统。镁铝硅酸盐玻璃和硼硅酸盐玻璃两个系统。 镁镁铝铝硅硅酸酸盐盐玻玻璃璃的的主主要要成成

70、分分为为(质质量量)：SiO2：65，Al2O3：25，MgO10。拉拉丝丝成成型型温温度度需需要要1500度度以以上上拉拉丝工艺特殊，成本也比较高。丝工艺特殊，成本也比较高。 实实际际生生产产的的高高强强度度玻玻璃璃纤纤维维(称称为为S玻玻璃璃纤纤维维)是是对对上上述述成成分分略略加加调调整整(引引入入了了6.5一一10的的Na2O和和2.5的的Sb2O3)，以以降降低低玻玻璃璃的的熔熔制制和和拉拉丝丝成成型型温温度度并并加加入入了了36的的CaO，以提高其弹性横量。以提高其弹性横量。 83优质材料硼硼硅硅酸酸盐盐高高强强玻玻璃璃纤纤维维的的主主要要成成分分为为(质质量量)：SiO2 40%

71、50%，Al2O319%29%，B2O l020，Li2O 0.1%1。 硼硼硅硅酸酸盐盐系系统统玻玻璃璃纤纤维维的的强强度度比比E玻玻璃璃纤纤维维虽虽只只提提高高36，但拉丝温度降低，用一般铂金坩埚即可拉丝。，但拉丝温度降低，用一般铂金坩埚即可拉丝。84优质材料1.6.2 1.6.2 高模量玻璃纤维高模量玻璃纤维高模量玻璃纤维高模量玻璃纤维氧化铍具有大幅度提高玻璃纤维弹性横量的效能。高弹玻璃氧化铍具有大幅度提高玻璃纤维弹性横量的效能。高弹玻璃纤维分为含铍与不含铍的两种。纤维分为含铍与不含铍的两种。含铍的高弹玻璃纤维，如美国的含铍的高弹玻璃纤维，如美国的YM3A玻璃玻璃(M玻璃玻璃) 氧化铍有

72、剧毒氧化铍有剧毒 在低铝的钙镁硅酸盐系统中加入铬、钍、钽、铌等氧化物，在低铝的钙镁硅酸盐系统中加入铬、钍、钽、铌等氧化物，也可以提高玻璃的弹性模量。其纤维的弹性模量高达也可以提高玻璃的弹性模量。其纤维的弹性模量高达12104MPa，但拉丝成型较困难。，但拉丝成型较困难。SiO2CaOMgOBeOZrO2TiO2Li2OCaOFe2O358.712.79.08.02.01.93.03.00.585优质材料1.6.3 高硅氧纤维和石英纤维高硅氧纤维和石英纤维 高高硅硅氧氧纤纤维维的的生生产产：将将高高钙钙的的硼硼硅硅酸酸盐盐玻玻璃璃纤纤维维用用酸酸处处理理，溶溶析析出出可可溶溶性性成成分分，从从而

73、而制制得得含含SiO2高高达达9099的的纤纤维维。也也可可用用含含碱碱纤纤维维的的化化学学提提纯纯法法制制得得。 这这种种纤纤维维能能耐耐1700 以以上上高高温，但纤维强度低，只为无碱玻璃纤维的温，但纤维强度低，只为无碱玻璃纤维的2050。 石石英英纤纤维维的的生生产产：直直接接用用高高纯纯度度的的石石英英棒棒喂喂送送到到高高温温区区熔熔化化拉拉丝丝。一一般般在在20002100下下拉拉制制SiO2含含量量可可达达99以以上上，可可耐耐1700 以以上上的的高高温温，强强度度也也比比较较高高，弹弹性性模模量量与与无无碱碱纤纤维维相相当当，但但纤纤维维较较脆脆，易易磨磨损损。石石英英纤纤维维的的直直径径视视拉拉丝丝工工艺艺不不同同而异，一般在而异，一般在10100m之间。之间。 86优质材料1.6.4 空心玻璃纤维空心玻璃纤维 采用铝硼硅酸盐玻璃成分，用特制坩埚拉制而成的。坩采用铝硼硅酸盐玻璃成分，用特制坩埚拉制而成的。坩埚有埚有50孔与孔与102孔两种。纤维的空心率为孔两种。纤维的空心率为10%65，外径为，外径为1017 m。 此种纤维质量轻，介电常数低，但较脆。一般以此种纤维质量轻，介电常数低，但较脆。一般以20股无股无捻粗纱形式使用，主要用于宇航及水下设备中。捻粗纱形式使用，主要用于宇航及水下设备中。87优质材料