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65997-17-3 / 玻璃纖維的特性及制備

玻璃纖維具有優異的性能并在多領域得到廣泛應用,是一種可代替金屬的無機非金屬材料。因其良好的發展前景,各大玻璃纖維企業都著力于玻璃纖維的高性能化、工藝優化研究。

玻璃纖維的特性及制備

1 玻璃纖維的定義

玻璃纖維是一種可代替金屬且性能優異的無機非金屬材料,其制備是通過外力的作用把熔融狀態的玻璃拉絲成纖維狀,具有高強度、高模量和低延伸率的特點,優良的耐熱性和壓縮性,熱膨脹系數大、高熔點,其軟化溫度可達550~750℃,化學穩定性好,不易燃燒,具備一定的耐腐蝕性等優良特性,在很多領域已廣泛應用。

2 玻璃纖維的特性

玻璃纖維的熔點為680℃,沸點為1000℃,密度為2.4~2.7g/cm3。抗拉強度在標準狀態下是6.3~6.9g/d,濕潤狀態5.4~5.8g/d。玻璃纖維的耐熱性好,同時是絕緣性良好的高級絕緣材料,適用于生產絕熱防火材料。

3 玻璃纖維的成分

生產玻璃纖維用的玻璃與其它玻璃制品的玻璃不同[2]。生產玻璃纖維用的玻璃所含成分如下:

(1)E-玻璃,又稱無堿玻璃,屬硼硅酸鹽玻璃。在目前生產玻璃纖維用的材料中,無堿玻璃的應用最多。無堿玻璃具有良好的絕緣性和機械性能,主要用來生產絕緣玻璃纖維和高強度玻璃纖維,但是無堿玻璃不耐無機酸腐蝕,所以不適合在酸性環境中使用。

(2)C-玻璃,又稱中堿玻璃。與無堿玻璃相比,有較好的耐化學性,電氣、機械性能差。在中堿玻璃中添加三氯化二硼可生產玻璃纖維表面氈,具有耐腐蝕的特性。不含硼的中堿玻璃纖維主要用于生產過濾織物與包扎織物。

(3)高強玻璃纖維,顧名思義,高強玻璃纖維具有高強度高模量的特性。其纖維抗拉強度為2800MPa,高于無堿玻纖抗拉強度25%左右,彈性模量為86000MPa,高于E-玻璃纖維。高強玻璃纖維的產量不高,加上其高強度高模量的特性,所以一般用于軍工、航空航天及運動器械等領域,其他領域應用并不廣泛。

(4)AR玻璃纖維,又稱耐堿玻璃纖維,是一種無機纖維。耐堿玻璃纖維耐堿性好,可抗高堿物質的腐蝕。具有極高的彈性模量以及抗沖擊、抗拉、抗彎強度,同時還具有不燃、抗凍、耐溫濕變化能力強,抗裂、抗滲性能好,可塑性強,易成型的特性,是玻璃纖維增強混凝土的肋筋材料。

4 玻璃纖維的制備

玻璃纖維的制造過程一般是先將原料進行熔融,之后進行纖化處理,如果要制成玻璃纖維球或者纖維棒的形狀,則不能直接進行纖化處理。玻璃纖維的纖化工藝有三種:

拉絲法:主要方法為長絲噴嘴拉絲法,其次為玻璃棒拉絲法和熔體滴拉絲法;

離心法:轉鼓離心法、階梯離心法和水平瓷盤離心法;

吹噴法:吹噴法和噴嘴吹噴法。

以上幾種工藝也可以聯合使用,如拉絲—吹噴法等。后加工在經過纖化之后進行。紡織玻璃纖維的后加工分為以下兩大步驟[4]:

(1)在生產玻璃纖維過程中,卷繞前合并在一起的玻璃長絲要進行上漿處理,在收集與孔眼轉鼓前要用潤滑劑對短纖維進行噴灑。

(2)進一步加工,根據玻璃短纖維和玻璃短纖維粗紗的情況不同,有如下步驟:

①玻璃短纖維加工步驟:

②玻璃短纖維粗紗加工步驟:

參考材料

[1]丁玲.中小型LNG運輸船液貨罐設計技術[D].大連:大連理工大學碩士論文,2009.

[2]曾愛平.耐堿玻璃纖維性能的實驗研究[D].南昌:南昌大學,2006

[3]王力敏.淺談玻璃纖維物理性能在生產中的重要作用[J[.河北煤炭,2007(5):53-54.

[4]崔毅華,陳紀明,黃立新.池窯法制玻璃纖維及在電子工業中應用[J[.紡織學報,2002,23(3):63-64.

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