玻纤分类
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玻璃纤维种类以及生产工艺一、玻璃纤维的种类1、无碱玻璃纤维,在国外为通用玻璃纤维,占产量的 90%以上,在国内也是应用最多的类型之一。
①无碱玻璃纤维抗拉强度比钢丝还高,与金属材料相比重量较轻,与金属铝相当;②抗疲乏强度高,对于需要经受冲击负荷的构造材料而言格外重要;③优异的电性能,介电常数低;尺寸稳定性好,在最大应力条件下,伸长率仅 3%-4%;④耐高温;⑤化学稳定性好,耐候性好,导热系数低,用作电绝缘材料时能快速散热;⑥几乎不吸水,遇火不燃烧、不冒烟。
2、中碱玻璃纤维,与无碱玻璃纤维相比强度较低,在无关性能要求的应用领域中,也是一种良好的工业材料和增加材料,在我国连续玻璃纤维纺织制品中照旧是用量最大的玻璃纤维类型。
①中碱玻璃纤维不宜用于电绝缘方面;②化学稳定良好,耐酸性优于无碱玻璃纤维;③价格比无碱玻璃纤维低。
3、高碱玻璃纤维,力学性能远低于无碱玻璃纤维和中碱玻璃纤维,而且不耐水侵蚀,在大气的水分侵蚀下,制品会很快变脆,因丧失强度而失去使用价值。
它是我国玻纤工业早期产品,现已趋于淘汰。
4、高强玻璃纤维,是力学性能比无碱玻璃纤维更好的特种用途玻璃纤维之一,生产本钱高,目前用于工、航空、体育、交通、电力等有特别要求的领域。
①抗拉强度比无碱玻璃纤维高 30%,比强度高 35%,弹性模量高 15%,比模量高 19%。
②用其制成的玻璃钢制品的抗拉强度比同类无碱玻璃钢制品高 30%,弯曲强度高 20%,剪切强度相当。
③可提升部件性能,减轻部件重量,节约燃料。
5、高模量玻璃纤维,弹性模量约为无碱玻璃纤维制品高 25%,抗拉强度高23%;比模量和比强度都很高,电绝缘性能好。
生产本钱高,目前用于工、航空、体育、交通、电力等有特别要求的领域。
6、耐磨玻璃纤维,用作各种水泥制品的型增加材料,用其制作的水泥制品具有轻质、高强、耐冲击的优点。
①比无碱玻璃纤维更优良的电性能,介电系数低,介电损耗小;②密度低,适用于制作雷达天线罩。
玻璃纤维种类以及生产工艺一、玻璃纤维的种类1、无碱玻璃纤维,在国外为通用玻璃纤维,占产量的90%以上,在国内也是应用最多的类型之一。
①无碱玻璃纤维抗拉强度比钢丝还高,与金属材料相比重量较轻,与金属铝相当;②抗疲劳强度高,对于需要经受冲击负荷的结构材料而言非常重要;③优异的电性能,介电常数低;尺寸稳定性好,在最大应力条件下,伸长率仅3%-4%;④耐高温;⑤化学稳定性好,耐候性好,导热系数低,用作电绝缘材料时能迅速散热;⑥几乎不吸水,遇火不燃烧、不冒烟。
2、中碱玻璃纤维,与无碱玻璃纤维相比强度较低,在无关性能要求的应用领域中,也是一种良好的工业材料和增强材料,在我国连续玻璃纤维纺织制品中仍然是用量最大的玻璃纤维类型。
①中碱玻璃纤维不宜用于电绝缘方面;②化学稳定良好,耐酸性优于无碱玻璃纤维;③价格比无碱玻璃纤维低。
3、高碱玻璃纤维,力学性能远低于无碱玻璃纤维和中碱玻璃纤维,而且不耐水侵蚀,在大气的水分侵蚀下,制品会很快变脆,因丧失强度而失去使用价值。
它是我国玻纤工业早期产品,现已趋于淘汰。
4、高强玻璃纤维,是力学性能比无碱玻璃纤维更好的特种用途玻璃纤维之一,生产成本高,目前用于国防军工、航空、体育、交通、电力等有特殊要求的领域。
①抗拉强度比无碱玻璃纤维高30%,比强度高35%,弹性模量高15%,比模量高19%。
②用其制成的玻璃钢制品的抗拉强度比同类无碱玻璃钢制品高30%,弯曲强度高20%,剪切强度相当。
③可提升部件性能,减轻部件重量,节省燃料。
5、高模量玻璃纤维,弹性模量约为无碱玻璃纤维制品高25%,抗拉强度高23%;比模量和比强度都很高,电绝缘性能好。
生产成本高,目前用于国防军工、航空、体育、交通、电力等有特殊要求的领域。
6、耐磨玻璃纤维,用作各种水泥制品的新型增强材料,用其制作的水泥制品具有轻质、高强、耐冲击的优点。
①比无碱玻璃纤维更优良的电性能,介电系数低,介电损耗小;②密度低,适用于制作雷达天线罩。
玻璃纤维是一种无机非金属材料,以天然矿石为原料,按设计的配方进行配比后,进行高温熔制、拉丝、络纱、织布等工序形成各类产品,配合树脂赋予形状后,就可以成为优良性能的结构用材了。
(1)玻璃纤维种类如果玻璃纤维按照单丝直径分类的话,玻璃纤维单丝呈圆柱形,它的粗细可以用直径来表示。
通常根据直径范围,把拉制成型的玻璃纤维分成几种(其直径值以um为单位):粗纤维:其单丝直径一般为30um;初级纤维:其单丝直径大于20um;中级纤维:单丝直径10-20um;高级纤维:(亦称纺织纤维)其单丝直径3-10um。
对于单丝直径小于4um的玻璃纤维又称为超细纤维。
单丝直径不同,不仅纤维的性能有差异,而且影响到纤维的生产工艺、产量和成本。
一般5-10um的纤维作为纺织制品用,10-14um的纤维一般做无捻粗纱、无纺布、短切纤维毡等较为适宜。
(2)玻璃纤维性能1、玻璃纤维布用于低温-196℃,高温300℃之间,具有耐气候性。
2、玻璃纤维布具有非粘着性,不易粘附任何物质。
3、玻璃纤维布耐化学腐蚀,能耐强酸、强碱、王水及各种有机溶剂的腐蚀,能够承受药物作用。
4、玻璃纤维布摩擦系数低,是无油自润滑的最佳选择。
5、玻璃纤维布透光率达6~13 %。
6、玻璃纤维布具有高绝缘性能、防紫外线、防静电。
7、玻璃纤维布强度高,具有良好的机械特性。
8、玻璃纤维布耐药剂性。
(3)玻璃纤维用途1、玻璃纤维布通常用作复合材料中的增强材料,电绝缘材料和绝热保温材料,电路基板等国民经济各个领域。
2、玻璃纤维布多用于手糊成型工艺,玻璃纤维布主要是在船体、贮罐、冷却塔、船舶、车辆、槽罐等方面应用。
3、玻璃纤维布广泛应用于墙体增强、外墙保温、屋面防水等方面,还可以应用于水泥、塑料、沥青、大理石、马赛克等墙体材料的增强,是建筑行业理想的工程材料。
4、玻璃纤维布在工业上主要用于:隔热、防火、阻燃。
该材料在遭到火焰燃烧时吸收大量热量并能阻止火焰穿过、隔绝空气。
芜湖白云玻纤有限公司是一家专业从事玻璃纤维及其制品研发、生产、销售的公司,主要生产高、中、无碱玻璃纤维及其制品,产品函盖中、无碱玻璃纤维无捻粗纱、短切原丝、短切毡、电子级玻纤纱和玻纤布、缠绕纱、拉挤纱、喷射纱、SMC、等各种规格不同种类的产品。
玻璃纤维王移丽新疆大学大学纺织与服装学院,新疆乌鲁木齐830046摘要玻璃纤维是现代纺织行业重要的纤维材料之一,因其具有优异的性能在现代社会中得到广泛的应用。
概述现有对玻璃纤维进行表面处理的方法并对玻璃纤维的应用前景做了简要的展望。
关键词玻璃纤维;制备;性能;应用;表面处理引言玻璃纤维是无机非金属材料中的一种新型功能材料和结构材料。
由于具有耐高温性能好、抗腐蚀性强、强度高、吸湿性低、延伸小及绝缘性好等一系列优异特性,目前已广泛应用于电子、通讯、核能、航空、航天、兵器、舰艇及海洋开发、遗传工程等高新技术产业,成为我国21世纪不可缺少的可持续发展的高新技术材料。
1概述1.1玻璃纤维的概况玻璃纤维工业自1938年创立以来,其产量、生产工艺、品种规格和应用领域在不断发展,自20世纪60年代,玻璃纤维在飞机上就获得了应用,但由于当时的价格昂贵、工艺性能欠佳等原因,未能获得进一步的发展和重视。
后来随着技术的改进和应用领域的扩大,玻璃纤维越来越多地用于军事方面,特别是航天、航空工业,约占航天航空用的增强纤维中的67.7%。
随后,其应用范围日益扩大,如体育器具、建筑构件、轻工制品、化工管道、车工业、医疗器械、舟艇船舰等都已普遍采用玻璃纤维及其复合材料。
自20世纪80年代以来,其年均增长率高达10%左右。
1.2玻璃纤维的结构玻璃纤维是无定形的无机材料,由氧化硅及其它氧化物组成。
硅、硼、磷等元素的氧化物构成网络结构,而钠、钾、钙、镁等金属氧化物中的金属离子,填入网络中的空隙,对玻璃的性质起着重要作用,其中微量金属离子,如钛、铍等元素起到改性剂的效果,使玻璃纤维具有所要求的特性。
硅酸钠玻璃纤维的结构如图1所示[1]。
图1硅酸钠玻璃纤维结构示意图1.3玻璃纤维的分类1.3.1按其化学组成分类(1)无碱玻璃纤维:是指化学组成中碱金属氧化物含量0%~2%的铝硼硅酸盐成分的玻璃纤,其特点是具有良好的电气绝缘性,耐水性、机械强度都比较好,广泛用于生产电绝缘用玻璃纤维,也大量用于生产玻璃钢用玻璃纤维,其缺点是易被无机酸侵蚀,故不适于用在酸性环境,称为E-玻纤。
玻璃纤维glass fibre玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料。
英文原名为:glass fiber 。
成分为二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化硼、氧化镁、氧化钠等。
它是以玻璃球或废旧玻璃为原料经高温熔制、拉丝、络纱、织布等工艺。
最后形成各类产品,玻璃纤维单丝的直径从几个微米到二十几米个微米,相当于一根头发丝的1/20-1/5 ,每束纤维原丝都有数百根甚至上千根单丝组成,通常作为复材料中的增强材料,电绝缘材料和绝热保温材料,电路基板等,广泛应用于国民经济各个领域。
玻璃纤维之特性:玻璃一般人之观念为质硬易碎物体,并不适于作为结构用材但如其抽成丝后,则其强度大为增加且具有柔软性,故配合树脂赋予形状以后终于可以成为优良之结构用材。
玻璃纤维随其直径变小其强度增高。
作为补强材玻璃纤维具有以下之特点,这些特点使玻璃纤维之使用远较其他种类纤维来得广泛,发展速度亦遥遥领先其特性列举如下:(1)拉伸强度高,伸长小(3%)。
(2)弹性系数高,刚性佳。
(3)弹性限度内伸长量大且拉伸强度高,故吸收冲击能量大。
(4)为无机纤维,具不燃性,耐化学性佳。
(5)吸水性小。
(6)尺度安定性,耐热性均佳。
(7)加工性佳,可作成股、束、毡、织布等不同形态之产品。
(8)透明可透过光线.(9)与树脂接着性良好之表面处理剂之开发完成。
(10)价格便宜。
玻璃纤维的分类:玻璃纤维按形态和长度,可分为连续纤维、定长纤维和玻璃棉;按玻璃成分,可分为无碱、耐化学、高碱、中碱、高强度、高弹性模量和抗碱玻璃纤维等。
生产玻璃纤维的主要原料是:石英砂、氧化铝和叶蜡石、石灰石、白云石、硼酸、纯碱、芒硝、萤石等。
生产方法大致分两类:一类是将熔融玻璃直接制成纤维;一类是将熔融玻璃先制成直径20mm的玻璃球或棒,再以多种方式加热重熔后制成直径为3~80μm的甚细纤维。
通过铂合金板以机械拉丝方法拉制的无限长的纤维,称为连续玻璃纤维,通称长纤维。
通过辊筒或气流制成的非连续纤维,称为定长玻璃纤维,通称短纤维。
制品工艺第一节玻璃纤维纺织制品概述(一)分类定义:玻璃纤维纺织制品的国际标准名称为Textile Glass。
标准定义是“以连续玻璃纤维或定长玻璃纤维为基材制成的纺织制品的通称”。
玻璃纤维制品总体分为无纺制品和纺织制品两大类。
(我公司目前生产的玻纤制品属于无纺制品类)按产品形态划分可分为纱线和织物两大类别。
其中纱线类制品又分为无碱玻璃纤维无捻粗纱和无碱连续玻璃纤维纱。
(二)纱织制品分类表:第二节细纱(一)电子纱和工业纱1. 定义:纤维直径小于10微米的细纱,因其工业用途不同分为电子纱和工业纱。
2. 用途:电子纱最终用于电子元件印刷线路板。
工业纱用于工业织物,如防火帘、模建筑、同步带、帘子线、编制套管等。
3.生产工艺流程(拉丝工艺起):4.细纱主要质量控制标准:外观质量、号数(TEX值)、含水率、可燃物含量、捻度、硬挺度、硬度、断裂强度等。
5. 细纱成品代号表示:纱管类型4.0KG左右Y1 ---- 浸润剂类型0.7Z ---- 0.7捻/25mm (28捻/米) Z向1/0 ---- 单股加捻75 ---- 每磅纤维的百码数(7500码/磅)单纤维直径为9微米的玻纤长丝❖捻度–纱线加捻程度,公制单位:捻/100cm,英制单位:捻/英寸(1英寸=2.54cm)。
❖捻向--表示捻度的方向,分为S和Z两个方向。
6.细纱产品简介(1) 电子纱a.G75Y1/Y4系列规格代号 TEX中心值直径(µm)G75Y1/Y4 68.7±1.7 9b.E225系列规格代号 TEX中心值直径(µm)E225Y3 22.5±0.7 7c.D450系列规格代号 TEX中心值直径(µm)D450Y5 11.2±0.5 5(2) 工业纱a.G37系列规格代号 TEX中心值直径(µm)G37Y1 136±4.0 9b.D225系列规格代号 TEX中心值直径(µm)D225Y5 2.5±0.9 5c.G25R/N系列规格代号 TEX中心值直径(µm)G25R/N 204±8 9d.G75R/N系列规格代号 TEX中心值直径(µm)G75R 68.7±3.4 9G75N 68.7±4 9e.G150系列规格代号 TEX中心值直径(µm)G150Y1 33±1.0 9f.DE180系列规格代号 TEX中心值直径(µm)DE180Y5 28±1 6g.并捻纱纱定义:多股细纱并绕在一起❖并捻细纱成品代号表示:股纱捻度,120捻/米股纱捻向“S”复捻时合股数初捻时原丝股数原丝线密度,即TEX值单丝的公称直径(µm)连续纤维电子级细纱7.外观检验标准1)含油不良:纱外观亮丝或出现刺猬状毛丝,不合格。
一、玻璃纤维定义
玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料,它是以天然矿石为原料,按设计的配方进行配比后,进行高温熔制、拉丝、络纱、织布等工序最后形成各类产品。
具有强度大,弹性模量高,伸长率低,电绝缘性好、耐腐蚀等优点,通常作为复合材料中的增强材料、电绝缘材料和绝热保温材料等,广泛应用于国民经济的各个领域。
二、玻纤分类
玻璃纤维的分类方法很多。
一般可从玻璃原料成分、单丝直径、纤维外观、生产方法及纤维特性等方面进行分类。
以玻璃原料成分分类,是目前最为通俗的一种方法,主要用于连续玻璃纤维的分类。
以不同的碱金属氧化物含量来区分,碱金属氧化物一般指氧化钠、氧化钾,由纯碱、芒硝、长石等物质引人。
碱金属氧化物是普通玻璃的主要组分之一,其主要作用是降低玻璃的熔点。
但玻璃中碱金属氧化物的含量愈高,它的化学稳定性、电绝缘性能和强度都会相应降低。
因此,对不同用途的玻璃纤维,要采用不同含碱量的玻璃成分。
从而经常采用玻璃纤维成分的含碱量,作为区别不同用途的连续玻璃纤维的标志。
根据玻璃成分中的含碱量,可以把连续纤维分为如下几种:无碱纤维(通称E玻璃):R2O含量小于0.8%:是一种铝硼硅酸盐成分。
它的化学稳定性、电绝缘性能、强度都很好。
中碱纤维(C玻璃):R20的含量为11.9%-16.4%,是一种钠钙硅酸盐成分,因其含碱量高,不能作电绝缘
材料,但其化学稳定性和强度尚好。
高碱纤维:R2O含量等于或大于15%的玻璃成分。
一般采用碎的平板玻璃、碎瓶子玻璃等作原料拉制而成。
现在国家已经禁止生产此类产品。
无碱和中碱玻璃纤两类产品的产量占目前玻纤总产量的98%以上,是用途最广泛的两类产品,在玻纤业内,玻璃纤维就泛指无碱和中碱产品,下面简要从性能、生产工艺和应用领域方面对二者做简单对比。
三、力学性能比较
1 性能比较
1.1力学性能
玻璃纤维纱线的强度取决于单纤维的强度,单纤维的强度与其化学组成相关。
国际上都是以新生态纤维的强度来代表玻璃的强度,所谓新生态纤维是指玻璃熔体流经拉丝漏板漏嘴后刚形成的纤维。
此时的纤维尚未遭受空气中水分的侵蚀,纤维表面微裂纹的数量和尺寸都极小,此时测得的强度较真实。
表1给出了无碱、中碱2种玻璃的新生态纤维拉伸强度。
从表1中可以看出,无碱玻璃的强度高于中碱玻璃。
影响玻璃强度的因素很多,主要有化学成分、纤维直径、存放时间及环境等。
对
于实际生产中的玻璃纤维产品来说,其强度除与上述因素有关外还与玻璃熔化质量、成型工艺及装备、浸润剂的种类和品质有很大关系。
弹性模量和断裂伸长率也是反映材料性能的重要指标,玻璃纤维弹性模量高、伸长小、并且没有塑性伸长,这是玻璃纤维的特性。
弹性模量和断裂伸长率主要取决于玻璃成分,与纤维直径关系不大。
表2给出了无碱和中碱玻璃纤维的弹性模量和断裂伸长率。
1.2化学稳定性
化学稳定性是指玻璃抵抗水、酸、碱等介质侵蚀的能力。
通常以受介质侵蚀前后的质量损失、析出的碱量及进入侵蚀介质中的玻璃组分、强度损失和直径减少率等指标来衡量。
表3给出了无碱和中碱玻璃纤维的耐水性。
它是以5000cm2表面积试样,在250ml蒸馏水中煮3h测得的结果。
表4给出了无碱和中间玻璃纤维的耐酸性。
它是以5000cm2表面积试样,在0.25mol/L H2SO4溶液中煮3h测得的结果。
表5给出无碱和中碱玻璃的耐碱性试验结果。
它是用相同比表面积的玻璃球进行试验,每个玻璃球质量约为309,表面积约为36cm2。
碱性介质采用5%NaOH溶液,耐碱性以失重和溶出硅离子浓度进行衡量。
从表3中可以看出,无碱玻璃在水中的失重和析碱量都低于中碱玻璃,表明无碱玻璃的耐水性优于中碱玻璃。
表4显示在酸性溶液中,中碱玻璃的失重远低于无碱玻璃,说明中碱玻璃的耐酸性明显优于无碱玻璃。
从表5中可以看出无论是失重还是溶出硅离子浓度,无碱玻璃都高于中碱玻璃,可以看出中碱玻璃的耐碱性略好于无碱玻璃。