玻璃纤维与立体织物45页PPT

– 1997年，首条万吨级的池窑生产线在山东泰安建成
– 1998年，具有自主知识产权的7500吨/年池窑生产线在杭玻集团建成 – 1999年开始，在国家产业政策的引导下，池窑法生产技术迅速推广， 逐步形成以池窑技术为主导的企业群 – 2003年，池窑法玻璃纤维产量首次超过坩埚法，占总产量的比例达 到57% – 2005年，共有近40座池窑生产线
100
2060
¿ ¡ GPa £ Á Ô Ä ¯ Ð µ
91.6 82.9 73 86.4
90 80 70 60 50 40 E² £Á §
SH2² £Á §
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பைடு நூலகம்M² £Á §
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D2² £Á §
各种纤维强度比较
51.7
SH2² £Á §
SH4² £Á §
M² £Á §
D² £Á §
6
7 8
高模量玻璃纤维（M玻璃纤维） 比模量和比强度分别比无碱玻璃纤维提高15％和 10％
耐辐照玻璃纤维 石英玻璃纤维 在高能辐射（γ射线和中子的混合辐射）下十分稳 定 SiO2含量在99.9%以上
9
高硅氧玻璃纤维
SiO2含量在96%以上
我国主要玻璃纤维成分
组份或性能 SiO2 Al2O3 CaO MgO Na2O、K2O B2O3 Fe2O3 CeO2 Li2O ZrO2 TiO2 析晶上限温度/℃ 单丝强度/Mpa 弹性模量/Gpa E玻璃 54.1 14.9 16.6 4.6 <0.5 8.5 <0.5 / / / 微量 1135 3058 71.5 C玻璃 67.3 7 9.5 4.2 12 / <0.5 / / / / 1140 2626 S玻璃 52~57 20~25 / 10~14 / <5 <1.2 1~2 0.8~1.2 / / 1320 4018 83.3 93.1 A玻璃 71 3 8 3 15 / / / / / / 1020 M玻璃 48~54 16~22 / 18~23 / / / 1~3 / 0~4 0~4 1300

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⑸A玻璃
亦称高碱玻璃，是一种典型的钠硅酸盐玻璃，它的Na2O含量高达14％， 因而耐水性很差，很少用于玻璃纤维生产。
在国外主要用在生产玻璃棉、屋面沥青增强材科中，也可将A玻璃用于 大辊筒拉丝工艺中，生产各种玻璃钢用的表面毡或连续原丝毡，主要是利用 其耐酸性较好，可以置于玻璃钢表面层，提高制品耐化学性。
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⑶高强玻璃纤维
美国欧文斯—科宁公司生产的牌号为S和S-2玻璃纤维、法国圣戈班公司 生产的R-玻璃纤维、日本日东纺生产的T玻璃纤维及我国生产的HS玻璃纤 维均属于高强玻璃纤维。
特点:高强度、高模量。 用它们生产的玻璃钢制品多用于军工、空间、防弹盔甲及运动器械。 由于价格昂贵，目前在民用方面还不能得到推广，全世界产量也就几 千吨左右。
⑺D玻璃
亦称低介电玻璃，用于生产介电强度好的低介电玻璃纤维。
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上述玻璃纤维目前实际的产量及价格差异甚大， 下表简要地说明了 这一情况，并可知无碱玻璃纤维是世界玻璃纤维的主流。
注：①不包括中国生产
E： 电绝缘(无碱)玻璃; C： 耐化学侵蚀(中碱)玻璃 ; A： 高碱含量玻璃 ; D： 介电性能优良的(低介电)玻璃; S： 高机械强度(高强)玻璃 ; AR： 耐碱玻璃 ECR： 耐化学腐蚀无硼无碱玻璃
亦称中碱玻璃， 优点：耐化学性特别是耐酸性优于无碱玻璃, 缺点：电气性能差，机械强度低于无碱玻璃纤维10％~20％。 国外的中碱玻璃纤维含一定数量的B2O3 。 我国的中碱玻璃纤维则完全不含硼。 国外用途：中碱玻璃只是用于生产耐腐蚀的玻璃纤维产品，如用于生 产玻璃纤维表面毡等，也用于增强沥青屋面材料， 我国用途：中碱玻璃纤维占据玻璃纤维产量的一大半(60％)，广泛用于 玻璃钢的增强以及过滤织物，包扎织物等的生产，因其价格低于无碱玻璃纤 维而有较强的竞争力 。

维布在制造过程中不易变形。
玻璃纤维布的物理性能
密度
表示单位体积内玻璃纤维布的 质量。密度小意味着纤维布具 有较轻的重量，适用于需要减
轻重量的领域。
吸水率
衡量玻璃纤维布吸湿性能的指标。 吸水率越低，纤维布的尺寸稳定性 越好，受湿度影响越小。
透气性能
表示玻璃纤维布允许气体通过的能 力。透气性能好的纤维布在一些特 定应用（如过滤材料）中具有优势 。
04
玻璃纤维布的应用案例
玻璃纤维布在建筑行业的应用
增强混凝土
01
玻璃纤维布可以作为混凝土的增强材料，提高混凝土的抗拉强
度和抗裂性能，有效延长建筑的使用寿命。
墙体保温
02
玻璃纤维布与保温材料复合，形成保温层，提高建筑物的保温
性能，降低能耗。
防水材料
03
玻璃纤维布可作为防水卷材的基材，具有良好的耐候性和抗老
玻璃纤维布在汽车工业的应用
车身结构
玻璃纤维布与树脂复合制成的复合材料可用于汽车车身的制造，提高车身的抗冲击性和刚度，同时降低车身重量 ，提高汽车的燃油经济性。
车内装饰
玻璃纤维布可用于汽车座椅、顶棚等内饰件的制造，具有良好的耐磨、耐候性能，提高内饰件的使用寿命。
玻璃纤维布在其他领域的应用
电子产品
玻璃纤维布可作为电子产品的绝缘材料，具有良好的绝缘性能和耐高温性能，确保电子产品的稳定运 行。பைடு நூலகம்
体育器材
玻璃纤维布可用于制造体育器材，如滑雪板、帆船等，具有轻质、高强度的特点，提高器材的性能。
THANKS。
02
玻璃纤维布的制造工艺
玻璃纤维的原材料准备
玻璃纤维原材料选择
通常选用无碱玻璃纤维或中碱玻璃纤维作为原料，其具有高强度、耐腐蚀等特性 。

复合材料概论8-玻璃纤维 幻灯片PPT
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本节主要内容
7.4 玻璃纤维及其制品 7.4.1 玻璃纤维及其制品的生产工艺 7.4.2 玻璃纤维纱的规格及性能 7.5 玻璃纤维的外表处理 7.5.1 浸润剂 7.5.2 玻璃纤维外表处理剂 7.5.3 玻璃纤维外表处理方法 7.6 特种玻璃纤维 7.6.1 高强度玻璃纤维 7.6.2 高模量玻璃纤维 7.6.3 高硅氧纤维和石英纤维 7.6.4 空心玻璃纤维
5、玻璃纤维耐碱网布
玻璃纤维耐碱网布是以 中碱或无碱玻璃纤维织物 为根底，经耐碱涂层处理 而成。该产品强度高、粘 结性好、服贴性、定位性 极佳，广泛应用于墙体增 强，外墙保温，屋面防水 等方面，还可应用于水泥、 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。
6、膨体纱与膨体布
7.4 玻璃纤维及其制 品
7.4.1 玻璃纤维及其制品的生 产工艺 7.4.1.1 玻璃纤维的生产工艺
坩埚法拉丝、池窑漏板法拉丝
(1) 坩埚法拉丝工艺
生产工艺由制球和拉丝 两局部组成 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
1—加料孔；2—铂针；3—坩埚； 4—电极板；5—玻璃液；6—漏板； 7—玻璃纤维单丝；8—集束轮； 9—玻璃纤维原纱；10—拉丝卷筒
7、拉挤纱
具有良好的耐磨性、柔 软成性好、纤维光滑毛纱少、 与苯乙烯有极好的相溶性， 浸透速度非常快。通过拉挤 成型与聚酯或环氧树脂结合 成高强度的玻璃钢制品。

❖ 我国在1990年才有第一座从国外引进的年产4000吨无碱玻璃 纤维池窑拉丝投产，其生产能力不足当年全国产量的百分之 五。
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池窑拉丝法的特点：
❖ 不经制球、坩埚再熔工序。 ❖ 工序简化，原丝质量好。 ❖ 玻璃熔量大，产量高(可以实现1600孔，2000孔，更多孔的
大漏板拉丝)。
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6.1.3 GF的性能 1)物理性能
❖ a. 外观：光滑，圆柱形。纤维之间抱合力小，影响了与树
脂的复合效果。但光滑表面对气体和液体通过的阻力小，所 以制作过滤材料较理想。
❖ b. 密度：2.5左右，主要取决于玻璃的成分。某些特种玻璃， 如石英玻璃纤维，高硅氧玻璃纤维等，其密度较低，仅为 2.0-2.2g/cm3；含有大量重金属氧化物的高模GF，密度可达 2.7-2.9g/cm3。
CH CH2 ， CH CH2 O
X为易水解基团，水解后(一般为-OH)可与GF作用 n多数为1
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偶联机理如下：
❖ 硅烷偶联剂水解
❖ 三醇基硅烷与GF表面的-OH形成氢键
❖ GF在烘干过程中，硅烷偶联剂与GF表面以氢键形式结合 的-OH，在高温下发生醚化反应，脱去1分子水形成醚键， 以形成的共价键结合。
GF的弹性模量小于金属合金。且其弹性模量与玻璃组成， 结构密切相关。
GF的弹性伸长率低，如E玻璃纤维仅3%左右，S玻璃纤 维5.4%，这说明GF只存在弹性变形，是完全弹性体，拉伸 时，不存在屈服点。
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3) 耐磨性、耐折性(柔性)
GF的耐磨性：指GF抵抗摩擦的能力； GF的耐折性：指纤维抵抗折断的能力。
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缺点：由于浸润剂中的成分影响了纤维与基体之间的粘合，
因此需通过热清洗及后处理工艺，将GF表面的浸润剂除去，再 经偶联剂处理后方可使用。
2）表面处理剂
又称为偶联剂，架桥剂，是一种能够改变GF增强CM界面
能的化合物。即使其用量很低(在GF上约为0.05-0.2%)，也会
改善GF与基体的界面状态，可提高CM的强度、耐水性、耐老 化性及使用寿命。
CH CH2 ， CH CH2 O
偶联机理如下：

硅烷偶联剂水解
三醇基硅烷与GF表面的-OH形成氢键
GF在烘干过程中，硅烷偶联剂与GF表面以氢键形式结合 的-OH，在高温下发生醚化反应，脱去1分子水形成醚键， 以形成的共价键结合。
R
R H2O HO Si OH OH 三醇基硅烷
R R HO H Si OH O H O Si H O Si
三、单元窑生产工艺
Batch 熔化 Melting 拉丝 Fiberforming 烘干 Drying
配料

络纱 织布 制毡 捻线
Roving Weaving Mat production Twisting
短切 Chopping
五、GF的表面处理 1）浸润剂 a.浸润剂的作用
四、玻璃纤维怎么做出来的 ? IV. HOW IS FIBERGLASS PRODUCED?
一、代铂炉生产工艺
四、玻璃纤维怎么做出来的 ? IV. HOW IS FIBERGLASS PRODUCED?
二、波歇炉生产工艺
四、玻璃纤维怎么做出来的 ? IV. HOW IS FIBERGLASS PRODUCED?
In 1959 and 1960, Owens Corning and PPG built fiberglass furnaces.

于制造双曲面制品或复杂形状的玻璃钢制 品。
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玻璃纤维制品
3)缎纹布 一个方向上的每根纱上面通过另一方
向的几根纱。玻璃纤维的卷曲最少。
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玻璃纤维制品
3)缎纹布 缎纹布比斜纹布更柔软，有良好铺覆性，
适用于铺复型面复杂的玻璃钢制品。
• 电绝缘材料：无碱玻纤 • 半导体：加入氧化铁、氧化铝、氧化铜 • 导电纤维：涂金属或石墨
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（5）玻璃纤维的光学性能
• 优良的透光材料 • 做各种采光材料
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（6）玻纤的化学性能
• 耐化学药品 • 有碱纤维耐酸性好 • 中碱、无碱耐碱性好 • 中碱比无碱耐酸性好
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4、玻璃纤维的制造
盐玻璃，因耐水性很差，很少用于生产玻 璃纤维。
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2、玻璃纤维的组成和结构
（1）玻璃纤维的化学组成 • 玻璃纤维的化学组成主要是SiO2，以及碱
金属氧化物。 • 玻璃纤维的化学组成对玻璃纤维的性质和
工艺特性起决定性作用 。 • 以SiO2为主的硅酸盐玻璃，以B2O3为主的
称为硼酸盐玻璃。
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2、玻璃纤维的组成和结构
• 纤维状增强材料，它的抗拉强度和拉伸弹 性模量，有时要比同一块材料要大几个数 量级。
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概述
generalization
• 增强材料 纤维 fiber 晶须 whisker 粉体 particle
• 纤维增强材料应用最广泛，如 玻璃纤维（glass fiber） 碳纤维（carbon fiber) 芳纶纤维(aramid fiber)
(1) 按玻璃原料分类
碱性氧化物含量
有碱玻璃纤维
大于12％
中碱玻璃纤维
6％－12％

(1) 以玻璃原料成分分类 这种分类方法主要用于连续玻璃纤维的分类。 一般以不同的含碱量来区分：
无碱玻璃纤维(通称E玻璃)： 国内目前规定碱金属氧化物含量不大于0.5％，国外 一般为1％左右；
中碱玻璃纤维：碱金属氧化物含量为11.5％－12.5％； 特种玻璃纤维：如由纯镁铝硅三元组成的高强玻璃 纤维；镁铝硅系高强、高弹玻璃纤维；硅铝钙镁系 耐化学介质腐蚀玻璃纤维；含铅纤维；高硅氧纤维； 石英纤维等。
•特点：没有固定的熔点
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统
7.2.2 玻璃纤维的结构
微晶结构假说：
玻璃是由硅酸块或二氧化硅的“微晶子” 组成，在“微晶子”之间由硅酸块过冷溶 液所填充。
网络结构假说ห้องสมุดไป่ตู้
玻璃是由二氧化硅的四面体、铝氧三面体或 硼氧三面体相互连成不规则三维网络，网络 间的空隙由Na、K、Ca、Mg等阳离子所填充。 二氧化硅四面体的三维网状结构是决定玻璃 性能的基础，填充的Na、Ca等阳离子称为网 络改性物。
玻璃纤维的化学组成主要是二氧化硅(SiO2)、三 氧化二硼(B2O3)、氧化钙(CaO)、三氧化二铝(Al2O3) 等
以二氧化硅为主的称为硅酸盐玻璃； 以三氧化二硼为主的称为硼酸盐玻璃。 氧化钠、氧化钾等碱性氧化物为助熔氧化物，它可 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 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 绝缘性和化学稳定性会相应的降低
篮球比赛是根据运动队在规定的比赛 时间里 得分多 少来决 定胜负 的，因 此，篮 球比赛 的计时 计分系 统是一 种得分 类型的 系统

整經(Warping)
➢ 玻織布是由經紗(Warp)及緯紗(Fill)所縱 橫交織而成的，因經紗的長度很長，關系 著布料的整体品質。故需就所織出布幅寬 度，將所買來的原紗重新加以密集間隔排 列，也就是重新將多卷原紗同時平行排繞 在等待織布的經軸上(Warp beam)。
➢ 緯紗則是直接繞在緯管上(Qvill or bobbin)去織布即可。
91~98%的漿料，然后再長時間低溫批處理 。
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矽烷處理(Silane Treatment)(一)
➢ 矽烷處理：是玻璃表面的一种“偶合”性 的皮層，讓樹脂除了原來机械之料性外， 再提供一种分子級的“化學鍵接力”，在 溫度遽變下維持二者的結合強度，故又可 稱之為“附著力促進劑”(Adhesion promoter)。
➢ 此种上漿處理的張力控制要特別小心， 以防其斷裂而影響布的品質。上過漿的 經紗還要通過一個擠輪(Nip Roll)把多 余的漿料擠掉，然后再通過熱蒸气的烘 干后，即可進行綜框的操作(Entering)。
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綜紗(Entering)、上緯紗(Bobbin)
➢ 綜紗：此一動作是把每支經紗都穿入帶 頭的鋼扣中，使能在織布机內(Loom)進 行上下提動。
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IPC-EG-140關于扁平布(MS型電子級 玻纖布)規格
MS型玻布 型號
2116aMS 2319MS 1086MS 1084MS 1067MS 1037MS
單位面 公稱厚 積質量 度(mm) (g/m^2)
0.093 104
0.083
94
0.054
54
0.05
玻璃纤维布简介演示文稿