玻璃纤维专题知识培训

1、1第二篇 组分材料 复合材料是一个多相材料。在复合材料中，增强材料作为分散相，树脂基体作为分散介质，互不溶混而组成一个整体结构。在增强材料和基体树脂之间，还存在着第三相增强材料与基体之间界面。 增强材料，基体树脂和增强材料基体树脂界面，这三个单元有机组合，使复合材料含有增强材料或基体树脂单独存在时所不具备优良性能。 本篇分章讨论聚合物基复合材料三个组分单元。玻璃纤维专题知识培训第1页22.1 概述2.1.1 添加剂 是指被物理地分散在聚合物基体中，而不显著地影响聚合物分子结构那些辅助材料。 （1）提升稳定性能； （2）改进力学性能； （3）改进加工性能； （4）改进表面性能和外观添加剂； （5

2、）提升耐热性能； （6）改变其它性能。第2章 增强材料玻璃纤维专题知识培训第2页32.1.2.增强纤维品种与性能 复合材料组分之一是增强材料或称增强剂，其主要功效是显著提升基体材料机械性能，即赋予复合材料高强度和高模量等力学性能。增强剂形态：微粒、薄片、纤维等。其中纤维状增强效果最好。比如：块状石墨是脆性材料，它拉伸强度为689MP，商用石墨纤维拉伸强度在17002800MP。 玻璃纤维专题知识培训第3页4连续长纤维复合材料玻璃纤维专题知识培训第4页5主要纤维品种：1）无机纤维（1）玻璃纤维。（2）碳纤维。 聚丙稀腈基碳纤维；沥青基碳纤维（3）硼纤维。（4）碳化纤维（5）氧化铝纤维2）有机纤维

3、（1）刚性分子链： 对位芳酰胺；聚苯并噁；聚芳酯（2）柔性分子链： 聚乙烯；聚乙烯醇玻璃纤维专题知识培训第5页6 相关纤维增强作用将在复合材料力学性能章节中讨论，本章只讨论纤维本身组成、制备、结构与性能，重点介绍当前聚合物基复合材料惯用玻璃纤维、碳纤维和芳纶等增强材料，为复合材料材料设计、制造和应用等打下基础。玻璃纤维专题知识培训第6页7 2.2 玻璃纤维 玻璃纤维是将熔融玻璃液，以极快速度拉成细丝而成。因为它很细，因而除了具备普通块状玻璃一些性质外，还具备一些新特点，如消失了玻璃脆性，变质地柔软，含有弹性，可并股、加捻、纺织成各种玻璃布、玻璃带等织物。 玻璃纤维是复合材料中使用量最大一个增强

4、材料。 玻璃纤维概况玻璃纤维专题知识培训第7页8、普遍采取池窑拉丝新技术；、大力发展多排多孔拉丝工艺；、用于玻璃钢纤维直径逐步向粗方向发展，纤维直径为1424m，甚至达27m；、大量生产无碱纤维；、大力发展无纺织玻璃纤维织物，无捻粗纱和短切纤维毡片所占百分比增加；、重视纤维-树脂界面研究，偶联剂品种不停增加，玻璃纤维前处理受到普遍重视。国外进展：玻璃纤维专题知识培训第8页9 我国玻璃纤维工业诞生于1950年，当初只能生产绝缘材料用初级纤维。 1958年以后，玻璃纤维工业得到快速发展。现在全国有大、小玻璃纤维厂家200多个，玻璃纤维年产量为5万吨，其中无碱纤维占20，中碱纤维占80，纤维直径多数

5、为6-8m，正向粗纤维方向发展。 池窑拉丝工艺正在推广，重视纤维-树脂界面研究，新型偶联剂不停出现，许多玻璃纤维厂使用前处理工艺，玻璃纤维工业不停发展促进了我国复合材料及尖端科学技术发展。国内进展：玻璃纤维专题知识培训第9页10 各种氧化物对处于玻璃态玻璃行为及最终制品玻璃性能影响分析以下。 SiO2是几乎全部玻璃中一个主要成份，它熔点高，含有很高粘度，在熔融状态下气泡脱除速度很慢。对于最终玻璃，它存在造成玻璃含有低热膨胀系数。 Na2O、Li2O、K2O等碱金属氧化物使玻璃含有低粘度，改进玻璃流动性。它们使成品玻璃含有高膨胀系数及易受潮气(水分)侵蚀。 CaO、MgO使玻璃液含有中等粘度，易

6、于析晶，在玻璃中它们能改进制品耐化学性、耐水性及耐酸、碱性，以及耐温性。 B2O3使玻璃熔体含有中等粘度，在玻璃熔制时起助熔剂作，使玻璃含有低热膨胀性及稳定玻璃电气性能。 1、各种玻璃纤维成份及性能2.2.1 玻璃纤维组成及分类玻璃纤维专题知识培训第10页11 ZnO使玻璃液粘度稍稍上升,它在玻璃中有利于耐化学性增加。 PbO大大降低了玻璃液粘度起着助熔剂作用,在成品玻璃中增加破璃密度以及光亮程度,造成高热膨胀。用在生产高品质玻璃，也可用在耐辐照玻璃纤维成份中。 BeO造成中等玻璃粘度,有利于增加玻玻璃产品耐化学性及提升密度。 TiO2造成玻璃液粘度稍高，改进玻璃耐化学性，尤其是耐碱性。 Zr

7、O2显著增加玻璃液粘度及析晶倾向，它大大提升了玻璃耐碱性。 A12O3增加熔体粘度，使最终玻璃有高机械性质及改进耐化学性。 Fe2O3作为着色剂使用，普通在玻璃中是作为杂质处理，在玻璃液中吸收红外光，妨碍玻璃液中传热。它存在使玻璃着上绿色。 玻璃纤维专题知识培训第11页12玻璃纤维专题知识培训第12页13表2-2 惯用玻璃纤维化学成份玻璃纤维品种玻璃纤维化学成份（质量分数）/%SiO2 K2O Na2O Al2O3 MgO CaO ZnO B2O3 ZrO BaO CaF2无碱1#无碱2#电工无碱E普通有碱A普通中碱中碱5#抗碱G20耐酸C高强S高模M54.154.453.572.064.56

8、7.571.065.064.353.70.314.20.52.498.00.3BeO8.00.5 15.0 4.5 16.5 9.0 2.0 13.8 4.0 16.2 9.0 16.3 4.4 17.3 8.0 SO3 0.6 2.5 10.0 0.712.5 4.0 3.5 8.5 4.0 3.0 1.511.5 6.6 4.2 9.5 1.0 16.0 4.0 3.0 14.0 6.0 25.0 10.3TiO2 Li2O CeO Fe2O3 7.9 3.0 9.0 12.7 3.0 0.5 2.0玻璃纤维专题知识培训第13页14 总之，玻璃纤维化学成分制定一方面要满足玻璃纤维物理和化学

9、性能要求，具有良好化学稳定性；其次要满足制造工艺要求，如合适成型温度、硬化速度及粘度范围。玻璃纤维专题知识培训第14页152、玻璃纤维分类 玻璃纤维分类方法很多，普通可从玻璃原料成份；单丝直径、纤维外观及纤维特征等方面进行分类。 1） 按化学组成份 这种分类方法主要用于连续玻璃纤维分类。普通以不一样含碱量来区分： 有碱玻璃纤维：碱金属氧化物含量大于12； 中碱玻璃纤维：碱金属氧化物含量612； 低碱玻璃纤维：碱金属氧化物含量26 ； 微碱玻璃纤维（无碱玻璃纤维）：碱金属氧化物含量低于2； 玻璃纤维专题知识培训第15页16是以钙铝硼硅酸盐组成玻璃纤维，这种纤维强度较高，耐热性和电性能优良，能抗大

10、气侵蚀，化学稳定性也好(但不耐酸)。 无碱玻璃纤维最大特点是电性能好，所以也把它称做电气玻璃。现在，国内外大多数都使用这种破璃纤维作为复合材料原材料。(1)无碱玻璃纤维(通称E玻纤)：玻璃纤维专题知识培训第16页17它是指碱金属氧化物含量在6 12之间玻璃纤维。它主要特点是耐酸性好，但强度不如E玻璃纤维高。它主要用于耐腐蚀领域中，价格较廉价。(2)中碱玻璃纤维(通称E玻纤)：玻璃纤维专题知识培训第17页18有碱玻璃称A玻璃，类似于窗玻璃及玻璃瓶钠钙玻璃。此种玻璃因为含碱量高，强度低，对潮气侵蚀极为敏感，因而极少作为增强材料。 (3)有碱玻璃纤维(A玻纤)：玻璃纤维专题知识培训第18页19国际上

11、已经商品化纤维用玻璃成份以下： E-玻璃 亦称无碱玻璃，系一个硼硅酸盐玻璃。 优点：有良好电气绝缘性及机械性能， 用途：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。 缺点：易被无机酸侵蚀，故不适于用在酸性环境。 2） 按纤维使用特征分。玻璃纤维专题知识培训第19页20 C-玻璃 亦称中碱玻璃， 优点：耐化学性尤其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1020。 国外中碱玻璃纤维含一定数量B2O3 。 我国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

12、玻璃纤维占据玻璃纤维产量一大半(60)，广泛用于玻璃钢增强以及过滤织物，包扎织物等生产，因其价格低于无碱玻璃纤维而有较强竞争力 。玻璃纤维专题知识培训第20页21 高强玻璃纤维 美国欧文斯科宁企业生产牌号为S和S-2玻璃纤维、法国圣戈班企业生产R-玻璃纤维、日本日东纺生产T玻璃纤维及我国生产HS玻璃纤维均属于高强玻璃纤维。 特点:高强度、高模量。 用它们生产玻璃钢制品多用于军工、空间、防弹盔甲及运动器械。 因为价格昂贵，当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。玻璃纤维专题知识培训第21页22 AR玻璃纤维 亦称耐碱玻璃纤维，主要是为了增强水泥而研制。普通波特兰水泥呈碱性，普通玻

13、璃纤维在这种水泥中很快就被腐蚀而丧失强度。而耐碱纤维因含有16ZrO2，故耐碱性大为增加。当前这种耐碱纤维已在增强水泥制品中应用。 我国已经有生产，法国圣戈班企业也在北京建立一座专门生产耐碱玻璃纤维工厂。 玻璃纤维专题知识培训第22页23 A玻璃 亦称高碱玻璃，是一个经典钠硅酸盐玻璃，它Na2O含量高达14，因而耐水性很差，极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，生产各种玻璃钢用表面毡或连续原丝毡，主要是利用其耐酸性很好，能够置于玻璃钢表面层，提升制品耐化学性。 在我国A玻璃也即平板玻璃，多为乡镇企业用在陶土坩埚艺中生产玻璃钢增强

14、材料。这种陶土坩埚拉制高碱玻璃纤维因为性能很差，国家不允许将其应用在玻璃钢生产中。 玻璃纤维专题知识培训第23页24 E-CR玻璃 是一个改进无硼无碱玻璃，用于生产耐酸耐水性好玻璃纤维，其耐水性比无碱玻纤改进78倍，耐酸性比中碱玻纤也优越不少。这是美国欧文斯科宁企业专利，是专为地下管道、贮罐等开发新品种。 D玻璃 亦称低介电玻璃，用于生产介电强度好低介电玻璃纤维。玻璃纤维专题知识培训第24页25 上述玻璃纤维当前实际产量及价格差异甚大， 下表简明地说明了这一情况，并可知无碱玻璃纤维是世界玻璃纤维主流。注：不包含中国生产 E： 电绝缘(无碱)玻璃; C： 耐化学侵蚀(中碱)玻璃 ; A： 高碱含

15、量玻璃 ; D： 介电性能优良(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玻璃纤维专题知识培训第25页26（1） 按纤维长短可分为定长纤维和连续纤维。 定长纤维 长度： 650mm； 制成玻璃棉或玻璃毡，可用作保温隔热材料， 也可用作压塑料增强材料； 连续长纤维用作复合材料增强材料； 3） 按产品特点分玻璃纤维专题知识培训第26页27（2） 按直径大小分类 玻璃纤维单丝呈圆柱形，以其直径不一样能够分成几个： 粗纤维： 30m； 初级纤维：20m中级纤维：10m20m； 高级纤维：3m10m亦称纺织纤维。 对于单丝直径小于4m玻璃纤维称为

16、超细纤维。 单丝直径不一样，不但纤维性能有差异，而且影响到纤维生产工艺、产量和成本。普通5m10m纤维作为纺织制品用；10m14m纤维普通做无捻粗纱、无纺布、短切纤维毡等较为适宜。玻璃纤维专题知识培训第27页28（3）按纤维外观分类 连续纤维，其中有没有捻粗纱及有捻粗纱(用于纺织)； 短切纤维； 空心玻璃纤维； 玻璃粉及磨细纤维等玻璃纤维专题知识培训第28页292.2.3 玻璃纤维结构 玻璃纤维是纤维状玻璃。玻璃是无色透明含有光泽脆性固体。它是由熔融态过冷时因粘度增加而含有固体物理机械性能无定形物体，属于各向同性均质材料。 玻璃没有固定熔点，伴随温度升高，逐步由固体变为液体，其软化温度范围比较

17、大。 玻璃纤维专题知识培训第29页30网络结构假说 玻璃是由二氧化硅四面体、铝氧三面体或硼氧三面体相互连成不规则三维网络，网络间空隙由Na、K、Ca、Mg等阳离子所填充。二氧化硅四面体三维网状结构是决定玻璃性能基础(图)，填充Na、Ca等阳离子称为网络改性物。 玻璃纤维结构示意图玻璃纤维专题知识培训第30页31 纤维玻璃各种成份主要是由天然矿石原科引入，也有少许成份来自化工原料。前者指能形成玻璃网络结构、并能改进网络结构一些原料。辅助原料又称小料，指用量较少、主要用于促进玻璃熔制并赋予玻璃一些性质一些原料。 （1）主要原科 引入二氧化硅(SiO2)原料 纤维玻璃中SiO2主要由硅砂引入，硅砂可

18、分为天然和人造两种。 要求SiO2含量为98.05%以上，Al2O3：0.85%， Na2O：0.1% Fe2O3：0.1% 。 1、生产玻璃纤维所用玻璃原料2.2.2玻璃纤维及其制品制备玻璃纤维专题知识培训第31页32 引入氧化铝（Al2O3)原料 引入氧化铝适宜原料是含碱量低瓷土。其经典成份为： 引人氧化钠(Na2O)原料 在中碱玻璃纤维生产中需引入Na2O。 通惯用原料是纯碱。纯碱分为粒化碱、重碱、粉状碱等。玻璃生产中经常使用是比硅砂粒度稍小粒化碱。粉状碱易造成粉尘，故不宜使用。 玻璃纤维专题知识培训第32页33 引入氧化硼(B2O3)原料 无碱玻纤生产通常使用土耳其生产天然硼钙石(含B

19、2O3 4344%)以引入B2O3 ，它价格较低，与硼酸或氧化硼等化工原料比，其在玻璃熔制时挥发损失小，缺点是成份不稳定。为此，天然硼钙石矿须经粉碎均化后方能使用，近年来我国已广泛使用西藏出产天然硼镁石代替硼钙石或硼酸生产无碱玻璃纤维。 西藏硼镁石中B2O3 含量约为32，MgO含量约为16。将这种硼镁石引入到纤维玻璃中，在引入B2O3 同时引人MgO，而且其引人百分比恰好符合含镁无碱玻璃配方要求。 实践表明，这种含镁无碱配方对耐火材料无显著加剧侵蚀现象，对生产无碱玻璃纤维电气性能和机械性能也无影响，所以硼镁矿在我国无碱玻璃纤维生产中应用有着光明前景. 玻璃纤维专题知识培训第33页34 （2）

20、 辅助原料 助熔剂:萤石(CaF2,含量97%) 澄清剂:芒硝(硫酸钠，含量95%以上) 引人氧化镁(MgO)原料 通惯用白云石来引人MgO。 引人氧化钙(CaO)原料 普遍采取石灰石引入CaO ，其中CaO 最低含量为54,其余成份为(粒度普通要求小于150微米)：玻璃纤维专题知识培训第34页351）玻璃纤维制备 当前生产玻璃纤维应用最广泛方法有坩埚法拉丝和池窑漏板法拉丝两种。 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制是由自动控制装置来完成1、坩埚法拉丝工艺 玻璃纤维专题知识培训第35页36加料斗铂金坩埚漏丝板单丝浸润剂槽集束轮排线器拉丝卷筒图2-1 坩埚拉丝法制备玻

21、璃纤维示意图玻璃纤维专题知识培训第36页37坩埚材料及结构 坩埚材料分类 一类为耐高温、耐玻璃液侵蚀、高温强度高铂铑合金；另一类为人工合成或天然耐火材料。 坩埚结构形式 .铂铑合金坩埚。 玻璃纤维专题知识培训第37页38 .代铂坩埚 可分电熔式和电阻式两种。 电阻式电熔式玻璃纤维专题知识培训第38页39 .组合炉 将若干台代铂坩埚合并成一个大容量玻璃球熔化妒,玻璃球熔化后，经通路流入若干块多排多孔漏板，其结构形式如图所表示.玻璃纤维专题知识培训第39页40 坩埚法和池窑法纤维成型装置均由铂铑合金漏板、丝根冷却器、喷雾器、单丝涂油器、集束器、分束器和拉丝机组成。 （1）铂铑合金漏板玻璃纤维成型装

22、置玻璃纤维专题知识培训第40页41（2）丝根冷却器玻璃纤维专题知识培训第41页42单丝涂油器玻璃纤维专题知识培训第42页43（4）喷雾器、集束器、分束器玻璃纤维专题知识培训第43页44 拉丝工艺布置是将纤维成型装置合理地布置在拉丝生产线上。工艺布置合理，将直接影响拉丝作业稳定性。拉丝工艺布置玻璃纤维专题知识培训第44页45池窑法是将玻璃配合料直接投入窑内熔融、澄清、均化后，经漏板之漏孔流出，依据制品性能要求，单丝被涂敷不一样类型浸润剂，单丝集束或分槽集束后，被拉丝机卷绕成丝饼。因为玻璃液不存在二次加热和二次污染，因而池窑法与坩埚相比，池窑法生产工艺含有拉丝作业稳定性好，断头飞丝少，同种规格产品

23、单位能耗低等优点，迄今已成为全世界最主要玻璃纤维生产技术。 2、池窑法玻璃纤维专题知识培训第45页46池窑拉丝单元窑玻璃纤维专题知识培训第46页47玻璃纤维专题知识培训第47页48池窑拉丝与坩埚拉丝相比较，含有以下优点： 1、省去制球工艺，简化工艺流程，效率高； 2、池窑拉丝一窑可安装10块到上百块漏板 3、易实现自动化 4、适于多孔大漏板生产玻璃钢适用粗纤维； 5、生产废纱便于回炉。玻璃纤维专题知识培训第48页49玻璃纤维浸润剂 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润剂。 浸润剂作用 玻璃纤维一个突出弱点是较脆

24、而且不耐磨，纤维之间摩擦系数大。在拉丝和纺织过程中。纤维就难免出现断裂现象，而且刚拉出纤维轻易受到空气中水蒸气侵蚀，使其强度下降。所以，纤维刚拉出之后，马上被覆一层保护簿膜浸润剂，含有很大意义。 浸润剂作用是：使单丝集束，便于后续并股、纺织等工序；预防原纱缠绕成卷时，纤维相互粘结；保护纤维，预防纺织时，纤维表面磨损而降低强度。玻璃纤维专题知识培训第49页50浸润剂种类1、纺织型浸润剂 纺织型浸润剂含有良好集束性、润滑性、成膜性和抗静电性。主要用于生产玻璃纤维纺织加工制品，如玻璃纱、线和织物等。 中国使用纺织型浸润刑主要是石蜡型浸润剂,国际上广泛使用是淀粉-油浸润剂。 玻璃纤维专题知识培训第50

25、页51主要组分及其作用 石蜡，主要成份是含碳原子致16个以上饱和烃类。用于浸润剂石蜡一股选择熔点为55-60。 凡士林，主要成份是碳原子数为8-20混合烃类。普通选取滴点在45以上。 机油、变压器油等矿物油，主要成份为9-16个碳混合烃类。 硬脂酸，即十八烷酸。与石蜡等组分一起使用，有助乳化作用。 固色剂或固色粉，这是一个水溶性线型初聚体树脂。其化学成份为双氰胺甲醛。对纤维粘结性、集束性有很好作用。 平平加，是合成一个非离子型表面活性剂商品名称。其主要成份为聚氧乙烯脂肪酸醇。在配方中主要起乳化和润湿作用 。石蜡型玻璃纤维专题知识培训第51页52主要组分及其作用 淀粉。其成份可视为-葡萄糖缩聚体

26、。分子结构主要有直链型和支链型两种，性能有较大差异。在浸润剂配方中主要作为粘结-成膜组分使用。 动、植物油。普通选取氢化动、植物油，如氢化棉子油、氢化牛油等。在配方中主要起润滑和软化淀粉干性膜作用。 阳离子型胺类化合物。惯用有壬酸酰胺、硬脂酸四乙烯五胺等。在配方中主要起浸润、润滑和增加强透性作用。 辅助剂。为增加附着力，往往加入明胶、水溶性环氧树脂等，另外还可加入少许杀菌剂，预防淀粉组分腐败、变质。（2）淀粉型玻璃纤维专题知识培训第52页53 由粘合剂、润滑剂、乳化剂等组份，配成拉丝用浸润剂，在拉丝过程中直接被覆于玻璃纤维表面，这种浸润剂称为增强型浸润剂。增强型浸润剂在一定程度上能满足拉丝工艺

27、要求，而且对纤维与树脂粘结影响不大。所以，在玻璃钢成型时无须除去，可直接使用。目标国外广泛使用，国内也有越来超多厂家采取增强型浸润剂；增强型浸润剂种类很多，在选取玻璃纤维及其织物时。必须依据树脂类型考虑采取何种浸润剂。 当前国内惯用增强型浸润剂有414型浸润剂(与酚醛、环氧粘协力强)和7001型浸润剂(与聚酯树脂粘协力强)。2、增强型浸润剂 玻璃纤维专题知识培训第53页54 玻璃钢性能不但与所用增强材料、合成树脂相关，面且在很大程度上还与增强材料和合成树脂界面结合好坏相关。 表面处理就是在玻璃纤维表面被覆一个叫做表面处理剂特殊物质，使玻璃纤维与合成树脂牢靠地粘结在一起，以到达提升玻璃钢性能目标

28、。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一样材料牢靠地连接在一起，所以表面处理剂也叫做“偶联剂”、“架桥剂”。这种中间连接作用被称做“偶联作用”或“架桥作用”。 采取各种表面处理剂对玻璃纤维及织物进行表面处理、从而提升玻璃纤维与合成树脂间粘结性能，已成为提升玻璃钢基本性能主要路径之一。近年来，玻璃纤维表面处理在玻璃钢工业生产和研究领域中越来越主要，国内外都在不停研究新型表面处理剂并大力推广。3 化学处理剂玻璃纤维专题知识培训第54页55事实证实，玻璃纤维及织物经过适当表面处理后，不但改进了玻璃纤维耐磨、防水、电磁绝缘等性能，而且对玻璃钢强度，尤其是湿态下强度提升有显著效果。不论是

29、自然老化还是人土加速老化试验，玻璃纤维未经处理剂处理而制作玻璃钢，因老化面强度下降严重；经处理强度下降迟缓，且有更高强度保留值。处理剂对提升玻璃钢耐候性是十分显著。玻璃纤维专题知识培训第55页562.2.4 玻璃纤维性质1）力学性质（1）玻璃纤维拉伸应力应变关系。es（1）呈脆性材料特征玻璃纤维专题知识培训第56页57（2）玻璃纤维拉伸强度较高，但模量较低。 玻璃纤维拉伸强度较高，但模量较低 玻璃纤维最大特点是拉伸强度高。普通玻璃制品拉伸强度只有40 100 MPa，而直径10 m以下玻璃纤维拉伸强度可达1000 MPa以上，而直径5 um以下玻璃纤维拉伸强度可达2400 MPa。以上较普通合

30、成纤维高约10倍，比合金钢还高2倍。 玻璃纤维专题知识培训第57页58因为表面微裂纹尺寸和数量较小，从而降低了应力集中，使纤维含有较高强度。玻璃纤维高强原因玻璃纤维专题知识培训第58页59影响玻璃纤维强度原因A、普通情况，玻璃纤维拉伸强度随直径变细而拉伸强度增加，以下表所表示：纤维直径（m） 拉伸强度（MPa） 纤维直径（m） 拉伸强度（MPa） 160 175 19.1 942 106.7 297 15.2 130070.6 356 9.7 167050.8 560 6.6 230033.5 700 4.2 350024.1 821 3.3 3450 玻璃纤维专题知识培训第59页60B、拉伸

31、强度也与纤维长度相关，伴随长度增加拉伸强度显著下降。以下表所表示： 纤维长度（mm） 纤维直径（） 平均拉伸强度（MPa） 5 13.0 150020 15.2 120090 12.7 8601560 13.0 720玻璃纤维专题知识培训第60页61纤维直径和长度对拉伸强度影响，可用“微裂纹理论”给予解释：伴随纤维直径减小和长度缩短，纤维中微裂纹数量和大小就会对应地减小，这么强度就会对应地增加。 以上两点结果被称为玻璃纤维强度尺寸效应或体积效应，即体积或尺寸越大，测试强度越低，所以，对玻璃纤维单丝、纱、布进行强度测试时，要要求试样尺寸。玻璃纤维专题知识培训第61页62 玻璃纤维强度分散性大。

32、玻璃产品强度或拉断力数据普通都是大量测试统计平均值。 拉伸强度受湿度和温度影响。 玻璃纤维拉伸模量较低，约为70GP，与纯铝模量相近，只有普通钢材1/3，这是玻璃纤维主要缺点之一。玻璃纤维专题知识培训第62页632）热性能 玻璃纤维是无定形无机高聚物。 其力学性能与温度关系类似无定形有机高聚物，存在Tg、Tf两个转变。 因为Tg较高，约600，且不燃烧，所以相对于聚合物基体来讲，耐热性好。 假如将玻璃纤维加热至250以上后再冷却(通常称为热处理)，则强度显著下降。温度越高，强度下降越显著。比如：300下经二十四小时，强度下降20； 400下经二十四小时、强度下降50； 500下经二十四小时、强

33、度下降70； 600下经二十四小时，强度下降80。玻璃纤维专题知识培训第63页64 玻璃纤维热处理后强度下降，可能是热处理使微裂纹增加所引发. 因为玻璃纤维熔融温度较高，约为1200，故它含有瞬时耐高温特征。玻璃纤维专题知识培训第64页65玻璃纤维导热性 导热系数是指在稳定传热条件下，1m厚材料，两侧表面温差为1度（C）,在1小时内，经过1平方米面积传递热量， 玻璃纤维在20200范围内为0.86kal/（m.h.），而铝合金为108144 kal/（m.h.）。 导热系数越小，隔热性能越好。玻璃纤维有良好绝热性能。玻璃纤维热膨胀系数较低玻璃纤维专题知识培训第65页663）耐介质性能玻璃纤维除

34、对氢氟酸、浓碱、浓磷酸外，对全部化学药品和有机溶剂都有良好化学稳定性。化学稳定性在很大程度上决定了不一样纤维使用范围。玻璃纤维性能普通认为与水、湿度相关。 玻璃纤维在相对湿度80以上环境中存放，强度有所下降；玻璃纤维在100相对湿度下，强度保持率在50左右。玻璃纤维专题知识培训第66页67 玻璃纤维在水中浸泡后，强度会降低。经过干燥以后，会恢复部分强度，但另一部分损失强度是不可恢复。前者是水对玻璃纤维物理作用引发强度损失，含有可逆性；后者是水与玻璃纤维发生化学反应引发了不可逆强度损失。 水与玻璃纤维发生化学反应： SiONaH2O SiOHNaOH SiOSi+OH SiO+SiOH SiOH

35、2O SiOHOH 所以，含碱量越大，玻璃纤维受水侵蚀速率越快。 另外，纤维中有微裂缝，使裂缝尖端在应力及水协同作用下，加速了裂缝扩展，使玻璃纤维持久强度下降。 与块状玻璃相比，玻璃纤维耐腐蚀性差，是因为玻璃纤维表面积大。玻璃纤维专题知识培训第67页684）电绝缘性（1）电绝缘性好。 玻璃纤维电性能与其组分尤其是含碱量相关，因碱金属离子在玻璃结构中，结合得不牢靠，有很大迁移性，它是良好载流体。 所以玻璃导电性主要取决于碱金属离子导电性，玻璃含碱量越高，电阻率越低。（2）良好高频介电性能。 玻璃纤维介电常数较小，介质损耗很低，含有良好高频介电性能。 所以玻璃钢可用作雷达罩、微波天线天线罩。玻璃纤

36、维专题知识培训第68页691）惯用术语、参数（1）原纱。 原纱是指玻璃纤维制造过程中单丝经集束后单股纱。（2）捻度。 捻度表示纱加捻程度，指每米长原纱加捻数，即捻/m。 加捻方向 s表示右捻，纱条中纤维倾斜方向与字母S中部相一致.为右手方向或顺时针方向之捻回纱 ； Z表示左捻，纱条中纤维倾斜方向与字母Z中部相一致,为左手方向或逆时针方向之捻回纱。 (3)股数N。 是指由几根原纱合股组成。纱合股数指以一根原纱为一股，几根原纱合并起来原纱根数即为合股纱合股数N2.2.5 玻璃纤维制品品种与规格玻璃纤维专题知识培训第69页70玻璃纤维专题知识培训第70页71（4）表示（原）纱粗细指标 (1)定质量法

37、 （支数 ）是用质量为1g原纱长度来表示，即： 比如：40支纱，就是指质量为1g原纱长40m。玻璃纤维专题知识培训第71页72(2)定长法（特、旦、袋） 是当前国际上统一使用方法，通称“TEX”(公制号数)。 特是指1000m长原纱克质量。 比如：4“TEX”就是指1000m原纱质量为4g。旦、袋（DEN）指9000m长原纱克质量。玻璃纤维专题知识培训第72页73玻璃纱公称支数为原纱支数除以股数。玻璃纤维专题知识培训第73页74 玻璃纤维纱可分无捻纱及有捻纱两种。 无捻纱普通用增强型浸润剂，由原纱直接并股、络纱制成。 有捻纱则多用纺织型浸润剂，原纱经过退绕、加捻、并股、络纱而制成。 因为生产玻

38、璃纤维纱纤维直径、支数及股数不一样，使无捻纱和有捻纱规格有许各种。 玻璃纤维专题知识培训第74页75 市购或用于织布玻璃纱普通是指原纱退绕后加捻或不加捻合股纱。 经过加捻可提升纤维抱协力，改进单纤维受力情况，有利于纺织工序进行。捻度过大不易被树脂浸透。 无捻粗纱中纤维是平行排列，拉伸强度很高，易被树脂浸透，故无捻粗纱多用于缠绕高压容器及管道等，同时也用于拉挤成型、喷射成型等工艺中。 2）纱品种与规格（1）品种玻璃纤维专题知识培训第75页76 纱规格即纱技术指标，主要有单丝直径、原纱支数、纱公称支数、断裂强度及捻度等。单丝直径df为4m、6m、8m；原纱支数0 为40、80、160；股数N为有捻

39、纱28股，无捻纱560股；合股纱支数 0/N; 捻度；纱拉断力Pb(kg或g)；纤维类型为有碱、无碱、高强；浸润剂类型。规格玻璃纤维专题知识培训第76页77牌号 单丝直径/m 合股数 公称支数 断裂强力/g 捻度/(捻/m)无碱纱4-600/2 4 2 30030 150 12015无碱纱4-360/2 4 2 18020 250 15015无碱纱5-250/2 5 2 12510 400 12015无碱纱6-160/2 6 2 808 500 12015无碱纱6-80/2 6 2 404 1000 11015无碱纱6-80/4 6 4 202 11015无碱纱6-80/8 6 8 101 3

40、500 11015无碱纱8-40/2 8 2 202 1600 11015表2-5 几个国产有捻玻璃纱规格玻璃纤维专题知识培训第77页78牌号 单丝直径/m 合股数 公称支数 断裂强力/kg无碱无捻8-40/5 8 5 8.00.8 3无碱无捻8-40/10 8 10 4.00.4 6无碱无捻8-80/14 6 14 5.70.6 8无碱无捻8-40/20 6 20 2.00.2 12无碱无捻8-40/40 8 40 1.00.1 22无碱无捻8-40/60 8 60 0.670.07 30表2-6 几个国产无捻玻璃纤维纱规格玻璃纤维专题知识培训第78页79 牌号为无碱纱4600/2表示，单丝

41、直径df为4m，原纱支数0 为600，股数N为2无碱玻璃纱。牌号表示法玻璃纤维专题知识培训第79页80玻璃纤维制品制造生产玻璃纤维制品主要设备是纺纱机和织布机 连 续 纤 维 原纱连续纤维毡退、并、捻退、并有捻纱无捻纱并、捻绳织 造布带绕、卷无捻粗纱织 造粗纱布切 断短切纤维黏 结短切纤维毡表面毡图2-2 玻璃纤维制品生产工艺流程图 玻璃纤维专题知识培训第80页811）布品种与规格 (1)玻璃布品种。大多数玻璃钢制品都是用玻璃布制成。布是由经、纬纱编织而成。按编织方法不一样，可分平纹、斜纹及缎纹布。2 玻璃布 平纹布：经纱和纬纱相互间都是从一很纱下面穿过，压在另一根纱上面，交替编织而成：这种布

42、纤维弯曲较大，故纤维强度损失较大。制造玻璃钢时，变形能力较差，只适合用于成型形状较简单零件。玻璃纤维专题知识培训第81页82斜纹布：每根经纱都是从两根纬纱下面经过，然后再压在另外两很纬纱上面，布面展现斜纹。这种布纤维强度损失较少，布较柔软，制备玻璃钠时有良好铺覆性，适于手糊成型。玻璃纤维专题知识培训第82页83缎纹布：经纱或纬纱相互间从一根纱下面经过，压在另外多根(3、5、7)纱上面，布面几乎只见经纱或纬纱。这种布纤维弯曲最小，因而纤维强度损失也最小。用它制备玻璃钢制品时铺覆性好，适于成型形状复杂制件；玻璃纤维专题知识培训第83页84 单向布指经纬向拉断力相差悬殊玻璃布，经纱是密纱或强纱，纬纱

43、是稀纱或弱纱。 无捻布指采取无捻纱编织玻璃布，比较惯用是平纹编织无捻粗纱布，因布面展现显著方格，也叫大捻方格布。其特点是柔性好、铺覆性好，易浸透树脂，制得玻璃钢制品强度高，在手糊成型中大量使用。玻璃纤维专题知识培训第84页85主要规格玻璃纤维专题知识培训第85页86牌号表示法牌号平纹100表示0.1mm厚平纹布；牌号Ew100A90表示无碱(E)、布(w)、01mm厚、A(类别)、幅宽90cm。布强度低于纱强度原因 布断裂强度实际上也表示了布中纤维拉伸强度；因为布中玻璃纤维经过纺织以及在布中展现弯曲及扭曲状态，故其拉伸强度远低于玻璃纱强度。玻璃纤维专题知识培训第86页87 4)布使用特点 （1

44、)编织情况。表28列出了布编织方法即平纹，斜纹及缎纹布使用特点不一样。铺覆性或变形性指铺到曲面上是否贴合，即玻璃布可变形能力，它制约构件形状复杂程度。平纹布密实，柔性差、所以铺覆性差；缎纹布最不密实，柔性大，铺覆性好。所以，平纹布只适于制作单曲面或曲率半径大玻璃钢制品，而缎纹布能制造型面复杂玻璃钢制品。 项目 平纹 斜纹 锻纹编织次数 多 介中 少纤维弯曲 大 介中 小拉伸强度 小 介中 大冲击强度 高 介中 低铺覆性、变形性 密实，柔性差 介中 好玻璃纤维专题知识培训第87页88(2)布厚度。布越薄，纤维弯曲越小，纤维拉伸强度越高；布越薄，易浸透胶，但糊制层数多。(3)排纱密度。排纱密度反应纱稀疏程度，排纱密度越大，越不易浸透胶。玻璃纤维专题知识培训第88页891）立体编织物 依据制品现实状况，性能要求而编织立体织物，如雷达罩用编织套，含有特殊要求三维增强织物。其它玻纤制品玻