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玻璃纖維的發展和應用全面介紹
2020-03-14 14:06:36
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玻璃(li)纖維(wei):是一種性(xing)(xing)能優異的(de)(de)(de)無機(ji)非金屬材(cai)(cai)料(liao)(liao),種類繁多(duo),優點(dian)是絕緣(yuan)性(xing)(xing)好(hao)、耐(nai)熱性(xing)(xing)強、抗腐蝕性(xing)(xing)好(hao),機(ji)械強度高,但缺點(dian)是性(xing)(xing)脆,耐(nai)磨性(xing)(xing)較差。它是以玻璃(li)球(qiu)或廢舊玻璃(li)為(wei)原(yuan)料(liao)(liao)經高溫熔制、拉絲(si)(si)、絡(luo)紗、織(zhi)布(bu)等工藝(yi)制造成的(de)(de)(de),其單絲(si)(si)的(de)(de)(de)直徑為(wei)幾(ji)個(ge)微米到二十幾(ji)米個(ge)微米,相當于(yu)一根頭發絲(si)(si)的(de)(de)(de) 1/20-1/5 ,每束纖維(wei)原(yuan)絲(si)(si)都由數百(bai)根甚至上千根單絲(si)(si)組成。玻璃(li)纖維(wei)通常用作(zuo)復合材(cai)(cai)料(liao)(liao)中(zhong)的(de)(de)(de)增強材(cai)(cai)料(liao)(liao),電絕緣(yuan)材(cai)(cai)料(liao)(liao)和絕熱保(bao)溫材(cai)(cai)料(liao)(liao),電路基板等國民經濟各個(ge)領域(yu)。

玻璃纖維復合材料分類玻璃纖維復合設備

玻璃(li)纖(xian)維(wei)按形態和長度,可分為(wei)連續(xu)纖(xian)維(wei)、定長纖(xian)維(wei)和玻璃(li)棉;按玻璃(li)成分,可分為(wei)無堿(jian)、耐(nai)(nai)化學(xue)、高堿(jian)、中(zhong)堿(jian)、高強(qiang)度、高彈性模(mo)量和耐(nai)(nai)堿(jian)抗堿(jian)玻璃(li)纖(xian)維(wei)等。

生產玻璃纖維的主(zhu)要原(yuan)料是:石(shi)(shi)英砂、氧化鋁和葉蠟(la)石(shi)(shi)、石(shi)(shi)灰石(shi)(shi)、白云石(shi)(shi)、硼酸、純(chun)堿、芒硝、螢石(shi)(shi)等。

生產方(fang)法大致分兩類(lei)(lei):一(yi)類(lei)(lei)是將(jiang)熔(rong)(rong)融玻(bo)璃直接制(zhi)(zhi)成(cheng)纖(xian)維(wei)(wei)(wei);一(yi)類(lei)(lei)是將(jiang)熔(rong)(rong)融玻(bo)璃先制(zhi)(zhi)成(cheng)直徑(jing)20mm的(de)玻(bo)璃球或(huo)(huo)棒,再以多種(zhong)方(fang)式加熱(re)重熔(rong)(rong)后(hou)制(zhi)(zhi)成(cheng)直徑(jing)為 3~80μm的(de)甚細纖(xian)維(wei)(wei)(wei)。通過(guo)鉑合金板以機械(xie)拉絲方(fang)法拉制(zhi)(zhi)的(de)無限長(chang)的(de)纖(xian)維(wei)(wei)(wei),稱(cheng)為連續玻(bo)璃纖(xian)維(wei)(wei)(wei),通稱(cheng)長(chang)纖(xian)維(wei)(wei)(wei)。通過(guo)輥筒或(huo)(huo)氣流制(zhi)(zhi)成(cheng)的(de)非連續纖(xian)維(wei)(wei)(wei),稱(cheng)為定(ding)長(chang)玻(bo)璃纖(xian)維(wei)(wei)(wei),通稱(cheng)短纖(xian)維(wei)(wei)(wei)。

玻(bo)璃纖維(wei)按組成、性質和用(yong)途,分為不(bu)同的級別。按標準級規定,E級玻(bo)璃纖維(wei)使用(yong)最普遍,廣(guang)泛用(yong)于電絕緣(yuan)材料;S級為特(te)殊纖維(wei)。

玻璃纖維(wei)的分類方法很多,一般可從玻璃原料(liao)成分、單(dan)絲直徑、纖維(wei)外(wai)觀(guan)及纖維(wei)特性等方面進行(xing)分類。

(1)一般以不同的堿金屬氧(yang)化物含量來區分。

無堿玻璃纖維

中堿玻璃纖維(C玻璃纖維)

高堿(jian)玻璃纖維(A玻璃纖維)

(2) 以單絲(si)直徑(jing)分類

玻璃(li)纖維單(dan)絲呈圓柱(zhu)形,以(yi)其直徑(jing)的不同可以(yi)分成幾種:

粗(cu)纖維(wei): 30μm;初級纖維(wei):20μm

中級纖維:10μm~20μm;

高級纖維(wei):3μm~10μm(亦(yi)稱紡織纖維(wei));

超細纖(xian)維:單絲(si)直(zhi)徑(jing)(jing)小于4μm。單絲(si)直(zhi)徑(jing)(jing)的不(bu)同(tong),不(bu)僅纖(xian)維的性能有差異,而且影響到(dao)纖(xian)維的生產工藝、產量和成(cheng)本(ben)。一般(ban)5μm-10μm纖(xian)維作為紡(fang)織制品用;10μm-14μm的纖(xian)維一般(ban)做無捻粗(cu)紗、無紡(fang)布、短切纖(xian)維氈等較為適(shi)宜。

(3)按纖維性能分類

這是一(yi)類為適應特殊使用(yong)要求(qiu),新發展起(qi)來(lai)的,纖(xian)維本身具(ju)有某(mou)些特殊優異性能(neng)的新型玻璃纖(xian)維,大(da)致可分(fen)為:

高強玻璃纖維;

高模量玻璃纖維;

耐高溫玻璃纖維;

耐堿玻璃纖維;

耐酸玻璃纖維;

普通玻璃纖維

光學纖維;

低介(jie)電常數玻璃(li)纖維;

導電纖維等

玻璃(li)纖維復合材料特點

玻璃纖(xian)(xian)維(wei)比有(you)(you)機纖(xian)(xian)維(wei)耐(nai)溫高,不燃(ran),抗(kang)腐(fu),隔熱、隔音(yin)性好,抗(kang)拉強度高,電絕緣(yuan)性好。但性脆,耐(nai)磨性較差。用來制造增強塑(su)料或增強橡膠,作(zuo)為補強材玻璃纖(xian)(xian)維(wei)具有(you)(you)以(yi)下之(zhi)(zhi)特點(dian),這些(xie)特點(dian)使(shi)玻璃纖(xian)(xian)維(wei)之(zhi)(zhi)使(shi)用遠(yuan)較其他種類纖(xian)(xian)維(wei)來得廣泛,發展速度亦(yi)遙遙領先.其特性列舉如下:

(1)拉伸強度(du)高,伸長小(xiao)。

(2)彈性(xing)(xing)系數高,剛(gang)性(xing)(xing)佳。

(3)彈性限度內伸長量大(da)且拉(la)伸強度高,故吸收沖擊能量大(da)。

(4)為無機(ji)纖(xian)維,具不燃性,耐化學性佳。

(5)吸水性小。

(6)尺度安(an)定(ding)性(xing),耐熱性(xing)均(jun)佳(jia)。

(7)加工性佳,可(ke)作成股(gu)、束(shu)、氈、織布等不同(tong)形態之產品。

(8)透(tou)明可透(tou)過光(guang)線。

(9)與樹(shu)脂接(jie)著性良好之表面(mian)處理劑之開(kai)發完成。

(10)抗疲勞性

槳葉采用(yong)玻璃(li)纖維等不同結構形成,具有抗疲勞性,使直升飛機在高空中保持穩定,平行,充分發揮復合材料的結構特性。

(11)不易燃燒,高溫下可熔成玻璃狀小(xiao)珠

玻璃(li)纖(xian)維復合(he)材(cai)(cai)料與傳統材(cai)(cai)料相比,有(you)兩(liang)個(ge)主要特點(dian)即性(xing)能(neng)可(ke)設(she)計性(xing)和材(cai)(cai)料與構件成型(xing)的(de)一致性(xing)。玻璃(li)纖(xian)維復合(he)材(cai)(cai)料所(suo)期望的(de)復合(he)效(xiao)果是原(yuan)材(cai)(cai)料的(de)性(xing)能(neng)互(hu)補,并產生(sheng)疊(die)加效(xiao)果,從(cong)而(er)具(ju)(ju)備(bei)一些原(yuan)材(cai)(cai)料所(suo)不(bu)具(ju)(ju)備(bei)的(de)優(you)異的(de)物理(li)、化學性(xing)能(neng)。

玻璃纖(xian)維復合材料的應用

玻璃纖維與有機纖維相比,玻璃纖維耐(nai)溫高、不燃、抗腐,隔(ge)熱、隔(ge)音(yin)性(xing)(xing)好,抗拉強度高,電絕(jue)緣性(xing)(xing)好。但缺(que)點是性(xing)(xing)脆,耐(nai)磨性(xing)(xing)較差。

玻璃(li)纖(xian)維主要(yao)用作電絕(jue)緣材(cai)料(liao)(liao),工業過濾材(cai)料(liao)(liao),防(fang)腐、防(fang)潮、隔熱、隔音、減(jian)震材(cai)料(liao)(liao)。還可作為增(zeng)強(qiang)(qiang)材(cai)料(liao)(liao),用來制(zhi)(zhi)造增(zeng)強(qiang)(qiang)塑料(liao)(liao)或增(zeng)強(qiang)(qiang)橡(xiang)膠、增(zeng)強(qiang)(qiang)石膏(gao)和增(zeng)強(qiang)(qiang)水泥等(deng)制(zhi)(zhi)品。用有機(ji)材(cai)料(liao)(liao)被(bei)覆(fu)玻璃(li)纖(xian)維可提高其柔韌性,用以制(zhi)(zhi)成包(bao)裝布(bu)、窗紗(sha)、貼(tie)墻布(bu)、覆(fu)蓋布(bu)、防(fang)護服和絕(jue)電、隔音材(cai)料(liao)(liao)。

其次連續玻(bo)璃纖(xian)(xian)(xian)維(wei)是通(tong)(tong)過(guo)鉑合金板(ban)以機械拉絲方法拉制(zhi)的無(wu)限長的纖(xian)(xian)(xian)維(wei),通(tong)(tong)稱(cheng)(cheng)長纖(xian)(xian)(xian)維(wei)。定長玻(bo)璃纖(xian)(xian)(xian)維(wei)是通(tong)(tong)過(guo)輥(gun)筒或(huo)氣流(liu)制(zhi)成的非連續纖(xian)(xian)(xian)維(wei),又稱(cheng)(cheng)短(duan)纖(xian)(xian)(xian)維(wei)。借離心力或(huo)高速氣流(liu)制(zhi)成的細(xi)、短(duan)、絮狀纖(xian)(xian)(xian)維(wei),稱(cheng)(cheng)為玻(bo)璃棉。玻(bo)璃纖(xian)(xian)(xian)維(wei)經加工,可制(zhi)成多種形態的制(zhi)品,如紗、無(wu)捻粗紗、短(duan)切原絲、布、帶、氈、板(ban)、管等。

最(zui)后E級(ji)(ji)玻璃纖維(wei)使用(yong)(yong)最(zui)普(pu)遍,廣泛用(yong)(yong)于(yu)電(dian)絕緣材(cai)料;S級(ji)(ji)為特殊纖維(wei),雖然產量小(xiao),但很(hen)重要,因(yin)具(ju)有(you)超強(qiang)度,主(zhu)要用(yong)(yong)于(yu)軍(jun)事防(fang)御,如防(fang)彈箱等;C級(ji)(ji)比E級(ji)(ji)更具(ju)耐化(hua)學(xue)性,用(yong)(yong)于(yu)電(dian)池隔離板、化(hua)學(xue)濾(lv)毒器(qi);A級(ji)(ji)為堿性玻璃纖維(wei),用(yong)(yong)于(yu)生產增強(qiang)材(cai)料。

玻璃纖維(wei)在航空航天領域的(de)應用

航(hang)(hang)空航(hang)(hang)天(tian)領域(yu)薈(hui)萃(cui)了當今世界上最新(xin)進(jin)的科技成果,也是新(xin)材料(liao)(liao)科技水(shui)平的集(ji)中展示,高性能(neng)玻璃纖(xian)維復(fu)合(he)材料(liao)(liao)已成為航(hang)(hang)空航(hang)(hang)天(tian)工業不可或缺的一種材料(liao)(liao),與鋁合(he)金,鋼和鈦(tai)合(he)金3大(da)金屬材料(liao)(liao)共同成為支撐航(hang)(hang)天(tian)事(shi)業發(fa)展的基(ji)石(shi)。

在航空上,無(wu)論(lun)是民用客機還(huan)是軍用飛機都(dou)使用了玻(bo)纖復合材(cai)料(liao)(liao),玻(bo)纖增強材(cai)料(liao)(liao)有效的減輕了飛機質(zhi)量,提(ti)高(gao)(gao)了商用載(zai)荷,節(jie)約了能源,達(da)到了質(zhi)輕美觀的效果。它具有耐(nai)(nai)腐蝕,耐(nai)(nai)高(gao)(gao)溫(wen),耐(nai)(nai)輻射(she),阻燃,抗(kang)老化的性(xing)能。

玻(bo)璃纖維(wei)在電工絕(jue)緣領(ling)域(yu)的應用

由于玻(bo)璃(li)纖維復合材料具有重量輕(qing)、強度高、絕緣性好(hao)、耐(nai)疲勞、耐(nai)腐蝕、加(jia)工(gong)成型方便、易維護等特(te)點,在電力(li)行業得到了廣(guang)泛應用。在電力(li)行業的應用除傳統輸變電設(she)備(bei)、設(she)施外,玻(bo)璃(li)鋼桿塔和復合電纜芯成為(wei)行業關注的熱點之一。電工(gong)絕緣材料產(chan)品可(ke)分為(wei)8類,而(er)與玻(bo)璃(li)纖維相(xiang)關的就(jiu)有6類,也這(zhe)是足以說(shuo)明玻(bo)璃(li)纖維在這(zhe)一行業的應用之廣(guang)泛。這(zhe)6類包括:

(1)絕緣浸漬制品

(2)玻璃纖維增強塑料層(ceng)壓制(zhi)品

(3)玻璃纖維(wei)模塑料

(4)云母制品

(5)絕緣(yuan)粘貼(tie)和復制(zhi)制(zhi)品

(6)電磁線

玻璃纖(xian)維(wei)在環境領(ling)域的應用

生(sheng)態環(huan)境(jing)是人類生(sheng)存和發展所必(bi)須的(de)生(sheng)態因素,我國(guo)政府明(ming)確指出保護環(huan)境(jing)是我國(guo)長期堅持的(de)基(ji)本國(guo)策,玻璃(li)纖維因其(qi)優良(liang)的(de)各(ge)項(xiang)性能在大氣,水,生(sheng)物,土壤等環(huan)境(jing)領域均有著較為廣闊的(de)應用。

例(li)如玻(bo)璃纖(xian)(xian)維過濾材料在改善廢氣(qi),成分,降低粉(fen)塵排放(fang)量等方面做出了了相當(dang)大的貢獻(xian)。此外(wai)一種玻(bo)璃纖(xian)(xian)維空(kong)氣(qi)過濾紙,用于空(kong)氣(qi)調節系統(tong)中(zhong)可以除(chu)去空(kong)氣(qi)中(zhong)的異味,從而達到凈化空(kong)氣(qi)的目的。玻(bo)璃纖(xian)(xian)維在水(shui)環境(jing)和土(tu)壤環境(jing)一有很好的應用,,它與有機纖(xian)(xian)維材料結合加工成土(tu)工材料可用于防水(shui)土(tu)流失。

玻璃纖維(wei)在生物醫學(xue)領域(yu)的應用(yong)

由于玻璃纖(xian)(xian)維(wei)的優良性(xing)能使(shi)玻璃纖(xian)(xian)維(wei)織物具有強(qiang)度高(gao),不吸濕,尺寸穩(wen)定等特點,因(yin)而可在生物醫(yi)學(xue)領域(yu)用作(zuo)矯形和(he)修(xiu)復材(cai)料(liao),牙科材(cai)料(liao),醫(yi)用器材(cai)等。

與(yu)(yu)傳(chuan)統的棉(mian)布石膏繃(beng)帶相(xiang)比(bi),玻(bo)璃纖維織物與(yu)(yu)各種樹(shu)脂(zhi)制作(zuo)的矯形繃(beng)帶克(ke)服了以(yi)往繃(beng)帶強度低,吸(xi)濕,尺寸不穩定(ding)等特點。另(ling)(ling)外實(shi)踐證明,玻(bo)纖膜濾(lv)(lv)器對白(bai)細(xi)胞有著(zhu)很(hen)(hen)強的吸(xi)附能力(li)和捕獲能力(li),具有很(hen)(hen)高的白(bai)細(xi)胞去除(chu)率,而且作(zuo)業(ye)穩定(ding)性極(ji)好(hao)。另(ling)(ling)外,玻(bo)璃纖維用作(zuo)呼吸(xi)器的濾(lv)(lv)毒器已有多年歷史,這種濾(lv)(lv)材對空氣的阻力(li)極(ji)小(xiao),細(xi)菌過濾(lv)(lv)效率很(hen)(hen)高。

玻璃纖維(wei)在建筑材料領域(yu)的應用

玻璃纖維增強水泥

眾所周知,以水(shui)(shui)泥(ni)為基(ji)礎(chu)的(de)(de)建筑材(cai)(cai)料突出的(de)(de)特點(dian)是(shi)抗(kang)(kang)(kang)壓性強(qiang)度(du)(du)高而抗(kang)(kang)(kang)彎,抗(kang)(kang)(kang)拉強(qiang)度(du)(du)和抗(kang)(kang)(kang)沖擊強(qiang)度(du)(du)低,隨著(zhu)人(ren)們對玻(bo)璃(li)纖維(wei)的(de)(de)深入(ru)研(yan)究和開發,耐堿(jian)玻(bo)璃(li)纖維(wei)的(de)(de)問(wen)世,便產(chan)生了一種新型的(de)(de)克(ke)服(fu)水(shui)(shui)泥(ni)基(ji)體缺陷(xian)的(de)(de)玻(bo)璃(li)纖維(wei)增強(qiang)水(shui)(shui)泥(ni)材(cai)(cai)料,這種材(cai)(cai)料不僅可以提(ti)(ti)高水(shui)(shui)泥(ni)基(ji)體的(de)(de)抗(kang)(kang)(kang)彎,抗(kang)(kang)(kang)拉強(qiang)度(du)(du),還可以提(ti)(ti)高其抗(kang)(kang)(kang)沖擊強(qiang)度(du)(du)。

玻璃(li)鋼具備輕質高強的(de)主要特點,耐熱(re)性,耐堿性,耐腐蝕性以及電(dian)絕緣性都(dou)很(hen)良好。玻璃(li)鋼在建筑(zhu)材料的(de)應用有采光,衛生,裝飾裝修,給(gei)排(pai)水(shui),采暖(nuan)通風(feng),圍(wei)護土(tu)木,電(dian)氣,工裝器具等(deng)。

玻璃纖(xian)維在汽車工業(ye)的應用

玻璃(li)纖(xian)維及其(qi)復合(he)材料(liao)具有輕質,高(gao)強度(du),耐腐蝕等優點,在汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)工業中應用可(ke)以減輕汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)重量,提(ti)高(gao)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)性(xing)能,降(jiang)低汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)零部(bu)件的制造(zao)成本,加快(kuai)汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)的裝配速度(du),節省燃料(liao)。所以汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)廠商歷來(lai)歷來(lai)都(dou)很重視在汽(qi)(qi)(qi)(qi)車(che)中使用玻璃(li)纖(xian)維及其(qi)復合(he)材料(liao)。

玻(bo)璃纖維及其復(fu)合材(cai)料(liao)在(zai)汽車(che)中可用來制作:前端板、空調管、排氣(qi)門(men)、發(fa)動(dong)機罩、保險杠、行(xing)李箱(xiang)蓋、車(che)身板、車(che)頂內板、底盤、座位構(gou)件、儀表盤、消音(yin)器、尾(wei)氣(qi)過濾、燃料(liao)氣(qi)瓶(ping)、內飾材(cai)料(liao)、摩擦材(cai)料(liao)等(deng)等(deng)。

玻(bo)璃纖維(wei)未來發展領域預測(ce)

玻璃纖維(wei)應用領域不斷(duan)拓寬

⑴能源建設

⑵交通運輸

⑶建筑工程

⑷石油化工

⑸水處理工程

⑹航空及高科技(ji)領域(yu) 

玻(bo)璃(li)纖維應(ying)用領域(yu)不斷拓寬,玻(bo)纖及其(qi)復合材(cai)料(liao),以其(qi)輕質高強等特性,可推動相關行業的(de)節(jie)能(neng)減排。建筑業和交通運(yun)輸業是(shi)玻(bo)璃(li)纖維用量最大的(de)應(ying)用領域(yu),同時,電(dian)子信息、新能(neng)源和電(dian)力等行業對玻(bo)璃(li)纖維的(de)需(xu)求(qiu)也將持(chi)續增長(chang)。


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