7玻璃纤维课件.ppt

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1、第三篇第三篇 复合材料的增强材料复合材料的增强材料 增强材料：在复合材料中，能提高基体材料机械强度、增强材料：在复合材料中，能提高基体材料机械强度、弹性模量等力学性能的材料。弹性模量等力学性能的材料。增强材料不仅能提高复合材料的强度和弹性模量，而且增强材料不仅能提高复合材料的强度和弹性模量，而且能降低收缩率，提高热变形温度，并在热、电、磁等方面赋能降低收缩率，提高热变形温度，并在热、电、磁等方面赋予复合材料新的性能予复合材料新的性能增强材料种类增强材料种类物理形态：纤维状、片状、颗粒状增强材料等物理形态：纤维状、片状、颗粒状增强材料等玻璃纤维、碳纤维玻璃纤维、碳纤维与石墨纤维、硼纤与石墨纤维、

2、硼纤维、芳纶纤维等维、芳纶纤维等7 玻璃纤维及其制品玻璃纤维及其制品玻璃纤维是复合材料中使用量最大的一种增强材料。玻璃纤维是复合材料中使用量最大的一种增强材料。7.1.1 玻璃纤维的发展状况玻璃纤维的发展状况国外玻璃纤维特点：国外玻璃纤维特点：1.技术上先进，普遍采用池窑拉丝技术，发展多排多孔技术上先进，普遍采用池窑拉丝技术，发展多排多孔 拉丝工艺拉丝工艺 2.直径越来越粗，纤维直径为直径越来越粗，纤维直径为1424m，甚至达到，甚至达到27m 3.大量生产无碱玻纤，无纺织玻璃纤维织物大量生产无碱玻纤，无纺织玻璃纤维织物7.1 概述概述4.无捻粗纱的短切纤维毡片所占比例增加，偶联剂的品种无捻粗

3、纱的短切纤维毡片所占比例增加，偶联剂的品种 不断增加不断增加5.重视纤维树脂界面的研究，玻璃纤维的前处理受到重视纤维树脂界面的研究，玻璃纤维的前处理受到 普遍重视普遍重视国内玻璃纤维特点：国内玻璃纤维特点：较国外起步较晚，中碱玻璃纤维仍然占大多数，正向粗较国外起步较晚，中碱玻璃纤维仍然占大多数，正向粗纤维方向发展，池窑拉丝工艺正在推广，新型偶联剂不断出纤维方向发展，池窑拉丝工艺正在推广，新型偶联剂不断出现，改善了纤维树脂界面，重视纤维现，改善了纤维树脂界面，重视纤维-树脂界面的研究。树脂界面的研究。(1)以玻璃原料成分分类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。这种分类方法

4、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：一般以不同的含碱量来区分：无碱玻璃纤维无碱玻璃纤维(通称通称E玻璃玻璃)：国内目前规定碱金属氧化物含量不大于国内目前规定碱金属氧化物含量不大于0.5，国外一般，国外一般为为1左右；左右；中碱玻璃纤维：中碱玻璃纤维：碱金属氧化物含量为碱金属氧化物含量为11.512.5；特种玻璃纤维：特种玻璃纤维：如由纯镁铝硅三元组成的高强玻璃纤维；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。蚀玻璃纤维；含铅纤维；高硅氧纤维

5、；石英纤维等。(2)以单丝直径分类以单丝直径分类 玻璃纤维单丝呈圆柱形，以其直径的不同可以分成几种：玻璃纤维单丝呈圆柱形，以其直径的不同可以分成几种：粗纤维：粗纤维：30m；初级纤维：；初级纤维：20m中级纤维：中级纤维：10m20m；高级纤维：高级纤维：3m10m(亦称纺织纤维亦称纺织纤维)；超细纤维：单丝直径小于超细纤维：单丝直径小于4m。单单丝丝直直径径的的不不同同，不不仅仅纤纤维维的的性性能能有有差差异异，而而且且影影响响到到纤纤维维的的生生产产工工艺艺、产产量量和和成成本本。一一般般5m10m纤纤维维作作为为纺纺织织制制品品用用；10m14m的的纤纤维维一一般般做做无无捻捻粗粗纱纱、

6、无无纺纺布布、短切纤维毡等较为适宜。短切纤维毡等较为适宜。(3)以纤维外观分类以纤维外观分类 有有连连续续纤纤维维，其其中中有有无无捻捻粗粗纱纱及及有有捻捻粗粗纱纱(用用于于纺纺织织)；短切纤维；空心玻璃纤维；玻璃粉及磨细纤维等。；短切纤维；空心玻璃纤维；玻璃粉及磨细纤维等。(4)以纤维特性分类以纤维特性分类 以以纤纤维维本本身身具具有有的的性性能能可可分分为为：高高强强玻玻璃璃纤纤维维；高高模模量量玻玻璃璃纤纤维维；耐耐高高温温玻玻璃璃纤纤维维；耐耐碱碱玻玻璃璃纤纤维维；耐耐酸酸玻玻璃璃纤维；普通玻璃纤维纤维；普通玻璃纤维(指无碱及中碱玻璃纤维指无碱及中碱玻璃纤维)。7.2 玻璃纤维的结构与

7、组成玻璃纤维的结构与组成7.2.1 玻璃纤维的物态 玻玻璃璃纤纤维维是是纤纤维维状状的的玻玻璃璃。玻玻璃璃是是无无色色透透明明具具有有光光泽泽的的脆脆性性固固体体。它它是是由由熔熔融融态态过过冷冷时时因因粘粘度度增增加加而而具具有有固固体体物理机械性能的无定形物体，属于各向同性的均质材料。物理机械性能的无定形物体，属于各向同性的均质材料。玻璃没有固定的熔点，随着温度的升高，逐渐由固玻璃没有固定的熔点，随着温度的升高，逐渐由固体变为液体，其软化温度范围比较大。体变为液体，其软化温度范围比较大。7.2.3 玻璃纤维的化学组成玻璃纤维的化学组成 玻璃纤维的化学组成主要是二氧化硅玻璃纤维的化学组成主要

8、是二氧化硅(SiO2)、三氧化二、三氧化二硼硼(B2O3)、氧化钙、氧化钙(CaO)、三氧化二铝、三氧化二铝(Al2O3)等等 以二氧化硅为主的称为硅酸盐玻璃；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。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。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

9、璃纤维的强度、电绝缘性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和化学稳定性会相应的降低7.3 玻璃纤维的性能玻璃纤维的性能7.3.1 玻璃纤维的物理性能玻璃纤维的物理性能1.外观和密度外观和密度 玻璃纤维呈表面光滑的圆柱体，表面光滑，纤维之间玻璃纤维呈表面光滑的圆柱体，表面光滑，纤维之间的抱合力非常小，不利于和树脂粘结。玻璃纤维彼此相靠的抱合力非常小，不利于和树脂粘结。玻璃纤维彼此相靠近时，空隙填充得较为密实，有利于提高玻璃钢制品的玻近时，空隙填充得较为密实，有利于提高玻璃钢制品的玻璃含量。璃含量。微裂纹假说：微裂纹假说：玻璃的理论强度很高，可达玻璃的理论强度

10、很高，可达2000MPa12000MPa，但实，但实测强度很低：在玻璃或玻璃纤维中存在着数量不等、尺寸不测强度很低：在玻璃或玻璃纤维中存在着数量不等、尺寸不同的微裂纹，大大降低了强度。微裂纹分布在玻璃或玻璃纤同的微裂纹，大大降低了强度。微裂纹分布在玻璃或玻璃纤维的整个体积内，但以表面的微裂纹危害最大。由于微裂纹维的整个体积内，但以表面的微裂纹危害最大。由于微裂纹的存在，使玻璃在外力作用下受力不均，微裂纹处产生应力的存在，使玻璃在外力作用下受力不均，微裂纹处产生应力集中，从而使强度下降。集中，从而使强度下降。玻璃纤维高温成型时减少了玻璃溶液的不均一性，使微玻璃纤维高温成型时减少了玻璃溶液的不均一

11、性，使微裂纹产生的机会减少；玻璃纤维的断面较小，使微裂纹存在裂纹产生的机会减少；玻璃纤维的断面较小，使微裂纹存在的几率也减少，从而使玻璃纤维强度增高。的几率也减少，从而使玻璃纤维强度增高。分子取向假说：分子取向假说：在玻璃纤维成型过程中，由于拉丝机的牵引作用，使在玻璃纤维成型过程中，由于拉丝机的牵引作用，使玻璃纤维分子产生定向排列，从而提高了玻璃纤维强度。玻璃纤维分子产生定向排列，从而提高了玻璃纤维强度。影响玻璃纤维强度的因素：影响玻璃纤维强度的因素：纤维直径和长度对拉伸强度的影响纤维直径和长度对拉伸强度的影响直径越细，拉伸强度越高直径越细，拉伸强度越高随着纤维长度的增加，拉伸强度显著下降随着

12、纤维长度的增加，拉伸强度显著下降 化学组成对拉伸强度的影响化学组成对拉伸强度的影响含碱量越高，强度越低。含碱量越高，强度越低。无碱玻璃纤维比有碱玻璃纤维的拉伸强度高无碱玻璃纤维比有碱玻璃纤维的拉伸强度高20%。存放时间对强度的影响存放时间对强度的影响玻璃纤维存放一段时间后其强度会降低玻璃纤维存放一段时间后其强度会降低纤维的老化。纤维的老化。原因：空气中的水分和氧气对纤维侵蚀原因：空气中的水分和氧气对纤维侵蚀 施加负荷时间对强度的影响施加负荷时间对强度的影响玻璃纤维强度随着施加负荷时间的增长而降低玻璃纤维强度随着施加负荷时间的增长而降低环境湿度较高时，尤其明显环境湿度较高时，尤其明显原因：吸附在

13、微裂纹中的水分，在外力作用下，使微裂纹扩展原因：吸附在微裂纹中的水分，在外力作用下，使微裂纹扩展速度加速。速度加速。(2)玻璃纤维的弹性玻璃纤维的弹性玻璃纤维的延伸率：纤维在外力作用下直至拉断时的伸长百分率玻璃纤维的延伸率：纤维在外力作用下直至拉断时的伸长百分率玻璃纤维的弹性模量：在弹性范围内应力和应变关系的比例常数玻璃纤维的弹性模量：在弹性范围内应力和应变关系的比例常数影响玻璃纤维的弹性模量的主要因素：化学组成影响玻璃纤维的弹性模量的主要因素：化学组成加入加入BeO、MgO能提高玻璃纤维的弹性模量能提高玻璃纤维的弹性模量3.玻璃纤维的热性能玻璃纤维的热性能(1)玻璃纤维的导热性玻璃纤维的导热

14、性玻璃导热系数：玻璃导热系数：0.7W/(mK)1.3W/(mK)玻璃纤维导热系数：玻璃纤维导热系数：0.034W/(mK)原因：纤维间的空隙较大，容积密度较小，空气导热系数低原因：纤维间的空隙较大，容积密度较小，空气导热系数低(2)玻璃纤维的耐热性玻璃纤维的耐热性玻璃纤维的耐热性较高，软化点为玻璃纤维的耐热性较高，软化点为550580，热膨胀系数，热膨胀系数为为4.810-6；200 250以下，玻璃纤维强度不变以下，玻璃纤维强度不变中碱玻璃纤维耐酸性好：中碱玻璃纤维耐酸性好：酸与玻璃纤维表面的金属氧化物作用，金属氧化物酸与玻璃纤维表面的金属氧化物作用，金属氧化物(Na2O、K2O)离析、溶

15、解；酸与玻璃纤维中硅酸盐作用生成硅酸，硅酸离析、溶解；酸与玻璃纤维中硅酸盐作用生成硅酸，硅酸迅速聚合并凝成胶体，在玻璃表面形成一层极薄的氧化硅保护迅速聚合并凝成胶体，在玻璃表面形成一层极薄的氧化硅保护膜，实践证明膜，实践证明Na2O、K2O有利于这层保护膜的形成。有利于这层保护膜的形成。无碱玻璃纤维耐水性好：无碱玻璃纤维耐水性好：水与玻璃纤维作用，首先是侵蚀玻璃纤维表面的碱金属氧水与玻璃纤维作用，首先是侵蚀玻璃纤维表面的碱金属氧化物，水呈现碱性，随着时间增加，玻璃纤维与碱液继续作用，化物，水呈现碱性，随着时间增加，玻璃纤维与碱液继续作用，直至使二氧化硅骨架破坏。直至使二氧化硅骨架破坏。玻璃纤维

16、的化学稳定性主要取决于其成分中的二氧化硅及玻璃纤维的化学稳定性主要取决于其成分中的二氧化硅及碱金属氧化物的含量。二氧化硅含量多能提高玻璃纤维的化学碱金属氧化物的含量。二氧化硅含量多能提高玻璃纤维的化学稳定性；碱金属氧化物会使化学稳定性降低。稳定性；碱金属氧化物会使化学稳定性降低。(2)池窑漏板法拉丝工艺池窑漏板法拉丝工艺 池窑拉丝是连续玻璃纤维生产的一种新的工艺方法。池窑池窑拉丝是连续玻璃纤维生产的一种新的工艺方法。池窑拉丝是将玻璃配合料投入熔窑熔化后直接拉制成各种支数的连拉丝是将玻璃配合料投入熔窑熔化后直接拉制成各种支数的连续玻璃纤维。续玻璃纤维。池窑拉丝与坩埚拉丝相比较，具有如下优点：池窑

17、拉丝与坩埚拉丝相比较，具有如下优点：1.省去制球工艺，简化工艺流程，效率高；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池窑拉丝一窑可安装10块到上百块漏板，熔量大，生产能力高；块到上百块漏板，熔量大，生产能力高；3.易实现自动化；易实现自动化；4.适于多孔大漏板生产玻璃钢适用的粗纤维；适于多孔大漏板生产玻璃钢适用的粗纤维；5.生产的废纱便于回炉。生产的废纱便于回炉。池池窑窑拉拉丝丝是是国国际际上上普普遍遍采采用用的的玻玻璃璃纤纤维维生生产产新新工工艺艺，该该技技术术特特点点是是，采采用用重重油油或或燃燃气气加加热热单单元元窑窑，粉粉料料直直接接熔熔化化成成玻玻璃璃，经经燃燃气气

18、加加热热的的成成型型通通路路，由由多多台台（数数十十到到上上百百台台）漏漏板板同同时时拉拉制制各各种种规规格格的的玻玻璃璃纤纤维维原原丝丝。具具有有生生产产规规模模大大、效效率率高高、能能耗耗低低、产产品品质质量量好好等等优优点点，能能适适应应800至至4000孔孔大大漏漏板板拉拉丝丝成成型型的的要要求求，是是生生产产高高质质量量、低低成成本本玻玻璃璃纤纤维维材材料料的的最佳方法。最佳方法。7.4.1.2 玻璃纤维制品的生产工艺玻璃纤维制品的生产工艺生产玻璃纤维制品的主要设备是纺纱机和织布机生产玻璃纤维制品的主要设备是纺纱机和织布机 11电熔池窑炉；电熔池窑炉；22漏板；漏板；33加浸润剂；加

19、浸润剂；44机械装置；机械装置；55喷射粘接剂；喷射粘接剂；66金属网带；金属网带；77固化装置；固化装置；88卷筒卷筒连续玻璃纤维毡生产示意图连续玻璃纤维毡生产示意图 纤维支数有两种表示方法：纤维支数有两种表示方法：(1)定质量法定质量法 用质量为用质量为1g的原纱的长度来表示，即：的原纱的长度来表示，即：例如：例如：40支纱，就是指质量为支纱，就是指质量为1g的原纱长的原纱长40m。(2)定长法定长法 目前国际上统一使用的方法，通称目前国际上统一使用的方法，通称“TEX”(TEX”(公制号数公制号数)。1000m长的原纱的克质量。长的原纱的克质量。例如：例如：4“TEX”就是指就是指100

20、0m原纱质量为原纱质量为4g。捻度捻度 单位长度内纤维与纤维之间所加的转数，以捻单位长度内纤维与纤维之间所加的转数，以捻m为单位为单位 Z捻捻(左捻左捻)，顺时针方向加捻；，顺时针方向加捻；S捻捻(右捻右捻)，逆时针方向加捻。，逆时针方向加捻。通过加捻可提高纤维的抱合力，改善单纤维的受力状况，通过加捻可提高纤维的抱合力，改善单纤维的受力状况，有利于纺织工序的进行。捻度过大不易被树脂浸透。有利于纺织工序的进行。捻度过大不易被树脂浸透。无无捻捻粗粗纱纱中中的的纤纤维维是是平平行行排排列列的的，拉拉伸伸强强度度很很高高，易易被被树树脂脂浸浸透透，故故无无捻捻粗粗纱纱多多用用于于缠缠绕绕高高压压容容器

21、器及及管管道道等等，同时也用于拉挤成型、喷射成型等工艺中。同时也用于拉挤成型、喷射成型等工艺中。作业作业 1.为什么玻璃纤维的拉伸强度比同成分的块状玻璃高？为什么玻璃纤维的拉伸强度比同成分的块状玻璃高？2.影响玻璃纤维强度的因素有哪些？如何影响？解释原因。影响玻璃纤维强度的因素有哪些？如何影响？解释原因。玻璃纤维及玻璃纤维制品玻璃纤维及玻璃纤维制品1、无捻粗纱无捻粗纱 无捻粗纱是由平行原无捻粗纱是由平行原丝或平行单丝集束而成。丝或平行单丝集束而成。无捻粗纱是加工方格布、无捻粗纱是加工方格布、网格布的基本原料，是网格布的基本原料，是玻璃钢基材最基本的原玻璃钢基材最基本的原材料。材料。喷射用无捻粗

22、纱，缠绕型无捻粗纱，拉挤用无捻粗纱及织喷射用无捻粗纱，缠绕型无捻粗纱，拉挤用无捻粗纱及织造用无捻粗纱等，用途十分广泛。造用无捻粗纱等，用途十分广泛。种类种类2、无碱布无碱布 无无碱碱布布是是用用无无碱碱玻玻纤纤纱纱织织造造而而成成，具具有有优优异异的的电电气气绝绝缘缘性性、力力学学性性能能、耐耐热热性性及及抗抗吸吸湿湿性性。主主要要用用于于生生产产各各种种电电绝绝缘缘层层压压板板、印印刷刷线线路路板板、各各种种车车辆辆车车体体、贮贮罐罐、船艇、模具等船艇、模具等 无无碱碱布布还还适适合合用用作作玻玻璃璃漆漆布布，玻玻璃璃布布层层压压制制品品与与覆覆铜铜箔箔层层压压的的基基材材，以以及及玻玻璃璃

23、云母制品等的补强材料。云母制品等的补强材料。3、短切玻璃纤维短切玻璃纤维 短切玻璃纤维，适应于各种不同的用途。采用适当短切玻璃纤维，适应于各种不同的用途。采用适当的浸润剂和集束数，切成不同长度的玻璃纤维，在热固的浸润剂和集束数，切成不同长度的玻璃纤维，在热固性，热塑性树脂增强材料中获得广泛的应用。性，热塑性树脂增强材料中获得广泛的应用。4、无捻方格布、无捻方格布 以以无无捻捻粗粗纱纱织织成成的的方方格格布布，广广泛泛应应用用于于手手糊糊玻玻璃璃钢钢(FRP)产品领域。产品领域。5、玻璃纤维耐碱网布玻璃纤维耐碱网布 玻玻璃璃纤纤维维耐耐碱碱网网布布是是以以中中碱碱或或无无碱碱玻玻璃璃纤纤维维织织

24、物物为为基基础础，经经耐耐碱碱涂涂层层处处理理而而成成。该该产产品品强强度度高高、粘粘结结性性好好、服服帖帖性性、定定位位性性极极佳佳，广广泛泛应应用用于于墙墙体体增增强强，外外墙墙保保温温，屋屋面面防防水水等等方方面面，还还可可应应用用于于水水泥泥、塑塑料料、沥沥青青、大大理理石石、马马赛赛克克等等墙墙体体材材料料的的增增强强，是是建建筑筑行行业业理理想想的工程材料。的工程材料。6、膨体纱与膨体布膨体纱与膨体布 膨膨体体纱纱由由玻玻璃璃纤纤维维纱纱经经过过高高压压空空气气装装置置，特特殊殊膨膨化化而而成成，该该产产品品兼兼有有连连续续长长纤纤维维的的高高强强度度，又又有有短短切切纤纤维维的的

25、蓬蓬松松性性，具具有有耐耐高高温温、耐耐腐腐蚀蚀、高高过过滤滤效效果果、高高强强度度等等特特点点，被被广广泛泛应应用用于于过过滤滤布布、装装饰饰布布、绝绝缘缘织织物物等等，是是石石棉棉制制品品理想的替代材料，在环保工业方面应用广泛。理想的替代材料，在环保工业方面应用广泛。膨膨体体布布是是由由膨膨体体纱纱制制造造而而成成，具具有有透透气气性性好好，容容尘尘量量大大、过过滤滤效效率率高高等等特特点点。主主要要用用于于钢钢铁铁、水水泥泥、发发电电等行业的高温袋过滤器；包装材料；装饰材料等。等行业的高温袋过滤器；包装材料；装饰材料等。7、拉挤纱、拉挤纱 具具有有良良好好的的耐耐磨磨性性、柔柔软软成成性

26、性好好、纤纤维维光光滑滑毛毛纱纱少少、与与苯苯乙乙烯烯有有极极好好的的相相溶溶性性，浸浸透透速速度度非非常常快快。通通过过拉拉挤挤成成型型与与聚聚酯酯或或环环氧氧树树脂脂结结合合成成高高强强度度的的玻玻璃璃钢钢制制品。品。8、缠绕纱、缠绕纱 具具有有较较好好的的成成带带性性、柔柔软软、纤纤维维光光滑滑、与与苯苯乙乙烯烯有有很很好好的的相相溶溶性性、浸浸透透速速度度快快。制制成成的的玻玻璃璃钢钢耐耐水水性性好好。通通过过管管道道缠绕成型与聚酯或环氧树脂结合成高强度的玻璃钢制品。缠绕成型与聚酯或环氧树脂结合成高强度的玻璃钢制品。9、喷射纱、喷射纱 具具有有较较好好的的短短切切性性能能、无无静静电电

27、、与与苯苯乙乙烯烯有有良良好好的的相相溶溶性性、浸浸透透速速度度较较快快。通通过过连连续续喷喷射射法法与与聚聚酯或环氧树脂结合成高强度的玻璃钢制品。酯或环氧树脂结合成高强度的玻璃钢制品。10、玻璃纤维套管、玻璃纤维套管 玻璃纤维套管是由无碱纱编织而成，用于电视、仪表、玻璃纤维套管是由无碱纱编织而成，用于电视、仪表、无线电、电视机、电扇及其他家用电器上。应用玻璃纤维无线电、电视机、电扇及其他家用电器上。应用玻璃纤维套管的电线和电缆能提供良好的性能和可靠的绝缘。套管的电线和电缆能提供良好的性能和可靠的绝缘。11、短切毡、短切毡 把把玻玻璃璃纤纤维维短短切切成成约约50mm长长，然然后后均均匀匀沉沉

28、降降在在成成型型带带上上，并并敷敷上上特特种种粘粘结结剂剂形形成成短短切切毡毡，它它具具有有各各向向同同性性与与树树脂脂结结合合良良好好的的亲亲和和性性，脱脱泡泡性性、易易成成型型等等特特点点，广广泛泛使使用用于于手手糊玻璃钢糊玻璃钢(FRP)及玻纤层压板材上。及玻纤层压板材上。12、连续原丝毡、连续原丝毡 连续原丝毡是新型玻纤无纺增强材料，广泛用于高质量玻璃连续原丝毡是新型玻纤无纺增强材料，广泛用于高质量玻璃钢的模压和拉挤成型工艺。该技术以玻璃纤维原丝为原料，经机钢的模压和拉挤成型工艺。该技术以玻璃纤维原丝为原料，经机械铺叠制成高强度无纺毡，产品规格为械铺叠制成高强度无纺毡，产品规格为225

29、900克克/平方米平方米13、玻璃纤维方格布、玻璃纤维方格布 玻璃纤维方格布具有高强、耐腐、绝缘等特点。是制造玻璃纤维方格布具有高强、耐腐、绝缘等特点。是制造玻璃钢制品基布。广泛应用于仪表、无线电贮槽建筑构件、玻璃钢制品基布。广泛应用于仪表、无线电贮槽建筑构件、制造游艇、汽车车体、透明玻璃钢及手糊玻璃钢工艺上。制造游艇、汽车车体、透明玻璃钢及手糊玻璃钢工艺上。14、无碱纤维带、无碱纤维带 无碱玻璃纤维带是电机及电器的良好的包扎绝缘材料，无碱玻璃纤维带是电机及电器的良好的包扎绝缘材料，也是玻璃钢也是玻璃钢(FRP)用基材。用基材。7.5 玻璃纤维的表面处理玻璃纤维的表面处理单丝处理单丝处理(浸润

30、剂浸润剂)纤维织物的表面处理纤维织物的表面处理(中间粘合剂中间粘合剂)7.5.1 浸润剂浸润剂 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。浸润剂和增强型浸润剂。1.浸润剂的作用浸润剂的作用 玻璃纤维突出的弱点：较脆而且不耐磨，纤维之间的摩擦玻璃纤维突出的弱点：较脆而且不耐磨，纤维之间的摩擦系数大。在拉丝和纺织过程中，纤维就难免出现断裂现象，系数大。在拉丝和纺织过程中，纤维就难免出现断裂现象，而且刚拉出的纤维容易受

31、到空气中水蒸汽的侵蚀，使其强度而且刚拉出的纤维容易受到空气中水蒸汽的侵蚀，使其强度下降。下降。浸润剂的作用：使多根单丝集中成股，增加原纱的耐磨性和浸润剂的作用：使多根单丝集中成股，增加原纱的耐磨性和提高拉伸强度；保护纤维免受大气和水分的侵蚀作用。提高拉伸强度；保护纤维免受大气和水分的侵蚀作用。2.2.浸润剂的种类浸润剂的种类浸润剂的种类浸润剂的种类 (1)纺织型浸润剂纺织型浸润剂 主要是满足纺织工序的要求。主要是满足纺织工序的要求。使用该类浸润剂的玻璃纤维和织物作为玻璃钢的增强材科使用该类浸润剂的玻璃纤维和织物作为玻璃钢的增强材科时，事先必须对纤维和织物进行表面处理。因为浸润剂中含石时，事先必

32、须对纤维和织物进行表面处理。因为浸润剂中含石蜡和油剂，影响与树脂的粘结。蜡和油剂，影响与树脂的粘结。纺织型浸润剂纺织型浸润剂淀粉浸润剂淀粉浸润剂石蜡乳剂石蜡乳剂淀粉为主要的成膜剂优淀粉为主要的成膜剂优点：费用低、成膜性好、点：费用低、成膜性好、易除掉易除掉主要成分：石蜡、主要成分：石蜡、凡士林、硬脂酸、凡士林、硬脂酸、变压器油等变压器油等优点：润滑性、集优点：润滑性、集束束 性好性好(2)增强型浸润剂增强型浸润剂 由中间粘合剂、润滑剂、乳化剂等组分，配成拉丝用的由中间粘合剂、润滑剂、乳化剂等组分，配成拉丝用的浸润剂，在拉丝过程中直接被覆于玻璃纤维表面。增强型浸浸润剂，在拉丝过程中直接被覆于玻璃

33、纤维表面。增强型浸润剂在一定程度上能满足拉丝工艺要求，而且对纤维与树脂润剂在一定程度上能满足拉丝工艺要求，而且对纤维与树脂粘结影响不大。因此，在玻璃钢成型时不必除去，可直接使粘结影响不大。因此，在玻璃钢成型时不必除去，可直接使用。在选用玻璃纤维及其织物时。必须根据树脂类型考虑采用。在选用玻璃纤维及其织物时。必须根据树脂类型考虑采用何种浸润剂。用何种浸润剂。7.5.2 7.5.2 玻璃纤维表面处理剂玻璃纤维表面处理剂玻璃纤维表面处理剂玻璃纤维表面处理剂1.表面处理的意义表面处理的意义 表面处理：在玻璃纤维表面被覆一种叫做表面处理剂的特表面处理：在玻璃纤维表面被覆一种叫做表面处理剂的特殊物质，使玻

34、璃纤维与合成树脂牢固地粘结在一起，以达到提殊物质，使玻璃纤维与合成树脂牢固地粘结在一起，以达到提高玻璃钢性能的目的。表面处理剂处于玻璃纤维与合成树脂之高玻璃钢性能的目的。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同的材料牢固地连接在一起。间而使这两种性质不同的材料牢固地连接在一起。事实证明，玻璃纤维及织物经过适当的表面处理后，不仅事实证明，玻璃纤维及织物经过适当的表面处理后，不仅改进了玻璃纤维的耐磨、防水、电磁绝缘等性能，而且对玻璃改进了玻璃纤维的耐磨、防水、电磁绝缘等性能，而且对玻璃钢的强度，特别是湿态下的强度提高有显著的效果。钢的强度，特别是湿态下的强度提高有显著的效果。无论是自

35、然老化还是人工加速老化试验，玻璃纤维未无论是自然老化还是人工加速老化试验，玻璃纤维未经处理剂处理而制作的玻璃钢，因老化而强度下降严重；经处理剂处理而制作的玻璃钢，因老化而强度下降严重；经处理的强度下降缓慢，且有更高的强度保留值。经处理的强度下降缓慢，且有更高的强度保留值。处理剂对聚酯玻璃钢人工气候处理剂对聚酯玻璃钢人工气候老化强度的影响老化强度的影响1沃兰处理；沃兰处理；2-A-151处理；处理；3A-172处理；处理；4未处理未处理处理剂对聚酯玻璃钢自然曝晒处理剂对聚酯玻璃钢自然曝晒后强度的影响后强度的影响1沃兰处理；沃兰处理；2-A-151处理；处理；3A-172处理；处理；4未处理未处理

36、 处处理理剂剂对对玻玻璃璃钢钢海海水水浸浸泡泡后后强强度度也也有有明明显显的的影影响响。玻玻璃璃钢钢经经处处理理的的比比末末处处理理的的原原始始强强度度只只提提高高0.5倍倍左左右右，而而经经海海水水浸浸泡泡1年年后后强强度度保保留留率率却却高高1倍倍以以上上。其其中中以以沃沃兰兰处处理理的的效效果果更好，在经更好，在经1-3年的浸泡后，竞比未处理的高近年的浸泡后，竞比未处理的高近2倍或更多。倍或更多。处理剂对聚酯玻璃钢海水浸泡处理剂对聚酯玻璃钢海水浸泡后强度的影响后强度的影响1沃兰处理；沃兰处理；2-A-151处理；处理；3A-172处理；处理；4未处理未处理处理剂对玻璃钢的耐化学腐蚀性能的

37、影响也很大。如将玻处理剂对玻璃钢的耐化学腐蚀性能的影响也很大。如将玻璃钢试样浸在酸碱液中，通过观察表面树脂脱落布纹显露的情璃钢试样浸在酸碱液中，通过观察表面树脂脱落布纹显露的情况证明，未经处理的树脂脱落严重，凡经过处理的效果均好，况证明，未经处理的树脂脱落严重，凡经过处理的效果均好，特别是经特别是经KH550前处理的效果更为明显。前处理的效果更为明显。表面处理剂不但能改善玻璃纤维及织物的性能，而且在玻表面处理剂不但能改善玻璃纤维及织物的性能，而且在玻璃钢中还有它的独特作用。它既能与玻璃相连，又能与树脂作璃钢中还有它的独特作用。它既能与玻璃相连，又能与树脂作用；既保护了玻璃纤维表面，又大大地增强

38、了玻璃与树脂界面用；既保护了玻璃纤维表面，又大大地增强了玻璃与树脂界面的粘结，防止水分或其他有害介质的侵入，减少或消除界面的的粘结，防止水分或其他有害介质的侵入，减少或消除界面的弱点，改善了界面状态，有效地传递了应力，使玻璃钢这种复弱点，改善了界面状态，有效地传递了应力，使玻璃钢这种复合材料的多种材料间能形成一个牢固的整体。同时，使用表面合材料的多种材料间能形成一个牢固的整体。同时，使用表面化学处理剂的玻璃钢比未使用处理剂的，其长期耐候性、耐水化学处理剂的玻璃钢比未使用处理剂的，其长期耐候性、耐水性、耐化学腐蚀性能均有大幅度改善；机械强度有成倍的提高；性、耐化学腐蚀性能均有大幅度改善；机械强度

39、有成倍的提高；耐热性和电性能也有很大改善。耐热性和电性能也有很大改善。2.2.界面理论界面理论界面理论界面理论 解解释释玻玻璃璃/树树脂脂界界面面的的理理论论：偶偶联联理理论论、化化学学处处理理膜膜理理论论、物理吸附理论等，各种理论均存在一些不尽完善之处。物理吸附理论等，各种理论均存在一些不尽完善之处。偶联理论偶联理论 偶偶联联剂剂是是一一种种高高分分子子化化合合物物，这这种种化化合合物物一一般般都都含含有有两两部部分分性性质质不不同同的的基基团团。一一种种官官能能团团能能很很好好与与玻玻璃璃纤纤维维表表面面结结合合；另另一一种种官官能能团团能能很很好好与与合合成成树树脂脂结结合合(产产生生共

40、共聚聚)。通通过过表表面面处处理理剂剂把把两两种种性性能能截截然然不不同同的的物物质质联联合合起起来来，形形成成一一个个统统一一的的整整体体。因因此此，把把表表面面处处理理剂剂叫叫“架架桥桥剂剂”，也也叫叫“偶偶联联剂剂”。这这种中间连接作用叫架桥作用或偶联作用。种中间连接作用叫架桥作用或偶联作用。3.3.玻璃纤维表面处理剂的种类玻璃纤维表面处理剂的种类玻璃纤维表面处理剂的种类玻璃纤维表面处理剂的种类有机铬、有机硅和钛酸酯有机铬、有机硅和钛酸酯有机铬处理剂中最有名的属有机铬处理剂中最有名的属“沃兰沃兰(Vo1an)”，它的化学名，它的化学名称叫做甲基丙烯酸氯化铬络合物物。称叫做甲基丙烯酸氯化铬

41、络合物物。有机硅处理剂：结构通式为有机硅处理剂：结构通式为RnSiX4-n。R是有机基团，含有能与合成树脂作用形成化学键的活性是有机基团，含有能与合成树脂作用形成化学键的活性基团。如；不饱和双键基团。如；不饱和双键、环氧基团、氨基、环氧基团、氨基-NH2、巯基、巯基-SH等。等。X是易于水解的基团，水解后能与玻璃作用。是易于水解的基团，水解后能与玻璃作用。n 为为1、2或或3，绝大多数为，绝大多数为17.5.3 7.5.3 玻璃纤维表面处理方法玻璃纤维表面处理方法玻璃纤维表面处理方法玻璃纤维表面处理方法后处理法、前处理法和迁移法。后处理法、前处理法和迁移法。1.后处理法后处理法 凡是使用纺织型

42、浸润剂，制得的玻璃纤维及织物，在用于制凡是使用纺织型浸润剂，制得的玻璃纤维及织物，在用于制作玻璃钢之前原则上都采用此法进行表面处理。作玻璃钢之前原则上都采用此法进行表面处理。分两步进行：首先除去玻璃纤维表面的纺织型浸润剂，然后分两步进行：首先除去玻璃纤维表面的纺织型浸润剂，然后经处理剂溶液浸渍、水洗、烘干等工艺，使玻璃纤维表面被覆上经处理剂溶液浸渍、水洗、烘干等工艺，使玻璃纤维表面被覆上一层处理剂。一层处理剂。特点：处理的各道工序都需要专门的设备，初投资较大，玻特点：处理的各道工序都需要专门的设备，初投资较大，玻璃纤维强度损失大但处理效果好，比较稳定是目前国内外最璃纤维强度损失大但处理效果好，

43、比较稳定是目前国内外最常使用的处理方法。常使用的处理方法。2.前处理法前处理法 适当改变浸润剂的配方，使之既能满足拉丝、退并、纺织适当改变浸润剂的配方，使之既能满足拉丝、退并、纺织各道工序的要求，又不妨碍树脂对玻璃纤维的浸润和粘结。将各道工序的要求，又不妨碍树脂对玻璃纤维的浸润和粘结。将化学处理剂加入到浸润剂中。化学处理剂加入到浸润剂中。与后处理法比较优点：省去了复杂的处理工艺及设备，使与后处理法比较优点：省去了复杂的处理工艺及设备，使用简便；避免了因热处理造成的玻璃纤维强度损失。用简便；避免了因热处理造成的玻璃纤维强度损失。缺点：这种浸润剂一方面要满足拉丝、纺织工序的要求，缺点：这种浸润剂一

44、方面要满足拉丝、纺织工序的要求，同时又要满足与树脂浸渍、粘结等要求，是一个比较复杂的技同时又要满足与树脂浸渍、粘结等要求，是一个比较复杂的技术问题，目前尚需进一步研究。术问题，目前尚需进一步研究。3.迁移法迁移法 迁移法是将化学处理剂直接加入到树脂胶液中进行整体迁移法是将化学处理剂直接加入到树脂胶液中进行整体渗合，在浸胶的同时将处理剂施于玻璃纤维上，借处理剂从渗合，在浸胶的同时将处理剂施于玻璃纤维上，借处理剂从树脂胶液至纤维表面的树脂胶液至纤维表面的“迁移迁移”作用而与纤维表面发生作用，作用而与纤维表面发生作用，从而在树脂固化过程中产生偶联作用。从而在树脂固化过程中产生偶联作用。7.6 特种玻

45、璃纤维特种玻璃纤维7.6.1 高强度玻璃纤维高强度玻璃纤维 镁铝硅酸盐玻璃和硼硅酸盐玻璃两个系统。镁铝硅酸盐玻璃和硼硅酸盐玻璃两个系统。镁镁铝铝硅硅酸酸盐盐玻玻璃璃的的主主要要成成分分为为(质质量量)：SiO2：65，Al2O3：25，MgO10。拉拉丝丝成成型型温温度度需需要要1500度度以以上上拉拉丝工艺特殊，成本也比较高。丝工艺特殊，成本也比较高。实实际际生生产产的的高高强强度度玻玻璃璃纤纤维维(称称为为S玻玻璃璃纤纤维维)是是对对上上述述成成分分略略加加调调整整(引引入入了了6.5一一10的的Na2O和和2.5的的Sb2O3)，以以降降低低玻玻璃璃的的熔熔制制和和拉拉丝丝成成型型温温度

46、度并并加加入入了了36的的CaO，以提高其弹性横量。以提高其弹性横量。硼硼硅硅酸酸盐盐高高强强玻玻璃璃纤纤维维的的主主要要成成分分为为(质质量量)：SiO2 40%50%，Al2O319%29%，B2O l020，Li2O 0.1%1。硼硼硅硅酸酸盐盐系系统统玻玻璃璃纤纤维维的的强强度度比比E玻玻璃璃纤纤维维虽虽只只提提高高36，但拉丝温度降低，用一般铂金坩埚即可拉丝。，但拉丝温度降低，用一般铂金坩埚即可拉丝。7.6.2 7.6.2 高模量玻璃纤维高模量玻璃纤维高模量玻璃纤维高模量玻璃纤维氧化铍具有大幅度提高玻璃纤维弹性横量的效能。高弹玻璃氧化铍具有大幅度提高玻璃纤维弹性横量的效能。高弹玻璃纤

47、维分为含铍与不含铍的两种。纤维分为含铍与不含铍的两种。含铍的高弹玻璃纤维，如美国的含铍的高弹玻璃纤维，如美国的YM3A玻璃玻璃(M玻璃玻璃)氧化铍有剧毒氧化铍有剧毒 在低铝的钙镁硅酸盐系统中加入铬、钍、钽、铌等氧化物，在低铝的钙镁硅酸盐系统中加入铬、钍、钽、铌等氧化物，也可以提高玻璃的弹性模量。其纤维的弹性模量高达也可以提高玻璃的弹性模量。其纤维的弹性模量高达12104MPa，但拉丝成型较困难。，但拉丝成型较困难。SiO2CaOMgOBeOZrO2TiO2Li2OCaOFe2O358.712.79.08.02.07.93.03.00.57.6.3 高硅氧纤维和石英纤维高硅氧纤维和石英纤维 高高

48、硅硅氧氧纤纤维维的的生生产产：将将高高钙钙的的硼硼硅硅酸酸盐盐玻玻璃璃纤纤维维用用酸酸处处理理，溶溶析析出出可可溶溶性性成成分分，从从而而制制得得含含SiO2高高达达9099的的纤纤维维。也也可可用用含含碱碱纤纤维维的的化化学学提提纯纯法法制制得得。这这种种纤纤维维能能耐耐1700 以以上上高高温，但纤维强度低，只为无碱玻璃纤维的温，但纤维强度低，只为无碱玻璃纤维的2050。石石英英纤纤维维的的生生产产：直直接接用用高高纯纯度度的的石石英英棒棒喂喂送送到到高高温温区区熔熔化化拉拉丝丝。一一般般在在20002100下下拉拉制制SiO2含含量量可可达达99以以上上，可可耐耐1700 以以上上的的高

49、高温温，强强度度也也比比较较高高，弹弹性性模模量量与与无无碱碱纤纤维维相相当当，但但纤纤维维较较脆脆，易易磨磨损损。石石英英纤纤维维的的直直径径视视拉拉丝丝工工艺艺不不同同而异，一般在而异，一般在10100m之间。之间。7.6.4 空心玻璃纤维空心玻璃纤维 采用铝硼硅酸盐玻璃成分，用特制坩埚拉制而成的。坩采用铝硼硅酸盐玻璃成分，用特制坩埚拉制而成的。坩埚有埚有50孔与孔与102孔两种。纤维的空心率为孔两种。纤维的空心率为10%65，外径为，外径为1017 m。此种纤维质量轻，介电常数低，但较脆。一般以此种纤维质量轻，介电常数低，但较脆。一般以20股无股无捻粗纱形式使用，主要用于宇航及水下设备中。捻粗纱形式使用，主要用于宇航及水下设备中。作业作业1.为何玻璃纤维要使用浸润剂？为何玻璃纤维要使用浸润剂？2.玻璃纤维表面处理方法有哪些？各有什么特点。玻璃纤维表面处理方法有哪些？各有什么特点。