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玻璃纤维的基本性能玻璃纤维的物理性能 中国玻璃钢综合信息网日期: 2009-05-26 阅读: 4152 字体:大 中 小双击鼠标滚屏（一）外观特点一般天然或人造的有机纤维，其表面都有较深的皱纹。而玻璃纤维表面呈光滑的圆柱体，其横断面几乎都是完整的圆形，宏观来看，表面光滑，所以纤维之间的抱合力非常小，不利于和树脂粘结。由于呈圆柱体，所以玻璃纤维彼此靠近时，空隙填充的较密实。这对提高玻璃钢制品的玻璃含量是有利的。（二）密度玻璃纤维的密度较其它有机纤维为大，但比一般金属密度要低，几乎和铝一祥。因此在航空工业上用玻璃钢代替铝钛合金就成为可能。玻璃纤维的密度与成分有密切的关系，一般为2.5-2.7g/cm3左右，但含有大量重金属的高弹玻璃纤维密布度可达2.9g/cm3，一般来说无碱纤维的密度比有碱纤维密度要大，见下表。纤维名称羊毛蚕丝 棉花 人造丝尼龙 碳纤维 玻璃纤维玻璃纤维 密度g/cm31.281.331.31.451.501.60 1.501.60 1.141.4 有碱2.62.7无碱 2.42.6（三）抗拉强度玻璃纤维的抗拉强度比同成分的玻璃高几十倍，例如有碱玻璃的抗拉强度只有40-100MPa ，而用它拉制的玻璃纤维强度可达2000MPa，其强度提高了20-50 倍，从下表可以看出，玻璃纤维的拉伸强度比高强合金钢还要高。羊毛亚麻棉花生丝尼龙 高强合金钢 铝合金玻璃 玻璃纤维 纤维直径m151650 102018块状块状块状 块状 58 拉伸强度MPa160300350300700 440300600 160040460 40120 100030001、玻璃纤维高强的原因许多专家学者对玻璃纤维高强的原因，提出了各种不同假说。（1）微裂纹假说微裂纹假说认为：玻璃的理论强度取决于分子或原子间的引力，其理论强度很高，可达2000-12000MPa。但实测强度很低，这是因为在玻璃或玻璃纤维中存在着数量不等、尺寸不同的微裂纹，因而大大降低了强度。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。由于微裂纹的存在，使玻璃在外力作用下受力不均，在危害最大的微裂纹处产生应力集中，从而使强度下降。玻璃纤维比玻璃的强度高得多，这是因为玻璃纤维高温成型时减少了玻璃溶液的不均一性，使微裂纹产生的机会减少。此外，玻璃纤维的断面较小，随着表面积的减小，使微裂纹存在的几率也减少，从而使纤维强度增高。有人明确地提出，直径细的玻璃纤维强度比直径粗的纤维强度高的原因，是由于表面微裂纹尺寸和数量较小，从而减少了应力集中，使纤维具有较高的强度。（）分子取向假说分子取向假说认为，在玻璃纤维成型过程中，由于拉丝机的牵引力作用，使玻璃纤维分子产生定向排列，从而提高了玻璃纤维的强度。、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一般情况，玻璃纤维的直径愈细，抗拉强度越高，见下表，但在不同的拉丝温度下拉制的同一直径的纤维强度，也可能有区别。457911拉伸强度MPa3000380024002900175021501250170010501250 玻璃纤维的拉伸强度和长度有关，随着纤维长度的增加，拉伸强度显著下降，见下表： 玻璃纤维长度(m)纤维直径(m)平均拉伸强度（MPa）51315002012.512109012.7360156013720直径和长度对玻璃纤维拉伸强度的影响，可以用微裂纹假说来解释。因为随着纤维直径和长度的减小，纤维中微裂纹会相应减少，从而提高了纤维强度（2）化学组成对强度的影响一般是含碱量越高、强度越低。无碱纤维比有碱纤维的拉伸强度高20%，见下表：玻璃纤维纤维直径(m)抗拉强度MPa有碱5.012000 无碱4.71600（3）玻璃液质量对玻璃纤维强度的影响1、结晶杂质的影响：当玻璃成分波动或漏板温度波动或降低时，可能导致纤维中结晶的出现。实践证明，有结晶的纤维比无结晶的纤维强度要低。2、玻璃液中的小气泡也会降低纤维的强度。曾试验用含小气泡的玻璃液拉直径为5.7m 的玻璃纤维其强度比用纯净玻璃液拉制的纤维强度降低20%.（4）成型条件对玻璃纤维的影响实践证明，用漏板拉制的玻璃纤维强度高于用玻璃棒法拉制的纤维。在玻璃棒法中，用煤气加热生产的纤维又比用电热丝加热生产的纤维强度为高。如用漏板法拉制10m玻璃纤维的强度为1700MPa，而用棒法拉制相同直径的玻璃纤维强度仅为1100MPa。这是因为玻璃棒只加热到软化，粘度仍然很大，拉丝时纤维受到很大的应力；此外玻璃棒法是在较低温度下拉丝成型，其冷却速度要比漏板法为低。（5）表面处理对强度的影响在连续拉丝时，必须在单根纤维或纤维束上敷以浸润剂，它在纤维表面上形成一层保护膜，防止在纺织加工过程中，纤维间发生相互摩擦，而损伤纤维降低强度。玻璃布经热处理除去浸润剂后，强度下降很多，但在用中间粘结剂处理后，强度一般都可回升，这是因为中间粘结剂涂层一方面对纤维起到保护作用，另一方面对纤维表面缺陷有所弥补。（6）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，这种现象称为纤维的老化。主要是空气中的水分对纤维侵蚀的结果。因此，化学稳定性高的纤维强度降低小，如同样存放2年的有碱纤维强度降低33%，而无碱纤维降低很少。（7）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。当环境温度较高时，尤其明显。可能是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快的缘故。（四）玻璃纤维的弹性玻璃纤维的延伸率纤维的延伸率是指纤维在外力作用下，直至拉断时的伸长百分率。玻璃纤维的延伸率比其它有机纤维的延伸率低，一般为(左右，其伸长的程度与所施加的力成正比，直到纤维断裂为止，不存在屈服点。负荷去掉后可以恢复原来长度，因此玻璃纤维是完全的弹性体。（五）玻璃纤维的耐磨性和耐折性玻璃纤维的耐磨性是指纤维抗摩擦的能力；玻璃纤维的耐折性是指纤维抵抗折断的能力。玻璃纤维这两个性能都很差。当纤维表面吸附水分后能加速微裂纹扩展，使纤维耐磨性和耐折性降低。为了提高玻璃纤维的柔性以满足纺织工艺的要求，可以采用适当的表面处理。如经0.2%阳离子活性剂水溶液处理后，玻璃纤维的耐磨性比未处理的高200倍，纤维的柔性一般以断裂前弯曲半径的大小表示。弯曲半径越小，柔性越好。如玻璃纤维直径为9m时，其弯曲半径为0.094mm，而超细纤维直径为 3.6m时，其弯曲半径为0.038mm。（六）玻璃纤维的电性能由于玻璃纤维的介电性好，耐热性良好，吸湿性小，并且不燃烧，所以无碱玻璃纤维制品在电气、电机工业中得到了广泛而有效的应用。（七）玻璃纤维的热性能玻璃纤维的导热性低，特别是玻璃棉制品密度小，寿命长和耐高温，广泛用于建筑和工业的保温、隔热和隔冷，是一种优良的热绝缘材料。玻璃的导热系数（即通过单位传热面积13温度梯度为1/m ，时间为1h 所通过的热量）为0.7-1.28W(m.K），但拉制玻璃纤维后，其导热系数只有0.035W(m.K产生这种现象的原因，主要是纤维间的空隙较大，密度较小。密度越小，其导热系数越小，主要是因为空气导热系数低所致。导热系数越小，隔热性能越好。当玻璃纤维受潮时，导热系数增大，隔热性能降低。（八）吸声性能玻璃纤维还有优良的吸声、隔声性能，在建筑、机械和交通运输方面得到广泛的应用。吸声系数是当声波传到物体表面时，物体表面所吸收的