第八次课PPT玻璃钢.ppt

6玻璃纤维及制品,6.4.2玻璃纤维纱的规格及性能,玻璃纤维纱可分无捻纱及有捻纱两种。无捻纱一般用增强型浸润剂，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。,由于生产玻璃纤维纱的纤维直径、支数及股数不同，使无捻纱和有捻纱的规格有许多种。,纤维支数有两种表示方法：,(1)定质量法,用质量为1g的原纱的长度来表示，即：,例如：40支纱，就是指质量为1g的原纱长40m。,(2)定长法,目前国际上统一使用的方法，通称“TEX”(公制号数)。,1000m长的原纱的克质量。,例如：4“TEX”就是指1000m原纱质量为4g。,捻度,单位长度内纤维与纤维之间所加的转数，以捻m为单位,Z捻(左捻)，顺时针方向加捻；S捻(右捻)，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，有利于纺织工序的进行。捻度过大不易被树脂浸透。,无捻粗纱中的纤维是平行排列的，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。,玻璃纤维及玻璃纤维制品,1、无捻粗纱,无捻粗纱是由平行原丝或平行单丝集束而成。无捻粗纱是加工方格布、网格布的基本原料，是玻璃钢基材最基本的原材料。,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。,种类,2、无碱布,无碱布是用无碱玻纤纱织造而成，具有优异的电气绝缘性、力学性能、耐热性及抗吸湿性。主要用于生产各种电绝缘层压板、印刷线路板、各种车辆车体、贮罐、船艇、模具等无碱布还适合用作玻璃漆布，玻璃布层压制品与覆铜箔层压的基材，以及玻璃云母制品等的补强材料。,3、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。,4、无捻方格布,以无捻粗纱织成的方格布，广泛应用于手糊玻璃钢(FRP)产品领域。,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基础，经耐碱涂层处理而成。该产品强度高、粘结性好、服帖性、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,膨体纱由玻璃纤维纱经过高压空气装置，特殊膨化而成，该产品兼有连续长纤维的高强度，又有短切纤维的蓬松性，具有耐高温、耐腐蚀、高过滤效果、高强度等特点，被广泛应用于过滤布、装饰布、绝缘织物等，是石棉制品理想的替代材料，在环保工业方面应用广泛。,膨体布是由膨体纱制造而成，具有透气性好，容尘量大、过滤效率高等特点。主要用于钢铁、水泥、发电等行业的高温袋过滤器；包装材料；装饰材料等。,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。,8、缠绕纱,具有较好的成带性、柔软、纤维光滑、与苯乙烯有很好的相溶性、浸透速度快。制成的玻璃钢耐水性好。通过管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。,9、喷射纱,具有较好的短切性能、无静电、与苯乙烯有良好的相溶性、浸透速度较快。通过连续喷射法与聚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,把玻璃纤维短切成约50mm长，然后均匀沉降在成型带上，并敷上特种粘结剂形成短切毡，它具有各向同性与树脂结合良好的亲和性，脱泡性、易成型等特点，广泛使用于手糊玻璃钢(FRP)及玻纤层压板材上。,12、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225900克/平方米,13、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。,14、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，也是玻璃钢(FRP)用基材。,7.5玻璃纤维的表面处理,单丝处理(浸润剂)纤维织物的表面处理(中间粘合剂)7.5.1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。,1.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到空气中水蒸汽的侵蚀，使其强度下降。浸润剂的作用：使多根单丝集中成股，增加原纱的耐磨性和提高拉伸强度；保护纤维免受大气和水分的侵蚀作用。,2.浸润剂的种类,(1)纺织型浸润剂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。因为浸润剂中含石蜡和油剂，影响与树脂的粘结。,纺织型浸润剂,淀粉浸润剂,石蜡乳剂,淀粉为主要的成膜剂优点：费用低、成膜性好、易除掉,主要成分：石蜡、凡士林、硬脂酸、变压器油等优点：润滑性、集束性好,(2)增强型浸润剂由中间粘合剂、润滑剂、乳化剂等组分，配成拉丝用的浸润剂，在拉丝过程中直接被覆于玻璃纤维表面。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何种浸润剂。,7.5.2玻璃纤维表面处理剂,1.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。,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老化强度的影响1沃兰处理；2-A-151处理；3A-172处理；4未处理,处理剂对聚酯玻璃钢自然曝晒后强度的影响1沃兰处理；2-A-151处理；3A-172处理；4未处理,处理剂对聚酯玻璃钢海水浸泡后强度的影响1沃兰处理；2-A-151处理；3A-172处理；4未处理,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KH550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；耐热性和电性能也有很大改善。,2.界面理论,解释玻璃/树脂界面的理论：偶联理论、化学处理膜理论、物理吸附理论等，各种理论均存在一些不尽完善之处。偶联理论偶联剂是一种高分子化合物，这种化合物一般都含有两部分性质不同的基团。一种官能团能很好与玻璃纤维表面结合；另一种官能团能很好与合成树脂结合(产生共聚)。通过表面处理剂把两种性能截然不同的物质联合起来，形成一个统一的整体。因此，把表面处理剂叫“架桥剂”，也叫“偶联剂”。这种中间连接作用叫架桥作用或偶联作用。,3.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处理剂中最有名的属“沃兰(Vo1an)”，它的化学名称叫做甲基丙烯酸氯化铬络合物。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基团。如；不饱和双键、环氧基团、氨基-NH2、巯基-SH等。X是易于水解的基团，水解后能与玻璃作用。n为1、2或3，绝大多数为1,常用玻璃纤维表面处理剂,7.5.3玻璃纤维表面处理方法,后处理法、前处理法和迁移法。1.后处理法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。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常使用的处理方法。,2.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。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。缺点：这种浸润剂一方面要满足拉丝、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术问题，目前尚需进一步研究。,3.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“迁移”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。,7.6特种玻璃纤维,7.6.1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。镁铝硅酸盐玻璃的主要成分为(质量)：SiO2：65，Al2O3：25，MgO10。拉丝成型温度需要1500度以上拉丝工艺特殊，成本也比较高。实际生产的高强度玻璃纤维(称为S玻璃纤维)是对上述成分略加调整(引入了6.5一10的Na2O和2.5的Sb2O3)，以降低玻璃的熔制和拉丝成型温度并加入了36的CaO，以提高其弹性横量。,硼硅酸盐高强玻璃纤维的主要成分为(质量)：SiO240%50%，Al2O319%29%，B2Ol020，Li2O0.1%1。硼硅酸盐系统玻璃纤维的强度比E玻璃纤维虽只提高36，但拉丝温度降低，用一般铂金坩埚即可拉丝。,7.6.2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YM3A玻璃(M玻璃),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，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。,7.6.3高硅氧纤维和石英纤维高硅氧纤维的生产：将高钙的硼硅酸盐玻璃纤维用酸处理，溶析出可溶性成分，从而制得含SiO2高达9099的纤维。也可用含碱纤维的化学提纯法制得。这种纤维能耐1700以上高温，但纤维强度低，只为无碱玻璃纤维的2050。石英