玻璃纤维专题讲座

1、玻璃纤维绳玻璃纤维布玻璃纤维绳玻璃纤维纸纳米碳管纤维碳纤维绳第三章 复合材料增强材料 reinforcing material玻璃纤维专题讲座第1页概 述 generalization增强材料主要功效，是赋予复合材料以高强度和高模量等力学性质。另外, 赋予热, 电, 磁等新性能.玻璃纤维专题讲座第2页概 述 generalization 纤维状增强材料，它抗拉强度和拉伸弹性模量，有时要比同一块材料要大几个数量级。 玻璃纤维专题讲座第3页概 述 generalization 增强材料 纤维 fiber 晶须 whisker 粉体 particle纤维增强材料应用最广泛，如 玻璃纤维（glass

2、fiber） 碳纤维（carbon fiber) 芳纶纤维(aramid fiber)玻璃纤维专题讲座第4页3. 1 玻璃纤维及其制品 （glass fiber）玻璃纤维专题讲座第5页 3. 1 玻璃纤维及其制品 （glass fiber）1893年美国研究成功。世界上三十国家生产，40005000种。我国玻璃纤维工业始于1958年。玻璃纤维专题讲座第6页1、玻璃纤维分类分类单丝直径纤维外观玻璃原料纤维特征玻璃纤维专题讲座第7页1、玻璃纤维分类 (1) 按玻璃原料分类 碱性氧化物含量 有碱玻璃纤维 大于12 中碱玻璃纤维 612 低碱玻璃纤维 26 无碱玻璃纤维 小于1玻璃纤维专题讲座第8页(

3、1) 按玻璃原料分类 无碱玻纤 亦称E-玻纤 ，系一个硼硅酸盐玻璃。当前是应用最广泛一个玻璃纤维用玻璃成份. 含有良好电气绝缘性及机械性能，化学稳定性好, 广泛用于复合材料增强材料. 它缺点是易被无机酸侵蚀，故不适于用在酸性环境。玻璃纤维专题讲座第9页(1) 按玻璃原料分类 中碱玻纤 亦称C-玻纤，其特点是耐化学性尤其是耐酸性优于无碱玻璃，但电气性能差，机械强度低于无碱玻璃纤维10%20%， 玻璃纤维专题讲座第10页(2) 按单丝直径分类 单丝直径um 粗纤维 30 初级纤维 20 中级纤维 10-20 高级纤维 3-10玻璃纤维专题讲座第11页(3) 按纤维外观分类 按纤维外观分类连续纤维：

4、无捻粗纱，有捻粗纱短切纤维空心玻璃纤维玻璃粉玻璃纤维专题讲座第12页(4) 按纤维特征分类 按纤维特征分类高强度纤维：S玻纤，强度高。低介纤维：D玻纤，电绝缘性好。耐化学药品纤维：C玻纤，耐腐蚀。耐电腐蚀纤维：E-CR玻纤玻璃纤维专题讲座第13页(4) 按纤维特征分类 1、高强玻璃纤维 （S玻纤） 其特点是高强度、高模量，它单纤维抗拉强度为2800MPa，比无碱玻纤抗拉强度高25%左右，弹性模量86000MPa，比E-玻璃纤维强度高。 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。 玻璃纤维专题讲座第14页(4) 按纤维特征分类 2、D玻璃纤 亦称低介电玻璃，用于生产介电强度好低介

5、电玻璃纤维。玻璃纤维专题讲座第15页(4)按纤维特征分类 3、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。 玻璃纤维专题讲座第16页(4)按纤维特征分类 4、A玻璃 亦称高碱玻璃，是一个经典钠硅酸盐玻璃，因耐水性很差，极少用于生产玻璃纤维。玻璃纤维专题讲座第17页2、玻璃纤维组成和结构 （1）玻璃纤维化学组成玻璃纤维化学组成主要是SiO2，以及碱金属氧化物。玻璃纤维化学组成对玻璃纤维性质和工艺特征起决定性作用 。以SiO2为主硅酸盐玻璃，以B2O3为主称为硼酸盐玻璃。玻璃纤维专题讲座第18页2、玻璃纤维组成和结构 （2）玻璃纤维结构由二氧化硅四面体组成三维网络结构。Ca 、 Na

6、 、 K 等在网络间空隙。玻璃纤维专题讲座第19页3、玻璃纤维性能 （1）外观和密度外观是光滑圆柱体状，其截面几乎是完整圆形。两个特点：表面光滑使纤维握固力小，不利于与树脂粘结；圆形截面，能使纤维间空隙填充得较为密实.玻璃纤维专题讲座第20页3、玻璃纤维性能 （1）外观和密度玻璃纤维比重比有机纤维大，比金属纤维小，几乎与铝纤维相当。其比重与玻璃成份有亲密关系，普通为2.42.7左右。玻璃纤维专题讲座第21页（2）玻璃纤维力学性能 1）玻璃纤维拉伸强度 （tensile strength）拉伸强度高玻纤高强原因： 微裂纹假说，有微裂纹存在，产生应力集中。 玻纤，微裂纹存在几率减小。玻璃纤维专题讲

7、座第22页（2）玻璃纤维力学性能影响玻纤强度原因 纤维直径、长度 化学组成 存放时间 纤维疲劳 玻纤成型方法玻璃纤维丝玻璃纤维专题讲座第23页 玻璃纤维成份、直径、编织结构直接影响着复合材料机械、物理、化学电性能. 纤维类别性能有碱 A 化学 C低介电 D 无碱 E 高强度 S 粗纤维 R 高模量M 拉伸强度，GPa 3.13.12.53.44.584.43.5弹性模量，GPa 737455718586110延伸率 % 3.63.374.65.2密度，g/cm3 2.462.462.142.52.52.552.89 玻 璃 纤 维 品 种 性 能 一 览 表 玻璃纤维专题讲座第24页（2）玻璃

8、纤维力学性能 2）玻纤弹性断裂伸长率（breaking elongation) 3，比有机纤维低弹性模量(elastic modulus) 比金属低玻璃纤维专题讲座第25页（2）玻璃纤维力学性能 3）玻纤耐磨、耐折 性能差，可采取表面处理来提升。 贮运 成型 铺糊 玻璃纤维专题讲座第26页（3）玻璃纤维热性能耐热性较高：软化点550580导热系数小：0.034w/m.k 不燃烧玻璃纤维专题讲座第27页（4）玻璃纤维电性能电绝缘材料：无碱玻纤半导体：加入氧化铁、氧化铝、氧化铜导电纤维：涂金属或石墨玻璃纤维专题讲座第28页（5）玻璃纤维光学性能优良透光材料做各种采光材料玻璃纤维专题讲座第29页玻璃

9、纤维专题讲座第30页（6）玻纤化学性能耐化学药品有碱纤维耐酸性好中碱、无碱耐碱性好中碱比无碱耐酸性好玻璃纤维专题讲座第31页4、玻璃纤维制造 最惯用制造方法是把熔融玻璃液快速（每分钟6004800米）拉出坩埚漏孔，成为直径330细连续纤维，然后经过浸润槽，加上浸润剂使分散单丝结成一股原丝。玻璃纤维专题讲座第32页浸润剂浸润剂在拉丝和纺织过程中作用很大，它主要是使纤维粘合集束、润滑耐磨、消除静电等，确保拉丝和纺织顺利进行。浸润剂普通分为两类：一类称为纺织型浸润剂，主要适应拉丝、纺织加工需要，其成份含有石蜡、凡士林、硬脂酸、变压器油、固色剂、表面活性剂和水。 玻璃纤维专题讲座第33页浸润剂 另一类

10、是增强型浸润剂。主要是树脂型，并在其中加入一些化学处理剂，用增强型浸润剂玻璃纤维及制品制造玻璃钢时，无须另行处理，从而防止了玻璃纤维及制品在后处理中强度损失。玻璃纤维专题讲座第34页5、玻璃纤维制品及规格 玻璃纤维单丝直径与原纱号数(支数)从拉丝漏板每个漏孔中拉出细玻璃丝，称为单纤维。从坩埚漏板拉丝孔中拉出来多根纤维浸以浸润剂集束而成一股纤维束，称为玻璃纤维原纱。 玻璃纤维专题讲座第35页5、玻璃纤维制品及规格玻璃纤维原纱: 表示玻璃纤维原纱精细量度标准有很各种，我国要求用公制号数表示，代替以往惯用支数单位。号数定义是1000米纤维纱重量克数。支数含义是一克重原纱米数长度。 玻璃纤维专题讲座第

11、36页玻璃纤维制品 将集束原纱加捻、退解、并股成为玻璃纤维线，再经织造成为玻璃纤维布或玻璃纤维带等织物，或者将无捻原纱并股成无捻粗纱，或者再将无捻粗纱织成无捻粗纱布，或者将无捻粗纱切成短切纤维制成玻璃纤维毡片等。 玻璃纤维专题讲座第37页玻璃纤维制品玻璃纤维专题讲座第38页玻璃纤维制品 1. 无捻粗纱将一组许多股基本平行原丝，集束成一束缠绕在园柱形纱管上。玻璃纤维专题讲座第39页1. 无捻粗纱无捻粗纱没有捻度，单纤维是比较疏松平行排列，轻易浸透树脂，适合于制造玻璃钢制品。玻璃纤维专题讲座第40页玻璃纤维制品 1. 无捻粗纱无捻粗纱能够直接用于缠绕玻璃钢制品，也能够加工成为无纬布，也能够织成无捻

12、粗纱格子布。无捻粗纱格子布适合用于手糊成型工艺，其经典玻璃钢产品有船壳和容器等。无捻粗纱可切成短纤维，用于预混料模压，也能够用于增强热塑性塑料及喷射成型工艺。玻璃纤维专题讲座第41页1. 无捻粗纱 （1）喷射用无捻粗纱 ：适合于玻璃钢喷射成型使用无捻粗纱要具备以下性能：良好切割性，在连续高速切割时产生静电少；无捻粗纱切割后分散成原丝效率要高，也即分束率高，通常要求90%以上；短切后原丝含有优良覆模性，可覆盖在模具各个角落；树脂浸透快，易于被辊子辊平并易于驱赶气泡；原丝筒退解性能好，粗纱线密度均匀，适合于各种喷枪及纤维输送系统。玻璃纤维专题讲座第42页1. 无捻粗纱 （2）SMC用无捻粗纱 ：S

13、MC即片状模塑料，主要用于压制汽车部件、浴缸、水箱板、净化槽、各种座椅等。SMC用无捻粗纱在制造SMC片材时要切成25mm长度，分散在树脂糊中，所以对SMC用无捻粗纱要求是短切性好，毛丝少，抗静电性优良，在切割时短切丝不会粘附在刀辊上。对着色SMC而言，无捻粗纱要在高颜料含量树脂糊中被树脂浸透。玻璃纤维专题讲座第43页1. 无捻粗纱（3）缠绕用无捻粗纱： 缠绕法用于制造各种口径玻璃钢管、贮罐等。 对缠绕用无捻粗纱要求以下：成带性好，呈扁带状；无捻粗纱退解性好，在从纱筒退解时不脱圈，不形成鸟巢状乱丝；张力均匀，无悬垂现象；线密度均匀，普通须小于7%；无捻粗纱浸透性好，从树脂槽经过时易为树脂润湿及

14、浸透。玻璃纤维专题讲座第44页1. 无捻粗纱（4）拉挤用无捻粗纱： 拉挤用于制造断面一致各种型材，其特点是玻纤含量高，单向强度大。拉挤用无捻粗纱能够是多股原丝并合也能够是直接无捻粗纱，其线密度范围为1100号到4400号。各种性能要求与缠绕无捻粗纱大致相同。玻璃纤维专题讲座第45页1. 无捻粗纱 （5）织造用无捻粗纱 ：无捻粗纱一个主要用途是织造各种厚度方格布或单向无捻粗纱织物，它们大多用于手糊玻璃钢成型工艺中。 对织造用无捻粗纱有以下要求：良好耐磨性；良好成带性；织造用无捻粗纱在织造前需经强制烘干；无捻粗纱张力均匀，悬垂度应符合一定标准；无捻粗纱退解性好；无捻粗纱浸透性好。 玻璃纤维专题讲座

15、第46页2. 玻璃纤维毡 （1） 短切玻璃纤维毡 把无捻粗纱切断成适当长度（25100mm，普通是50mm），随机地沉积在传送带上，同时将粉状或溶剂型粘结剂加在疏松纤维上，随即滚压烘干冷却，即成玻璃毡。玻璃纤维专题讲座第47页2. 玻璃纤维毡 （1） 短切玻璃纤维毡调整切割速度和传送带速度可制得不一样厚度毡片。短切纤维毡比织物成本低，变形性好，工艺上使用方便，用它制造玻璃钢制品含有平面各向同性，制品树脂含量可高达6080%。玻璃纤维专题讲座第48页2. 玻璃纤维毡 （2）连续原丝毡 ：将拉丝过程中形成玻璃原丝或从原丝筒中退解出来连续原丝呈8字形铺敷在连续移动网带上，经粉末粘结剂粘合而成。 连续

16、玻纤原丝毡中纤维是连续，故其对复合材料增强效果较短切毡好。主要用在拉挤法、RTM法、压力袋法及玻璃毡增强热塑料（GMT）等工艺中。玻璃纤维专题讲座第49页2. 玻璃纤维毡 （3）表面毡是把长单纤维短切、无规均匀分散，用可溶性粘接剂粘成薄毡。它浸胶速度快，覆盖性能好、能吸收比较多树脂，用其覆盖玻璃钢表面可形成所谓“富树脂层”其树脂含量可达90%，掩盖玻璃纤维，使制品表面光滑美观。预防风化和腐蚀。玻璃纤维专题讲座第50页3. 玻璃布 玻璃布品种除了以所用纱号数大小、经纬密度、排列和布厚度来区分外，还有不一样结构织法。玻璃纤维专题讲座第51页3 玻璃布 1)平纹布这种布每一根经纱和纬纱都从一根纱下穿

17、过并压在另一根纱上。布面平整，但纱卷曲最大，铺覆性较差，强度较缎纹和斜纹布低。玻璃纤维专题讲座第52页玻璃纤维制品 1)平纹布适宜于制作简单或平坦玻璃钢制品，比如电绝缘制品惯用玻璃布层压板。当前惯用无捻粗纱布也是平纹布，它用无捻粗纱织成，普通织成粗格布。多数用于手糊成型制品，如船艇、化工贮罐等大型制品。玻璃纤维专题讲座第53页玻璃纤维制品 2)斜纹布 它是一根或多根经纱，从二根至三根或多根经纱中上下有规律地经过。玻璃纤维专题讲座第54页玻璃纤维制品 2)斜纹布 它含有良好铺覆性和变形性，适合用于制造双曲面制品或复杂形状玻璃钢制品。 玻璃纤维专题讲座第55页玻璃纤维制品 3)缎纹布 一个方向上每根纱上面经过另一方向几根纱。玻璃纤维卷曲最少。玻璃纤维专题讲座第56页玻璃纤维制品 3)缎纹布 缎纹布比斜纹布更柔软，有良好铺覆性，适合用于铺复型面复杂玻璃钢制品。玻璃纤维专题讲座第57页玻璃纤维制品 4)单向布这种布在经向有较多纤维量，而在纬向纤维量较少。使用单向布能够使产品重量下降。降低成本和提升质量。玻璃纤维专题讲座第58页玻璃