连云港父也新材料有限公司

 一、什么是玻璃纖維呢？

抗腐蝕性好，機械強度高，但缺點(diǎn)是性脆，耐磨性較差。它是以玻璃球或廢舊玻璃為原料經(jīng)高溫熔制、拉絲、絡(luò )紗、織布等工藝制造成。其主要成分是二氧化硅、氧化鋁、氧化鈣、氧化硼、氧化鎂、氧化鈉等。

下面我們讓我們來(lái)看看它的分類(lèi)把！

1.玻璃纖維的分類(lèi)

1)以單絲直徑分類(lèi)

粗纖維：?jiǎn)谓z直徑一般為30um；

初級纖維：?jiǎn)谓z直徑大于20um；

中級纖維：?jiǎn)谓z直徑10-20um；

高級纖維：（紡織纖維）其單絲直徑3-10um；

超細纖維：?jiǎn)谓z直徑小于4um。

一般：5-10um的纖維作為紡織制品用；10-14um的纖維一般做無(wú)捻粗紗、無(wú)紡布、短切纖維氈等較為適宜。 

短玻纖

2） 以玻璃原料成分類(lèi)（一般以不同的堿金屬含量來(lái)區分）

A．無(wú)堿玻璃纖維（E玻璃纖維）

堿金屬氧化物含量<0.05%，化學(xué)穩定性、電絕緣性、強度好，主要用作電絕緣材料、玻璃鋼的增強材料等

B. 中堿玻璃纖維（C玻璃纖維）

堿金屬氧化物含量11.5-12.5%，含堿量高，不能用作電絕緣材料，其化學(xué)穩定性和強度尚好，一般用作乳膠布、方格布基材、酸性過(guò)濾布、窗紗基材等，也可用作酸性過(guò)濾布、窗紗基材等（成本較低，用途較廣）

C. 高堿玻璃纖維（A玻璃纖維）

堿金屬氧化物含量>15%，如采用碎的平板玻璃、碎瓶子玻璃等作原料拉制而成的玻璃纖維均屬此類(lèi)?？捎米餍铍娖康母綦x片、管道包扎布和氈片等防水、防潮材料。

D. 特種玻璃纖維

由純鎂鋁硅三元組成的高強度玻璃纖維（S-glass），鎂鋁硅系高強高彈玻璃纖維；硅鋁鈣鎂系耐化學(xué)腐蝕玻璃纖維；含鉛纖維；高硅氧纖維； 石英纖維等

按含堿量來(lái)區分，那么玻璃纖維中的堿金屬氧化物到底是什么呢？

堿金屬氧化物：一般指氧化鈉、氧化鉀

堿金屬氧化物是普通玻璃的主要組成之一，主要是降低玻璃的熔點(diǎn)；其含量越高，玻璃纖維的化學(xué)穩定性、電絕緣性能、強度都會(huì )相應的下降。

長(cháng)玻纖

二、玻璃纖維的結構與組成

1.玻璃纖維的特點(diǎn)

1圖示為玻璃纖維的結構示意圖

玻璃的共性：各向同性，無(wú)固定熔點(diǎn)，亞穩定性，性質(zhì)變化的連續性，可逆性

GF的結構有兩種學(xué)說(shuō)

無(wú)規則網(wǎng)絡(luò )學(xué)說(shuō)：硅氧四面體，鋁氧三面體，硼氧三面體相互連成不規則的三維結構。網(wǎng)絡(luò )間的空隙由Ca、Na、K、Mg等陽(yáng)離子所填充。

微晶學(xué)說(shuō)：玻璃由硅酸塊或二氧化硅的微晶子組成，在微晶子之間由硅酸塊過(guò)冷溶液填充。

2. 玻璃纖維的組成

玻璃纖維的化學(xué)組成主要有SiO2、Be2O3、CaO、Al2O3等。這些物質(zhì)對玻璃纖維的性質(zhì)和生產(chǎn)工藝起決定性作用。

玻纖組分的作用示意表

三.玻璃纖維的性能

玻纖制品

1.物理性能

a. 外觀(guān)：光滑，圓柱形。纖維之間抱合力小，影響了與樹(shù)脂的復合效果。但光滑表面對氣體和液體通過(guò)的阻力小，所以制作過(guò)濾材料較理想。

b. 密度：2.5左右，主要取決于玻璃的成分。某些特種玻璃，如石英玻璃纖維，高硅氧玻璃纖維等，其密度較低，僅為2.0-2.2g/cm3；含有大量重金屬氧化物的高模GF，密度可達2.7-2.9g/cm3。

2.力學(xué)性能

拉伸強度：GF的拉伸強度比玻璃高幾十倍？

微裂紋假說(shuō)：

玻璃結構的不均勻性，使玻璃易產(chǎn)生微裂紋，外力作用下，形成應力集中點(diǎn)。玻璃纖維，更多地保留著(zhù)高溫熔體的結構(結構均一性提高)，微裂紋產(chǎn)生機會(huì )減少，且GF截面小，所以表面微裂紋比塊狀玻璃少。

3.影響玻璃纖維強度的因素

纖維直徑和長(cháng)度：直徑越小，長(cháng)度越小，強度越大；

化學(xué)組成：含堿量越大，強度越??；

存放時(shí)間：存放時(shí)間越長(cháng)，強度越小(空氣中水分的侵蝕)

施加負荷時(shí)間：施加負荷時(shí)間越長(cháng)，強度越??； 除此之外，玻璃液的缺陷，如雜質(zhì)，氣泡等也顯著(zhù)影響GF的強度。

玻璃纖維的耐磨性、耐折性都很差，但其耐熱性很好，軟化點(diǎn)溫度在500-700℃，在高溫下長(cháng)期使用，強度不損失。

尼龍制品

4.玻璃纖維的化學(xué)性質(zhì)

GF與Glass相比，由于具有較大的比表面積，因此受介質(zhì)侵蝕度劇烈。

GF對除HF、濃堿、H3PO4以外的化學(xué)藥品及有機溶劑具有良好的化學(xué)穩定性。

影響GF化學(xué)穩定性的因素

a. 玻璃纖維的化學(xué)組成

無(wú)堿玻纖：耐酸性差，耐水性較好

中堿玻纖：耐酸性好，耐水性差

b．溫度

在100℃以下，溫度每升高10℃，纖維在介質(zhì)侵蝕下的破壞速度增加50～100％。

四.GF的生產(chǎn)工藝

1. 坩堝法拉絲工藝

生產(chǎn)工藝由制球和拉絲兩部分組成

整個(gè)拉絲過(guò)程中加球和拉絲溫度控制是由自動(dòng)控制裝置來(lái)完成
 

2.池窯漏板法拉絲工藝

池窯拉絲是連續玻璃纖維生產(chǎn)的一種新的工藝方法。池窯拉絲是將玻璃配合料投入熔窯熔化后直接拉制成各種支數的連續玻璃纖維。

池窯拉絲與坩堝拉絲相比較，具有如下優(yōu)點(diǎn)：

1. 省去制球工藝，簡(jiǎn)化工藝流程，效率高；

2. 池窯拉絲一窯可安裝10塊到上百塊漏板，熔量大，生產(chǎn)能力高；

3. 易實(shí)現自動(dòng)化；

4. 適于多孔大漏板生產(chǎn)玻璃鋼適用的粗纖維；

5. 生產(chǎn)的廢紗便于回爐。

五.玻纖表面處理

1. 表面處理的意義

表面處理：在玻璃纖維表面被覆一種叫做表面處理劑的特殊物質(zhì)，使玻璃纖維與合成樹(shù)脂牢固地粘結在一起，以達到提高玻璃鋼性能的目的。表面處理劑處于玻璃纖維與合成樹(shù)脂之間而使這兩種性質(zhì)不同的材料牢固地連接在一起。

2.玻纖表面處理方法

后處理法

凡是使用紡織型浸潤劑，制得的玻璃纖維及織物，在用于制作玻璃鋼之前原則上都采用此法進(jìn)行表面處理。分兩步進(jìn)行：首先除去玻璃纖維表面的紡織型浸潤劑，然后經(jīng)處理劑溶液浸漬、水洗、烘干等工藝，使玻璃纖維表面被覆上一層處理劑。特點(diǎn)：處理的各道工序都需要專(zhuān)門(mén)的設備，初投資較大，玻璃纖維強度損失大．但處理效果好，比較穩定．是目前國內外最常使用的處理方法。

前處理法

適當改變浸潤劑的配方，使之既能滿(mǎn)足拉絲、退并、紡織各道工序的要求，又不妨礙樹(shù)脂對玻璃纖維的浸潤和粘結。將化學(xué)處理劑加入到浸潤劑中。與后處理法比較優(yōu)點(diǎn)：省去了復雜的處理工藝及設備，使用簡(jiǎn)便；避免了因熱處理造成的玻璃纖維強度損失。缺點(diǎn)：這種浸潤劑一方面要滿(mǎn)足拉絲、紡織工序的要求，同時(shí)又要滿(mǎn)足與樹(shù)脂浸漬、粘結等要求，是一個(gè)比較復雜的技術(shù)問(wèn)題，目前尚需進(jìn)一步研究。

遷移法

遷移法是將化學(xué)處理劑直接加入到樹(shù)脂膠液中進(jìn)行整體滲合，在浸膠的同時(shí)將處理劑施于玻璃纖維上，借處理劑從樹(shù)脂膠液至纖維表面的“遷移”作用而與纖維表面發(fā)生作用，從而在樹(shù)脂固化過(guò)程中產(chǎn)生偶聯(lián)作用。

六. 評價(jià)玻纖好壞的主要指標

第一個(gè)指標：玻纖在拉絲過(guò)程中所使用的表面活性處理劑

第二個(gè)指標：?jiǎn)谓z直徑，單絲直徑越小，產(chǎn)品的力學(xué)性能與表面外觀(guān)越佳

七.簡(jiǎn)述短玻纖在塑料中的優(yōu)勢

① 短纖針對性較強，一般短纖生產(chǎn)的廠(chǎng)家會(huì )根據不同用途使用不同的浸潤劑，而且短纖在單位體積內浸潤劑含量比長(cháng)纖要多，這樣就會(huì )保證樹(shù)脂與玻纖的結合能力。 短纖的單絲直徑較細，比較好控制玻纖在塑料粒子的長(cháng)度和分布，從而直接影響產(chǎn)品力學(xué)性能與表面外觀(guān)。

② 短纖計量更加準確，短纖一般是通過(guò)側喂料系統與電子秤添加。

③ 對螺紋塊磨損較小，由于短纖已經(jīng)被原廠(chǎng)剪切好，改性再加工時(shí)，就螺桿剪切力大大減弱。

④ 如果是回料增強的話(huà)，可以考慮加短纖，用比較差一點(diǎn)的回料，可以降低成本，如隔熱條專(zhuān)用料完全可用此方法。