1、知识点二知识点二 玻璃纤维玻璃纤维高分子材料专业 聚合物复合材料增强材料的概念及分类特征增强材料的概念及分类特征v概念：概念：增强材料增强材料是复合材料的主要组成部分，它起着提高树是复合材料的主要组成部分，它起着提高树脂基体的脂基体的强度、模量、韧性、耐热和耐磨强度、模量、韧性、耐热和耐磨等性能的作用，增等性能的作用，增强材料还有减少复合材料成型过程中的收缩率、提高制品硬强材料还有减少复合材料成型过程中的收缩率、提高制品硬度等作用。度等作用。有时也称作有时也称作、等等。高分子材料专业 聚合物复合材料增强材料具备的特性：应能明显提高某种所需特性的性能；具有良好的化学稳定性；与基体有良好的润湿性和
2、适当的界面反应 价廉增强材料的概念及分类特征增强材料的概念及分类特征高分子材料专业 聚合物复合材料分类：纤维类（连续长纤维和短纤维）颗粒类 晶须类 金属丝 片状物增强材料的概念及分类特征增强材料的概念及分类特征高分子材料专业 聚合物复合材料纤维类增强材料纤维类增强材料）v1.无机纤维无机纤维 1）玻璃纤维）玻璃纤维 fiberglass Owens corning 美国；美国；泰山、巨石、重庆复合泰山、巨石、重庆复合材料有限公司；材料有限公司；2）碳纤维：）碳纤维：聚丙烯腈基、沥青基；聚丙烯腈基、沥青基；日本日本:东丽东丽 三菱三菱 3）硼纤维）硼纤维 boron 4）碳化硅纤维）碳化硅纤维
3、SiC 5）氧化铝纤维）氧化铝纤维 Alumina2.有机纤维有机纤维 1）刚性分子链）刚性分子链 对位芳酰胺：对位芳酰胺：kevlar,twaron；聚苯并双噁唑；聚苯并双噁唑；聚苯并咪唑；聚苯并咪唑；聚芳酯；聚芳酯；2）柔性分子链）柔性分子链 聚乙烯；聚乙烯醇聚乙烯；聚乙烯醇高分子材料专业 聚合物复合材料拉伸应变，拉伸应变，%拉伸应力拉伸应力,GPaGPa各种纤维的应力-应变曲线高分子材料专业 聚合物复合材料v2.1 概述概述 2.1.1 玻璃纤维的发展状况玻璃纤维的发展状况 2.1.2 玻璃纤维的分类玻璃纤维的分类 2.1.3 玻璃纤维的制备玻璃纤维的制备v2.2 玻璃纤维的结构与组成玻
4、璃纤维的结构与组成 2.2.1 玻璃纤维的物态玻璃纤维的物态 2.2.2 玻璃纤维的结构玻璃纤维的结构 2.2.3 玻璃纤维的化学组成玻璃纤维的化学组成v2.3 玻璃纤维的性能玻璃纤维的性能 2.3.1 玻璃纤维的物理性能玻璃纤维的物理性能 2.3.2 玻璃纤维的化学性能玻璃纤维的化学性能v2.4 玻璃纤维及其制品玻璃纤维及其制品 2.4.1 玻璃纤维及其制品的生产工艺玻璃纤维及其制品的生产工艺 2.4.2 玻璃纤维纱的规格及性能玻璃纤维纱的规格及性能 2.4.3 玻璃纤维制品玻璃纤维制品知识点二知识点二 玻璃纤维玻璃纤维v 玻璃是一种以脆闻名的物质。有趣的是，玻璃一旦经加玻璃是一种以脆闻名的
5、物质。有趣的是，玻璃一旦经加热，被拉制成比头发还要细得多的玻璃纤维之后，它就热，被拉制成比头发还要细得多的玻璃纤维之后，它就变得像合成纤维那样柔软，而坚韧的程度甚至超过了同变得像合成纤维那样柔软，而坚韧的程度甚至超过了同样粗细的不锈钢丝！样粗细的不锈钢丝！玻璃纤维有啥用处呢？知识点二知识点二 玻璃纤维玻璃纤维高分子材料专业 聚合物复合材料 2.1 概述概述玻璃纤维玻璃纤维：将熔融的玻璃液以极快的速度拉成细丝而成。：将熔融的玻璃液以极快的速度拉成细丝而成。质地柔软，具有弹性，可并股、加捻、纺织成各种玻璃布，质地柔软，具有弹性，可并股、加捻、纺织成各种玻璃布，玻璃带等织物。玻璃带等织物。玻璃纤维无
6、捻粗纱玻璃纤维无捻粗纱Glass Fiber Roving短切纤维短切纤维AR-Glass Fiber Chopped Strand知识点二知识点二 玻璃纤维玻璃纤维高分子材料专业 聚合物复合材料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。2.1.1 2.1.1 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，发展多排多孔拉技术上先进，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
7、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。知识点二知识点二 玻璃纤维玻璃纤维高分子材料专业 聚合物复合材料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普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。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，正向粗纤较国外起步较晚，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，新型偶联剂不断出维方向发展，池窑拉丝工艺正在推广，新型偶联剂不断出
8、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。高分子材料专业 聚合物复合材料知识点二知识点二 玻璃纤维玻璃纤维2.1.2 2.1.2 玻璃纤维的分类玻璃纤维的分类 玻璃纤维的分类方法很多，一般可从玻璃纤维的分类方法很多，一般可从玻璃原料成分玻璃原料成分、单丝直径单丝直径、纤维外观纤维外观及及纤维特性纤维特性等方面进行分类。等方面进行分类。（1）按）按化学组成化学组成（碱金属氧化物含量）（碱金属氧化物含量）有碱玻璃纤维有碱玻璃纤维 12%;中碱玻璃纤维中碱玻璃纤维 6%12%；低碱玻璃纤维低碱玻璃纤维 2%6%；微碱玻璃纤维微碱玻璃纤维 2%（
9、无碱玻璃纤维）（无碱玻璃纤维）高分子材料专业 聚合物复合材料（2）按纤维使用特性分）按纤维使用特性分 普通玻璃纤维（普通玻璃纤维（A-GF：average）电工用玻璃纤维电工用玻璃纤维（E玻璃纤维：玻璃纤维：electrical）高强型玻璃纤维高强型玻璃纤维（S 玻璃纤维玻璃纤维 strength）高模量型玻璃纤维（高模量型玻璃纤维（M-GF：modulus）耐化学药品玻璃纤维耐化学药品玻璃纤维（C玻璃纤维：玻璃纤维：chemical）耐碱玻璃纤维（耐碱玻璃纤维（AR玻璃纤维：玻璃纤维：alkali-resistant）低介玻璃纤维（低介玻璃纤维（D玻璃纤维：玻璃纤维：dielectric）高
10、硅氧玻璃纤维高硅氧玻璃纤维 石英玻璃纤维石英玻璃纤维 高分子材料专业 聚合物复合材料按纤维长短分：按纤维长短分：定长纤维定长纤维（650mm）连续纤维连续纤维按纤维直径的大小：按纤维直径的大小：粗粗纤维（单丝直径纤维（单丝直径30um）初初级纤维（单丝直径级纤维（单丝直径20um）中中级纤维（单丝直径级纤维（单丝直径1020um）高高级纤维（单丝直径级纤维（单丝直径39um）；）；按纤维外观分：按纤维外观分：连续纤维连续纤维 短切纤维短切纤维 空心玻璃纤维空心玻璃纤维 磨细纤维磨细纤维 玻璃粉玻璃粉中空玻璃纤维中空玻璃纤维玻璃粉玻璃粉高分子材料专业 聚合物复合材料2.2.2 玻璃纤维及玻纤制品
11、的制备玻璃纤维及玻纤制品的制备2.1.3 2.1.3 玻璃纤维的制备玻璃纤维的制备 砂砂石灰石石灰石硼酸硼酸熔炼炉熔炼炉造球机造球机玻璃球玻璃球铂金坩埚铂金坩埚漏丝板漏丝板玻璃纤维玻璃纤维12601518mm320um10003000m/min1300（102、204、408孔，孔，d=1.52mm,玻璃液为玻璃液为1190）高分子材料专业 聚合物复合材料单丝单丝 filament：从坩埚中拉出的每根纤维叫单丝；：从坩埚中拉出的每根纤维叫单丝；原纱原纱 strand：一个坩埚拉出的所有单丝经过浸润剂槽后，集束：一个坩埚拉出的所有单丝经过浸润剂槽后，集束 成一根原纱；成一根原纱；池窑法池窑法 将
12、玻璃配合料投入熔窑熔化后直接拉制成各种支数的连续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。玻璃纤维。省去制球工艺省去制球工艺 生产能力高生产能力高 可自动化控制，产品质量稳定；可自动化控制，产品质量稳定；适用于生产粗玻璃纤维；适用于生产粗玻璃纤维；高分子材料专业 聚合物复合材料池窑拉丝是国际上普遍采用的玻璃纤维生产新工艺，该池窑拉丝是国际上普遍采用的玻璃纤维生产新工艺，该技术特点是，采用重油或燃气加热单元窑，粉料直接熔化成技术特点是，采用重油或燃气加热单元窑，粉料直接熔化成玻璃，经燃气加热的成型通路，由多台（数十到上百台）漏玻璃，经燃气加热的成型通路，由多台（数十到上百台）漏
13、板同时拉制各种规格的玻璃纤维原丝。具有生产规模大、效板同时拉制各种规格的玻璃纤维原丝。具有生产规模大、效率高、能耗低、产品质量好等优点，能适应率高、能耗低、产品质量好等优点，能适应800至至4000孔大漏孔大漏板拉丝成型的要求，是生产高质量、低成本玻璃纤维材料的板拉丝成型的要求，是生产高质量、低成本玻璃纤维材料的最佳方法。最佳方法。高分子材料专业 聚合物复合材料2）玻纤制品的制造）玻纤制品的制造玻纤经原纱退绕后可以制成各种制品，如无捻粗纱、短切玻纤经原纱退绕后可以制成各种制品，如无捻粗纱、短切纤维毡等。纤维毡等。设备：纺纱机和织布机。设备：纺纱机和织布机。高分子材料专业 聚合物复合材料2.2
14、2.2 玻璃纤维的结构与组成玻璃纤维的结构与组成2.2.1 2.2.1 玻璃纤维的物态玻璃纤维的物态玻璃纤维是纤维状的玻璃。玻璃纤维是纤维状的玻璃。玻璃是无色透明具有光泽的脆性固体。玻璃是无色透明具有光泽的脆性固体。定义：定义：由熔融态过冷时因粘度增加而具有固体物理机械性能的由熔融态过冷时因粘度增加而具有固体物理机械性能的无定无定形形物体，各向同性的均质材料。物体，各向同性的均质材料。特点：特点：没有固定的熔点没有固定的熔点知识点二知识点二 玻璃纤维玻璃纤维高分子材料专业 聚合物复合材料2.2.2 2.2.2 玻璃纤维的结构玻璃纤维的结构微晶结构假说：微晶结构假说：玻璃是由硅酸块或二氧化硅的玻
15、璃是由硅酸块或二氧化硅的“微晶子微晶子”组成，在组成，在“微晶微晶子子”之间由硅酸块过冷溶液所填充。之间由硅酸块过冷溶液所填充。网络结构假说网络结构假说 玻璃是由二氧化硅的四面体、铝氧三面体或硼氧三面体相玻璃是由二氧化硅的四面体、铝氧三面体或硼氧三面体相互连成不规则三维网络，网络间的空隙由互连成不规则三维网络，网络间的空隙由Na、K、Ca、Mg等阳离子所填充。二氧化硅四面体的三维网状结构是等阳离子所填充。二氧化硅四面体的三维网状结构是决定玻璃性能的基础，填充的决定玻璃性能的基础，填充的Na、Ca等阳离子称为网络等阳离子称为网络改性物。改性物。知识点二知识点二 玻璃纤维玻璃纤维高分子材料专业 聚
16、合物复合材料玻璃纤维结构示意图玻璃纤维结构示意图 知识点二知识点二 玻璃纤维玻璃纤维高分子材料专业 聚合物复合材料2.2.1 玻璃纤维的组成及分类玻璃纤维的组成及分类vSiO2及各种金属氧化物组成的硅酸盐类混合物，属于无定形离及各种金属氧化物组成的硅酸盐类混合物，属于无定形离子结构物质。子结构物质。（1 1）SiO2：作用：形成基本骨架，高熔点：作用：形成基本骨架，高熔点 （2）金属氧化物金属氧化物 Al2O3、CaO、MgO、Na2O、BeO、B2O3等，等，作用：作用：改善制备玻璃纤维的工艺条件：改善制备玻璃纤维的工艺条件：Na2O、K 2O；使玻纤具有一定特性。使玻纤具有一定特性。BeO
17、：提高模量；：提高模量；B2O3：提高耐酸性，改善电性能，降低熔点、黏度。：提高耐酸性，改善电性能，降低熔点、黏度。但模量和强度下降。但模量和强度下降。高分子材料专业 聚合物复合材料2.2.3 2.2.3 玻璃纤维的化学组成玻璃纤维的化学组成2.3 2.3 玻璃纤维的性能玻璃纤维的性能2.3.1 2.3.1 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
18、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。知识点二知识点二 玻璃纤维玻璃纤维高分子材料专业 聚合物复合材料纤维纤维名称名称羊毛羊毛蚕丝蚕丝棉花棉花人造丝人造丝尼龙尼龙碳纤维碳纤维玻璃纤维玻璃纤维无碱无碱有碱有碱密度密度g/cm31.281.331.301.451.501.601.50 1.601.141.42.62.72.4 2.6 玻璃钢使用的玻璃纤维直径玻璃钢使用的玻璃纤维直径5m20m，其密度较有，其密度较有机纤维大很多，但比一般金属密度要低。机纤维大很多，但比一般金属密度要低。知识点二知识点二 玻璃纤维玻璃纤维高分子材料专业 聚合物复合材料2.力学
19、性能力学性能(1)拉伸强度拉伸强度玻璃纤维的拉伸强度比同成分的块状玻璃高几十倍玻璃纤维的拉伸强度比同成分的块状玻璃高几十倍例：块状有碱玻璃纤维的拉伸强度：例：块状有碱玻璃纤维的拉伸强度：40MPa100MPa 玻璃纤维强度：玻璃纤维强度：2000MPa几种纤维材料和金属材料的强度几种纤维材料和金属材料的强度羊毛羊毛亚麻亚麻棉花棉花生丝生丝尼龙尼龙高强合高强合金钢金钢铝合铝合金金玻璃玻璃玻璃玻璃纤维纤维纤维纤维直径直径(m)1516 5010 2018块状块状块状块状块状块状块状块状58拉伸拉伸强度强度(MPa)100300350300700440300600160040 46020 12010
20、003000高分子材料专业 聚合物复合材料微裂纹假说：微裂纹假说：玻璃的理论强度很高，可达玻璃的理论强度很高，可达2000 12000 MPa，但实测强，但实测强度很低：在玻璃或玻璃纤维中存在着数量不等、尺寸不同的微度很低：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维的整个裂纹，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。由于微裂纹的存在，使体积内，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，微裂纹处产生应力集中，从而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
21、降。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，使微裂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；玻璃纤维的断面较小，使微裂纹存在的几纹产生的机会减少；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。率也减少，从而使玻璃纤维强度增高。知识点二知识点二 玻璃纤维玻璃纤维高分子材料专业 聚合物复合材料分子取向假说：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。知识点二知识点二 玻璃纤维
22、玻璃纤维高分子材料专业 聚合物复合材料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纤维长度的增加，拉伸强度显著下降 直径直径(m)性能性能457911拉伸强度拉伸强度(MPa)3000 38002400 29001750 21501250170010501250玻璃纤维长度玻璃纤维长度(mm)纤维直径纤维直径(m)平均拉伸强度平均拉伸强度(MPa)51315002012.512109012.7360156013720高分子材料专业 聚合物复合材料
23、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%。玻璃纤维玻璃纤维纤维直径纤维直径(m)拉伸强度拉伸强度(MPa)无碱无碱5.012000有碱有碱4.701600 无碱玻璃纤维成型温度高、硬化速度快、结构键能大。无碱玻璃纤维成型温度高、硬化速度快、结构键能大。氧化钠、氧化钾等碱性氧化物为助熔氧化物，它主要氧化钠、氧化钾等碱性氧化物为助熔氧化物，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。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
24、高，玻璃纤维的强度会相应氧化钠和氧化钾的含量越高，玻璃纤维的强度会相应的降低。的降低。高分子材料专业 聚合物复合材料 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：吸附在微裂纹中的水分，在外力作用下，使微裂原因：吸附在微裂纹中的水分，在外力作用下，使微裂纹扩展速
25、度加速。纹扩展速度加速。高分子材料专业 聚合物复合材料(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纤维种类纤维种类弹性模量弹性模量(MPa)延伸率延伸率(%)无碱纤维无碱纤维(E)720003.0有碱纤维有碱纤维(A)660002.
26、7棉纤维棉纤维10000120007.8羊毛纤维羊毛纤维60002535亚麻纤维亚麻纤维300005000023芳纶纤维芳纶纤维30002025高合金钢高合金钢160000铝合金铝合金4200046000高分子材料专业 聚合物复合材料(3)玻璃纤维的耐磨性和耐折性玻璃纤维的耐磨性和耐折性玻璃纤维的耐磨性和耐折性能很差，尤其在潮湿环境下玻璃玻璃纤维的耐磨性和耐折性能很差，尤其在潮湿环境下玻璃纤维表面吸附水分后能加速微裂纹的扩展纤维表面吸附水分后能加速微裂纹的扩展改进玻璃纤维的柔性措施：表面处理改进玻璃纤维的柔性措施：表面处理0.2%阳离子活性剂水溶液处理阳离子活性剂水溶液处理知识点二知识点二 玻
27、璃纤维玻璃纤维高分子材料专业 聚合物复合材料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，空气导热系数低物质物质种类种类容积密度容积密度(kg/m3)导热系数导热系数W/(mK)物质物质种类种类容积密度容积密度(kg/m3)导热系数导热系数W/(mK)羊毛羊毛800.0340.046玻璃纤维玻璃纤维800.034蚕丝蚕丝1000.0460.052玻璃玻璃0.
28、71.3亚麻亚麻1300.0460.053空气空气0.0246原棉原棉810.0580.062水水0.60高分子材料专业 聚合物复合材料(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，热膨胀系数为热膨胀系数为4.810-6；200 250以下，以下，玻璃纤维强度不变玻璃纤维强度不变知识点二知识点二 玻璃纤维玻璃纤维高分子材料专业 聚合物复合材料2.3.2 2.3.2 玻璃纤维的化学性能玻璃纤维的化学性能化学成分对玻璃纤维化学稳定性的影响：化学成分对玻璃纤维化学稳定性的影响：玻璃纤维除氢氟酸玻璃纤维除氢氟酸(HF)、浓碱、浓碱(Na
29、OH)、浓磷酸外，对、浓磷酸外，对所有化学药品和有机溶剂有很好的化学稳定性。所有化学药品和有机溶剂有很好的化学稳定性。无碱与中碱玻璃纤维性能对比无碱与中碱玻璃纤维性能对比种类种类耐酸耐酸性性耐水耐水性性机械机械强度强度防老防老化性化性电绝电绝缘性缘性成本成本浸润剂浸润剂 适用条适用条件件无碱无碱一般一般好好高高较好较好好好较高较高树脂易树脂易渗透渗透强度高强度高的场合的场合中碱中碱好好差差较低较低较差较差低低低低树脂渗树脂渗透性差透性差强度低强度低的场合的场合 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
30、能提高玻璃纤维的化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。学稳定性；碱金属氧化物会使化学稳定性降低。高分子材料专业 聚合物复合材料2.4.1 2.4.1 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 1 1电熔池窑炉；电熔池窑炉；2 2漏板；漏板；3 3加浸润剂；加浸润剂；4 4机械装置；机械装置；5 5喷射粘接剂；喷射粘接剂；6 6金属网带；金属网带；7 7固化装置；固化装置；8 8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2.4 玻璃纤维及
31、其制品玻璃纤维及其制品知识点二知识点二 玻璃纤维玻璃纤维高分子材料专业 聚合物复合材料2.4.2 2.4.2 玻璃纤维纱的规格和性能玻璃纤维纱的规格和性能 玻璃纤维纱可分无捻纱及有捻纱两种。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、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。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。无捻纱和有捻纱的规格
32、有许多种。知识点二知识点二 玻璃纤维玻璃纤维高分子材料专业 聚合物复合材料 纤维支数有两种表示方法：纤维支数有两种表示方法：(1)(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：原纱克质量数）纤维质量（测量）纤维长度（通常用纤维支数m100m100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)(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“TEXTEX”(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1000m原纱质量为原
33、纱质量为4g。高分子材料专业 聚合物复合材料捻度捻度 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。无捻粗纱中的纤维是平行排列的，拉伸强度很高，易被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，同时树
34、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。也用于拉挤成型、喷射成型等工艺中。高分子材料专业 聚合物复合材料2.4.3 2.4.3 玻璃纤维制品玻璃纤维制品1 1、无捻粗纱、无捻粗纱无捻粗纱是由平行原丝或无捻粗纱是由平行原丝或平行单丝集束而成。无捻平行单丝集束而成。无捻粗纱是加工方格布、网格粗纱是加工方格布、网格布的基本原料，是玻璃钢布的基本原料，是玻璃钢基材最基本的原材料。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
35、类种类高分子材料专业 聚合物复合材料2 2、无捻方格布、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。产品领域。高分子材料专业 聚合物复合材料3 3、无碱布、无碱布无碱布是用无碱玻纤纱织造无碱布是用无碱玻纤纱织造而成，具有优异的电气绝缘而成，具有优异的电气绝缘性、力学性能、耐热性及抗性、力学性能、耐热性及抗吸湿性。主要用于生产各种吸湿性。主要用于生产各种电绝缘层压板、印刷线路板、电绝缘层压板、印刷线路板、各种车辆车体、贮罐、船艇、各种车辆车体、贮罐、船艇、模具等模具等 无碱布还适合用作玻璃漆布，无碱布还适合用作玻璃漆布，
36、玻璃布层压制品与覆铜箔层玻璃布层压制品与覆铜箔层压的基材，以及玻璃云母制压的基材，以及玻璃云母制品等的补强材料。品等的补强材料。高分子材料专业 聚合物复合材料4 4、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。高分子材料专业 聚合物复合材料5 5、短切毡、短切毡 把玻璃纤维短切成约把玻璃纤维短切成约50mm长，然后均匀沉降在成型带长，然后均匀沉降在成
37、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糊玻璃钢(FRP)及玻纤层压板材上。及玻纤层压板材上。高分子材料专业 聚合物复合材料6 6、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
38、度无纺毡，产品规格为225900克克/平方米。平方米。高分子材料专业 聚合物复合材料7 7、玻璃纤维耐碱网布、玻璃纤维耐碱网布玻璃纤维耐碱网布是以中碱或玻璃纤维耐碱网布是以中碱或无碱玻璃纤维织物为基础，经无碱玻璃纤维织物为基础，经耐碱涂层处理而成。该产品强耐碱涂层处理而成。该产品强度高、粘结性好、服帖性、定度高、粘结性好、服帖性、定位性极佳，广泛应用于墙体增位性极佳，广泛应用于墙体增强，外墙保温，屋面防水等方强，外墙保温，屋面防水等方面，还可应用于水泥、塑料、面，还可应用于水泥、塑料、沥青、大理石、马赛克等墙体沥青、大理石、马赛克等墙体材料的增强，是建筑行业理想材料的增强，是建筑行业理想的工程
39、材料。的工程材料。高分子材料专业 聚合物复合材料8 8、膨体纱与膨体布、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，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。理想的替代材料，在环保工业方面应用广泛。高分子材料专业 聚合物复合材料 膨体
40、布是由膨体纱制造而成，具有透气性好，容尘量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。业的高温袋过滤器；包装材料；装饰材料等。高分子材料专业 聚合物复合材料9 9、拉挤纱、拉挤纱 具有良好的耐磨性、柔软成性好、纤维光滑毛纱少、与具有良好的耐磨性、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。聚酯或环氧树脂结合成高强度的玻璃钢制品
41、。高分子材料专业 聚合物复合材料1111、喷射纱、喷射纱具有较好的短切性具有较好的短切性能、无静电、与苯能、无静电、与苯乙烯有良好的相溶乙烯有良好的相溶性、浸透速度较快。性、浸透速度较快。通过连续喷射法与通过连续喷射法与聚酯或环氧树脂结聚酯或环氧树脂结合成高强度的玻璃合成高强度的玻璃钢制品。钢制品。高分子材料专业 聚合物复合材料1212、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
42、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。高分子材料专业 聚合物复合材料1313、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。高分子材料专业 聚合物复合材料1414、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。高分子材料专业 聚合物复合材料
