纖維增強材料之玻璃纖維

介紹纖維增強材料之前首先要說明一個概念，“復合材料”。從工程概念上講，復合材料是指以人工方式將兩種或多種性質不同，但由可性能互補的材料復合起來做成的新材料。復合材料的組分分成基體和增強體兩個部分。通常將其中連續分布的組分稱為基體，如聚合物（樹脂）基體、金屬基體、陶瓷基體；將纖維、顆粒、晶須等分散在基體中的物質稱為增強體。纖維增強材料顧名思義就是以纖維為增強體的復合材料。玻璃纖維是常用的纖維增強材料中的一種。

玻璃纖維發展歷程

1893年美國率先研制出玻璃纖維，并于1938年實現工業化。1946年玻璃纖維/環氧樹脂復合材料成功應用于固體火箭發動機的殼體，由于軍事工業的需求，玻璃纖維及其復合材料在50年代以后得到了迅猛發展，目前30多個國家生產玻璃纖維，品種達4000-5000種。

我國于1958年開始生產玻璃纖維，目前產量居世界第五，但產品等級比較低，對某些高性能的玻璃纖維還不能實現自主生產。

玻璃纖維生產方法

生產玻璃纖維的主要原料是：石英砂、氧化鋁、葉蠟石、石灰石、白云石、硼酸、純堿、芒硝、螢石等。生產方法大致分兩類：一類是將熔融玻璃直接制成纖維；一類是將熔融玻璃先制成直徑20mm的玻璃球或棒，再以多種方式加熱重熔后制成直徑為3～80μm的甚細纖維。通過鉑合金板以機械拉絲方法拉制的無限長的纖維，稱為連續玻璃纖維，通稱長纖維。通過輥筒或氣流制成的非連續纖維,稱為定長玻璃纖維，通稱短纖維。

玻璃纖維分類方式

1按含堿量分

無堿玻璃纖維：堿性氧化物（K2O，Na2O）含量小于2%

低堿玻璃纖維：堿性氧化物含量2%-6%

中堿玻璃纖維：堿性氧化物含量6%-12%

有堿玻璃纖維：堿性氧化物含量大于12%

2按纖維特性分

高強玻璃纖維＞4GPa

高模玻璃纖維＞100GPa

低介玻璃纖維 ε＜4.0，Tanδ＜0.003

耐腐蝕玻璃纖維

耐堿玻璃纖維

3按纖維直徑

粗纖維：直徑大于30μm

初級纖維：直徑20-30μm

中級纖維：直徑10-20μm

高級纖維：直徑3-9μm

超細纖維：直徑＜4μm

玻璃纖維的性能

1力學性能

打開百度App，看更多圖片

2耐熱性能

玻璃纖維是一種無機纖維，本身不會引起燃燒，有很好的耐熱性。

玻璃纖維在較低的溫度下受熱，其性能雖變化不大，但會引起收縮現象。

玻璃纖維的導熱系數非常小，所以常用于管道和容器的隔熱以及作為成型的絕緣殼。

3化學穩定性能

玻璃纖維對腐蝕化學品如酸和堿，有好的阻抗，幾乎不受有機溶劑的影響，并對大多數無機化合物是穩定的。

4電性能

玻璃纖維具有較高的比電阻和低的電介質常數。玻璃纖維的電性能主要取決于玻璃的化學成分，尤其是堿氧化物的含量，所以無堿玻璃纖維制品在電氣、電機工業中得到了廣泛而有效的作用。

5其他性能

玻璃纖維還具有耐老化、防腐、防霉、抗紫外線輻射等性能。采用合適的表面處理劑，可以改善玻璃纖維的加工性能。玻璃纖維也存在一定的缺陷，如脆性大，耐磨性差，柔軟性差，不耐彎曲，吸濕性差，染色困難，制造成本較高。