玻璃纤维(课堂PPT)

(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
6％－12％
低碱玻璃纤维
2％－6％
无碱玻璃纤维
小于1％
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(1) 按玻璃原料分类
无碱玻纤 亦称E-玻纤 ，系一种硼硅酸盐玻璃。目前是
应用最广泛的一种玻璃纤维用玻璃成分. 具有良好的电气绝缘性及机械性能，化学稳定
性好, 广泛用于复合材料的增强材料. 它的缺点是易被无机酸侵蚀，故不适于用在酸
用它们生产的玻璃钢制品多用于军工、 空间、防弹盔甲及运动器械。
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(4) 按纤维特性分类
2、D玻璃纤 亦称低介电玻璃，用于生产介电强度好
的低介电玻璃纤维。
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(4)按纤维特性分类
3、AR玻璃纤维 亦称耐碱玻璃纤维，主要是为了增强
水泥而研制的。
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(4)按纤维特性分类
4、A玻璃 亦称高碱玻璃，是一种典型的钠硅酸
D
E
S
R
M
拉伸强度，GPa
3.1 3.1
2.5
3.4 4.58
4.4
3.5
弹性模量，GPa
73
74
55
71
85
86
110
延伸率 % 密度，g/cm3
3.6
3.37
4.6
5.2
2.46 2.46 2.14
2.5 2.5
2.55
2.89
玻璃纤维品种性能一览表
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（2）玻璃纤维的力学性能
2）玻纤的弹性 • 断裂伸长率（breaking elongation)
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3、玻璃纤维性能
（1）外观和密度 • 玻璃纤维的比重比有机纤维大，比金属纤
维小，几乎与铝纤维相当。 • 其比重与玻璃的成分有密切关系，一般为
2.4~2.7左右。
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（2）玻璃纤维的力学性能
1）玻璃纤维的拉伸强度 （tensile strength）
• 拉伸强度高 • 玻纤高强的原因：
微裂纹假说，有微裂纹存在，产生应力 集中。
最常用的制造方法 是把熔融的玻璃液迅 速（每分钟600~4800 米）拉出坩埚漏孔， 成为直径3~30μ的细 的连续纤维，然后经 过浸润槽，加上浸润 剂使分散的单丝结成 一股原丝。
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浸润剂
• 浸润剂在拉丝和纺织过程中的作用很大， 它主要是使纤维粘合集束、润滑耐磨、消 除静电等，保证拉丝和纺织顺利进行。
性环境。
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(1) 按玻璃原料分类
中碱玻纤 亦称C-玻纤，其特点是耐化学性特别
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%，
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(2) 按单丝直径分类
粗纤维 初级纤维 中级纤维 高级纤维
单丝直径um 30 20
10-20 3-10
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(3) 按纤维外观分类
按纤维外观分类 • 连续纤维：无捻粗纱，有捻粗纱 • 短切纤维 • 空心玻璃纤维 • 玻璃粉
• 浸润剂一般分为两类：一类称为纺织型浸 润剂，主要适应拉丝、纺织加工的需要， 其成分含有石蜡、凡士林、硬脂酸、变压 器油、固色剂、表面活性剂和水。
玻纤，微裂纹存在的几率减小。
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（2）玻璃纤维的力学性能
• 影响玻纤强度的因素 纤维直径、长度 化学组成 存放时间 纤维的疲劳 玻纤的成型方法
玻璃纤维丝
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玻璃纤维的成分、直径、编织结构直接影响着复合材 料的机械、物理、化学电性能.
纤维类别 有碱 化学 低介电 无碱 高强度 粗纤维 高模量
性能
AC
• 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
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（5）玻璃纤维的光学性能
• 优良的透光材料 • 做各种采光材料
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（6）玻纤的化学性能
• 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
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4、玻璃纤维的制造
盐玻璃，因耐水性很差，很少用于生产玻 璃纤维。
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2、玻璃纤维的组成和结构
（1）玻璃纤维的化学组成 • 玻璃纤维的化学组成主要是SiO2，以及碱
金属氧化物。 • 玻璃纤维的化学组成对玻璃纤维的性质和
工艺特性起决定性作用 。 • 以SiO2为主的硅酸盐玻璃，以B2O3为主的
称为硼酸盐玻璃。
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2、玻璃纤维的组成和结构
3％，比有机纤维低 • 弹性模量(elastic modulus)
比金属低
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（2）玻璃纤维的力学性能
3）玻纤的耐磨、耐折 性能差，可采用表面处理来提高。 贮运 成型 铺糊
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（3）玻璃纤维的热性能
• 耐热性较高：软化点550－580℃ • 导热系数小：0.034w/m.k • 不燃烧
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（4）玻璃纤维的电性能
（2）玻璃纤维的结构 • 由二氧化硅的四面体组成的三维网络结构。 • Ca 、 Na 、 K 等在网络间的空隙。
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3、玻璃纤维性能
（1）外观和密度 • 外观是光滑的圆柱体状，其截面几乎是完
整的圆形。 • 两个特点：表面光滑使纤维的握固力小，
不利于与树脂粘结；圆形截面，能使纤维 间的空隙填充得较为密实.
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(4) 按纤维特性分类
按纤维特性分类 • 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
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(4) 按纤维特性分类
1、高强玻璃纤维 （S玻纤） 其特点是高强度、高模量，它的单纤维
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玻璃纤维的强度高。
• 纤维状增强材料，它的抗拉强度和拉伸弹 性模量，有时要比同一块材料要大几个数 量级。
3ห้องสมุดไป่ตู้
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 fiber） 碳纤维（carbon fiber) 芳纶纤维(aramid fiber)
第三章 复合材料的增强材料 reinforcing material
玻璃纤维布
玻璃纤维绳 玻璃纤维纸
玻璃纤维绳
纳
米
碳 管 纤 维
碳 纤 维 绳
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概述
generalization
• 增强材料的主要功能，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, 磁等新的性能.
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概述
generalization
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3. 1 玻璃纤维及其制品
（glass fiber）
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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，4000－5000种。 • 我国玻璃纤维工业始于1958年。
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1、玻璃纤维的分类
单丝直径 玻璃原料
分类
纤维外观 纤维特性
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1、玻璃纤维的分类