玻璃纤维及其复合材料的发展和应用

玻璃纤维无处不在
玻璃纤维在航空航天领域的应用
航空航天领域荟萃了当今世界上最新进的科技成果， 也是新材料科技水平的集中展示，高性能玻璃纤维复合 材料已成为航空航天工业不可或缺的一种材料，与铝合 金，钢和钛合金3大金属材料共同成为支撑航天事业发 展的基石。 在航空上，无论是民用客机还是军用飞机都使用了 玻纤复合材料，玻纤增强材料有效的减轻了飞机质量， 提高了商用载荷，节约了能源，达到了质轻美观的效果。 它具有耐腐蚀，耐高温，耐辐射，阻燃，抗老化的性能。
玻璃纤维在航空航天领域的应用
玻璃纤维在航空航天领域的应用
复合材料使A380减重15吨
(1) 机翼
(2) 垂直尾翼和水平尾翼
(3) 地板梁和后承压框 (4) 固定机翼前缘
(5) 机翼后缘处的襟翼,副翼
(6) 机身蒙皮壁板
法国 “空中客车” 公司生产的 A380双层四引擎大型客机，最 大可载客量650人
玻璃纤维的分类方法很多，一般可从玻璃原 料成分、单丝直径、纤维外观及纤维特性等 方面进行分类。 （1）一般以不同的碱金属氧化物含量来区 分。 无碱玻璃纤维 中碱玻璃纤维（C玻璃纤维） 高碱玻璃纤维（A玻璃纤维）
（ 2）
以单丝直径分类
玻璃纤维单丝呈圆柱形，以其直径的不同可以分成几种： 粗纤维： 30μm；初级纤维：20μm 中级纤维：10μm～20μm； 高级纤维：3μm～10μm(亦称纺织纤维)； 超细纤维：单丝直径小于4μm。单丝直径的不同，不仅 纤维的性能有差异，而且影响到纤维的生产工艺、产量 和成本。一般5μm－10μm纤维作为纺织制品用；10μm －14μm的纤维一般做无捻粗纱、无纺布、短切纤维毡 等较为适宜。
玻璃纤维按形态和长度，可分为连续纤维、定长纤维和玻璃棉；按玻 璃成分，可分为无碱、耐化学、高碱、中碱、高强度、高弹性模量和 耐碱抗碱玻璃纤维等。 生产玻璃纤维的主要原料是：石英砂、氧化铝和叶蜡石、石灰石、白 云石、硼酸、纯碱、芒硝、萤石等。生产方法大致分两类：一类是将 熔融玻璃直接制成纤维；一类是将熔融玻璃先制成直径20mm的玻璃球 或棒，再以多种方式加热重熔后制成直径为 3～80μm的甚细纤维。通 过铂合金板以机械拉丝方法拉制的无限长的纤维，称为连续玻璃纤维， 通称长纤维。通过辊筒或气流制成的非连续纤维,称为定长玻璃纤维， 通称短纤维。 玻璃纤维按组成、性质和用途，分为不同的级别。按标准级规定，E级 玻璃纤维使用最普遍，广泛用于电绝缘材料；S级为特殊纤维。
复玻 合璃 材纤 料维
P K
KO..
传 统 材 料
玻璃纤维与有机纤维相比，玻璃纤维耐温高、不燃、抗腐，隔热 、隔音性好，抗拉强度高，电绝缘性好。但缺点是性脆，耐磨性 较差。 玻璃纤维主要用作电绝缘材料，工业过滤材料，防腐、防潮、隔 热、隔音、减震材料。还可作为增强材料，用来制造增强塑料或 增强橡胶、增强石膏和增强水泥等制品。用有机材料被覆玻璃纤 维可提高其柔韧性，用以制成包装布、窗纱、贴墙布、覆盖布、 防护服和绝电、隔音材料。 其次连续玻璃纤维是通过铂合金板以机械拉丝方法拉制的无限长 的纤维，通称长纤维。定长玻璃纤维是通过辊筒或气流制成的非 连续纤维,又称短纤维。借离心力或高速气流制成的细、短、絮 状纤维，称为玻璃棉。玻璃纤维经加工，可制成多种形态的制品 ，如纱、无捻粗纱、短切原丝、布、带、毡、板、管等。 最后E级玻璃纤维使用最普遍，广泛用于电绝缘材料；S级为特殊 纤维，虽然产量小，但很重要，因具有超强度，主要用于军事防 御，如防弹箱等；C级比E级更具耐化学性，用于电池隔离板、化 学滤毒器；A级为碱性玻璃纤维，用于生产增强材料。
弹 性 系 数 高 ， 刚 性 佳
汽车挡风玻璃
防 辐 照 性
抗 疲 劳 性
桨叶采用玻璃纤维等不同 结构形成，具有抗疲劳性， 使直升飞机在高空中保持 稳定，平行，充分发挥复 合材料的结构特性。
玻璃钢充气船
Hale Waihona Puke Baidu
质 量 轻
强 度 大
耐化学腐蚀
小飞守角制作
工艺性好…
玻璃纤维复合材料与传统材料相比，有两个主要特点即性能可设 计性和材料与构件成型的一致性。玻璃纤维复合材料所期望的复合 效果是原材料的性能互补，并产生叠加效果，从而具备一些原材料 所不具备的优异的物理、化学性能。
玻璃纤维在电工绝缘领域的应用
由于玻璃纤维复合材料具有重量轻、强度高、绝 缘性好、耐疲劳、耐腐蚀、加工成型方便、易维护等特 点，在电力行业得到了广泛应用。在电力行业的应用除 传统输变电设备、设施外，玻璃钢杆塔和复合电缆芯成 为行业关注的热点之一。电工绝缘材料产品可分为8类， 而与玻璃纤维相关的就有6类，也这是足以说明玻璃纤 维在这一行业的应用之广泛。这6类包括： （1）绝缘浸渍制品 （2）玻璃纤维增强塑料层压制品 （3）玻璃纤维模塑料 （4）云母制品 （5）绝缘粘贴和复制制品 （6）电磁线
玻璃纤维：是一种性能优异的无机非金属材料， 种类繁多，优点是绝缘性好、耐热性强、抗腐 蚀性好，机械强度高，但缺点是性脆，耐磨性 较差。它是以玻璃球或废旧玻璃为原料经高温 熔制、拉丝、络纱、织布等工艺制造成的，其 单丝的直径为几个微米到二十几米个微米，相 当于一根头发丝的 1/20-1/5 ，每束纤维原丝 都由数百根甚至上千根单丝组成。玻璃纤维通 常用作复合材料中的增强材料，电绝缘材料和 绝热保温材料，电路基板等国民经济各个领域。
(3）按纤维性能分类
这是一类为适应特殊使用要求，新发展起来的， 纤维本身具有某些特殊优异性能的新型玻璃纤维，大致 可分为： 高强玻璃纤维； 高模量玻璃纤维； 耐高温玻璃纤维； 耐碱玻璃纤维； 耐酸玻璃纤维； 普通玻璃纤维 光学纤维； 低介电常数玻璃纤维； 导电纤维等
玻璃纤维比有机纤维耐温高，不燃，抗腐，隔热、隔音性好，抗拉强 度高，电绝缘性好。但性脆，耐磨性较差。用来制造增强塑料或增强 橡胶，作为补强材玻璃纤维具有以下之特点，这些特点使玻璃纤维之 使用远较其他种类纤维来得广泛，发展速度亦遥遥领先.其特性列举 如下： (1)拉伸强度高，伸长小。 (2)弹性系数高，刚性佳。 (3)弹性限度内伸长量大且拉伸强度高，故吸收冲击能量大。 (4)为无机纤维，具不燃性，耐化学性佳。 (5)吸水性小。 (6)尺度安定性，耐热性均佳。 (7)加工性佳，可作成股、束、毡、织布等不同形态之产品。 (8)透明可透过光线。 (9)与树脂接着性良好之表面处理剂之开发完成。 (10)价格便宜。 (11)不易燃烧，高温下可熔成玻璃状小珠