高分子复合材料_第二章_玻璃纤维

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2.2.2玻璃纤维的分类
（2）以单丝直径分类
粗纤维：ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ30 μm ； 初级纤维：20 μm；
头发丝的直径50-80 μm
中级纤维：10 μm ～20 μm ；
高级纤维：3 μm ～10 μm(亦称纺织纤维)；
超细纤维：单丝直径小于4 μm 。
（3）以纤维外观分类 1、连续纤维，其中有无捻粗纱及有捻粗纱(用于纺织)； 2、短切纤维； 3、空心玻璃纤维； 4、玻璃粉及磨细纤维等。
以二氧化硅为主的称为硅酸盐玻璃； 以三氧化二硼为主的称为硼酸盐玻璃。
氧化钠、氧化钾等碱性氧化物为助熔氧化物，它可以降低玻璃的 熔化温度和粘度，使玻璃溶液中的气泡容易排除，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。
氧化钠和氧化钾的含量越高，玻璃纤维的强度、电绝缘性和化学 稳定性会相应的降低。
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玻璃纤 维种类
SiO2
Al2O3
国内外常用玻璃纤维的成分
CaO
MgO ZrO2 B2O3
Na2O K2O
无碱1# 54.1±0.7 15.0±0.5 16.5±0.5 4.5± 0.5
9.0± 0.5 <0.5
无碱2# 54.5±0.7 13.8±0.5 16.2±0.5 4.0± 0.5
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2.2.3 玻璃纤维的玻璃纤维的结构
（2）玻璃纤维的结构
玻璃纤维结构示意图
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2.2.3 玻璃纤维的玻璃纤维的结构
（3）玻璃纤维的化学组成
玻璃纤维的化学组成主要是二氧化硅(SiO2)、三氧化二硼(B2O3)、 氧化钙(CaO)、三氧化二铝(Al2O3)等
脂有良好的界面结合； ④价格低廉。
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2.2.1玻璃纤维的发展现状
2.2玻璃纤维及其制品
2.2.1玻璃纤维的发展现状 玻璃纤维是一种综合性能优异的无机非金属材料，通常作为复合材
料增强基材、电绝缘材料、耐热绝热材料、光导材料、耐蚀材料和 过滤材料等，广泛应用于国民经济各个领域。 玻璃纤维作为增强材料，是树脂基复合材料的绝对主体，占应用量 的98%以上。
目前全球有六大玻纤供应商：巨石、OC、重庆、PPG、泰山、 Johns Manivel。玻纤行业集中度高，六大厂商产能占到全球的70%。
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2.2.2玻璃纤维的分类
2.2.2玻璃纤维的分类
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。
（2）玻璃纤维的结构
微晶结构假说：
玻璃是由硅酸盐或二氧化硅的“微晶子”组成，在结构上是高 度变形的晶体，在“微晶子”之间由硅酸盐过冷溶液所填充。
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决定玻璃性能的 基础，填充的Na、Ca等阳离子称为网络改性物。
主要有纤维增强材料、片状增强材料、颗粒状增强材料。
玻璃纤维
短切玻纤
云母片
陶瓷微珠
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第二章 增强材料
高分子复合材料的增强材料的基本特征
①增强材料应具有能明显提高树脂基体某种所需特性的性能，以便 赋予复合材料所需的特性和综合性能；
②增强材料应具有良好的化学稳定性； ③与树脂有良好的浸润性和适当的界面反应，使增强材料与基体树
全球玻璃纤维制造的先驱是美国的欧文斯（Owens Corning）公司， 该公司年产玻纤65万吨。
我国玻纤工业起步于1958年，当年产能500吨，产量106吨。 2000年以后，随着玻璃纤维池窑拉丝工艺的迅速发展，我国玻纤产
量2007年达到160万吨, 成为世界玻纤产能第一大国。 2010年我国玻纤产量超过260万吨。
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2.2.2玻璃纤维的分类
（4）以纤维特性分类 以纤维本身具有的性能可分为：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(指无碱及中碱玻璃纤维)。
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2.2.3 玻璃纤维的玻璃纤维的结构
第二章 增强材料
2.2 玻璃纤维 （Glass Fiber）
第二章 增强材料
在复合材料中，能够提高基体材料力学性能的材料，称为增强材料。 增强材料是复合材料的主要组成部分，它起着提高树脂基体的强度、
模量、耐热和耐磨等性能的作用，同时，增强材料能减少复合材料 成型过程中的收缩率，提高制品硬度等。
2.1增强材料的种类:
9.0± 0.5 <2.0
无碱5# 67.5±0.7
中碱B17 66.8
E
53.5
6.6± 0.5 4.7 16.3
9.5± 0.5 8.5 17.3
4.2± 0.5 4.2 4.4
2.2.3 玻璃纤维的玻璃纤维的结构与化学组成 （1）玻璃纤维的物态
玻璃是无色透明具有光泽的脆性固体。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形物体，各向同性的 均质材料。
特点：没有固定的熔点 玻璃纤维是将玻璃材料通过拉丝形成的纤维状的玻璃。
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2.2.3 玻璃纤维的玻璃纤维的结构
（1）以玻璃原料成份分类
1、无碱玻璃纤维
2、中碱玻璃纤维
(通称E玻璃) 国内目前规定碱金属
氧化物含量不大于0.5 ％，国外一般为1％左 右； 以钙铝硼硅酸盐 组成的玻璃纤维。
碱金属氧化物含量为 11.5％－12.5％； 耐酸性能好，强度不 如E玻璃纤维。
3、特种玻璃纤维
由纯镁铝硅三元组成 的高强玻璃纤维；镁 铝硅系高强、高弹玻 璃纤维；硅铝钙镁系 耐化学介质腐蚀玻璃 纤维；含铅纤维；高 硅氧纤维；石英纤维 等。
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2.2.1玻璃纤维的发展现状
2.2.1玻璃纤维的发展现状
2005年以前，全球玻纤行业一直是国外垄断格局。由美国欧文 斯科宁、PPG和法国圣戈班占据60%以上的份额。
近5年来，随着中国三大厂商巨石集团、重庆国际和泰山玻纤每 年30%的持续高速产能投入，中国三强不仅垄断着国内市场，也成 为全球格局中新的寡头。