石英玻璃纤维的性能和用途

石英玻璃纤维、凯芙拉纤维、玻璃纤维和环氧 树脂做成的复合材料的耐压强度、抗剪切强度、抗 弯曲强度比较见表６。 ２．４石英玻璃纤维具有极其优越的耐温性能
石英玻璃纤维的软化温度为１ ７００℃，一般的石 英玻璃纤维能在６ ００～ｌ ０５０℃长期使用，当温度高 于ｌ ６００℃，石英玻璃纤维开始升华，这是一种吸 热反应来消耗热能，利用这种性能，石英玻璃纤维 可用作宇航飞船和洲际导弹返回大气层的烧蚀材料。
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技术与研究
石英玻璃纤维的性能和用途
李刚，欧书方。赵敏腱 南京春辉科技实业有限公司．南京２１ ００１ ２】
摘要：介绍了石英玻璃纤维作为一种电绝缘性、耐温性、机械性能极优的高技术产品，在航空、航天、军工、半导体、 高温隔热、高温过滤方面的广泛应用。详细说明了石英玻璃纤维的性能和用途，以及国内外的发展情况。现阶段我国应大 力开发石英玻璃纤维生产技术和产品种类．推动我国航空、航天、军工、半导体事业的发展。 关键词；石英玻璃纤维；性能；用途
万方数据
另外，在高温下，石英玻璃纤维不会像高硅氧纤维 那样会收缩。在ｌ ０００℃烧烤ｌ ０００ ｈ后，石英玻璃 纤维的损失不太于１．５％。
表７为石英玻璃纤维、玻璃纤维、陶瓷纤维和聚 乙烯纤维等纤维在轴向和半径方向的热膨胀系数对 照表，从表中可以看出石英玻璃纤维的热膨胀系数 是所有矿物纤维中最低的。而且在各个方向是一致 的，不同于有机纤维在轴向和半径方向存在很大的 差距，从而保证了复合材料的质量。
收稿日期：２００６－∞一鹦 作者简介。李刚。男．１９６８年生．南京春辉科技实业有限公司高 级工程师．
万方数据
损耗系数是所有矿物纤维中最好的，所以石英玻璃 纤维在航空、航天、军工、半导体、高温隔热、高 温过滤方面有着广泛的应用。
＇ 石英玻璃纤维产品的生产工艺
石英玻璃纤维一般是由纯的天然水晶提炼加工 成熔融石英玻璃棒拉制而成，丝的纯度为ｓｉ０２＞ ９９．９９％。在拉制过程中。加热的方式有氢氧火焰法 和等离子体法，根据用途的不同，涂覆相应的浸润 剂。石英玻璃纤维的产品有直接无捻粗纱、有捻纱
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石英玻璃纤维有着优越的电绝缘性。它的介电 常数和介质损耗系数是所有矿物纤维中最好的。石 英玻璃纤维介电常数、介质损耗系数和频率的关系 见图２、３。
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圈２石荚玻璃纤维介电常数和频率的关系
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频率
图３石英玻璃纤维介质损耗系数和频率的关系
石英玻璃纤维的介电常数、介质损耗系数和其 他纤维的比较见表３。 ２．３石英玻璃纤维具有优良的机械性能
４石英玻璃纤维国内外的发展情况
据查在国外有法国的圣戈班（Ｓａｉｎｔ—ｃｏｂａｉｎ）和 英国的ＦＭＩ公司等生产石英玻璃纤维，产品的二氧 化硅纯度达到９９．９９％以上。其中以圣哥班的技术 水平最高，产品品种和规格齐全。法国的圣戈班公 司是世界５００强之一，它的玻璃制品和玻纤制品在 全世界都很有名，除此之外。它的石英玻璃纤维产 品在全世界处于领先地位，产品商标为ｑｕａｒｔｚｅｌ’， 是由圣戈班的一个石英分公司负责生产。该公司于 １９２２年成立，在１９６３年拉制出第一根石英玻璃纤 维，生产地在法国的Ｎｅｍｏｕｓ，在１９８８年，圣戈班又
车刚，等：石英玻璃纤难的性能和用选
图６石英玻璃纤维制成的耐高温电缆
围７石英玻璃纤维制成的耐高温盘根
在美国肯塔基州的Ｌｏｕｉ ｓｖ儿ｌｅ新建了一个石英玻 璃纤维工厂，主要生产高性能的石英玻璃纤维复合 材料，产品主要供美国本土使用。圣戈班公司石英 玻璃纤维产品的ｓｉ０：的含量＞９９，９９％。浸润剂主要有 ＱＳｌ３，Ｑｓｌ３１８，ｑｓｌ６，ＨＴｌ ４种，其中ＨＴｌ是一种耐 高温浸润剂，是有机陶瓷基浸润剂，它能增强织物 的耐温性，使石英玻璃纤维在１ ０５０～１ ２００℃保持 良好的性能。圣戈班公司石英玻璃纤维产品包括有 捻纱、无捻粗纱、短切纤维、纤维棉、纤维毡和纤 维砖。其中有捻纱的单丝直径为９～１４ｐｍ，有２７种 规格。无捻粗纱的单丝直径９～１４ ｕ ｍ，有９种规格。 短切纤维的单丝直径为９～１４ ｕⅢ，有４种规格。纤 维棉的单丝直径为２—９ ｕ ｍ，有３种规格。纤维毡 是在９ ｕⅢ的石英玻璃纤维棉中浸入有机粘合剂烘干 而成，圣戈班公司有６５ ｇ／ｍ２，８０ ｇ／ｍ２和１００ ｇ／ｍ２３ 种规格。纤维砖是由连续的石英纤维均匀、无定形 地和无机粘结剂经过～定的工艺加工而成具有一定 形状的材料，它的二氧化硅含量大于９８．５％，含水 率小于１％，密度为１ ３０～３５０ ｋｇ／ｍ３。渗透性为 ０．１１ｌ达西（ｄ”ｃｙ），能长期在１ ５５０℃下使用，且在
寰４石英玻璃纤维和其他玻璃纤维 抗拉强度、抗拉模■和断裂伸长率比较
寰６石英玻璃纤维、凯美拉纤维、玻璃纤维和环蕾树膳做 成的复合材料的耐压强度、抗剪切强度，机弯曲强度比较
石英玻璃纤维和其他纤维预浸环氧树脂后的抗 拉强度、抗拉模量比较见表５。
表５石英玻璃纤维和其他纤维预浸环氯树脂后的 抗拉强度、抗拉模■比较
介电强度 ２０℃时的电阻率
８００℃时的电阻率 ｌ ０００℃时的电阻率
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２石英玻璃纤维物化性能介绍 ２．１去除浸润剂的石英玻璃纤维化学成分分析
从表１分析可以看出，石英玻璃纤维的成分基本 上就是高纯石英玻璃的成分，其性能就非常接近石 英玻璃的性能，石英玻璃的物化性能见表２。 ２．２石英玻璃纤维具有优越的电绝缘性能
３石英玻璃纤维的用途 ３．１石英玻璃纤维电绝缘性的应用
石英玻璃纤维有着卓越的电绝缘性，它的介电 常数和介质损耗系数是所有矿物纤维中最好的，不 仅如此，在高温和高频率下，它的电绝缘性也表现得 非常优异。再加上低密度（２．２ ｇ／ｃｍ３），不吸湿性和 优秀的机械性能，使它成为雷达罩、电磁发射窗口 和低介电产品的首选材料．目前该产品在这方面主
‘玻璃纤雉）２００７年第４期
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拄术与研究
（包括单股和台股纱）、纤维布、纤维套管、短切 纤维、纤维棉、纤维毡和纤维砖等。石英玻璃纤维 各种产品的生产工艺流程如下；
孛刚．等：石英玻璃纤雏的性能和用途 寰２石英砬璃的绚化性能
圈１石英玻璃产品生产工艺流程圈
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电学性能
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０前言 石英玻璃纤维是指二氧化硅含量达９９．９０９６以上．
丝径在１～１５ ｐ ｍ的特种玻璃纤维，它具有很高的耐 热性．能长期在１ ０５０℃以下使用，瞬间耐高温达 ｌ ７００℃，耐温性仅次于碳纤维，同时由于石英玻 璃纤维有着卓越的电绝缘性，它的介电常数和介质
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技术与研究 Ｆｂｅｒ。 ９１ａｓｓ
奉刚．等：石英玻璃纤维的性能和用造
寰７石英玻璃纤维、玻璃纤维、陶瓷纤维和聚乙烯纤维等纤维在轴向和半径方向的热群胀系数对照
要应用于咀下领域。 （１） 军事飞行器的雷达罩．包括各种战斗机和
先进的导弹。 （２） 民用飞行器的雷达罩。 （３）干扰电磁发射窗口。 （４） 通信和电视卫星的雷达罩。 （５） 无人驾驶的飞行器和潜水艇等。 （６） 用于超级计算机的高频电路板和低膨胀率
万方数据
Ｆ‰ｅｒ。 技术与研究 ｇｌａｓｓ
高温下损耗极少。圣戈班公司可以按客户的要求定 做纤维砖。
目前在国内能规模化生产石英玻璃纤维的公司 只有荆州市菲利华石英玻璃有限公司，该公司始建 于１９６６年，经过４０年的发展，现已拥有全国最大产 能的石英锭和石英玻璃纤维生产线，为我国的“神 舟５号”和“神舟６号”载人宇宙飞船提供过石英玻 璃纤维材料，但石英玻璃纤维的品种较优少，在技 术上和产品规格种类上和圣戈班公司相比存在较大 的差距。荆州菲利华石英玻璃纤维产品的ｓｉ０２含量 有两种，Ａ类Ｓｉ０２＞９９．９５％，Ｂ类Ｓｉ０２＞９９．９０％。产品 包括有捻纱、无捻纱、纤维布、纤维套管、纤维棉。 有捻纱、无捻纱、纤维布、纤维套管的单丝直径都为 ５～１０ｕ ｍ’但品种少。纤维棉的单丝直径为ｌ～８Ｈ ｍ， 有３种规格。
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最近，圣戈班公司新建了一条生产一种耐ｌ ３００℃ 的高温的石英纤维针刺毡生产线，这种毡的二氧化 硅含量能达到９９．９９％以上，有着优越的耐温性和隔 热性．主要用于工业熔炉的保温、宇航飞船发动机 的隔热、光学纤维拉丝过程中的隔热以及陶瓷纤维 和石棉制品的替代材料。
５结论 石英玻璃纤维是一种电绝缘性、耐温性、机械
石英玻璃纤维的抗拉强度是普通玻璃纤维的３倍． 它和玻璃纤维的抗拉强度、抗拉模量和断裂伸长率 比较见表４。
辛刚，等：石奏玻璃纤维的性能和用逢
表１石英玻璃纤维化学成分分析
技术与研究
频率
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石英玻璃纤维 Ｄ玻璃纤维 Ｅ玻璃纤维 ｓ玻璃纤维
性能极优的高技术产品，在航空、航天、军工、半 导体、高温隔热、高温过滤方面有着广泛的应用。 现阶段我国的生产技术水平和国外先进水平相比存 在着较大的差距，应大力开发石英玻璃纤维生产技 术和产品种类，推动我国的航空、航天、军工、半 导体事业的发展。
参考文献： ［１】贾光耀．陈虹，胡利明，等．三向石英复合材料的研究．硅酸盐
的电路板。 石英玻璃纤维产品应用的部分照片见图４、５。
围４石英玻璃纤维制成的蜂巢状雷达天线
图５石英玻璃纤维制成的雷达罩
３．２石英玻璃纤维耐温性的应用 石英玻璃纤维优越的耐温性是因为ＳｉＯ涸有的耐
温性决定的，一般石英玻璃纤维能长期在１ ０５０℃ 使用，短期可在１ ２００℃作为烧蚀防护材料使用， 在高温下，石英玻璃纤维不会收缩。另外高纯石英
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万Hale Waihona Puke Baidu数据
玻璃纤维有着很低的膨胀系数和优越的抗温度剧 变的能力。目前该产品在这方面主要应用于以下 领域。
（１） 宇航飞船发动机周围的耐热辅助设施，包 括防火电缆、隔热墙、防火罩等。
（２） 宇航飞船发射台的防火保护系统。 （３） 宇航飞船推进器的隔热层。 （４） 宇航飞船迸返回大气层的烧蚀材料。 （５） 宇航飞船飞时的隔热烧蚀垫。 （６） 字航飞船机身的防火层。 （７） 导弹和火箭推进器的隔热烧蚀材料。 （８） 石棉和陶瓷纤维的替代产品。 （９） 半导体行业中的保温材料。 （１０） 汽车和重型卡车变速器高温尾气排放管 的隔热材料。 （“）保险丝的保护套。 （１２） 拉制光纤时的隔热材料。 （１３） 热气体的过滤材料。 （１４）热电偶的保护套。 石英玻璃纤维产品应用的部分照片见图６、７。