【文章內(nèi)容簡介】 性能 玻璃纖維的 導電性 主要取決于 化學組成 、 溫度和 濕度 。 無堿 纖維的 電絕緣性能 比 有堿 纖維優(yōu)越得多。 這主要是因為 無堿纖維中堿金屬離子少 的緣故。堿金屬離子越多，電絕緣性能越差； 玻璃纖維的 電阻率 隨著 溫度的升高 而 下降 。 105 雖然玻璃纖維的 吸附能力較小 ，但 空氣濕度 對玻璃纖維的 電阻率影響很大 。 濕度增加 ， 電阻率下降 。如下表所示： 空氣濕度對玻璃布電阻率影響 106 在玻璃纖維的 化學組成 中，加入大量的氧化鐵 、 氧化鉛 、 氧化銅 、 氧化銀 或 氧化釩 ，會使纖維具有 半導體性能 。 在玻璃纖維上 涂敷 金屬或石墨 ，能獲得導電纖維 。 107 (7)玻璃纖維及制品的光學性能 玻璃 是優(yōu)良的 透光材料 ，但制成 玻璃纖維 制品后，其 透光性 遠不如玻璃。 玻璃纖維制品的 光學性能 以 反射系數(shù) 、 透光系數(shù) 和 亮度系數(shù) 來表示。 108 反射系數(shù) P是指玻璃布 反射的光強度 與 入射到玻璃布上的光強度 之比，即 0IIPp?式中：Ｐ 反射系數(shù)； Ip反射光強度 。 Io 入射光強度。 109 在一般情況下， 玻璃布的反射系數(shù) 與布的織紋特點 、 密度 及 厚度 有關，平均為 40％ 70％ 。如將透光性較弱的 半透明材料 墊在下邊．玻璃布的 反射系數(shù) 可達 87％。 110 透過系數(shù) 是指 透過玻璃布的光強度 與 入射光強度 之比，即 0II ?? ?式中， ?透光系數(shù) ； I?透過光強度； Io入射光強度 111 玻璃布的 透光系數(shù) 與 布的厚度 及 密度 有關。 密度小而薄 的玻璃布，透光系數(shù)可達 65％； 密度大而厚 的玻璃布，透光系數(shù)只有 18％～ 20％。 112 亮度系數(shù) 是用 試樣的亮度 與 絕對白的表面亮度 (標準器 )之比 來測得。 不同織紋玻璃布的光學性能如下表所示： 不同織紋玻璃布的光學性能 113 由于 玻璃纖維 具有 優(yōu)良的光學性能 ，因而可以制成 透明玻璃鋼 ，進而制成各種 采光材料 、 導光管 以 傳送光束 或 光學物像 。這在現(xiàn)代 通信技術等方面也得到了廣泛應用。 114 玻璃纖維的化學性能 玻璃纖維 除對 氫氟酸 、 濃堿 、 濃磷酸 外，對 所有化學藥品 和 有機溶劑 都有 良好的化學穩(wěn)定性 。 115 化學穩(wěn)定性 在很大程度上 決定了 不同纖維的使用范圍 。 玻璃纖維的 性能 一般認為與 水、濕度 有關。 116 玻璃纖維在 相對濕度 80％ 以上的環(huán)境中存放，強度有所下降； 玻璃纖維在 l00％ 相對濕度 下，強度保持率在50％左右。 117 但是， 玻璃纖維單纖 即使 與水接觸 ， 強度也不發(fā)生變化 ； 只有在 含堿玻璃纖維 中，由于玻璃纖維中所含的 堿分溶出 ， 強度 才會 下降 。 118 (1)侵蝕介質對玻璃纖維制品的腐蝕情況 根據(jù) 網(wǎng)絡結構假說 可知， 二氧化硅四面體 相互連結構成 玻璃纖維結構的骨架 ，它是很難與 水 、 酸( H3PO3， HF除外 )起反應的。 119 在 玻璃纖維結構 中，還有 Na， Ca， K等金屬離子及 SiO2與金屬離子結合的 硅酸鹽 部分； 當 侵蝕介質 與 玻璃纖維制品 作用時，多數(shù)是 溶解玻璃纖維結構中的 金屬離子 或 破壞 硅酸鹽 部分；對于 濃堿溶液 、 氫氟酸 、 磷酸 等，將使 玻璃纖維結構 全部 溶解 。 120 (2)影響玻璃纖維化學穩(wěn)定性的因素 A． 玻璃纖維的 化學成分 ； B、 纖維 表面情況 ； C、 侵蝕介質 體積 和 溫度 ； D． 玻璃纖維紗的 規(guī)格 及 性能 。 121 A． 玻璃纖維的化學成分 中堿玻璃纖維 對酸的穩(wěn)定性 是較高的，但 對水的穩(wěn)定性 是較差的； 無堿玻璃纖維 耐酸性較差 ，但 耐水性 較好 ；如下表所示： 122 無堿與中堿玻璃纖維性能對比 123 中堿 玻璃纖維和 無堿 玻璃纖維，從 弱堿液對玻璃纖維強度的影響看 ，二者的 耐堿性相接近 ；如下表所示： 124 經(jīng) NaOH溶液 (5％ )浸潤后方格布的變化 125 中堿纖維 含 Na2O， K2O比 無堿纖維 高二十多倍， 受酸作用后 ，首先從表面上，有較多的金屬氧化物侵析出來，但主要是 Na2O ， K2O的離析、溶解。 126 另一方面， 中堿纖維 受酸作用后 ， 酸 與玻璃纖維中 硅酸鹽作用 生成 硅酸 ，而 硅酸 迅速聚合 并凝成 膠體 ，結果 在玻璃表面上 會形成一層極薄的氧化硅保護膜 ，這層膜使 酸的侵析 與 離子交換過程 迅速減緩，使 強度下降 也緩慢。 實踐證明 Na2O ， K2O有利于這層保護膜的形成。所以 中堿纖維 比 無堿纖維 的 耐酸性好 。 127 水與玻璃纖維 作用 ，首先是侵蝕 玻璃纖維表面的 堿金屬氧化物 ，主要是 Na2O， K2O的溶解，使水呈現(xiàn) 堿性 。 隨著時間的增加， 玻璃纖維與堿液 繼續(xù)作用、直至使 二氧化硅骨架 破壞。由于 無堿玻璃纖維 的堿金屬氧化物含量 較低，所以 對水的穩(wěn)定性 較高。 128 無堿纖維 與 中堿纖維 受到 NaOH溶液侵蝕后，幾乎 所有玻璃成分 ，包括 SiO2在內(nèi)， 均勻溶解 ，使纖維變細。 但是，隨 浸堿時間的增加 ， 化學成分含量 基本不發(fā)生變化 ，即 內(nèi)部結構 并未破壞，因而 單位面積的強度 基本不變。 129 總之，玻璃纖維的 化學穩(wěn)定性 主要取決于其成分中的 二氧化硅 及 堿金屬氧化物 的含量。 顯然， 二氧化硅含量多 能提高玻璃纖維的化學穩(wěn)定性 ，而 堿金屬氧化物 則會 使化學穩(wěn)定性降低 。 130 在玻璃纖維成分中 增加 SiO2或 A12O3含量 ，或加入 ZrO2及 TiO2都可以提高玻璃纖維的 耐酸性 ； 增加 SiO2含量，或加入 CaO， ZrO2及 ZnO能提高玻璃纖維的 耐堿性 ； 131 在玻璃纖維中加入 A12O3 、 ZrO2及 TiO2等氧化物，可大大提高 耐水性 。 石英 、 高硅氧玻璃纖維 對 水 、 酸 的 化學穩(wěn)定性較好 ， 耐堿性 遠比普通纖維高。 132 B、 纖維表面情況對化學穩(wěn)定性影響 玻璃 是一種非常好的 耐腐蝕材料 ，但拉制成 玻璃纖維 后，其性能遠不如玻璃。 這主要是由于 玻璃纖維的比表面積大所造成的。 133 例如，１克重的 2mm厚的玻璃，只有 面積；而１克玻璃纖維 (直徑 5um)的表面積則有3100cm2， 表面積增大了 608倍。 也就是說 玻璃纖維受侵蝕介質作用的面積 比玻璃大 608倍。因此， 玻璃纖維的耐腐蝕性能 比塊玻璃 差 很多 。 134 Ｃ 侵蝕介質體積和溫度對玻璃纖維化學穩(wěn)定性的影響 同樣的玻璃纖維，受不同體積的侵蝕介質作用，其化學穩(wěn)定性不同。 介質的體積越大，對纖維的侵蝕越嚴重。 135 溫度 對玻璃纖維的 化學穩(wěn)定性 有很大影響。 在 100℃ 以下 時，溫度每升高 10℃ ，纖維在介質侵蝕下的破壞速度增加 50％ l00％； 溫度升高到 l00℃ 以上 時，破壞作用將更劇烈。 136 D． 玻璃纖維紗的規(guī)格及性能 玻璃纖維紗 可分 無捻紗 及 有捻紗 兩種。 無捻紗 一般用 增強型浸潤劑 ，由原紗直接并股、絡紗制成。 有捻紗 則多用紡織型浸潤劑，由原紗經(jīng)過 退繞 、 加捻 、并股、絡紗而制成。 137 由于生產(chǎn) 玻璃纖維紗 的 直徑 、 支數(shù) 及 股數(shù)不同，使 無捻紗和有捻紗的規(guī)格 有許多種。 纖維支數(shù) 有兩種表示方法； １．定重法 2． 定長法 138 １．定重法 是用一克重原紗的長度來表示。 纖維支數(shù) ＝纖維長度／纖維重量 例如： 40支紗，就是指一克重的原紗長 40m。 139 2． 定長法 是目前 國際統(tǒng)一使用的方法 ，通稱“ TEＸ” (公制稱號 )，是指 1000m長的原紗的克重量。例如： 4 “ TEX ” 就是指 1000m原紗重 4g。 140 捻度 是指 單位長度內(nèi) 纖維與纖維之間 所加的轉數(shù) ，以捻／米為單位。 捻度有 Z捻 和 S捻 ， Z捻一般稱為左捻，順時針方向加捻； S捻稱為右捻，是逆時針方向加捻。 141 通過 加捻 可 提高纖維的抱合力 ，改善了單纖維的受力狀況，有利于紡織工序的進行。 但是，當玻璃纖維的 捻度過大 時 ，不易被樹脂浸透。 142 無捻粗紗 中的纖維具有 平行排列 、 拉伸強度很高 、 易 被樹脂 浸透 等特點。 因此， 無捻粗紗 多用于纏繞 高壓容器 及管道 等，同時也用于 擠拉成型 、 噴射成型 等工藝中。 143 特種玻璃纖維 高強度 及 高模量 玻璃纖維 耐高溫 玻璃纖維 空心 玻璃纖維 144 高強度及高模量玻璃纖維 (1)高強度玻璃纖維 高強度玻璃纖維有 鎂鋁硅酸鹽 和 硼硅酸鹽兩個系統(tǒng)。 145 鎂鋁硅酸鹽玻璃纖維 也稱 S玻璃纖維 。其化學成分主要是 SiO265％， Al2O325％，MgO10％。 S玻璃纖維與 E玻璃纖維相比， 拉伸強度高 33%， 彈性模量 提高 20％。 146 S玻璃纖維 具有高的比強度，在高溫下有 良好的強度保留率 及 高的疲勞極限 。 直徑為 9 um的 鎂鋁硅酸鹽纖維 ，經(jīng)過 無水增強型浸潤劑 “ HTS”處理后，其 拉伸強度 可達 4900 MPa， 彈性模量 為 9 ? 104 MPa， 其 耐熱性 比較高。 147 S玻璃纖維 的拉絲溫度很高，一般要在1400℃ 以上，需要特殊的拉絲工藝。 因此，國外又開始研究 硼硅酸鹽玻璃纖維 。這種纖維的化學成分為 SiO2： 40％ 50％，A12O3： 19％ 29％， B2O3： 10％ 20％， Li2O：％ 1％。 148 硼硅酸鹽 玻璃纖維的 液相溫度 較低，不需特殊拉絲工藝條件，一般用含量 15％ 25％的 鉑拉絲爐 即可拉絲。 硼硅酸鹽 玻璃纖維的 拉伸強度 為 4400 MPa， 彈性模量 為 ? l04 MPa。 有時，為了提高 硼硅酸鹽玻璃纖維 彈性模量 ，常常在其配方中人為引入 BeO。 149 (2)高模量玻璃纖維 高模量玻璃 ，也稱 M玻璃 或 YM35A玻璃 。M玻璃纖維的 模量 為 ? 10 4 MPa， 比一般玻璃纖維的模量提高 1/3以上， 拉伸強度 和 E玻璃纖維相似，玻璃液相溫度 為 1110 ℃ 。 150 由 M玻璃纖維 制成的 玻璃鋼制品 剛性特別好 ，在外力作用下 不易變形，更適合于要求 高強度和高模量制品 ，以及 航空、宇航所用的制品 。 國內(nèi)這種玻璃的成分質量比如下： 151 耐高溫玻璃纖維 (1)石英纖維 (2)鋁硅酸鹽玻璃纖維 152 (1)石英纖維 石英纖維 是一種優(yōu)良的耐高溫材料，這種纖維僅限于用高純度 (％二氧化硅 )天然石英晶體 制成的纖維，它保持了 固體石英的特點和性能 。 153 石英纖維的直徑一般為 10100 um， 由于其 纖維比較脆 ，故紡織品價格比一般玻璃紗高很多。 石英纖維的具有以下五個方面的性能 ： 154 ① 軟化溫度高 一般玻璃纖維 的 軟化溫度 只有 550580 ℃ ，而 石英纖維 的 軟化溫度 可達 1250 ℃ 以上。 155 ② 膨脹系數(shù)小 室溫下， 石英纖維 的膨脹系數(shù)為 5 ? 10 –7/℃ ，當溫度升高到 1200 ℃ 時、僅增大為 11 ? 10 7 /℃ ，為普通玻璃纖維的 1/101/20。 另外， 石英纖維 加熱到 8001000 ℃ 后，用水冷卻，其性能無損傷。 156 ③ 電性能好 石英纖維 在高溫下 的 電絕緣性能 良好，其導電率只有 1016 ? –1， 為一般纖維的干分之一至萬分之一。 157 ④ 石英纖維 能 耐 100200℃ 濃酸的浸蝕 ，但 耐堿及堿性鹽 的能力差些 。 ⑤ 石英纖維 在 2504700 um的光譜區(qū)內(nèi)，有較高的透光率。