【正文】 (1)制造方法 最早制造氮化硼纖維是采用無機先驅(qū)體法 。 氮化硼纖維 (Boron Nitride Fibers) 氮化硼纖維是 80年代開發(fā)的一種新型陶瓷纖維 。 特別在文體用品方面 ， 氧化鋁纖維對基體樹脂 著色 的限制少 ， 可制得 各種顏色 的高強度 釣魚桿 、 高爾夫球桿 、 滑雪板 、 網(wǎng)球拍 等 。氧化鋁纖維增強的金屬基復(fù)合材料已在汽車 活塞槽 部件中得到應(yīng)用，在旋轉(zhuǎn)式氣體壓縮機 葉片 的實用化研究也取得了進展。 氧化鋁纖維作為金屬基復(fù)合材料的增強劑時，由于氧化鋁纖維與金屬基體的浸潤性良好，界面反應(yīng)較少，因此可采用 高壓鑄造法 或 粉末冶金法 進行復(fù)合。出于氧化鋁材料密度低 ， 絕熱性好 ， 熱容量小 ， 不僅可減輕爐體重量 ， 節(jié)能效果顯著而且可提高控溫精度 。纖維直徑 較粗 ， 對復(fù)合工藝有一定限制 。 d) TYCO公司法 將 A12O3在鉬坩堝中于高頻爐中加熱到2400℃ 熔融 ， 熔體通過 鉬噴絲板 以每分鐘 150mm的速度拉出 ， 得到直徑為 50－500?m的單晶氧化鋁連續(xù)纖維 。進一步在 1000℃ 下連續(xù)燒結(jié)．轉(zhuǎn)變?yōu)??－ A12O3超微晶粒凝集而成的連續(xù)氧化鋁纖維、其 SiO2含量約為 15％。將烷基鋁或烷氧基鋁等與水進行水解縮合得到 聚鋁氧烷(Polyaluminoxane)，將這種無機聚合物與有機硅聚合物如 聚硅酸酯 (Polisilicic Acid Ester)在有機溶劑中以一定配比混合后進行 干法紡絲 ，然后在空氣中燒成。 將原料混合成水溶液 ， 在一定 PH值下進行濃縮 ， 得到可紡性良好的粘性凝膠 ， 進行 干法紡絲 ， 此時得到的纖維是脆性的 ， 在傳送帶上經(jīng)過不同溫區(qū)熱處理到 800－ 900℃ ， 纖維具有一定強度后 ， 再在張力下 1000℃ 燒結(jié)得到連續(xù)纖維 。由于復(fù)合時，纖維表面的 SiO2層因與金屬基體反應(yīng)而失去，纖維相當(dāng)于無涂覆狀態(tài)，這樣可改善纖維與金屬基體的浸潤性，界面結(jié)合較好。為了改善纖維的表面結(jié)構(gòu)，在纖維 表面 涂覆 ?m厚的非晶 SiO2，可使強度提高 50％。 而采用 ，由于纖維呈 微晶 狀態(tài)，在高溫下不會產(chǎn)生再結(jié)晶，因而其使用溫度較高，可達 1600℃ ，而且這種纖維含粒狀物較少 (3－ 5％ )，用作 增強劑 較適宜，而普通的硅酸鋁纖維則主要用作 絕熱 耐火材料。這種粒狀物在纖維與基體復(fù)合后會成為復(fù)合材料的內(nèi)部缺陷，影響復(fù)合材料的性能。 采用上述普通熔噴法或離心甩絲法制得的硅酸鋁陶瓷纖維。 對于氧化鋁含量 大于 70％ 的氧化鋁纖維 ， 由于原料熔融困難 ， 無法用上述兩種方法成型 。 離心甩絲法是將熔融的液流落在高速旋轉(zhuǎn)的 離心輥 的表面 ， 由于離心力的拉伸作用 ， 使融體分散 ， 經(jīng)二級或三級離心而制得纖維 。 以壓縮空氣 或高溫 水蒸汽 將熔體噴吹成 細流 ， 冷卻后即成為氧化鋁短纖維 。 (1)氧化鋁短纖維的制造方法 主要有熔噴法 (Melt Blown) 和離心甩絲法(Centrifugal Spinning)兩種 。隨著纖維增強復(fù)合材料的出現(xiàn)，耐高溫的氧化鋁長纖維受到復(fù)合材料界的重視，上世紀 70年代，英、美、日等國相繼研究并取得成功。國外從上世紀50年代開始生產(chǎn)硅酸鋁纖維， 60年代開始在工業(yè)上應(yīng)用，作為各種中低溫窯爐的內(nèi)襯材料，其耐熱溫度可達1200℃ 。 氧化鋁纖維 (Alumina Fibers) 按組成可分為氧化鋁纖維 (氧化鋁含量 大于 70％ )和硅酸鋁纖維 (氧化鋁含量 小于 70％ )兩種；按纖維形狀可分為短纖維和長纖維 (連續(xù)纖維 )兩大類 。先驅(qū)體的組成與最終陶瓷纖維的組成雖不同，但將先驅(qū)體 紡絲 ，再經(jīng) 高溫?zé)Y(jié) ，便可轉(zhuǎn)化為預(yù)定組成和結(jié)構(gòu)的陶瓷纖維。用這類人造原料制得的陶瓷纖維統(tǒng)稱為特種陶瓷纖維。其它還有電磁屏蔽、電極度、音響、 減磨 、儲能及 防靜電 等材料也已獲得廣泛應(yīng)用。生體和醫(yī)療器材如 人造骨骼 、牙齒、 韌帶 、 X光機的床板和膠卷盒。 （ 5）土木建筑 幕墻、嵌板、間隔壁板、橋梁、架設(shè)跨度大的管線、海水和水輪結(jié)構(gòu)的增強筋、地板、窗框、管道、海洋浮桿、面狀發(fā)熱嵌板、抗震救災(zāi)用補強材料。 （ 3）交通運輸 用作 汽車 傳動軸、板簧、構(gòu)架和剎車片等制件； 船舶 和海洋工程用作制造漁船、魚雷快艇、快艇和巡邏艇，以及 賽艇 的桅桿、航桿、殼體及劃水漿； 海底電纜 、 潛水艇、雷達罩 、 深海油田 的升降器和管道。 碳（石墨）纖維的主要用途 （ 1）宇航工業(yè) 用作導(dǎo)彈防熱及結(jié)構(gòu)材料如 火箭噴管、鼻錐、大面積防熱層； 衛(wèi)星 構(gòu)架、天線、太陽能翼片底板、 衛(wèi)星 火箭 結(jié)合部件； 航天飛機 機頭，機翼前緣和艙門等制件； 哈勃太空望遠鏡 的測量構(gòu)架，太陽能電池板和無線電天線。 組合玻璃纖維增強材料 上世紀 70年代以來，出現(xiàn)了把 短切原絲氈、連續(xù)原絲氈、無捻粗紗織物 和 無捻粗紗 等，按一定的順序組合起來的增強材料，大體有以下幾種： （ 1）短切原絲氈 +無捻粗紗織物 （ 2）短切原絲氈 +無捻粗紗布 +短切原絲氈 （ 3）短切原絲氈 +連續(xù)原絲氈 +短切原絲氈 （ 4）短切原比氈 +隨機無捻粗紗 （ 5）短切原絲氈或布 +單向碳纖維 （ 6）短切原絲 +表面氈 （ 7）玻璃布 +單向無捻粗紗或玻璃細棒 +玻璃布 增強材料 ?碳纖維 碳纖維是由 有機纖維 或 低分子烴氣體原料 加熱至 1500℃ 所形成的纖維狀碳材料，其碳含量在 90%以上?？p編織物的優(yōu)點如下：①它可以增加玻璃鋼層合制品的 極限抗張強度 ，張力下的 抗脫層強度 以及 抗彎強度 ；②減輕玻璃鋼制品的 重量 ；③表面平整使玻璃鋼 表面光滑 ；④簡化手糊操作，提高勞動生產(chǎn)率。 玻璃纖維織物 （ 7）玻璃纖維縫編織物 亦稱為 針織氈 或 編織氈 ，它既不同于普通的織物，也不同于通常意義的氈。對稱形狀的異形織物有： 圓蓋、錐體、帽、啞鈴形 織物等，還可以制成箱、船殼 等 不對稱 形狀。 立體織物的形狀有 塊狀、柱狀、管狀、空心截錐體 及 變厚度異形截面 等。它是隨著航天、航空、兵器、船舶等部門的特殊需求發(fā)展起來的，目前其應(yīng)用已拓展至汽車、體育運動器材、醫(yī)療器械 等部門。其特點是在經(jīng)紗主向上具有 高強度 。玻璃帶常用于制造高強度、介電性能好的 電氣設(shè)備零部件 。 有五種基本的織紋： 平紋、斜紋、緞紋、羅紋 和 席紋 。經(jīng)緯密度又由紗線結(jié)構(gòu)和織紋決定。 中堿玻璃布主要用于生產(chǎn) 涂塑包裝布 ，以及用于耐腐蝕場合。 （ 1）玻璃布 我國生產(chǎn)的玻璃布，分為無堿和中堿兩類，國外大多數(shù)是無堿玻璃布。磨碎纖維主要在 增強反應(yīng)注射工藝 （ RRIM）中用作增強材料，在制造澆鑄 制品、 模具 等制品時用作樹脂的 填料用以改善 表面裂紋 現(xiàn)象，降低模塑 收縮率 ，也可用作 增強 材料。 增強 熱固性 塑料短切原絲要求集束性好，易為樹脂很快浸透，具有很好的機械強度及電氣性能。 用于玻璃鋼的短切原絲又分為增強 熱固性 樹脂（ BMC）用短切原絲和增強 熱塑性 樹脂用短切原絲兩大類。 短切原絲和磨碎纖維 （ 1）短切原絲 短切原絲分 干法 短切原絲及 濕法 短切原絲。 玻璃纖維氈片 （ 5）縫合氈 短切玻璃纖維從 50mm乃至 60cm長均可用 縫編機 將其 縫合 成 短切纖維 或 長纖維氈，前者可在若干用途方面代替?zhèn)鹘y(tǒng)的粘結(jié)劑粘結(jié)的短切氈 ，后者則在一定程度上代替 連續(xù)原絲氈 。 另一類連續(xù)原絲針刺氈，是將連續(xù)玻璃原絲用 拋絲 裝置隨機拋在連續(xù)網(wǎng)帶上，經(jīng) 針板 針刺，形成纖維相互勾連的三維結(jié)構(gòu)的氈。所用底材可以是玻璃纖維或其它纖維的稀織物，這種針刺氈有絨毛感。 玻璃纖維氈片 （ 4）針刺氈 針刺氈或分為 短切纖維 針刺氈和 連續(xù)原絲 針刺氈。 玻璃纖維氈片 （ 3）表面氈 玻璃鋼制品通常需要形成富有樹脂層，這一般是用中堿玻璃 表面氈 來實現(xiàn)。連續(xù)玻纖原絲氈中纖維是 連續(xù) 的，故其對復(fù)合材料的增強效果較短切氈好。對短切原絲氈的質(zhì)量要求如下：①沿寬度方向面積質(zhì)量均勻；②短切原絲在氈面中分布均勻，無 大孔眼 形成，粘結(jié)劑分布均勻；③具有適中的干氈強度；④優(yōu)良的樹脂 浸潤 及 浸透性 。 玻璃纖維氈片 （ 1）短切原絲氈 將玻璃原絲（有時也用無捻粗紗）切割成50mm長，將其隨機但均勻地鋪陳在網(wǎng)帶上，隨后施以乳液粘結(jié)劑或撒布上粉末結(jié)劑經(jīng)加熱固化后粘結(jié)成 短切原絲氈 。 對方格布的質(zhì)量要求如下：①織物均勻，布邊平直，布面平整呈席狀，無污漬、起毛、折痕、皺紋等；②經(jīng)、緯密，面積重量，布幅及卷長均符合標(biāo)準；③卷繞在牢固的紙芯上，卷繞整齊；④迅速、良好的 樹脂透性 ；⑤織物制成的層合材料的干、濕態(tài)機械強度均應(yīng)達到要求。 無捻粗紗 織物 （方格布） 方格布是無捻粗紗平紋織物，是手糊玻璃鋼重要基材。 玻璃纖維制品品種與用途 （ 6）預(yù)型體用無捻粗紗 在預(yù)型體工藝中，無捻粗紗被 短切 并噴附在 預(yù)定形狀 的 網(wǎng) 上，同時噴少量樹脂使纖維網(wǎng)固定成形，然后將成形的纖維 網(wǎng)片 移入金屬模具中，注入樹脂 熱壓成形 ，即得制品。 玻璃纖維制品品種與用途 （ 5）織造用無捻粗紗 無捻粗紗的一個重要用途是織造各種厚度的方格布或單向無捻粗紗織物，它們大多用于 手糊 玻璃鋼成型工藝中。拉擠用無捻粗紗可以是多股原絲并合的也可以是直接的無捻粗紗，其線密度范圍為 1100號到 4400號。 7%；⑤無捻粗紗浸透性好，從樹脂槽通過時易為樹脂潤濕及浸透。纏繞用無捻粗紗的號數(shù)從 1200號到 9600號，纏繞大型管道及貯罐多傾向于直接無捻粗紗，如4800tex的直接無捻粗紗。通常 SMC無捻粗紗一般為 2400tex，少數(shù)情況下也有用4800tex的。SMC用無捻粗紗在制造 SMC片材時要切成lin(25mm)的長度，分散在樹脂糊中，因此對SMC用無捻粗紗的要求是 短切性 好，毛絲少，抗靜電性優(yōu)良，在切割時短切絲不會粘附在刀輥上。噴射用無捻粗紗都是由多股原絲絡(luò)制而成，每股原絲含 200根玻纖單絲。無捻粗紗可直接用于某些復(fù)合材料工藝成型方法中，如 纏繞、拉擠 工藝，因其 張力均勻 ，也可織成無捻粗紗織物，在某些用途中還將無捻粗紗進一步 短切 。生產(chǎn)玻璃粗紗所用玻纖直徑從 12～ 23μm。 玻璃纖維 制品 品種與用途 無捻粗紗 無捻粗紗是由平行 原絲 或平行 單絲 集束而成的。另外還有一種雙玻璃成分的玻璃纖維，已用在生產(chǎn)玻璃棉中，據(jù)稱在作玻璃鋼增強材料方面也有潛力。 D玻璃 亦稱 低介電 玻璃，用于生產(chǎn) 介電強度 好的低介電玻璃纖維。 A玻璃 亦稱 高堿 玻璃，是一種典型的 鈉硅酸鹽 玻璃，因 耐水性 很差，很少用于生產(chǎn)玻璃纖維。但是由于 價格昂貴 ，目前在民用方面還不能得到推廣，全世界產(chǎn)量也就幾千噸左右。 增強材料－玻璃纖維 高強玻璃纖維 其特點是 高強度、高模量 ，它的單纖維抗拉強度為 2800MPa，比無堿玻纖抗拉強度高 25%左右，彈性模量 86GPa，比 E玻璃纖維的強度高。 C玻璃 亦稱 中 堿玻璃，其特點是耐化學(xué)性特別是 耐酸性優(yōu)于無堿玻璃，但 電氣性能 差，機械強度低于無堿玻璃纖維10%～ 20%，通常國外的中堿玻璃纖維含一定數(shù)量的 三氧化二硼 ，而我國的中堿玻璃纖維則完全不含 硼 。目前國際上已經(jīng)商品化的纖維用的玻璃成分如下： E玻璃 亦稱 無 堿玻璃，系一種 硼硅酸鹽 玻璃。在成型工藝方面，先進復(fù)合材料借助玻璃鋼成型技術(shù)逐步實現(xiàn)由 手糊 到 機械化自動化 的轉(zhuǎn)變。高性能樹脂基復(fù)合材料，主要是 碳纖維 和 芳綸纖維 增強環(huán)氧樹脂，多官能團環(huán)氧樹脂和 BMI，復(fù)合材料的性能穩(wěn)定，已大量投入應(yīng)用，相當(dāng)于 T300/PMR－ 15性能的復(fù)合材料已研制成功，一批高性能的 熱塑性 樹脂基復(fù)合材料，如 PEEK、 PECK、 PPS等正在從實驗室走向?qū)嵱谩? 樹脂基復(fù)合材料在中國的發(fā)展 從生產(chǎn)工藝來看，盡管引進了不少先進技術(shù)設(shè)備，但利用率不高，所有制品仍有 80%是 手糊成型 ，僅有 20%由 纏繞、拉擠 、 SMC及 RTM等設(shè)備成型，因此玻璃鋼工業(yè)的生產(chǎn)潛力很大。 游樂與運動器材： 玻璃鋼 水上滑梯、碰碰 船、公園與幼兒園的 動物模型、釣魚桿、賽艇、皮劃艇、槳、雪橇 等。 艦艇： 小型的救生艇、輪船、游艇、養(yǎng)殖船等，年產(chǎn)約 6～ 7萬條。 SMC、 BMC制品： 生產(chǎn)高位 水箱 組合板、 椅子 及 汽車部件 ，年產(chǎn)量為 5000t。 纏繞管、罐制品： 生產(chǎn)的大型管罐除國內(nèi)外使用外，還有部分出口。 樹脂基復(fù)合材料在中國的發(fā)展 到 1995年國內(nèi)玻璃鋼產(chǎn)量已達到 ，產(chǎn)品近 2022種，擁有纏繞生產(chǎn)線 120條、 SMC生產(chǎn)線 31條、 BMC生產(chǎn)線 5條、拉擠工藝生產(chǎn)線 100條，噴射機 260臺、 RTM70臺、連續(xù)制板機組