玻璃纤维不同长度发挥的作用不一样
玻璃纤维杆按形态和长度,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(见表),E级玻璃纤维使用普遍,广泛用于电绝缘材料;S级为特殊纤维。
玻璃纤维生产工艺有两种:两次成型-坩埚拉丝法,一次成型-池窑拉丝法。
坩埚拉丝法工艺繁多,先把玻璃原料高温熔制成玻璃球,然后将玻璃球二次熔化,高速拉丝制成玻璃纤维原丝。这种工艺有能耗高、成型工艺不稳定、劳动生产率低等种种弊端,基本被大型玻纤生产厂家淘汰。池窑拉丝法把叶腊石等原料在窑炉中熔制成玻璃溶液,排除气泡后经通路运送至多孔漏板,高速拉制成玻纤原丝。窑炉可以通过多条通路连接上百个漏板同时生产。这种工艺工序简单、节能降耗、成型稳定、高效高产,便于大规模全自动化生产,成为国际主流生产工艺,用该工艺生产的玻璃纤维约占产量的90%以上。
碳纤维与玻璃纤维混杂增强复合材料:
由于混杂纤维复合材料中含有性能各异的两种或两种以上纤维,纤维之间协同作用、取长补短,会呈现出单一纤维增强复合材料所没有的新性能和优异的综合性能。
以改善力学性能为目的,通常采用模量不同或断裂伸长不同的碳纤维与玻璃纤维混杂增强复合材料。相对碳纤维复合材料,能改善其冲击韧性、降低复合材料制造成本;相对玻璃纤维复合材料,能提高其模量、减轻重量。
众所周知,碳纤维复合材料的冲击强度低,在冲击载荷下呈明显的脆性破坏模式。如在该复合材料中用15%的玻璃纤维与碳纤维混杂,则其冲击韧性可以得到明显改善,冲击强度可以提高2~3倍。碳纤维复合材料的破坏应变较低,引入玻璃纤维,由于混杂效应的原因,碳纤维复合材料的破坏应变可大大提高。
玻璃纤维复合材料疲劳寿命为非线性递减,如引入50%的碳纤维,其疲劳寿命将转变为线性递减,其循环应力也有较大提高。引入碳纤维量达到2/3时,其疲劳寿命接近单一的碳纤维复合材料。
此外,由于碳纤维的价格要比高强度玻璃纤维杆的价格高6—10倍,在性能许可的情况下,用碳纤维与玻璃纤维混杂增强不仅能改善复合材料的综合性能,而且还能降低复合材料制造成本,是低成本高性能复合材料的研究方向之一。
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玻璃纤维生产工艺有两种:两次成型-坩埚拉丝法,一次成型-池窑拉丝法。
坩埚拉丝法工艺繁多,先把玻璃原料高温熔制成玻璃球,然后将玻璃球二次熔化,高速拉丝制成玻璃纤维原丝。这种工艺有能耗高、成型工艺不稳定、劳动生产率低等种种弊端,基本被大型玻纤生产厂家淘汰。池窑拉丝法把叶腊石等原料在窑炉中熔制成玻璃溶液,排除气泡后经通路运送至多孔漏板,高速拉制成玻纤原丝。窑炉可以通过多条通路连接上百个漏板同时生产。这种工艺工序简单、节能降耗、成型稳定、高效高产,便于大规模全自动化生产,成为国际主流生产工艺,用该工艺生产的玻璃纤维约占产量的90%以上。
碳纤维与玻璃纤维混杂增强复合材料:
由于混杂纤维复合材料中含有性能各异的两种或两种以上纤维,纤维之间协同作用、取长补短,会呈现出单一纤维增强复合材料所没有的新性能和优异的综合性能。
以改善力学性能为目的,通常采用模量不同或断裂伸长不同的碳纤维与玻璃纤维混杂增强复合材料。相对碳纤维复合材料,能改善其冲击韧性、降低复合材料制造成本;相对玻璃纤维复合材料,能提高其模量、减轻重量。
众所周知,碳纤维复合材料的冲击强度低,在冲击载荷下呈明显的脆性破坏模式。如在该复合材料中用15%的玻璃纤维与碳纤维混杂,则其冲击韧性可以得到明显改善,冲击强度可以提高2~3倍。碳纤维复合材料的破坏应变较低,引入玻璃纤维,由于混杂效应的原因,碳纤维复合材料的破坏应变可大大提高。
玻璃纤维复合材料疲劳寿命为非线性递减,如引入50%的碳纤维,其疲劳寿命将转变为线性递减,其循环应力也有较大提高。引入碳纤维量达到2/3时,其疲劳寿命接近单一的碳纤维复合材料。
此外,由于碳纤维的价格要比高强度玻璃纤维杆的价格高6—10倍,在性能许可的情况下,用碳纤维与玻璃纤维混杂增强不仅能改善复合材料的综合性能,而且还能降低复合材料制造成本,是低成本高性能复合材料的研究方向之一。
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