復合材料增強材料-玻璃纖維及其制品

1、第三篇復合材料增強材料,,增強材料：在復合材料中，能提高基體材料機械強度、彈性模量等力學性能的材料。 增強材料不僅能提高復合材料的強度和彈性模量，而且能降低收縮率，提高熱變形溫度，并在熱、電、磁等方面賦予復合材料新的性能增強材料種類,物理形態(tài)：纖維狀、片狀、顆粒狀增強材料等,玻璃纖維、碳纖維與石墨纖維、硼纖維、芳綸纖維等,,7 玻璃纖維及其制品,本節(jié)主要內容,7.1 概述7.1.1 玻璃纖維的發(fā)展狀況7.1.2 玻璃纖

2、維的分類7.2 玻璃纖維的結構與組成7.2.1 玻璃纖維的物態(tài)7.2.2 玻璃纖維的結構7.2.3 玻璃纖維的化學組成7.3 玻璃纖維的性能7.3.1 玻璃纖維的物理性能7.3.2 玻璃纖維的物理性能7.4 玻璃纖維及其制品7.4.1 玻璃纖維及其制品的生產工藝7.4.2 玻璃纖維紗的規(guī)格及性能,,,,玻璃是一種以脆聞名的物質。有趣的是，玻璃一旦經加熱，被拉制成比頭發(fā)還要細得多的玻璃纖維之后，它就變得像

3、合成纖維那樣柔軟，而堅韌的程度甚至超過了同樣粗細的不銹鋼絲！,玻璃纖維有啥用處呢？,,玻璃繩 玻璃布 絕緣材料 玻璃纖維復合材料 玻璃棉 纖維內窺鏡 光導纖維,,用于內窺鏡的照明、冷光傳導單絲直徑35微米,通光口徑1---30 mm,保護層為不銹鋼金屬軟管+硅膠管透光率高，柔軟性好,,纖維光纜的結構和單個的纖維。注意光纜的橫切面至少30％被低折射指數的金屬包層和非傳導性填充材料所占據。,,,,,,,工業(yè)內窺鏡,,,,,,

4、,,,玻璃纖維是復合材料中使用量最大的一種增強材料。,7.1.1 玻璃纖維的發(fā)展狀況,國外玻璃纖維特點：,1. 技術上先進，普遍采用池窯拉絲技術，發(fā)展多排多孔拉絲工藝 2. 直徑越來越粗，纖維直徑為14~24μm，甚至達到27μm 3. 大量生產無堿玻纖，無紡織玻璃纖維織物,4. 無捻粗紗的短切纖維氈片所占比例增加，偶聯劑的品種不斷增加5. 重視纖維－樹脂界面的研究，玻璃纖維的前處理受到普遍重視,國內玻璃纖維特點：,較國外起步較晚

5、，中堿玻璃纖維仍然占大多數，正向粗纖維方向發(fā)展，池窯拉絲工藝正在推廣，新型偶聯劑不斷出現，改善了纖維－樹脂界面，重視纖維-樹脂界面的研究。,7.1.2 玻璃纖維的分類,玻璃纖維的分類方法很多，一般可從玻璃原料成分、單絲直徑、纖維外觀及纖維特性等方面進行分類。,(1) 以玻璃原料成分分類,這種分類方法主要用于連續(xù)玻璃纖維的分類。 一般以不同的含堿量來區(qū)分：,無堿玻璃纖維(通稱E玻璃)： 國內目前規(guī)定堿金屬氧化物含量不大于0.5％

6、，國外一般為1％左右；,中堿玻璃纖維：堿金屬氧化物含量為11.5％－12.5％；,特種玻璃纖維：如由純鎂鋁硅三元組成的高強玻璃纖維；鎂鋁硅系高強、高彈玻璃纖維；硅鋁鈣鎂系耐化學介質腐蝕玻璃纖維；含鉛纖維；高硅氧纖維；石英纖維等。,(2) 以單絲直徑分類,玻璃纖維單絲呈圓柱形，以其直徑的不同可以分成幾種：,粗纖維： 30μm；初級纖維：20μm中級纖維：10μm～20μm；高級纖維：3μm～10μm(亦稱紡織纖維)；超細纖維：單

7、絲直徑小于4μm。,單絲直徑的不同，不僅纖維的性能有差異，而且影響到纖維的生產工藝、產量和成本。一般5μm－10μm纖維作為紡織制品用；10μm－14μm的纖維一般做無捻粗紗、無紡布、短切纖維氈等較為適宜。,(3) 以纖維外觀分類,有連續(xù)纖維，其中有無捻粗紗及有捻粗紗(用于紡織)；短切纖維；空心玻璃纖維；玻璃粉及磨細纖維等。,(4) 以纖維特性分類,以纖維本身具有的性能可分為：高強玻璃纖維；高模量玻璃纖維；耐高溫玻璃纖維；耐堿玻璃纖

8、維；耐酸玻璃纖維；普通玻璃纖維(指無堿及中堿玻璃纖維)。,,無捻粗紗,短切纖維,玻璃粉,,7.2 玻璃纖維的結構與組成,7.2.1 玻璃纖維的物態(tài),玻璃纖維是纖維狀的玻璃。玻璃是無色透明具有光澤的脆性固體。定義：由熔融態(tài)過冷時因粘度增加而具有固體物理機械性能的無定形物體，各向同性的均質材料。特點：沒有固定的熔點,7.2.2 玻璃纖維的結構,微晶結構假說：,玻璃是由硅酸塊或二氧化硅的“微晶子”組成，在“微晶子”之間由硅酸塊過冷溶

9、液所填充。,網絡結構假說,玻璃是由二氧化硅的四面體、鋁氧三面體或硼氧三面體相互連成不規(guī)則三維網絡，網絡間的空隙由Na、K、Ca、Mg等陽離子所填充。二氧化硅四面體的三維網狀結構是決定玻璃性能的基礎，填充的Na、Ca等陽離子稱為網絡改性物。,玻璃纖維結構示意圖,7.2.3 玻璃纖維的化學組成,玻璃纖維的化學組成主要是二氧化硅(SiO2)、三氧化二硼(B2O3)、氧化鈣(CaO)、三氧化二鋁(Al2O3)等,以二氧化硅為主的稱為硅酸鹽玻璃；

10、以三氧化二硼為主的稱為硼酸鹽玻璃。氧化鈉、氧化鉀等堿性氧化物為助熔氧化物，它可以降低玻璃的熔化溫度和粘度，使玻璃溶液中的氣泡容易排除，它主要通過破壞玻璃骨架，使結構疏松，從而達到助溶的目的。氧化鈉和氧化鉀的含量越高，玻璃纖維的強度、電絕緣性和化學穩(wěn)定性會相應的降低,加入氧化鈣、三氧化二鋁能在一定條件下構成玻璃網絡的一部分，改善玻璃的某些性質和工藝性。 玻璃纖維化學成分的制定一方面要滿足玻璃纖維物理和化學性能的要求，

11、具有良好的化學穩(wěn)定性；另一方面要滿足制造工藝的要求，如合適的成型溫度、硬化速度及粘度范圍。,E—無堿玻璃纖維；C—耐酸；S—高強；G-20抗堿；A—普通有堿,7.3 玻璃纖維的性能,7.3.1 玻璃纖維的物理性能,1. 外觀和密度,玻璃纖維呈表面光滑的圓柱體，表面光滑，纖維之間的抱合力非常小，不利于和樹脂粘結。玻璃纖維彼此相靠近時，空隙填充得較為密實，有利于提高玻璃鋼制品的玻璃含量。,玻璃鋼使用的玻璃纖維直徑5μm~20μm，其密

12、度較有機纖維大很多，但比一般金屬密度要低。,2. 力學性能(1) 拉伸強度玻璃纖維的拉伸強度比同成分的塊狀玻璃高幾十倍例：塊狀有堿玻璃纖維的拉伸強度：40MPa~100MPa 玻璃纖維強度：2000MPa,幾種纖維材料和金屬材料的強度,微裂紋假說：,玻璃的理論強度很高，可達2000 ~12000 MPa，但實測強度很低：在玻璃或玻璃纖維中存在著數量不等、尺寸不同的微裂紋，大大降低了強度。微裂紋分布在玻璃或玻璃纖

13、維的整個體積內，但以表面的微裂紋危害最大。由于微裂紋的存在，使玻璃在外力作用下受力不均，微裂紋處產生應力集中，從而使強度下降。 玻璃纖維高溫成型時減少了玻璃溶液的不均一性，使微裂紋產生的機會減少；玻璃纖維的斷面較小，使微裂紋存在的幾率也減少，從而使玻璃纖維強度增高。,分子取向假說：,在玻璃纖維成型過程中，由于拉絲機的牽引作用，使玻璃纖維分子產生定向排列，從而提高了玻璃纖維強度。,影響玻璃纖維強度的因素：,① 纖維直徑和

14、長度對拉伸強度的影響直徑越細，拉伸強度越高隨著纖維長度的增加，拉伸強度顯著下降,② 化學組成對拉伸強度的影響含堿量越高，強度越低。無堿玻璃纖維比有堿玻璃纖維的拉伸強度高20%。,無堿玻璃纖維成型溫度高、硬化速度快、結構鍵能大 氧化鈉、氧化鉀等堿性氧化物為助熔氧化物，它主要通過破壞玻璃骨架，使結構疏松，從而達到助溶的目的。 氧化鈉和氧化鉀的含量越高，玻璃纖維的強度會相應的降低,③ 存放時間對強度的影響玻璃

15、纖維存放一段時間后其強度會降低—纖維的老化。原因：空氣中的水分和氧氣對纖維侵蝕,④ 施加負荷時間對強度的影響玻璃纖維強度隨著施加負荷時間的增長而降低環(huán)境濕度較高時，尤其明顯原因：吸附在微裂紋中的水分，在外力作用下，使微裂紋擴展速度加速。,(2)玻璃纖維的彈性玻璃纖維的延伸率：纖維在外力作用下直至拉斷時的伸長百分率玻璃纖維的彈性模量：在彈性范圍內應力和應變關系的比例常數影響玻璃纖維的彈性模量的主要因素：化學組成加入BeO、

16、MgO能提高玻璃纖維的彈性模量,(3)玻璃纖維的耐磨性和耐折性玻璃纖維的耐磨性和耐折性能很差，尤其在潮濕環(huán)境下玻璃纖維表面吸附水分后能加速微裂紋的擴展改進玻璃纖維的柔性措施：表面處理0.2%陽離子活性劑水溶液處理,3. 玻璃纖維的熱性能(1) 玻璃纖維的導熱性玻璃導熱系數：0.7W/(m·K)~1.3W/(m·K)玻璃纖維導熱系數：0.034W/(m·K)原因：纖維間的空隙較大，容積密度較小

17、，空氣導熱系數低,(2) 玻璃纖維的耐熱性玻璃纖維的耐熱性較高，軟化點為550℃~580℃，熱膨脹系數為4.8×10-6 ℃；200℃ ~250℃以下，玻璃纖維強度不變,7.3.2 玻璃纖維的化學性能,化學成分對玻璃纖維化學穩(wěn)定性的影響： 玻璃纖維除氫氟酸(HF)、濃堿(NaOH)、濃磷酸外，對所有化學藥品和有機溶劑有很好的化學穩(wěn)定性。,無堿與中堿玻璃纖維性能對比,中堿玻璃纖維耐酸性好,酸與玻璃纖維表面的金

18、屬氧化物作用，金屬氧化物(Na2O、K2O)離析、溶解；酸與玻璃纖維中硅酸鹽作用生成硅酸，硅酸迅速聚合并凝成膠體，在玻璃表面形成一層極薄的氧化硅保護膜，實踐證明Na2O、K2O有利于這層保護膜的形成。,無堿玻璃纖維耐水性好,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，水呈現堿性，隨著時間增加，玻璃纖維與堿液繼續(xù)作用，直至使二氧化硅骨架破壞。,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。二氧化硅含量多

19、能提高玻璃纖維的化學穩(wěn)定性；堿金屬氧化物會使化學穩(wěn)定性降低。,7.4 玻璃纖維及其制品,7.4.1.1 玻璃纖維的生產工藝,坩堝法拉絲、池窯漏板法拉絲,(1) 坩堝法拉絲工藝,生產工藝由制球和拉絲兩部分組成整個拉絲過程中加球和拉絲溫度控制是由自動控制裝置來完成的,7.4.1 玻璃纖維及其制品的生產工藝,1—加料孔；2—鉑針；3—坩堝； 4—電極板；5—玻璃液；6—漏板；7—玻璃纖維單絲；8—集束輪；9—玻璃纖維原紗；10—拉絲

20、卷筒,(2) 池窯漏板法拉絲工藝,池窯拉絲是連續(xù)玻璃纖維生產的一種新的工藝方法。池窯拉絲是將玻璃配合料投入熔窯熔化后直接拉制成各種支數的連續(xù)玻璃纖維。,池窯拉絲與坩堝拉絲相比較，具有如下優(yōu)點：,1. 省去制球工藝，簡化工藝流程，效率高；2. 池窯拉絲一窯可安裝10塊到上百塊漏板，熔量大，生產能力高；3. 易實現自動化；4. 適于多孔大漏板生產玻璃鋼適用的粗纖維；5. 生產的廢紗便于回爐。,池窯拉絲是國際上普遍采用的玻璃纖維生產新

21、工藝，該技術特點是，采用重油或燃氣加熱單元窯，粉料直接熔化成玻璃，經燃氣加熱的成型通路，由多臺（數十到上百臺）漏板同時拉制各種規(guī)格的玻璃纖維原絲。具有生產規(guī)模大、效率高、能耗低、產品質量好等優(yōu)點，能適應800至4000孔大漏板拉絲成型的要求，是生產高質量、低成本玻璃纖維材料的最佳方法。,7.4.1.2 玻璃纖維制品的生產工藝,生產玻璃纖維制品的主要設備是紡紗機和織布機,1—電熔池窯爐；2—漏板；3—加浸潤劑；4—機械裝置；5—噴射粘接

22、劑；6—金屬網帶；7—固化裝置；8—卷筒,連續(xù)玻璃纖維氈生產示意圖,7.4.2 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，原紗經過退繞、加捻、并股、絡紗而制成。,由于生產玻璃纖維紗的纖維直徑、支數及股數不同，使無捻紗和有捻紗的規(guī)格有許多種。,纖維支數有兩種表示方法：,(1) 定質量法,用質量為1g的原紗的長度來表示，即：,,

23、例如：40支紗，就是指質量為1g的原紗長40m。,(2) 定長法,目前國際上統一使用的方法，通稱“TEX”(公制號數)。,1000m長的原紗的克質量。,例如：4“TEX”就是指1000m原紗質量為4g。,捻度,單位長度內纖維與纖維之間所加的轉數，以捻／m為單位,Z捻(左捻)，順時針方向加捻；S捻(右捻)，逆時針方向加捻。,通過加捻可提高纖維的抱合力，改善單纖維的受力狀況，有利于紡織工序的進行。捻度過大不易被樹脂浸透。,無捻粗紗中的纖維

24、是平行排列的，拉伸強度很高，易被樹脂浸透，故無捻粗紗多用于纏繞高壓容器及管道等，同時也用于拉擠成型、噴射成型等工藝中。,作業(yè) 1. 為什么玻璃纖維的拉伸強度比同成分的塊狀玻璃高？ 2. 影響玻璃纖維強度的因素有哪些？如何影響？解釋原因。,玻璃纖維及玻璃纖維制品,1、無捻粗紗,無捻粗紗是由平行原絲或平行單絲集束而成。無捻粗紗是加工方格布、網格布的基本原料，是玻璃鋼基材最基本的原材料。,噴射用無捻粗紗，纏繞型無捻粗紗，拉擠用無捻粗紗及織

25、造用無捻粗紗等，用途十分廣泛。,種類,2、無堿布,無堿布是用無堿玻纖紗織造而成，具有優(yōu)異的電氣絕緣性、力學性能、耐熱性及抗吸濕性。主要用于生產各種電絕緣層壓板、印刷線路板、各種車輛車體、貯罐、船艇、模具等 無堿布還適合用作玻璃漆布，玻璃布層壓制品與覆銅箔層壓的基材，以及玻璃云母制品等的補強材料。,3、短切玻璃纖維,短切玻璃纖維，適應于各種不同的用途。采用適當的浸潤劑和集束數，切成不同長度的玻璃纖維，在熱固性，熱塑性樹脂增強材料

26、中獲得廣泛的應用。,4、無捻方格布,以無捻粗紗織成的方格布，廣泛應用于手糊玻璃鋼(FRP)產品領域。,5、玻璃纖維耐堿網布,玻璃纖維耐堿網布是以中堿或無堿玻璃纖維織物為基礎，經耐堿涂層處理而成。該產品強度高、粘結性好、服帖性、定位性極佳，廣泛應用于墻體增強，外墻保溫，屋面防水等方面，還可應用于水泥、塑料、瀝青、大理石、馬賽克等墻體材料的增強，是建筑行業(yè)理想的工程材料。,6、膨體紗與膨體布,膨體紗由玻璃纖維紗經過高壓空氣裝置，特殊膨化而成

27、，該產品兼有連續(xù)長纖維的高強度，又有短切纖維的蓬松性，具有耐高溫、耐腐蝕、高過濾效果、高強度等特點，被廣泛應用于過濾布、裝飾布、絕緣織物等，是石棉制品理想的替代材料，在環(huán)保工業(yè)方面應用廣泛。,膨體布是由膨體紗制造而成，具有透氣性好，容塵量大、過濾效率高等特點。主要用于鋼鐵、水泥、發(fā)電等行業(yè)的高溫袋過濾器；包裝材料；裝飾材料等。,7、拉擠紗,具有良好的耐磨性、柔軟成性好、纖維光滑毛紗少、與苯乙烯有極好的相溶性，浸透速度非?？?。通過拉擠成型

28、與聚酯或環(huán)氧樹脂結合成高強度的玻璃鋼制品。,8、纏繞紗,具有較好的成帶性、柔軟、纖維光滑、與苯乙烯有很好的相溶性、浸透速度快。制成的玻璃鋼耐水性好。通過管道纏繞成型與聚酯或環(huán)氧樹脂結合成高強度的玻璃鋼制品。,9、噴射紗,具有較好的短切性能、無靜電、與苯乙烯有良好的相溶性、浸透速度較快。通過連續(xù)噴射法與聚酯或環(huán)氧樹脂結合成高強度的玻璃鋼制品。,10、玻璃纖維套管,玻璃纖維套管是由無堿紗編織而成，用于電視、儀表、無線電、電視機、電扇及其他家

29、用電器上。應用玻璃纖維套管的電線和電纜能提供良好的性能和可靠的絕緣。,11、短切氈,把玻璃纖維短切成約50mm長，然后均勻沉降在成型帶上，并敷上特種粘結劑形成短切氈，它具有各向同性與樹脂結合良好的親和性，脫泡性、易成型等特點，廣泛使用于手糊玻璃鋼(FRP)及玻纖層壓板材上。,12、連續(xù)原絲氈,連續(xù)原絲氈是新型玻纖無紡增強材料，廣泛用于高質量玻璃鋼的模壓和拉擠成型工藝。該技術以玻璃纖維原絲為原料，經機械鋪疊制成高強度無紡氈，產品規(guī)格為22

30、5～900克/平方米,13、玻璃纖維方格布,玻璃纖維方格布具有高強、耐腐、絕緣等特點。是制造玻璃鋼制品基布。廣泛應用于儀表、無線電貯槽建筑構件、制造游艇、汽車車體、透明玻璃鋼及手糊玻璃鋼工藝上。,14、無堿纖維帶,無堿玻璃纖維帶是電機及電器的良好的包扎絕緣材料，也是玻璃鋼(FRP)用基材。,7.5 玻璃纖維的表面處理,單絲處理(浸潤劑)纖維織物的表面處理(中間粘合劑)7.5.1 浸潤劑 在拉絲工藝中，當玻璃液從漏板拉出單

31、絲以后，要經過浸潤槽把浸潤劑涂敷在玻璃纖維表面上。浸潤劑可分為紡織型浸潤劑和增強型浸潤劑。,1. 浸潤劑的作用 玻璃纖維突出的弱點：較脆而且不耐磨，纖維之間的摩擦系數大。在拉絲和紡織過程中，纖維就難免出現斷裂現象，而且剛拉出的纖維容易受到空氣中水蒸汽的侵蝕，使其強度下降。浸潤劑的作用：使多根單絲集中成股，增加原紗的耐磨性和提高拉伸強度；保護纖維免受大氣和水分的侵蝕作用。,2. 浸潤劑的種類,(1) 紡織型浸潤劑

32、 主要是滿足紡織工序的要求。 使用該類浸潤劑的玻璃纖維和織物作為玻璃鋼的增強材科時，事先必須對纖維和織物進行表面處理。因為浸潤劑中含石蠟和油劑，影響與樹脂的粘結。,紡織型浸潤劑,,淀粉浸潤劑,石蠟乳劑,淀粉為主要的成膜劑優(yōu)點：費用低、成膜性好、易除掉,主要成分：石蠟、凡士林、硬脂酸、變壓器油等優(yōu)點：潤滑性、集束 性好,(2)增強型浸潤劑 由中間粘合劑、潤滑劑、乳化劑等組分，配成拉絲用

33、的浸潤劑，在拉絲過程中直接被覆于玻璃纖維表面。增強型浸潤劑在一定程度上能滿足拉絲工藝要求，而且對纖維與樹脂粘結影響不大。因此，在玻璃鋼成型時不必除去，可直接使用。在選用玻璃纖維及其織物時。必須根據樹脂類型考慮采用何種浸潤劑。,7.5.2 玻璃纖維表面處理劑,1. 表面處理的意義 表面處理：在玻璃纖維表面被覆一種叫做表面處理劑的特殊物質，使玻璃纖維與合成樹脂牢固地粘結在一起，以達到提高玻璃鋼性能的目的。表面處理劑處于玻璃

34、纖維與合成樹脂之間而使這兩種性質不同的材料牢固地連接在一起。 事實證明，玻璃纖維及織物經過適當的表面處理后，不僅改進了玻璃纖維的耐磨、防水、電磁絕緣等性能，而且對玻璃鋼的強度，特別是濕態(tài)下的強度提高有顯著的效果。,無論是自然老化還是人工加速老化試驗，玻璃纖維未經處理劑處理而制作的玻璃鋼，因老化而強度下降嚴重；經處理的強度下降緩慢，且有更高的強度保留值。,處理劑對聚酯玻璃鋼人工氣候老化強度的影響1—沃蘭處理；2-A-151

35、處理；3—A-172處理；4—未處理,處理劑對聚酯玻璃鋼自然曝曬后強度的影響1—沃蘭處理；2-A-151處理；3—A-172處理；4—未處理,處理劑對玻璃鋼海水浸泡后強度也有明顯的影響。玻璃鋼經處理的比末處理的原始強度只提高0.5倍左右，而經海水浸泡1年后強度保留率卻高1倍以上。其中以沃蘭處理的效果更好，在經1-3年的浸泡后，競比未處理的高近2倍或更多。,處理劑對聚酯玻璃鋼海水浸泡后強度的影響1—沃蘭處理；2-A-151處理；3—A

36、-172處理；4—未處理,處理劑對玻璃鋼的耐化學腐蝕性能的影響也很大。如將玻璃鋼試樣浸在酸堿液中，通過觀察表面樹脂脫落布紋顯露的情況證明，未經處理的樹脂脫落嚴重，凡經過處理的效果均好，特別是經KH—550前處理的效果更為明顯。 表面處理劑不但能改善玻璃纖維及織物的性能，而且在玻璃鋼中還有它的獨特作用。它既能與玻璃相連，又能與樹脂作用；既保護了玻璃纖維表面，又大大地增強了玻璃與樹脂界面的粘結，防止水分或其他有害介質的侵入，減少或消除界面

37、的弱點，改善了界面狀態(tài)，有效地傳遞了應力，使玻璃鋼這種復合材料的多種材料間能形成一個牢固的整體。同時，使用表面化學處理劑的玻璃鋼比未使用處理劑的，其長期耐候性、耐水性、耐化學腐蝕性能均有大幅度改善；機械強度有成倍的提高；耐熱性和電性能也有很大改善。,2. 界面理論,解釋玻璃/樹脂界面的理論：偶聯理論、化學處理膜理論、物理吸附理論等，各種理論均存在一些不盡完善之處。 偶聯理論 偶聯劑是一種高分子化合物，這種化合物

38、一般都含有兩部分性質不同的基團。一種官能團能很好與玻璃纖維表面結合；另一種官能團能很好與合成樹脂結合(產生共聚)。通過表面處理劑把兩種性能截然不同的物質聯合起來，形成一個統一的整體。因此，把表面處理劑叫“架橋劑”，也叫“偶聯劑”。這種中間連接作用叫架橋作用或偶聯作用。,3. 玻璃纖維表面處理劑的種類,有機鉻、有機硅和鈦酸酯有機鉻處理劑中最有名的屬“沃蘭(Vo1an)”，它的化學名稱叫做甲基丙烯酸氯化鉻絡合物物。有機硅處理劑：結構通

39、式為RnSiX4-n。。 R是有機基團，含有能與合成樹脂作用形成化學鍵的活性基團。如；不飽和雙鍵 、環(huán)氧基團、氨基-NH2、巰基-SH等。X是易于水解的基團，水解后能與玻璃作用。n 為1、2或3，絕大多數為1,常用玻璃纖維表面處理劑,7.5.3 玻璃纖維表面處理方法,后處理法、前處理法和遷移法。1. 后處理法 凡是使用紡織型浸潤劑，制得的玻璃纖維及織物，在用于制作玻璃鋼之前原則上都采用此法進行表面處理。

40、 分兩步進行：首先除去玻璃纖維表面的紡織型浸潤劑，然后經處理劑溶液浸漬、水洗、烘干等工藝，使玻璃纖維表面被覆上一層處理劑。 特點：處理的各道工序都需要專門的設備，初投資較大，玻璃纖維強度損失大．但處理效果好，比較穩(wěn)定．是目前國內外最常使用的處理方法。,2. 前處理法 適當改變浸潤劑的配方，使之既能滿足拉絲、退并、紡織各道工序的要求，又不妨礙樹脂對玻璃纖維的浸潤和粘結。將化學處理劑加入到浸潤劑中

41、。 與后處理法比較優(yōu)點：省去了復雜的處理工藝及設備，使用簡便；避免了因熱處理造成的玻璃纖維強度損失。 缺點：這種浸潤劑一方面要滿足拉絲、紡織工序的要求，同時又要滿足與樹脂浸漬、粘結等要求，是一個比較復雜的技術問題，目前尚需進一步研究。,3. 遷移法 遷移法是將化學處理劑直接加入到樹脂膠液中進行整體滲合，在浸膠的同時將處理劑施于玻璃纖維上，借處理劑從樹脂膠液至纖維表面的“遷移”作用而與纖維

42、表面發(fā)生作用，從而在樹脂固化過程中產生偶聯作用。,7.6 特種玻璃纖維,7.6.1 高強度玻璃纖維 鎂鋁硅酸鹽玻璃和硼硅酸鹽玻璃兩個系統。 鎂鋁硅酸鹽玻璃的主要成分為(質量％)：SiO2：65％，Al2O3：25％，MgO10％。拉絲成型溫度需要1500度以上．拉絲工藝特殊，成本也比較高。 實際生產的高強度玻璃纖維(稱為S玻璃纖維)．是對上述成分略加調整(引入了6.5％一10％的N

43、a2O和2.5％的Sb2O3)，以降低玻璃的熔制和拉絲成型溫度．并加入了3％~6％的CaO，以提高其彈性橫量。,硼硅酸鹽高強玻璃纖維的主要成分為(質量％)：SiO2 40%~50%，Al2O319%~29%，B2O l0％~20％，Li2O 0.1%~1％。 硼硅酸鹽系統玻璃纖維的強度比E玻璃纖維雖只提高36％，但拉絲溫度降低，用一般鉑金坩堝即可拉絲。,7.6.2 高模量玻璃纖維,氧化鈹具有大幅度提高玻璃纖維彈性橫量的效能。高

44、彈玻璃纖維分為含鈹與不含鈹的兩種。含鈹的高彈玻璃纖維，如美國的YM—3A玻璃(M玻璃),氧化鈹有劇毒 在低鋁的鈣鎂硅酸鹽系統中加入鉻、釷、鉭、鈮等氧化物，也可以提高玻璃的彈性模量。其纖維的彈性模量高達12×104MPa，但拉絲成型較困難。,7.6.3 高硅氧纖維和石英纖維 高硅氧纖維的生產：將高鈣的硼硅酸鹽玻璃纖維用酸處理，溶析出可溶性成分，從而制得含SiO2高達90％~99％的纖維。也可用含堿纖維

45、的化學提純法制得。 這種纖維能耐1700 ℃以上高溫，但纖維強度低，只為無堿玻璃纖維的20％~50％。 石英纖維的生產：直接用高純度的石英棒喂送到高溫區(qū)熔化拉絲。一般在2000~2100℃下拉制．SiO2含量可達99％以上，可耐1700 ℃以上的高溫，強度也比較高，彈性模量與無堿纖維相當，但纖維較脆，易磨損。石英纖維的直徑視拉絲工藝不同而異，一般在10~100μm之間。,7.6.4 空心玻璃纖維 采用