一、什么是玻璃纖維呢？

抗腐蝕性好，機(jī)械強(qiáng)度高，但缺點(diǎn)是性脆，耐磨性較差。它是以玻璃球或廢舊玻璃為原料經(jīng)高溫熔制、拉絲、絡(luò)紗、織布等工藝制造成。其主要成分是二氧化硅、氧化鋁、氧化鈣、氧化硼、氧化鎂、氧化鈉等。

下面我們讓我們來(lái)看看它的分類(lèi)把！

1.玻璃纖維的分類(lèi)

1)以單絲直徑分類(lèi)

粗纖維：?jiǎn)谓z直徑一般為30um；

初級(jí)纖維：?jiǎn)谓z直徑大于20um；

中級(jí)纖維：?jiǎn)谓z直徑10-20um；

高級(jí)纖維：（紡織纖維）其單絲直徑3-10um；

超細(xì)纖維：?jiǎn)谓z直徑小于4um。

一般：5-10um的纖維作為紡織制品用；10-14um的纖維一般做無(wú)捻粗紗、無(wú)紡布、短切纖維氈等較為適宜。 

短玻纖

2） 以玻璃原料成分類(lèi)（一般以不同的堿金屬含量來(lái)區(qū)分）

A．無(wú)堿玻璃纖維（E玻璃纖維）

堿金屬氧化物含量<0.05%，化學(xué)穩(wěn)定性、電絕緣性、強(qiáng)度好，主要用作電絕緣材料、玻璃鋼的增強(qiáng)材料等

B. 中堿玻璃纖維（C玻璃纖維）

堿金屬氧化物含量11.5-12.5%，含堿量高，不能用作電絕緣材料，其化學(xué)穩(wěn)定性和強(qiáng)度尚好，一般用作乳膠布、方格布基材、酸性過(guò)濾布、窗紗基材等，也可用作酸性過(guò)濾布、窗紗基材等（成本較低，用途較廣）

C. 高堿玻璃纖維（A玻璃纖維）

堿金屬氧化物含量>15%，如采用碎的平板玻璃、碎瓶子玻璃等作原料拉制而成的玻璃纖維均屬此類(lèi)。可用作蓄電瓶的隔離片、管道包扎布和氈片等防水、防潮材料。

D. 特種玻璃纖維

由純鎂鋁硅三元組成的高強(qiáng)度玻璃纖維（S-glass），鎂鋁硅系高強(qiáng)高彈玻璃纖維；硅鋁鈣鎂系耐化學(xué)腐蝕玻璃纖維；含鉛纖維；高硅氧纖維； 石英纖維等

按含堿量來(lái)區(qū)分，那么玻璃纖維中的堿金屬氧化物到底是什么呢？

堿金屬氧化物：一般指氧化鈉、氧化鉀

堿金屬氧化物是普通玻璃的主要組成之一，主要是降低玻璃的熔點(diǎn)；其含量越高，玻璃纖維的化學(xué)穩(wěn)定性、電絕緣性能、強(qiáng)度都會(huì)相應(yīng)的下降。

長(zhǎng)玻纖

二、玻璃纖維的結(jié)構(gòu)與組成

1.玻璃纖維的特點(diǎn)

1圖示為玻璃纖維的結(jié)構(gòu)示意圖

玻璃的共性：各向同性，無(wú)固定熔點(diǎn)，亞穩(wěn)定性，性質(zhì)變化的連續(xù)性，可逆性

GF的結(jié)構(gòu)有兩種學(xué)說(shuō)

無(wú)規(guī)則網(wǎng)絡(luò)學(xué)說(shuō)：硅氧四面體，鋁氧三面體，硼氧三面體相互連成不規(guī)則的三維結(jié)構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)間的空隙由Ca、Na、K、Mg等陽(yáng)離子所填充。

微晶學(xué)說(shuō)：玻璃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(guò)冷溶液填充。

2. 玻璃纖維的組成

玻璃纖維的化學(xué)組成主要有SiO2、Be2O3、CaO、Al2O3等。這些物質(zhì)對(duì)玻璃纖維的性質(zhì)和生產(chǎn)工藝起決定性作用。

玻纖組分的作用示意表

三.玻璃纖維的性能

玻纖制品

1.物理性能

a. 外觀：光滑，圓柱形。纖維之間抱合力小，影響了與樹(shù)脂的復(fù)合效果。但光滑表面對(duì)氣體和液體通過(guò)的阻力小，所以制作過(guò)濾材料較理想。

b. 密度：2.5左右，主要取決于玻璃的成分。某些特種玻璃，如石英玻璃纖維，高硅氧玻璃纖維等，其密度較低，僅為2.0-2.2g/cm3；含有大量重金屬氧化物的高模GF，密度可達(dá)2.7-2.9g/cm3。

2.力學(xué)性能

拉伸強(qiáng)度：GF的拉伸強(qiáng)度比玻璃高幾十倍？

微裂紋假說(shuō)：

玻璃結(jié)構(gòu)的不均勻性，使玻璃易產(chǎn)生微裂紋，外力作用下，形成應(yīng)力集中點(diǎn)。玻璃纖維，更多地保留著高溫熔體的結(jié)構(gòu)(結(jié)構(gòu)均一性提高)，微裂紋產(chǎn)生機(jī)會(huì)減少，且GF截面小，所以表面微裂紋比塊狀玻璃少。

3.影響玻璃纖維強(qiáng)度的因素

纖維直徑和長(zhǎng)度：直徑越小，長(zhǎng)度越小，強(qiáng)度越大；

化學(xué)組成：含堿量越大，強(qiáng)度越小；

存放時(shí)間：存放時(shí)間越長(zhǎng)，強(qiáng)度越小(空氣中水分的侵蝕)

施加負(fù)荷時(shí)間：施加負(fù)荷時(shí)間越長(zhǎng)，強(qiáng)度越小； 除此之外，玻璃液的缺陷，如雜質(zhì)，氣泡等也顯著影響GF的強(qiáng)度。

玻璃纖維的耐磨性、耐折性都很差，但其耐熱性很好，軟化點(diǎn)溫度在500-700℃，在高溫下長(zhǎng)期使用，強(qiáng)度不損失。

尼龍制品

4.玻璃纖維的化學(xué)性質(zhì)

GF與Glass相比，由于具有較大的比表面積，因此受介質(zhì)侵蝕度劇烈。

GF對(duì)除HF、濃堿、H3PO4以外的化學(xué)藥品及有機(jī)溶劑具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性。

影響GF化學(xué)穩(wěn)定性的因素

a. 玻璃纖維的化學(xué)組成

無(wú)堿玻纖：耐酸性差，耐水性較好

中堿玻纖：耐酸性好，耐水性差

b．溫度

在100℃以下，溫度每升高10℃，纖維在介質(zhì)侵蝕下的破壞速度增加50～100％。

四.GF的生產(chǎn)工藝

1. 坩堝法拉絲工藝

生產(chǎn)工藝由制球和拉絲兩部分組成

整個(gè)拉絲過(guò)程中加球和拉絲溫度控制是由自動(dòng)控制裝置來(lái)完成
 

2.池窯漏板法拉絲工藝

池窯拉絲是連續(xù)玻璃纖維生產(chǎn)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(shù)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(diǎn)：

1. 省去制球工藝，簡(jiǎn)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(chǎn)能力高；

3. 易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化；

4. 適于多孔大漏板生產(chǎn)玻璃鋼適用的粗纖維；

5. 生產(chǎn)的廢紗便于回爐。

五.玻纖表面處理

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(zhì)，使玻璃纖維與合成樹(shù)脂牢固地粘結(jié)在一起，以達(dá)到提高玻璃鋼性能的目的。表面處理劑處于玻璃纖維與合成樹(shù)脂之間而使這兩種性質(zhì)不同的材料牢固地連接在一起。

2.玻纖表面處理方法

后處理法

凡是使用紡織型浸潤(rùn)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(jìn)行表面處理。分兩步進(jìn)行：首先除去玻璃纖維表面的紡織型浸潤(rùn)劑，然后經(jīng)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(diǎn)：處理的各道工序都需要專(zhuān)門(mén)的設(shè)備，初投資較大，玻璃纖維強(qiáng)度損失大．但處理效果好，比較穩(wěn)定．是目前國(guó)內(nèi)外最常使用的處理方法。

前處理法

適當(dāng)改變浸潤(rùn)劑的配方，使之既能滿(mǎn)足拉絲、退并、紡織各道工序的要求，又不妨礙樹(shù)脂對(duì)玻璃纖維的浸潤(rùn)和粘結(jié)。將化學(xué)處理劑加入到浸潤(rùn)劑中。與后處理法比較優(yōu)點(diǎn)：省去了復(fù)雜的處理工藝及設(shè)備，使用簡(jiǎn)便；避免了因熱處理造成的玻璃纖維強(qiáng)度損失。缺點(diǎn)：這種浸潤(rùn)劑一方面要滿(mǎn)足拉絲、紡織工序的要求，同時(shí)又要滿(mǎn)足與樹(shù)脂浸漬、粘結(jié)等要求，是一個(gè)比較復(fù)雜的技術(shù)問(wèn)題，目前尚需進(jìn)一步研究。

遷移法

遷移法是將化學(xué)處理劑直接加入到樹(shù)脂膠液中進(jìn)行整體滲合，在浸膠的同時(shí)將處理劑施于玻璃纖維上，借處理劑從樹(shù)脂膠液至纖維表面的“遷移”作用而與纖維表面發(fā)生作用，從而在樹(shù)脂固化過(guò)程中產(chǎn)生偶聯(lián)作用。

六. 評(píng)價(jià)玻纖好壞的主要指標(biāo)

第一個(gè)指標(biāo)：玻纖在拉絲過(guò)程中所使用的表面活性處理劑

第二個(gè)指標(biāo)：?jiǎn)谓z直徑，單絲直徑越小，產(chǎn)品的力學(xué)性能與表面外觀越佳

七.簡(jiǎn)述短玻纖在塑料中的優(yōu)勢(shì)

① 短纖針對(duì)性較強(qiáng)，一般短纖生產(chǎn)的廠家會(huì)根據(jù)不同用途使用不同的浸潤(rùn)劑，而且短纖在單位體積內(nèi)浸潤(rùn)劑含量比長(zhǎng)纖要多，這樣就會(huì)保證樹(shù)脂與玻纖的結(jié)合能力。 短纖的單絲直徑較細(xì)，比較好控制玻纖在塑料粒子的長(zhǎng)度和分布，從而直接影響產(chǎn)品力學(xué)性能與表面外觀。

② 短纖計(jì)量更加準(zhǔn)確，短纖一般是通過(guò)側(cè)喂料系統(tǒng)與電子秤添加。

③ 對(duì)螺紋塊磨損較小，由于短纖已經(jīng)被原廠剪切好，改性再加工時(shí)，就螺桿剪切力大大減弱。

④ 如果是回料增強(qiáng)的話，可以考慮加短纖，用比較差一點(diǎn)的回料，可以降低成本，如隔熱條專(zhuān)用料完全可用此方法。