最新复合材料玻璃纤维PPT课件.ppt

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1、进入夏天，少不了一个热字当头，电扇空调陆续登场，每逢此时，总会进入夏天，少不了一个热字当头，电扇空调陆续登场，每逢此时，总会想起那一把蒲扇。蒲扇，是记忆中的农村，夏季经常用的一件物品。记想起那一把蒲扇。蒲扇，是记忆中的农村，夏季经常用的一件物品。记忆中的故乡，每逢进入夏天，集市上最常见的便是蒲扇、凉席，不论男女老忆中的故乡，每逢进入夏天，集市上最常见的便是蒲扇、凉席，不论男女老少，个个手持一把，忽闪忽闪个不停，嘴里叨叨着少，个个手持一把，忽闪忽闪个不停，嘴里叨叨着“怎么这么热怎么这么热”，于是三，于是三五成群，聚在大树下，或站着，或随即坐在石头上，手持那把扇子，边唠嗑五成群，聚在大树下，或站着

2、，或随即坐在石头上，手持那把扇子，边唠嗑边乘凉。孩子们却在周围跑跑跳跳，热得满头大汗，不时听到边乘凉。孩子们却在周围跑跑跳跳，热得满头大汗，不时听到“强子，别跑强子，别跑了，快来我给你扇扇了，快来我给你扇扇”。孩子们才不听这一套，跑个没完，直到累气喘吁吁，。孩子们才不听这一套，跑个没完，直到累气喘吁吁，这才一跑一踮地围过了，这时母亲总是，好似生气的样子，边扇边训，这才一跑一踮地围过了，这时母亲总是，好似生气的样子，边扇边训，“你你看热的，跑什么？看热的，跑什么？”此时这把蒲扇，是那么凉快，那么的温馨幸福，有母亲此时这把蒲扇，是那么凉快，那么的温馨幸福，有母亲的味道！蒲扇是中国传统工艺品，在我国

3、已有三千年多年的历史。取材的味道！蒲扇是中国传统工艺品，在我国已有三千年多年的历史。取材于棕榈树，制作简单，方便携带，且蒲扇的表面光滑，因而，古人常会在上于棕榈树，制作简单，方便携带，且蒲扇的表面光滑，因而，古人常会在上面作画。古有棕扇、葵扇、蒲扇、蕉扇诸名，实即今日的蒲扇，江浙称之为面作画。古有棕扇、葵扇、蒲扇、蕉扇诸名，实即今日的蒲扇，江浙称之为芭蕉扇。六七十年代，人们最常用的就是这种，似圆非圆，轻巧又便宜的蒲芭蕉扇。六七十年代，人们最常用的就是这种，似圆非圆，轻巧又便宜的蒲扇。蒲扇流传至今，我的记忆中，它跨越了半个世纪，也走过了我们的扇。蒲扇流传至今，我的记忆中，它跨越了半个世纪，也走过

4、了我们的半个人生的轨迹，携带着特有的念想，一年年，一天天，流向长长的时间隧半个人生的轨迹，携带着特有的念想，一年年，一天天，流向长长的时间隧道，袅道，袅 增强材料增强材料：在复合材料中，能提高基体材料机械强度、：在复合材料中，能提高基体材料机械强度、弹性模量等力学性能的材料。弹性模量等力学性能的材料。 增强材料不仅能提高复合材料的强度和弹性模量，而且增强材料不仅能提高复合材料的强度和弹性模量，而且能降低收缩率，提高热变形温度，并在热、电、磁等方面赋能降低收缩率，提高热变形温度，并在热、电、磁等方面赋予复合材料新的性能予复合材料新的性能增强材料种类增强材料种类物理形态：纤维状、片状、颗粒状增强材

5、料等物理形态：纤维状、片状、颗粒状增强材料等玻璃纤维、碳纤维玻璃纤维、碳纤维与石墨纤维、硼纤与石墨纤维、硼纤维、芳纶纤维等维、芳纶纤维等国外玻纤行业发展状况国外玻纤行业发展状况 国外玻璃纤维企业均采用先进的大型池窑拉丝技术，国外玻璃纤维企业均采用先进的大型池窑拉丝技术，只有一些特殊的玻纤品种仍使用球法拉丝。日产只有一些特殊的玻纤品种仍使用球法拉丝。日产100100吨玻吨玻璃的大型池窑可配备有璃的大型池窑可配备有100100块块16001600孔以上的大型漏板。孔以上的大型漏板。 玻璃纤维拉丝工艺技术向大漏板、大卷装、多分束、玻璃纤维拉丝工艺技术向大漏板、大卷装、多分束、多元素方向发展。工业发达

6、国家的池窑均采用多孔漏板，多元素方向发展。工业发达国家的池窑均采用多孔漏板，漏板孔数多为漏板孔数多为800800、16001600、20002000、40004000、60006000及及80008000孔。孔。 玻璃纤维行业玻璃纤维行业“十一五十一五”发展现发展现状状三大玻纤企业崛起，成为国内产业发展的领头羊三大玻纤企业崛起，成为国内产业发展的领头羊 全球玻纤行业一直是寡头垄断格局。全球玻纤行业一直是寡头垄断格局。20052005年以前，由年以前，由美美国欧文斯科宁、国欧文斯科宁、PPGPPG和法国圣戈班和法国圣戈班占据占据60%60%以上的份额。以上的份额。 近近5 5年来，随着年来，随着

7、中国三大厂商巨石集团、重庆国际和泰山中国三大厂商巨石集团、重庆国际和泰山玻纤玻纤每年每年30%30%的持续高速产能投入，中国三强不仅寡头垄断着的持续高速产能投入，中国三强不仅寡头垄断着国内市场，也成为全球格局中新的寡头。国内市场，也成为全球格局中新的寡头。 目前全球有六大玻纤供应商：巨石、目前全球有六大玻纤供应商：巨石、OCVOCV、重庆、重庆、PPGPPG、泰山、泰山、Johns ManivelJohns Manivel。玻纤行业集中度高，六大厂商产能占。玻纤行业集中度高，六大厂商产能占到全球的到全球的70%70%。玻璃纤维的分类玻璃纤维的分类 玻璃纤维的分类方法很多，一般可从玻璃纤维的分类

8、方法很多，一般可从玻璃原料成分玻璃原料成分、单丝直径单丝直径、纤维外观纤维外观及及纤纤维特性维特性等方面进行分类。等方面进行分类。 一般以不同的碱金属氧化物含量来区分。一般以不同的碱金属氧化物含量来区分。 无碱玻璃纤维无碱玻璃纤维（E E玻璃纤维）玻璃纤维） 碱金属氧化物含量碱金属氧化物含量 0.05%0.05% 化学稳定性、电绝缘性能、强度好化学稳定性、电绝缘性能、强度好 主要用作电绝缘材料、玻璃钢的增强材料等主要用作电绝缘材料、玻璃钢的增强材料等 中碱玻璃纤维中碱玻璃纤维（C C玻璃纤维）玻璃纤维） 碱金属氧化物含量碱金属氧化物含量11.5-12.5%11.5-12.5% 含碱量高，不能用

9、作电绝缘材料，但其化学稳定性和含碱量高，不能用作电绝缘材料，但其化学稳定性和强度尚好。强度尚好。 一般用作乳胶布、方格布基材、酸性过滤布、窗纱基一般用作乳胶布、方格布基材、酸性过滤布、窗纱基材等，也可作对电性能和强度要求不很严格的玻璃钢增强材材等，也可作对电性能和强度要求不很严格的玻璃钢增强材料。料。 成本较低，用途较广。成本较低，用途较广。 高碱玻璃纤维（高碱玻璃纤维（A A玻璃纤维）玻璃纤维） 碱金属氧化物含量碱金属氧化物含量 1515 如采用碎的平板玻璃、碎瓶子玻璃等作原料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纤维均属此类。拉制而成的玻璃纤维均属此类。 可用作蓄电瓶的隔离片

10、、管道包扎布和毡片可用作蓄电瓶的隔离片、管道包扎布和毡片等防水、防潮材料。等防水、防潮材料。 特种玻璃纤维特种玻璃纤维 由纯镁铝硅三元组成的由纯镁铝硅三元组成的高强玻璃纤维高强玻璃纤维（S Sglassglass）；）； 镁铝硅系镁铝硅系高强高弹玻璃纤维高强高弹玻璃纤维； 硅铝钙镁系硅铝钙镁系耐化学腐蚀玻璃纤维耐化学腐蚀玻璃纤维； 含铅纤维；含铅纤维； 高硅氧纤维；高硅氧纤维； 石英纤维等。石英纤维等。 (2) 以单丝直径分类以单丝直径分类 玻璃纤维单丝呈圆柱形，以其直径的不同可以分玻璃纤维单丝呈圆柱形，以其直径的不同可以分成几种：成几种： 粗纤维粗纤维： 30m；初级纤维：；初级纤维：20m

11、中级纤维中级纤维：10m20m；高级纤维高级纤维：3m10m(亦称纺织纤维亦称纺织纤维)；超细纤维超细纤维：单丝直径小于：单丝直径小于4m。 单丝直径的不同，不仅纤维的性能有差异，单丝直径的不同，不仅纤维的性能有差异，而且影响到纤维的生产工艺、产量和成本。一般而且影响到纤维的生产工艺、产量和成本。一般5m10m纤维作为纺织制品用；纤维作为纺织制品用；10m14m的纤维一般做无捻粗纱、无纺布、短切纤维毡等的纤维一般做无捻粗纱、无纺布、短切纤维毡等较为适宜。较为适宜。 (3(3）按纤维性能分类）按纤维性能分类 这是一类为适应特殊使用要求，新发展起来的，纤维本身这是一类为适应特殊使用要求，新发展起来

12、的，纤维本身具有某些特殊优异性能的新型玻璃纤维，大致可分为：具有某些特殊优异性能的新型玻璃纤维，大致可分为： 高强玻璃纤维；高强玻璃纤维； 高模量玻璃纤维；高模量玻璃纤维； 耐高温玻璃纤维；耐高温玻璃纤维； 耐碱玻璃纤维；耐碱玻璃纤维； 耐酸玻璃纤维；耐酸玻璃纤维； 普通玻璃纤维（指无碱及中碱玻璃纤维）；普通玻璃纤维（指无碱及中碱玻璃纤维）； 光学纤维；光学纤维； 低介电常数玻璃纤维；低介电常数玻璃纤维； 导电纤维导电纤维 等等无捻粗纱无捻粗纱短切纤维短切纤维玻璃粉玻璃粉1.2 玻璃纤维的结构与组玻璃纤维的结构与组成成1.2.1 玻璃纤维的物态玻璃纤维是纤维状的玻璃。玻璃纤维是纤维状的玻璃。玻

13、璃是无色透明具有光泽的脆性固体。玻璃是无色透明具有光泽的脆性固体。定义：定义：由熔融态过冷时因粘度增加而具有固体物理机由熔融态过冷时因粘度增加而具有固体物理机械性能的械性能的无定形无定形物体，各向同性的均质材料。物体，各向同性的均质材料。特点：特点：没有固定的熔点没有固定的熔点1.2.2 玻璃纤维的结构玻璃纤维的结构网络结构假说网络结构假说 玻璃是由二氧化硅的四面体、铝氧三面体或硼氧三面体相玻璃是由二氧化硅的四面体、铝氧三面体或硼氧三面体相互连成不规则三维网络，网络间的空隙由互连成不规则三维网络，网络间的空隙由Na、K、Ca、Mg等等阳离子所填充。二氧化硅四面体的三维网状结构是决定玻璃阳离子所

14、填充。二氧化硅四面体的三维网状结构是决定玻璃性能的基础，填充的性能的基础，填充的Na、Ca等阳离子称为网络改性物。等阳离子称为网络改性物。 玻璃纤维结构示意图玻璃纤维结构示意图 1.2.3 玻璃纤维的化学组成玻璃纤维的化学组成 玻璃纤维的化学组成主要是二氧化硅玻璃纤维的化学组成主要是二氧化硅(SiO2)、三氧化二硼三氧化二硼(B2O3)、氧化钙、氧化钙(CaO)、三氧化二铝、三氧化二铝(Al2O3)等等 以二氧化硅为主以二氧化硅为主的称为硅酸盐玻璃；的称为硅酸盐玻璃；以三氧化二硼为主以三氧化二硼为主的称为硼酸盐玻璃。的称为硼酸盐玻璃。氧化钠、氧化钾等碱性氧化物氧化钠、氧化钾等碱性氧化物为助熔氧

15、化物，它可为助熔氧化物，它可以降低玻璃的熔化温度和粘度，使玻璃溶液中的气泡容以降低玻璃的熔化温度和粘度，使玻璃溶液中的气泡容易排除，它主要通过破坏玻璃骨架，使结构疏松，从而易排除，它主要通过破坏玻璃骨架，使结构疏松，从而达到助溶的目的。达到助溶的目的。氧化钠和氧化钾的含量越高，玻璃纤维的强度、电氧化钠和氧化钾的含量越高，玻璃纤维的强度、电绝缘性和化学稳定性会相应的降低绝缘性和化学稳定性会相应的降低玻璃玻璃纤维纤维种类种类国内外常用玻璃纤维的成分国内外常用玻璃纤维的成分SiO2Al2O3CaOMgOZrO2B2O3Na2OK2O无碱无碱1#54.10.715.00.516.50.54.5 0.5

16、9.0 0.50.5无碱无碱2#54.50.713.80.516.20.54.0 0.59.0 0.52.0无碱无碱5#61.50.76.6 0.59.5 0.54.2 0.511.5 0.50.5中碱中碱B1766.84.78.54.2312E53.516.311.34.4803C65.0414368S64.325.010.30.3G-2071.01.016.02.49A72.00.6102.514.2E无碱玻璃纤维；无碱玻璃纤维；C耐酸；耐酸；S高强；高强；G-20抗碱；抗碱；A普通有碱普通有碱1.3 玻璃纤维的性能玻璃纤维的性能1.3.1 玻璃纤维的物理性能玻璃纤维的物理性能1. 外观和

17、密度外观和密度 玻璃纤维呈表面光滑的圆柱体，表面光滑，玻璃纤维呈表面光滑的圆柱体，表面光滑，纤维之间的抱合力非常小，不利于和树脂粘结。纤维之间的抱合力非常小，不利于和树脂粘结。玻璃纤维彼此相靠近时，空隙填充得较为密实，玻璃纤维彼此相靠近时，空隙填充得较为密实，有利于提高玻璃钢制品的玻璃含量。有利于提高玻璃钢制品的玻璃含量。纤维纤维名称名称羊毛羊毛蚕丝蚕丝棉花棉花人造丝人造丝尼龙尼龙碳纤维碳纤维玻璃纤维玻璃纤维无碱无碱有碱有碱密度密度g/cm31.281.331.301.451.501.601.50 1.601.141.42.62.72.4 2.6 玻璃钢使用的玻璃纤维直径玻璃钢使用的玻璃纤维直

18、径5m20m，其，其密度较有机纤维大很多，但比一般金属密度要低。密度较有机纤维大很多，但比一般金属密度要低。2. 力学性能力学性能(1) 拉伸强度拉伸强度玻璃纤维的拉伸强度比同成分的块状玻璃高几十倍玻璃纤维的拉伸强度比同成分的块状玻璃高几十倍例：块状有碱玻璃纤维的拉伸强度：例：块状有碱玻璃纤维的拉伸强度：40MPa100MPa 玻璃纤维强度：玻璃纤维强度：2000MPa几种纤维材料和金属材料的强度几种纤维材料和金属材料的强度羊毛羊毛亚麻亚麻棉花棉花生丝生丝尼龙尼龙高强合高强合金钢金钢铝合铝合金金玻璃玻璃玻璃玻璃纤维纤维纤维纤维直径直径(m)1516 5010 2018块状块状块状块状块状块状块

19、状块状58拉伸拉伸强度强度(MPa)100300350300700440300600160040 46020 12010003000微裂纹假说：微裂纹假说： 玻璃的理论强度很高，可达玻璃的理论强度很高，可达2000 12000 MPa，但实，但实测强度很低：在玻璃或玻璃纤维中存在着数量不等、尺寸测强度很低：在玻璃或玻璃纤维中存在着数量不等、尺寸不同的微裂纹，大大降低了强度。微裂纹分布在玻璃或玻不同的微裂纹，大大降低了强度。微裂纹分布在玻璃或玻璃纤维的整个体积内，但以表面的微裂纹危害最大。由于璃纤维的整个体积内，但以表面的微裂纹危害最大。由于微裂纹的存在，使玻璃在外力作用下受力不均，微裂纹处微裂

20、纹的存在，使玻璃在外力作用下受力不均，微裂纹处产生产生应力集中应力集中，从而使强度下降。，从而使强度下降。 分子取向假说：分子取向假说： 在玻璃纤维成型过程中，由于拉丝机的牵引在玻璃纤维成型过程中，由于拉丝机的牵引作用，使玻璃纤维分子产生定向排列，从而提高作用，使玻璃纤维分子产生定向排列，从而提高了玻璃纤维强度。了玻璃纤维强度。 玻璃纤维高温成型时减少了玻璃溶液的玻璃纤维高温成型时减少了玻璃溶液的不均一性，使微裂纹产生的机会减少；玻璃纤不均一性，使微裂纹产生的机会减少；玻璃纤维的断面较小，使微裂纹存在的几率也减少，维的断面较小，使微裂纹存在的几率也减少，从而使玻璃纤维强度增高。从而使玻璃纤维强

21、度增高。影响玻璃纤维强度的因素：影响玻璃纤维强度的因素： 纤维直径和长度对拉伸强度的影响纤维直径和长度对拉伸强度的影响直径越细，拉伸强度越高直径越细，拉伸强度越高随着纤维长度的增加，拉伸强度显著下降随着纤维长度的增加，拉伸强度显著下降 直径直径(m)性能性能457911拉伸强度拉伸强度(MPa)3000 38002400 29001750 21501250170010501250玻璃纤维长度玻璃纤维长度(mm)纤维直径纤维直径(m)平均拉伸强度平均拉伸强度(MPa)51315002012.512109012.7360156013720 化学组成对拉伸强度的影响化学组成对拉伸强度的影响含碱量越高

22、，强度越低。含碱量越高，强度越低。无碱玻璃纤维比有碱玻璃纤维的拉伸强度高无碱玻璃纤维比有碱玻璃纤维的拉伸强度高20%。玻璃纤维玻璃纤维纤维直径纤维直径(m)拉伸强度拉伸强度(MPa)无碱无碱5.012000有碱有碱4.701600 无碱玻璃纤维成型温度高、硬化速度快、结构键能大无碱玻璃纤维成型温度高、硬化速度快、结构键能大 氧化钠、氧化钾等碱性氧化物为助熔氧化物，它主要氧化钠、氧化钾等碱性氧化物为助熔氧化物，它主要通过破坏玻璃骨架，使结构疏松，从而达到助溶的目的。通过破坏玻璃骨架，使结构疏松，从而达到助溶的目的。 氧化钠和氧化钾的含量越高，玻璃纤维的强度会相应氧化钠和氧化钾的含量越高，玻璃纤维

23、的强度会相应的降低的降低 存放时间对强度的影响存放时间对强度的影响玻璃纤维存放一段时间后其强度会降低玻璃纤维存放一段时间后其强度会降低纤维的老化。纤维的老化。原因：空气中的水分和氧气对纤维侵蚀原因：空气中的水分和氧气对纤维侵蚀 施加负荷时间对强度的影响施加负荷时间对强度的影响玻璃纤维强度随着施加负荷时间的增长而降低玻璃纤维强度随着施加负荷时间的增长而降低环境湿度较高时，尤其明显环境湿度较高时，尤其明显原因：吸附在微裂纹中的水分，在外力作用下，使原因：吸附在微裂纹中的水分，在外力作用下，使微裂纹扩展速度加速。微裂纹扩展速度加速。(2)玻璃纤维的弹性玻璃纤维的弹性玻璃纤维的弹性模量：在弹性范围内应

24、力和应变关系的比例常数玻璃纤维的弹性模量：在弹性范围内应力和应变关系的比例常数影响玻璃纤维的弹性模量的主要因素：化学组成影响玻璃纤维的弹性模量的主要因素：化学组成加入加入BeO、MgO能提高玻璃纤维的弹性模量能提高玻璃纤维的弹性模量纤维种类纤维种类弹性模量弹性模量(MPa)拉伸率拉伸率(%)无碱纤维无碱纤维(E)720003.0有碱纤维有碱纤维(A)660002.7棉纤维棉纤维10000120001.8羊毛纤维羊毛纤维60002535亚麻纤维亚麻纤维300005000023芳纶纤维芳纶纤维30002025高合金钢高合金钢160000铝合金铝合金4200046000(3)玻璃纤维的耐磨性和耐折性

25、玻璃纤维的耐磨性和耐折性玻璃纤维的耐磨性和耐折性能很差，尤其在潮湿环境玻璃纤维的耐磨性和耐折性能很差，尤其在潮湿环境下玻璃纤维表面吸附水分后能加速微裂纹的扩展下玻璃纤维表面吸附水分后能加速微裂纹的扩展改进玻璃纤维的柔性措施：表面处理改进玻璃纤维的柔性措施：表面处理0.2%阳离子活性剂水溶液处理阳离子活性剂水溶液处理3. 玻璃纤维的热性能玻璃纤维的热性能(1) 玻璃纤维的导热性玻璃纤维的导热性玻璃导热系数：玻璃导热系数：0.7W/(mK)1.3W/(mK)玻璃纤维导热系数：玻璃纤维导热系数：0.034W/(mK)原因：纤维间的空隙较大，容积密度较小，空气导热系数低原因：纤维间的空隙较大，容积密度

26、较小，空气导热系数低物质物质种类种类容积密度容积密度(kg/m3)导热系数导热系数W/(mK)物质物质种类种类容积密度容积密度(kg/m3)导热系数导热系数W/(mK)羊毛羊毛800.0340.046玻璃纤维玻璃纤维800.034蚕丝蚕丝1000.0460.052玻璃玻璃0.71.3亚麻亚麻1300.0460.053空气空气0.0246原棉原棉810.0580.062水水0.601.3.2 玻璃纤维的化学性能玻璃纤维的化学性能化学成分对玻璃纤维化学稳定性的影响：化学成分对玻璃纤维化学稳定性的影响： 玻璃纤维除氢氟酸玻璃纤维除氢氟酸(HF)、浓碱、浓碱(NaOH)、浓磷酸外，对、浓磷酸外，对所有

27、化学药品和有机溶剂有很好的化学稳定性。所有化学药品和有机溶剂有很好的化学稳定性。无碱与中碱玻璃纤维性能对比无碱与中碱玻璃纤维性能对比种类种类耐酸耐酸性性耐水耐水性性机械机械强度强度防老防老化性化性电绝电绝缘性缘性成本成本浸润剂浸润剂 适用条适用条件件无碱无碱一般一般好好高高较好较好好好较高较高树脂易树脂易渗透渗透强度高强度高的场合的场合中碱中碱好好差差较低较低较差较差低低低低树脂渗树脂渗透性差透性差强度低强度低的场合的场合中碱玻璃纤维耐酸性好中碱玻璃纤维耐酸性好 酸与玻璃纤维表面的金属氧化物作用，金属氧酸与玻璃纤维表面的金属氧化物作用，金属氧化物化物(Na2O、K2O)离析、溶解；酸与玻璃纤维

28、中硅离析、溶解；酸与玻璃纤维中硅酸盐作用生成硅酸，硅酸迅速聚合并凝成胶体，酸盐作用生成硅酸，硅酸迅速聚合并凝成胶体，在玻璃表面形成一层极薄的氧化硅保护膜，实践在玻璃表面形成一层极薄的氧化硅保护膜，实践证明证明Na2O、K2O有利于这层保护膜的形成。有利于这层保护膜的形成。无碱玻璃纤维耐水性好无碱玻璃纤维耐水性好 水与玻璃纤维作用，首先是侵蚀玻璃纤维表面水与玻璃纤维作用，首先是侵蚀玻璃纤维表面的碱金属氧化物，水呈现碱性，随着时间增加，玻的碱金属氧化物，水呈现碱性，随着时间增加，玻璃纤维与碱液继续作用，直至使二氧化硅骨架破坏。璃纤维与碱液继续作用，直至使二氧化硅骨架破坏。1.4 玻璃纤维及其制品玻

29、璃纤维及其制品1.4.1.1 玻璃纤维的生产工艺玻璃纤维的生产工艺 坩埚法拉丝、池窑漏板法拉丝坩埚法拉丝、池窑漏板法拉丝(1) 坩埚法拉丝工艺坩埚法拉丝工艺 生产工艺由制球和拉丝两部分组成生产工艺由制球和拉丝两部分组成整个拉丝过程中加球和拉丝温度控整个拉丝过程中加球和拉丝温度控制是由自动控制装置来完成的制是由自动控制装置来完成的 1.4.1 玻璃纤维及其制品的生产工艺玻璃纤维及其制品的生产工艺1加料孔；加料孔；2铂针；铂针；3坩埚；坩埚； 4电极板；电极板；5玻璃液；玻璃液；6漏板；漏板；7玻璃纤维单丝；玻璃纤维单丝；8集束轮；集束轮；9玻璃纤维原纱；玻璃纤维原纱；10拉丝卷筒拉丝卷筒(2)

30、池窑漏板法拉丝工艺池窑漏板法拉丝工艺 池窑拉丝是连续玻璃纤维生产的一种新的工艺方法。池窑池窑拉丝是连续玻璃纤维生产的一种新的工艺方法。池窑拉丝是将玻璃配合料投入熔窑熔化后直接拉制成各种支数的连拉丝是将玻璃配合料投入熔窑熔化后直接拉制成各种支数的连续玻璃纤维。续玻璃纤维。 池窑拉丝与坩埚拉丝相比较，具有如下优点：池窑拉丝与坩埚拉丝相比较，具有如下优点： 1. 省去制球工艺，简化工艺流程，效率高；省去制球工艺，简化工艺流程，效率高；2. 池窑拉丝一窑可安装池窑拉丝一窑可安装10块到上百块漏板，熔量大，生产能力高；块到上百块漏板，熔量大，生产能力高；3. 易实现自动化；易实现自动化；4. 适于多孔大

31、漏板生产玻璃钢适用的粗纤维；适于多孔大漏板生产玻璃钢适用的粗纤维；5. 生产的废纱便于回炉。生产的废纱便于回炉。池窑拉丝是国际上普遍采用的玻璃纤维生产新工艺，该池窑拉丝是国际上普遍采用的玻璃纤维生产新工艺，该技术特点是，采用重油或燃气加热单元窑，粉料直接熔化成技术特点是，采用重油或燃气加热单元窑，粉料直接熔化成玻璃，经燃气加热的成型通路，由多台（数十到上百台）漏玻璃，经燃气加热的成型通路，由多台（数十到上百台）漏板同时拉制各种规格的玻璃纤维原丝。具有生产规模大、效板同时拉制各种规格的玻璃纤维原丝。具有生产规模大、效率高、能耗低、产品质量好等优点，能适应率高、能耗低、产品质量好等优点，能适应80

32、0至至4000孔大漏孔大漏板拉丝成型的要求，是生产高质量、低成本玻璃纤维材料的板拉丝成型的要求，是生产高质量、低成本玻璃纤维材料的最佳方法。最佳方法。 1.4.1.2 玻璃纤维制品的生产工艺玻璃纤维制品的生产工艺生产玻璃纤维制品的主要设备是纺纱机和织布机生产玻璃纤维制品的主要设备是纺纱机和织布机 11电熔池窑炉；电熔池窑炉；22漏板；漏板；33加浸润剂；加浸润剂；44机械装置；机械装置；55喷射粘接剂；喷射粘接剂；66金属网带；金属网带；77固化装置；固化装置；88卷筒卷筒连续玻璃纤维毡生产示意图连续玻璃纤维毡生产示意图1.4.2 玻璃纤维纱的规格及性能玻璃纤维纱的规格及性能 玻璃纤维纱可分无

33、捻纱及有捻纱两种。玻璃纤维纱可分无捻纱及有捻纱两种。 无捻纱一般用增强型浸润剂，由原纱直接并股、络纱制成无捻纱一般用增强型浸润剂，由原纱直接并股、络纱制成 有捻纱则多用纺织型浸润剂，原纱经过退绕、加捻、并股、有捻纱则多用纺织型浸润剂，原纱经过退绕、加捻、并股、络纱而制成。络纱而制成。 由于生产玻璃纤维纱的纤维直径、支数及股数不同，使由于生产玻璃纤维纱的纤维直径、支数及股数不同，使无捻纱和有捻纱的规格有许多种。无捻纱和有捻纱的规格有许多种。 纤维支数有两种表示方法：纤维支数有两种表示方法： (1) 定质量法定质量法 用质量为用质量为1g的原纱的长度来表示，即：的原纱的长度来表示，即： 原纱克质量

34、数）纤维质量（测量）纤维长度（通常用纤维支数m100m100例如：例如：40支纱，就是指质量为支纱，就是指质量为1g的原纱长的原纱长40m。(2) 定长法定长法 目前国际上统一使用的方法，通称目前国际上统一使用的方法，通称“TEX”(TEX”(公制号数公制号数) )。 1000m长的原纱的克质量。长的原纱的克质量。 例如：例如：4“TEX”就是指就是指1000m原纱质量为原纱质量为4g。捻度捻度 单位长度内纤维与纤维之间所加的转数，以捻单位长度内纤维与纤维之间所加的转数，以捻m为单位为单位 Z捻捻(左捻左捻)，顺时针方向加捻；，顺时针方向加捻；S捻捻(右捻右捻)，逆时针方向加捻。，逆时针方向加

35、捻。 通过加捻可提高纤维的抱合力，改善单纤维的受力状况，通过加捻可提高纤维的抱合力，改善单纤维的受力状况，有利于纺织工序的进行。捻度过大不易被树脂浸透。有利于纺织工序的进行。捻度过大不易被树脂浸透。 无捻粗纱中的纤维是平行排列的，拉伸强度很高，易无捻粗纱中的纤维是平行排列的，拉伸强度很高，易被树脂浸透，故无捻粗纱多用于缠绕高压容器及管道等，被树脂浸透，故无捻粗纱多用于缠绕高压容器及管道等，同时也用于拉挤成型、喷射成型等工艺中。同时也用于拉挤成型、喷射成型等工艺中。 玻璃纤维及玻璃纤维制品玻璃纤维及玻璃纤维制品1、无捻粗纱无捻粗纱无捻粗纱是加工方格布、无捻粗纱是加工方格布、网格布的基本原料，是网

36、格布的基本原料，是玻璃钢基材最基本的原玻璃钢基材最基本的原材料。材料。 喷射用无捻粗纱，缠绕型无捻粗纱，拉挤用无捻粗纱及织喷射用无捻粗纱，缠绕型无捻粗纱，拉挤用无捻粗纱及织造用无捻粗纱等，用途十分广泛。造用无捻粗纱等，用途十分广泛。 种类种类2、无碱布无碱布 无碱布是用无碱玻纤纱无碱布是用无碱玻纤纱织造而成，具有优异的电气织造而成，具有优异的电气绝缘性、力学性能、耐热性绝缘性、力学性能、耐热性及抗吸湿性。主要用于生产及抗吸湿性。主要用于生产各种电绝缘层压板、印刷线各种电绝缘层压板、印刷线路板、各种车辆车体、贮罐、路板、各种车辆车体、贮罐、船艇、模具等船艇、模具等 无碱布还适合用作玻璃无碱布还适

37、合用作玻璃漆布，玻璃布层压制品与覆漆布，玻璃布层压制品与覆铜箔层压的基材，以及玻璃铜箔层压的基材，以及玻璃云母制品等的补强材料。云母制品等的补强材料。3、短切玻璃纤维短切玻璃纤维 短切玻璃纤维，适应于各种不同的用途。采用适当短切玻璃纤维，适应于各种不同的用途。采用适当的浸润剂和集束数，切成不同长度的玻璃纤维，在热固的浸润剂和集束数，切成不同长度的玻璃纤维，在热固性，热塑性树脂增强材料中获得广泛的应用。性，热塑性树脂增强材料中获得广泛的应用。 4、无捻方格布无捻方格布 以无捻粗纱织成的方格布，广泛应用于手糊玻璃钢以无捻粗纱织成的方格布，广泛应用于手糊玻璃钢(FRP)产品领域。产品领域。 5、玻璃

38、纤维耐碱网布玻璃纤维耐碱网布 玻璃纤维耐碱网布是以中玻璃纤维耐碱网布是以中碱或无碱玻璃纤维织物为基础，碱或无碱玻璃纤维织物为基础，经耐碱涂层处理而成。该产品经耐碱涂层处理而成。该产品强度高、粘结性好、服帖性、强度高、粘结性好、服帖性、定位性极佳，广泛应用于墙体定位性极佳，广泛应用于墙体增强，外墙保温，屋面防水等增强，外墙保温，屋面防水等方面，还可应用于水泥、塑料、方面，还可应用于水泥、塑料、沥青、大理石、马赛克等墙体沥青、大理石、马赛克等墙体材料的增强，是建筑行业理想材料的增强，是建筑行业理想的工程材料。的工程材料。6、膨体纱与膨体布膨体纱与膨体布 膨体纱由玻璃纤维纱经过高压空气装置，特殊膨化

39、而膨体纱由玻璃纤维纱经过高压空气装置，特殊膨化而成，该产品兼有连续长纤维的高强度，又有短切纤维的蓬成，该产品兼有连续长纤维的高强度，又有短切纤维的蓬松性，具有耐高温、耐腐蚀、高过滤效果、高强度等特点，松性，具有耐高温、耐腐蚀、高过滤效果、高强度等特点，被广泛应用于过滤布、装饰布、绝缘织物等，是石棉制品被广泛应用于过滤布、装饰布、绝缘织物等，是石棉制品理想的替代材料，在环保工业方面应用广泛。理想的替代材料，在环保工业方面应用广泛。 膨体布是由膨体纱制造而成，具有透气性好，容尘膨体布是由膨体纱制造而成，具有透气性好，容尘量大、过滤效率高等特点。主要用于钢铁、水泥、发电量大、过滤效率高等特点。主要用

40、于钢铁、水泥、发电等行业的高温袋过滤器；包装材料；装饰材料等。等行业的高温袋过滤器；包装材料；装饰材料等。 7、拉挤纱、拉挤纱 具有良好的耐磨性、柔软具有良好的耐磨性、柔软成性好、纤维光滑毛纱少、与成性好、纤维光滑毛纱少、与苯乙烯有极好的相溶性，浸透苯乙烯有极好的相溶性，浸透速度非常快。通过拉挤成型与速度非常快。通过拉挤成型与聚酯或环氧树脂结合成高强度聚酯或环氧树脂结合成高强度的玻璃钢制品。的玻璃钢制品。 挤拉纱产品特性：品名品名产品产品代号代号浸润剂浸润剂类型类型含水率含水率选用选用树脂树脂卷装量卷装量(Kg)无碱拉无碱拉挤纱挤纱ERL-1200硅烷类硅烷类0.18聚酯或聚酯或环氧环氧200

41、.5无碱拉无碱拉挤纱挤纱ERL-2400硅烷类硅烷类0.18聚酯或聚酯或环氧环氧200.5中碱拉中碱拉挤纱挤纱CRL-1200硅烷类硅烷类0.2聚酯或聚酯或环氧环氧200.5中碱拉中碱拉挤纱挤纱CRL-2400硅烷类硅烷类0.2聚酯或聚酯或环氧环氧200.58、缠绕纱、缠绕纱 具有较好的成带性、柔软、纤维光滑、与苯乙烯有很好具有较好的成带性、柔软、纤维光滑、与苯乙烯有很好的相溶性、浸透速度快。制成的玻璃钢耐水性好。通过管道的相溶性、浸透速度快。制成的玻璃钢耐水性好。通过管道缠绕成型与聚酯或环氧树脂结合成高强度的玻璃钢制品。缠绕成型与聚酯或环氧树脂结合成高强度的玻璃钢制品。品名品名产品产品代号代

42、号浸润剂浸润剂类型类型含水率含水率选用选用树脂树脂卷装量卷装量(Kg)无碱缠无碱缠绕纱绕纱ERC-1200硅烷类硅烷类0.18聚酯或聚酯或环氧环氧200.5无碱缠无碱缠绕纱绕纱ERC-2400硅烷类硅烷类0.18聚酯或聚酯或环氧环氧200.5中碱缠中碱缠绕纱绕纱CRC-2400硅烷类硅烷类0.2聚酯或聚酯或环氧环氧200.59、喷射纱、喷射纱 具有较好的短切性能、具有较好的短切性能、无静电、与苯乙烯有良好无静电、与苯乙烯有良好的相溶性、浸透速度较快。的相溶性、浸透速度较快。通过连续喷射法与聚酯或通过连续喷射法与聚酯或环氧树脂结合成高强度的环氧树脂结合成高强度的玻璃钢制品。玻璃钢制品。10、玻璃

43、纤维套管、玻璃纤维套管 玻璃纤维套管是由无碱纱编织而成，用于电视、仪表、玻璃纤维套管是由无碱纱编织而成，用于电视、仪表、无线电、电视机、电扇及其他家用电器上。应用玻璃纤维无线电、电视机、电扇及其他家用电器上。应用玻璃纤维套管的电线和电缆能提供良好的性能和可靠的绝缘。套管的电线和电缆能提供良好的性能和可靠的绝缘。11、短切毡、短切毡 把玻璃纤维短切成约把玻璃纤维短切成约50mm长，然后均匀沉降在成型带长，然后均匀沉降在成型带上，并敷上特种粘结剂形成短切毡，它具有各向同性与树脂上，并敷上特种粘结剂形成短切毡，它具有各向同性与树脂结合良好的亲和性，脱泡性、易成型等特点，广泛使用于手结合良好的亲和性，

44、脱泡性、易成型等特点，广泛使用于手糊玻璃钢糊玻璃钢(FRP)及玻纤层压板材上。及玻纤层压板材上。12、玻璃纤维方格布、玻璃纤维方格布 玻璃纤维方格布具有高强、耐腐、绝缘等特点。是制造玻璃纤维方格布具有高强、耐腐、绝缘等特点。是制造玻璃钢制品基布。广泛应用于仪表、无线电贮槽建筑构件、玻璃钢制品基布。广泛应用于仪表、无线电贮槽建筑构件、制造游艇、汽车车体、透明玻璃钢及手糊玻璃钢工艺上。制造游艇、汽车车体、透明玻璃钢及手糊玻璃钢工艺上。13、无碱纤维带、无碱纤维带 无碱玻璃纤维带是电机及电器的良好的包扎绝缘材料，无碱玻璃纤维带是电机及电器的良好的包扎绝缘材料，也是玻璃钢也是玻璃钢(FRP)用基材。用

45、基材。单丝处理单丝处理(浸润剂浸润剂)纤维织物的表面处理纤维织物的表面处理(中间粘合剂中间粘合剂)1.5.1 浸润剂浸润剂 在拉丝工艺中，当玻璃液从漏板拉出单丝以后，要经过浸在拉丝工艺中，当玻璃液从漏板拉出单丝以后，要经过浸润槽把浸润剂涂敷在玻璃纤维表面上。浸润剂可分为纺织型润槽把浸润剂涂敷在玻璃纤维表面上。浸润剂可分为纺织型浸润剂和增强型浸润剂。浸润剂和增强型浸润剂。1. 浸润剂的作用浸润剂的作用 玻璃纤维突出的弱点：较脆而且不耐磨，纤维之间的摩擦玻璃纤维突出的弱点：较脆而且不耐磨，纤维之间的摩擦系数大。在拉丝和纺织过程中，纤维就难免出现断裂现象，系数大。在拉丝和纺织过程中，纤维就难免出现断

46、裂现象，而且刚拉出的纤维容易受到空气中水蒸汽的侵蚀，使其强度而且刚拉出的纤维容易受到空气中水蒸汽的侵蚀，使其强度下降。下降。浸润剂的作用：使多根单丝集中成股，增加原纱的耐磨性和浸润剂的作用：使多根单丝集中成股，增加原纱的耐磨性和提高拉伸强度；保护纤维免受大气和水分的侵蚀作用。提高拉伸强度；保护纤维免受大气和水分的侵蚀作用。 (1) 纺织型浸润剂纺织型浸润剂 主要是满足纺织工序的要求。主要是满足纺织工序的要求。 使用该类浸润剂的玻璃纤维和织物作为玻璃钢的增强材科使用该类浸润剂的玻璃纤维和织物作为玻璃钢的增强材科时，事先必须对纤维和织物进行表面处理。因为浸润剂中含石时，事先必须对纤维和织物进行表面

47、处理。因为浸润剂中含石蜡和油剂，影响与树脂的粘结。蜡和油剂，影响与树脂的粘结。纺织型浸润剂纺织型浸润剂淀粉浸润剂淀粉浸润剂石蜡乳剂石蜡乳剂淀粉为主要的成膜剂优淀粉为主要的成膜剂优点：费用低、成膜性好、点：费用低、成膜性好、易除掉易除掉主要成分：石蜡、凡主要成分：石蜡、凡士林、硬脂酸、变压士林、硬脂酸、变压器油等器油等优点：润滑性、集束优点：润滑性、集束 性好性好(2)增强型浸润剂增强型浸润剂 由中间粘合剂、润滑剂、乳化剂等组分，配成拉由中间粘合剂、润滑剂、乳化剂等组分，配成拉丝用的浸润剂，在拉丝过程中直接被覆于玻璃纤维表丝用的浸润剂，在拉丝过程中直接被覆于玻璃纤维表面。增强型浸润剂在一定程度上

48、能满足拉丝工艺要求，面。增强型浸润剂在一定程度上能满足拉丝工艺要求，而且对纤维与树脂粘结影响不大。因此，在玻璃钢成而且对纤维与树脂粘结影响不大。因此，在玻璃钢成型时不必除去，可直接使用。在选用玻璃纤维及其织型时不必除去，可直接使用。在选用玻璃纤维及其织物时。必须根据树脂类型考虑采用何种浸润剂。物时。必须根据树脂类型考虑采用何种浸润剂。1. 表面处理的意义表面处理的意义 表面处理：在玻璃纤维表面被覆一种叫做表面处理剂的表面处理：在玻璃纤维表面被覆一种叫做表面处理剂的特殊物质，使玻璃纤维与合成树脂牢固地粘结在一起，以达特殊物质，使玻璃纤维与合成树脂牢固地粘结在一起，以达到提高玻璃钢性能的目的。表面

49、处理剂处于玻璃纤维与合成到提高玻璃钢性能的目的。表面处理剂处于玻璃纤维与合成树脂之间而使这两种性质不同的材料牢固地连接在一起。树脂之间而使这两种性质不同的材料牢固地连接在一起。 事实证明，玻璃纤维及织物经过适当的表面处理后，不事实证明，玻璃纤维及织物经过适当的表面处理后，不仅改进了玻璃纤维的耐磨、防水、电磁绝缘等性能，而且对仅改进了玻璃纤维的耐磨、防水、电磁绝缘等性能，而且对玻璃钢的强度，特别是湿态下的强度提高有显著的效果。玻璃钢的强度，特别是湿态下的强度提高有显著的效果。无论是自然老化还是人工加速老化试验，玻璃纤维未无论是自然老化还是人工加速老化试验，玻璃纤维未经处理剂处理而制作的玻璃钢，因

50、老化而强度下降严重；经处理剂处理而制作的玻璃钢，因老化而强度下降严重；经处理的强度下降缓慢，且有更高的强度保留值。经处理的强度下降缓慢，且有更高的强度保留值。处理剂对聚酯玻璃钢人工气候处理剂对聚酯玻璃钢人工气候老化强度的影响老化强度的影响1沃兰处理；沃兰处理；2-A-151处理；处理；3A-172处理；处理；4未处理未处理处理剂对聚酯玻璃钢自然曝晒处理剂对聚酯玻璃钢自然曝晒后强度的影响后强度的影响1沃兰处理；沃兰处理；2-A-151处理；处理；3A-172处理；处理；4未处理未处理处理剂对聚酯玻璃钢海水浸泡处理剂对聚酯玻璃钢海水浸泡后强度的影响后强度的影响1沃兰处理；沃兰处理；2-A-151处