玻璃纤维增强材料 玻璃是一种以脆闻名的物质。有趣的是，玻璃一旦经加热，被拉制成比头发还要细得多的玻璃纤维之后，它就变得像合成纤维那样柔软，而坚韧的程度甚至超过了同样粗细的不锈钢丝！ 一般以不同的碱金属氧化物含量来区分。 无碱玻璃纤维（E玻璃纤维） 碱金属氧化物含量?0.05% 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 中碱玻璃纤维（C玻璃纤维） 碱金属氧化物含量11.5-12.5% 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。 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料。 成本较低，用途较广。 高碱玻璃纤维（A玻璃纤维） 碱金属氧化物含量?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纤维均属此类。 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。 (3）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； 高模量玻璃纤维； 耐高温玻璃纤维； 耐碱玻璃纤维； 耐酸玻璃纤维； 普通玻璃纤维（指无碱及中碱玻璃纤维）； 光学纤维； 低介电常数玻璃纤维； 导电纤维 等 1.5 玻璃纤维的表面处理 单丝处理(浸润剂) 纤维织物的表面处理(中间粘合剂) 1.5.1 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。 (2)增强型浸润剂 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。 1.5.2 玻璃纤维表面处理剂 1. 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。 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。 表面处理剂不但能改善玻璃纤维及织物的性能，而且在玻璃钢中还有它的独特作用。它既能与玻璃相连，又能与树脂作用；既保护了玻璃纤维表面，又大大地增强了玻璃与树脂界面的粘结，防止水分或其他有害介质的侵入，减少或消除界面的弱点，改善了界面状态，有效地传递了应力，使玻璃钢这种复合材料的多种材料间能形成一个牢固的整体。同时，使用表面化学处理剂的玻璃钢比未使用处理剂的，其长期耐候性、耐水性、耐化学腐蚀性能均有大幅度改善；机械强度有成倍的提高；耐热性和电性能也有很大改善。 b.偶联剂的作用： 偶联作用（既能与玻璃纤维相连，又能与树脂间发生作用，从而增强界面的粘结） 保护作用（保护玻璃纤维的表面，防止水分或其他有害介质侵入） 改善界面状态（减少或消除界面弱点，改善界面状态，使应力有效传递） 改善复合材料的性能（改善玻璃钢性能，如耐水性、耐化学腐蚀性、力学性能、耐热性等） 1.5.3 玻璃纤维表面处理方法 1,后处理法 又称为普通处理法 特点： 各道工序都需要专门设备，初投资较大； GF强度损失大，但处理效果较好，且稳定。 步骤： 首先除去玻璃纤维表面的纺织型浸润剂。 然后再经表面处理剂溶液浸渍。 再经水洗、烘干等工艺 联合机组法处理玻璃纤维布的流程 影响处理效果的因素： 偶联剂用量 烘焙温度 烘焙时间 处理液的配制及使用 2. 前处理法 适当改变浸润剂的配方，使之既能满足拉丝、退并、纺织各道工序的要求，又不妨碍树脂对玻璃纤维的浸润和粘结。将化学处理剂加入到浸润剂中。 与后处理法比较优点：省去了复杂的处理工艺及设备，使用简便；避免了因热处理造成的玻璃纤维强度损失。 缺点：这种浸润剂一方面要满足拉丝、纺织工序的要求，同时又要满足与树脂浸渍、粘结等要求，是一个比较复杂的技术问题，目前尚需进一步研究。 3. 迁移法 迁移法是将化学处理剂直接加入到树脂胶液中进行整体渗合，在浸胶的同时将处理剂施于玻璃纤维上，借处理剂从树脂胶液至纤维表面的“迁移”作用而与纤维表面发生作用，从而在树脂固化过程中产生偶联作用。 1.6 特种玻璃纤维 1.6.1 高强度玻璃纤维 镁铝硅酸盐玻璃和硼硅酸盐玻璃两个系统。 镁铝硅酸盐玻璃的主要成分为(质量％)：SiO2：65％，Al2O3：25％，MgO10％。拉丝成型温度需要1500度以上．拉丝工艺特殊，成本也比较高。 实际生产的高强度玻璃纤维(称为S玻璃纤维)．是对上述成分略加调整(引入了6.5％一10％的Na2O和2.5％的Sb2O3)，以降低玻璃的熔制和拉丝成型温度．并加入了3％~6％的CaO，以提高其弹性横量。 硼硅酸盐高强玻璃纤维的主要成分为(质量％)：SiO2 40%~50%，Al2O319%~29%，B2O l0％~20％，Li2O 0.1%~1％。 硼硅酸盐系统玻璃纤维的强度比E玻璃纤维虽只提高36％，但拉丝温度降低，用一般铂金坩埚即可拉丝。 1.6.2 高模量玻璃纤维 氧化铍具有大幅度提高玻璃纤维弹性横量的效能。高弹玻璃纤维分为含铍与不含铍的两种。 含铍的高弹玻璃纤维，如美国的YM—3A玻璃(M玻璃) 1.6.3 高硅氧纤维和石英纤维 高硅氧纤维的生产：将高钙的硼硅酸盐玻璃纤维用酸处理，溶析出可溶性成分，从而制得含SiO2高达90％~99％的纤维。也可用含碱纤维的化学提纯法制得。 这种纤维能耐1700 ℃以上高温，但纤维强度低，只为无碱玻璃纤维的20％~50％。 石英纤维的生产：直接用高纯度的石英棒喂送到高温区熔化拉丝。一般在2000~2100℃下拉制．SiO2含量可达99％以上，pg模拟器入口可耐1700 ℃以上的高温，强度也比较高，弹性模量与无碱纤维相当，但纤维较脆，易磨损。石英纤维的直径视拉丝工艺不同而异，一般在10~100μm之间。 1.6.4 空心玻璃纤维 采用铝硼硅酸盐玻璃成分，用特制坩埚拉制而成的。坩埚有50孔与102孔两种。纤维的空心率为10%~65％，外径为10~17μ m。 此种纤维质量轻，介电常数低，但较脆。一般以20股无捻粗纱形式使用，主要用于宇航及水下设备中。 处理剂对聚酯玻璃钢人工气候老化强度的影响 1—沃兰处理；2-A-151处理；3—A-172处理；4—未处理 处理剂对聚酯玻璃钢自然曝晒后强度的影响 1—沃兰处理；2-A-151处理；3—A-172处理；4—未处理 处理剂对玻璃钢海水浸泡后强度也有明显的影响。玻璃钢经处理的比末处理的原始强度只提高0.5倍左右，而经海水浸泡1年后强度保留率却高1倍以上。其中以沃兰处理的效果更好，在经1-3年的浸泡后，竞比未处理的高近2倍或更多。 处理剂对聚酯玻璃钢海水浸泡后强度的影响 1—沃兰处理；2-A-151处理；3—A-172处理；4—未处理 2. 界面理论 解释玻璃/树脂界面的理论：偶联理论、化学处理膜理论、物理吸附理论等，各种理论均存在一些不尽完善之处。 偶联理论 偶联剂是一种高分子化合物，这种化合物一般都含有两部分性质不同的基团。一种官能团能很好与玻璃纤维表面结合；另一种官能团能很好与合成树脂结合(产生共聚)。通过表面处理剂把两种性能截然不同的物质联合起来，形成一个统一的整体。因此，把表面处理剂叫“架桥剂”，也叫“偶联剂”。这种中间连接作用叫架桥作用或偶联作用。 2 有机鉻偶联剂 通式： R：CH3－C＝CH2，称为“沃兰”。 作用机理 1) 有机硅烷偶联剂 通式： RnSiX4-n R为有机基团，X为可水解基团，n＝1～4； 若n＝1，则通式为： RSiX3 X可以是烷氧基团： CH3O-, CH3CH2O-在偶联反应过程程中析放出甲醇或乙醇。 硅烷偶联剂作用机理 （a）X基团水解，形成硅醇： （b）硅醇的硅羟基之间以及硅醇硅羟基与玻纤表面硅羟基之间形成氢键。 （c）硅羟基之间脱水形成-Si-O-Si-键。 硅烷偶联剂与玻纤表面以 Si－O－Si化学键结合，同时在玻纤表面缩聚成膜，形成了有机R基团朝外的结构，如图。 （c）硅羟基之间脱水形成-Si-O-Si-键。 热塑性 热固性 国外 国内 聚碳酸酯尼龙 聚苯乙烯 聚丙烯 聚酯、环氧、酚醛、三聚氰胺 γ-缩水甘油醚丙基三甲氧基硅烷 A-187 Y-4087 Z-6040 KBM-403 KH-560 PVC聚碳酸酯 尼龙 聚乙烯 聚丙烯 环氧 酚醛 三聚氰胺 γ-胺基丙基三乙氧基硅烷 A-1100 AYM-9 KH-550 聚乙烯 聚丙烯 聚氯乙烯 聚酯 硅树脂 聚酰亚胺 乙烯基三乙氧基硅烷 A-151 聚乙烯 聚甲基丙烯酸甲酯 酚醛 聚酯 环氧 甲基丙烯酸氯化铬盐 Volan 沃兰 适用范围 结构式 化学名称 牌号 常用玻璃纤维表面处理剂 热塑性 热固性 国外 国内 PVC 聚苯乙烯 聚胺酯 环氧 酚醛 γ-巯基丙基三乙氧基硅烷 KH-580 聚丙烯 聚酯 环氧 乙烯基三(β-甲氧乙氧基)硅烷 A-172 尼龙 环氧 酚醛 苯胺甲基三乙氧基硅烷 南大-42 聚苯乙烯 聚甲基丙烯酸甲酯 聚乙烯 聚丙烯 聚酯 环氧 γ-甲基丙烯酸丙基三甲氧基硅烷 A-174 Z-6030 KBM-503 KH-570 适用范围 结构式 化学名称 牌号 热塑性 热固性 国外 国内 尼龙 聚乙烯 聚丙烯 环氧 酚醛 三聚氰胺 γ-(乙二胺基)丙基三甲氧基硅烷 A-1120 Z-6020 X-6030 BBM-603 环氧 聚酯 酚醛 三聚氰胺 β-(3, 4-环氧环己基)乙基三甲氧基硅烷 A-186 Y-4086 KBM-303 尼龙 聚碳酸酯 酚醛 三聚氰胺 二乙烯三胺基丙基三乙氧基硅烷 B201 聚苯乙烯 大部分都适用 γ-巯基丙基三甲氧基硅烷 A-189 Z-6060 Y-5712 KH-590 适用范围 结构式 化学名称 牌号 热处理作用：去除浸润剂 烘焙作用：偶联剂与GF表面将发生偶联作用 氧化铍有剧毒 在低铝的钙镁硅酸盐系统中加入铬、钍、钽、铌等氧化物，也可以提高玻璃的弹性模量。其纤维的弹性模量高达12×104MPa，但拉丝成型较困难。 0.5 3.0 3.0 1.9 2.0 8.0 9.0 12.7 58.7 Fe2O3 CaO Li2O TiO2 ZrO2 BeO MgO CaO SiO2 (3)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 0.2%阳离子活性剂水溶液处理 3. 玻璃纤维的热性能 (1) 玻璃纤维的导热性 玻璃导热系数：0.7W/(m·K)~1.3W/(m·K) 玻璃纤维导热系数：0.034W/(m·K) 原因：纤维间的空隙较大，容积密度较小，空气导热系数低 0.60 水 0.058~0.062 81 原棉 0.0246 空气 0.046~0.053 130 亚麻 0.7~1.3 玻璃 0.046~0.052 100 蚕丝 0.034 80 玻璃纤维 0.034~0.046 80 羊毛 导热系数 [W/(m·K)] 容积密度(kg/m3) 物质 种类 导热系数 [W/(m·K)] 容积密度(kg/m3) 物质 种类 1.3.2 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： 玻璃纤维除氢氟酸(HF)、浓碱(NaOH)、浓磷酸外，对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 强度低的场合 树脂渗透性差 低 低 较差 较低 差 好 中碱 强度高的场合 树脂易渗透 较高 好 较好 高 好 一般 无碱 适用条件 浸润剂 成本 电绝缘性 防老化性 机械强度 耐水性 耐酸性 种类 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，金属氧化物(Na2O、K2O)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，在玻璃表面形成一层极薄的氧化硅保护膜，实践证明Na2O、K2O有利于这层保护膜的形成。 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。 1.4 玻璃纤维及其制品 1.4.1.1 玻璃纤维的生产工艺 坩埚法拉丝、池窑漏板法拉丝 (1) 坩埚法拉丝工艺 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 1—加料孔；2—铂针；3—坩埚； 4—电极板；5—玻璃液；6—漏板；7—玻璃纤维单丝；8—集束轮； 9—玻璃纤维原纱；10—拉丝卷筒 (2) 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。 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； 2. 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； 3. 易实现自动化； 4. 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。 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、效率高、能耗低、产品质量好等优点，能适应800至4000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最佳方法。 1.4.1.2 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 1—电熔池窑炉；2—漏板；3—加浸润剂；4—机械装置；5—喷射粘接剂；6—金属网带；7—固化装置；8—卷筒 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 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。 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。 纤维支数有两种表示方法： (1) 定质量法 用质量为1g的原纱的长度来表示，即： 例如：40支纱，就是指质量为1g的原纱长40m。 (2) 定长法 目前国际上统一使用的方法，通称“TEX”(公制号数)。 1000m长的原纱的克质量。 例如：4“TEX”就是指1000m原纱质量为4g。 捻度 单位长度内纤维与纤维之间所加的转数，以捻／m为单位 Z捻(左捻)，顺时针方向加捻； S捻(右捻)，逆时针方向加捻。 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。 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，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 1、无捻粗纱 无捻粗纱是加工方格布、网格布的基本原料，是玻璃钢基材最基本的原材料。 喷射用无捻粗纱，缠绕型无捻粗纱，拉挤用无捻粗纱及织造用无捻粗纱等，用途十分广泛。 种类 2、无碱布 无碱布是用无碱玻纤纱织造而成，具有优异的电气绝缘性、力学性能、耐热性及抗吸湿性。主要用于生产各种电绝缘层压板、印刷线路板、各种车辆车体、贮罐、船艇、模具等 无碱布还适合用作玻璃漆布，玻璃布层压制品与覆铜箔层压的基材，以及玻璃云母制品等的补强材料。 3、pg模拟器入口短切玻璃纤维 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。 4、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(FRP)产品领域。 5、玻璃纤维耐碱网布 玻璃纤维耐碱网布是以中碱或无碱玻璃纤维织物为基础，经耐碱涂层处理而成。该产品强度高、粘结性好、服帖性、定位性极佳，广泛应用于墙体增强，外墙保温，屋面防水等方面，还可应用于水泥、塑料、沥青、大理石、马赛克等墙体材料的增强，是建筑行业理想的工程材料。 6、膨体纱与膨体布 膨体纱由玻璃纤维纱经过高压空气装置，特殊膨化而成，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，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。 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、发电等行业的高温袋过滤器；包装材料；装饰材料等。 7、拉挤纱 具有良好的耐磨性、柔软成性好、纤维光滑毛纱少、与苯乙烯有极好的相溶性，浸透速度非常快。通过拉挤成型与聚酯或环氧树脂结合成高强度的玻璃钢制品。 挤拉纱产品特性： 20±0.5 聚酯或环氧 ＜0.2 硅烷类 CRL-2400 中碱拉挤纱 20±0.5 聚酯或环氧 ＜0.2 硅烷类 CRL-1200 中碱拉挤纱 20±0.5 聚酯或环氧 ＜0.18 硅烷类 ERL-2400 无碱拉挤纱 20±0.5 聚酯或环氧 ＜0.18 硅烷类 ERL-1200 无碱拉挤纱 卷装量(Kg) 选用 树脂 含水率％ 浸润剂类型 产品 代号 品名 8、缠绕纱 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。通过管道缠绕成型与聚酯或环氧树脂结合成高强度的玻璃钢制品。 20±0.5 聚酯或环氧 ＜0.2 硅烷类 CRC-2400 中碱缠绕纱 20±0.5 聚酯或环氧 ＜0.18 硅烷类 ERC-2400 无碱缠绕纱 20±0.5 聚酯或环氧 ＜0.18 硅烷类 ERC-1200 无碱缠绕纱 卷装量(Kg) 选用 树脂 含水率％ 浸润剂类型 产品 代号 品名 9、喷射纱 具有较好的短切性能、无静电、与苯乙烯有良好的相溶性、浸透速度较快。通过连续喷射法与聚酯或环氧树脂结合成高强度的玻璃钢制品。 10、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、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。 11、短切毡 把玻璃纤维短切成约50mm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结合良好的亲和性，脱泡性、易成型等特点，广泛使用于手糊玻璃钢(FRP)及玻纤层压板材上。 12、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。 13、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，也是玻璃钢(FRP)用基材。 1. 浸润剂的作用 玻璃纤维突出的弱点：较脆而且不耐磨，纤维之间的摩擦系数大。在拉丝和纺织过程中，纤维就难免出现断裂现象，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提高拉伸强度；保护纤维免受大气和水分的侵蚀作用。 2. 浸润剂的种类 (1) 纺织型浸润剂 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。因为浸润剂中含石蜡和油剂，影响与树脂的粘结。 纺织型浸润剂 淀粉浸润剂 石蜡乳剂 淀粉为主要的成膜剂优点：费用低、成膜性好、易除掉 主要成分：石蜡、凡士林、硬脂酸、变压器油等 优点：润滑性、集束 性好 * * 增强材料：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。 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、磁等方面赋予复合材料新的性能 增强材料种类 物理形态：纤维状、片状、颗粒状增强材料等 玻璃纤维、碳纤维与石墨纤维、硼纤维、芳纶纤维等 我国玻纤工业起步于1958年，当年产能500吨，产量106吨。 1978年形成工业体系，产量4.1万吨，居世界第7位。 1998年增加到16.4万吨，年增长率为7.2%，先进的池窑拉丝比例为12%。 进入新世纪以后，随着玻璃纤维池窑拉丝工艺的迅速发展，我国玻纤产量2007年达到160万吨, 成为世界玻纤产能第一大国。 2008年我国玻纤产量达到235万吨，从1998年到2008年这十年，玻纤产量年平均增长达到30.5%。 玻璃纤维的总产量从2007年起位居世界第一，2007年玻璃纤维产量即达到“十一五”规划目标的160万吨。 1、国内玻璃纤维产业发展现状 “十一五”期间玻璃纤维产量 年份 2006 2007 2008 2009 2010（预计） 玻璃纤维产量（万吨） 116 160 211 205 280 池窑纱占比（%） 76.8 72.5 82.4 87.8 90 增长率（%） 22.18 37.93 31.88 -2.84 36.58 我国玻纤产品出口主要为中低档次的玻璃纤维及制品。品种主要有一些传统的玻纤产品，而高档玻璃纤维产品仍依赖进口。 玻纤进出口价格及利润变化情况 2000年 2005年 2009年 2010（预计） 出口价格（万美元） 0.1941 0.1508 0.1424 0.1454 进口价格（万美元） 0.3167 0.3190 0.3292 0.3386 利润（亿元） 1.08 16.89 15 30 进出口价差的原因除成本差异外，也表明国内原纱和深加工产品质量与国外尚有差距，主要体现在产品规格尚不完整，精细化的非通用产品国内尚未覆盖。 国内外发展趋势 美国欧文斯科宁公司（OC）已全面推广无硼无氟、高耐酸性的AdvantexR，用于顶替E玻纤。在开发Advantex纤维基础上，又陆续推出了新型低气泡玻纤直接无捻粗纱、Windstrand直接无捻粗纱、R玻纤系统的高性能增强材料，最近，又开始以规模化生产平台一步法生产S玻纤SHIELDSTRAND和XSTRAND纱。 预计在今后几年内，国外大部分生产线均将继续进行技术改造和产品升级，生产高性能玻璃纤维。 生产技术上，提高生产效率、节约能源、趋零排放、减少资源消耗、降低生产成本，营造玻纤绿色经济是发展方向。 池窑推行纯氧燃烧技术。 1）国外发展趋势 国内外发展趋势 池窑漏板向多孔、多元素、双底板方向发展。 池窑漏板成分除锆、钇外，在铂铑合金中尚可加入钼、钨、铼、铱等。 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，只有一些特殊的玻纤品种仍使用球法拉丝。日产100吨玻璃的大型池窑可配备有100块1600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、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800、1600、2000、4000、6000及8000孔。 玻璃纤维行业“十一五”发展现状 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。2005年以前，由美国欧文斯科宁、PPG和法国圣戈班占据60%以上的份额。 近5年来，随着中国三大厂商巨石集团、重庆国际和泰山玻纤每年30%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。 目前全球有六大玻纤供应商：巨石、OCV、重庆、PPG、泰山、Johns Manivel。玻纤行业集中度高，六大厂商产能占到全球的70%。 玻璃纤维的分类 玻璃纤维的分类方法很多，一般可从玻璃原料成分、单丝直径、纤维外观及纤维特性等方面进行分类。 特种玻璃纤维 由纯镁铝硅三元组成的高强玻璃纤维（S－glass）； 镁铝硅系高强高弹玻璃纤维； 硅铝钙镁系耐化学腐蚀玻璃纤维； 含铅纤维； 高硅氧纤维； 石英纤维等。 (2) 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成几种： 粗纤维： 30μm；初级纤维：20μm 中级纤维：10μm～20μm； 高级纤维：3μm～10μm(亦称纺织纤维)； 超细纤维：单丝直径小于4μm。 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5μm－10μm纤维作为纺织制品用；10μm－14μm的纤维一般做无捻粗纱、无纺布、短切纤维毡等较为适宜。 无捻粗纱 短切纤维 玻璃粉 1.2 玻璃纤维的结构与组成 1.2.1 玻璃纤维的物态 玻璃纤维是纤维状的玻璃。 玻璃是无色透明具有光泽的脆性固体。 定义： 由熔融态过冷时因粘度增加而具有固体物理机械性能的无定形物体，各向同性的均质材料。 特点：没有固定的熔点 1.2.2 玻璃纤维的结构 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互连成不规则三维网络，网络间的空隙由Na、K、Ca、Mg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性能的基础，填充的Na、Ca等阳离子称为网络改性物。 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主要是二氧化硅(SiO2)、三氧化二硼(B2O3)、氧化钙(CaO)、三氧化二铝(Al2O3)等 以二氧化硅为主的称为硅酸盐玻璃； 以三氧化二硼为主的称为硼酸盐玻璃。 氧化钠、氧化钾等碱性氧化物为助熔氧化物，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。 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 14.2 2.5 10 0.6 72.0 A 2.49 16.0 1.0 71.0 G-20 0.3 10.3 25.0 64.3 S 8 6 3 14 4 65.0 C 0~3 8 4.4 11.3 16.3 53.5 E 12 3 4.2 8.5 4.7 66.8 中碱B17 0.5 11.5± 0.5 4.2± 0.5 9.5± 0.5 6.6± 0.5 61.5±0.7 无碱5# 2.0 9.0± 0.5 4.0± 0.5 16.2±0.5 13.8±0.5 54.5±0.7 无碱2# 0.5 9.0± 0.5 4.5± 0.5 16.5±0.5 15.0±0.5 54.1±0.7 无碱1# K2O Na2O B2O3 ZrO2 MgO CaO Al2O3 SiO2 国内外常用玻璃纤维的成分 玻璃纤维种类 E—无碱玻璃纤维；C—耐酸；S—高强；G-20抗碱；A—普通有碱 1.3 玻璃纤维的性能 1.3.1 玻璃纤维的物理性能 1. 外观和密度 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。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。 玻璃纤维 2.4~ 2.6 2.6~2.7 1.4 1.14 1.50~ 1.60 1.50~1.60 1.30~1.45 1.28~1.33 密度 g/cm3 有碱 无碱 碳纤维 尼龙 人造丝 棉花 蚕丝 羊毛 纤维名称 玻璃钢使用的玻璃纤维直径5μm~20μm，其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 (1) 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 例：块状有碱玻璃纤维的拉伸强度：40MPa~100MPa 玻璃纤维强度：2000MPa 几种纤维材料和金属材料的强度 1000~3000 20~ 120 40~ 460 1600 300~600 440 300~700 350 100~300 拉伸强度(MPa) 5~8 块状 块状 块状 块状 18 10~ 20 16~ 50 ~15 纤维直径(μm) 玻璃纤维 玻璃 铝合金 高强合金钢 尼龙 生丝 棉花 亚麻 羊毛 微裂纹假说： 玻璃的理论强度很高，可达2000 ~12000 MPa，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。由于微裂纹的存在，使玻璃在外力作用下受力不均，微裂纹处产生应力集中，从而使强度下降。 分子取向假说： 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，从而提高了玻璃纤维强度。 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。 影响玻璃纤维强度的因素： ① 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 随着纤维长度的增加，拉伸强度显著下降 1050~1250 1250~1700 1750~ 2150 2400~ 2900 3000~ 3800 拉伸强度(MPa) 11 9 7 5 4 直径(μm) 性能 720 13 1560 360 12.7 90 1210 12.5 20 1500 13 5 平均拉伸强度(MPa) 纤维直径(μm) 玻璃纤维长度(mm) ② 化学组成对拉伸强度的影响 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20%。 1600 4.70 有碱 2000 5.01 无碱 拉伸强度(MPa) 纤维直径(μm) 玻璃纤维 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的降低 ③ 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—纤维的老化。 原因：空气中的水分和氧气对纤维侵蚀 ④ 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 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，使微裂纹扩展速度加速。 (2)玻璃纤维的弹性 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 加入BeO、MgO能提高玻璃纤维的弹性模量 42000~46000 铝合金 160000 高合金钢 20~25 3000 芳纶纤维 2~3 30000~50000 亚麻纤维 25~35 6000 羊毛纤维 1.8 10000~12000 棉纤维 2.7 66000 有碱纤维(A) 3.0 72000 无碱纤维(E) 拉伸率(%) 弹性模量(MPa) 纤维种类

　　国开电大学习网《教育组织行为与管理案例》形考任务答案1-4答案.pdf

　　2021年-2022年学校“青蓝工程”(师带徒)量化考核评价表.pdf

　　原创力文档创建于2008年，本站为文档C2C交易模式，即用户上传的文档直接分享给其他用户（可下载、阅读），本站只是中间服务平台，本站所有文档下载所得的收益归上传人所有。原创力文档是网络服务平台方，若您的权利被侵害，请发链接和相关诉求至 电线) ，上传者