玻璃纤维介绍课件.ppt
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1、第三部分 复合材料的增强材料,第三部分 复合材料的增强材料,增强材料的作用: 承受外界施加载荷,提高树脂基体的力学性能。还可提高耐热性,降低收缩率,以及赋予一些功能性(如磁学、电学等功能,功能体)增强材料的外观形状: 纤维状:增强作用最明显,应用最广 片状 颗粒状,增强材料的作用:,6.1 GF及其制品6.1.1 GF的分类1)以玻璃原料成分分类(用于连续GF的分类) 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,第六章 玻璃纤维及其制品,6.1 GF及其制品第六章 玻璃纤维及
2、其制品,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。,中碱玻璃纤维(C玻璃纤维),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。,高碱玻璃纤维(A玻璃纤维),特种玻璃纤维 由纯镁铝硅三元组成的高强玻璃纤维(Sglass); 镁铝硅系高强高弹玻璃纤维; 硅铝钙镁系耐化学
3、腐蚀玻璃纤维; 含铅纤维; 高硅氧纤维; 石英纤维等。,特种玻璃纤维,碱金属氧化物:一般指氧化钠、氧化钾。碱金属氧化物是普通玻璃的主要成分之一,主要作用是降低玻璃的熔点。碱金属氧化物含量越高,玻璃纤维的化学稳定性、电绝缘性能、强度都会相应下降。,碱金属氧化物:一般指氧化钠、氧化钾。,2)以单丝直径分类粗 纤 维:单丝直径一般为30um初级纤维:单丝直径大于20um;中级纤维:单丝直径10-20um高级纤维:(纺织纤维)其单丝直径3-10um。超细纤维:单丝直径小于4um。 一般:5-10um的纤维作为纺织制品用; 10-14um的纤维一般做无捻粗纱、无纺布、短切纤维毡等较为适宜。,2)以单丝直
4、径分类,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,3)按纤维性能分类,6.1.2 GF的结构及组成1)GF的特点 玻璃:无规则的非晶态结构,近程有序,远程无序 玻璃的共性:各向同性无固定熔点亚稳定性性质变化的连续性,可逆性,6.1.2 GF的结构及组成,亚稳定性 玻璃是由熔融液体过冷得到的,在冷却过程中粘度急剧提高,质点来不及做有规则的排列而形成晶
5、体,没有释放出结晶潜热(凝固热)。所以玻璃态物质比相应的结晶态物质具有较大的能量,不是处于能量最低的稳定态,而属于亚稳态。,亚稳定性,性质变化的连续性、可逆性: 玻璃在由熔融态冷却或加热过程中,其物理化学性质变化是逐渐、连续的变化,而且是可逆的。,性质变化的连续性、可逆性:,2)GF的结构 关于GF的结构有两种学说:无规则网络学说:硅氧四面体,铝氧三面体,硼氧三面体相互连成不规则的三维结构。网络间的空隙由Ca、Na、K、Mg等阳离子所填充。微晶学说:玻璃由硅酸块或二氧化硅的微晶子组成,在微晶子之间由硅酸块过冷溶液填充。,2)GF的结构,3)GF的化学组成 玻璃纤维的化学组成主要有SiO2、Be
6、2O3、CaO、Al2O3等。这些物质对玻璃纤维的性质和生产工艺起决定性作用。以SiO2为主称硅酸盐玻璃以Be2O3为主称硼酸盐玻璃以P2O5为主称磷酸盐玻璃 除主要成分以外,尚须加入其他的氧化物等。各种氧化物在玻璃中的作用是比较复杂的。,3)GF的化学组成,6.1.3 GF的性能1)物理性能a. 外观:光滑,圆柱形。纤维之间抱合力小,影响了与树脂的复合效果。但光滑表面对气体和液体通过的阻力小,所以制作过滤材料较理想。b. 密度:2.5左右,主要取决于玻璃的成分。某些特种玻璃,如石英玻璃纤维,高硅氧玻璃纤维等,其密度较低,仅为2.0-2.2g/cm3;含有大量重金属氧化物的高模GF,密度可达2
7、.7-2.9g/cm3。,6.1.3 GF的性能,2)力学性能a. 拉伸强度 GF的拉伸强度比玻璃高几十倍?微裂纹假说: 玻璃结构的不均匀性,使玻璃易产生微裂纹,外力作用下,形成应力集中点。玻璃纤维,更多地保留着高温熔体的结构(结构均一性提高),微裂纹产生机会减少,且GF截面小,所以表面微裂纹比块状玻璃少。,2)力学性能,影响玻璃纤维强度的因素:纤维直径和长度:直径越小,长度越小,强度越大;化学组成:含碱量越大,强度越小;存放时间:存放时间越长,强度越小(空气中水分的侵蚀)施加负荷时间:施加负荷时间越长,强度越小 除此之外,玻璃液的缺陷,如杂质,气泡等也显著影响GF的强度。,影响玻璃纤维强度的
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