玻璃纖維

    玻璃纖維（英文原名為：glass fiber或fiberglass ）是一種性能優(yōu)異的無機(jī)非金屬材料，種類繁多，優(yōu)點(diǎn)是絕緣性好、耐熱性強(qiáng)、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、織布等工藝制造成的，其單絲的直徑為幾個(gè)微米到二十幾米個(gè)微米，相當(dāng)于一根頭發(fā)絲的 1/20-1/5 ，每束纖維原絲都由數(shù)百根甚至上千根單絲組成。玻璃纖維通常用作復(fù)合材料中的增強(qiáng)材料，電絕緣材料和絕熱保溫材料，電路基板等國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域。
　　原料及其應(yīng)用玻璃纖維比有機(jī)纖維耐溫高，不燃，抗腐，隔熱、隔音性好(特別是玻璃棉)，抗拉強(qiáng)度高，電絕緣性好（如無堿玻璃纖維）。但性脆，耐磨性較差。玻璃纖維主要用作電絕緣材料，工業(yè)過濾材料，防腐、 防潮、 隔熱、隔音、減震材料。還可作為增強(qiáng)材料，用來制造增強(qiáng)塑料（見彩圖）或增強(qiáng)橡膠、增強(qiáng)石膏和增強(qiáng)水泥等制品。用有機(jī)材料被覆玻璃纖維可提高其柔韌性，用以制成包裝布、窗紗、貼墻布、覆蓋布、防護(hù)服和絕電、隔音材料。作為補(bǔ)強(qiáng)材玻璃纖維具有以下之特點(diǎn)，這些特點(diǎn)使玻璃纖維之使用遠(yuǎn)較其他種類纖維來得廣泛，發(fā)展速度亦遙遙領(lǐng)先其特性列舉如下：
　　(1)拉伸強(qiáng)度高，伸長小(3%)。
　　(2)彈性系數(shù)高，剛性佳。
　　(3)彈性限度內(nèi)伸長量大且拉伸強(qiáng)度高，故吸收沖擊能量大。
　　(4)為無機(jī)纖維，具不燃性，耐化學(xué)性佳。
　　(5)吸水性小。
　　(6)尺度安定性，耐熱性均佳。
　　(7)加工性佳，可作成股、束、氈、織布等不同形態(tài)之產(chǎn)品。
　　(8)透明可透過光線。
　　(9)與樹脂接著性良好之表面處理劑之開發(fā)完成。
　　(10)價(jià)格便宜。
　　(11)不易燃燒，高溫下可熔成玻璃狀小珠。
主要成分
　　其主要成分為二氧化硅、氧化鋁、氧化鈣、氧化硼、氧化鎂、氧化鈉等，根據(jù)玻璃中堿含量的多少，可分為無堿玻璃纖維（氧化鈉0%～2%，屬鋁硼硅酸鹽玻璃）、中堿玻璃纖維（氧化鈉8%～12%,屬含硼或不含硼的鈉鈣硅酸鹽玻璃）和高堿玻璃纖維（氧化鈉13%以上，屬鈉鈣硅酸鹽玻璃）。
材料分類
　　玻璃纖維按形態(tài)和長度，可分為連續(xù)纖維、定長纖維和玻璃棉；按玻璃成分，可分為無堿、耐化學(xué)、高堿、中堿、高強(qiáng)度、高彈性模量和抗堿玻璃纖維等。
　　生產(chǎn)玻璃纖維的主要原料是：石英砂、氧化鋁和葉蠟石、石灰石、白云石、硼酸、純堿、芒硝、螢石等。生產(chǎn)方法大致分兩類：一類是將熔融玻璃直接制成纖維；一類是將熔融玻璃先制成直徑20mm的玻璃球或棒，再以多種方式加熱重熔后制成直徑為 3～80μm的甚細(xì)纖維。通過鉑合金板以機(jī)械拉絲方法拉制的無限長的纖維，稱為連續(xù)玻璃纖維，通稱長纖維。通過輥筒或氣流制成的非連續(xù)纖維,稱為定長玻璃纖維，通稱短纖維。借離心力或高速氣流制成的細(xì)、短、絮狀纖維，稱為玻璃棉。玻璃纖維經(jīng)加工，可制成多種形態(tài)的制品，如紗、無捻粗紗、短切原絲、布、帶、氈、板、管等。
　　玻璃纖維按組成、性質(zhì)和用途，分為不同的級別。按標(biāo)準(zhǔn)級規(guī)定(見表)，E級玻璃纖維使用最普遍，廣泛用于電絕緣材料；S級為特殊纖維，雖然產(chǎn)量小，但很重要，因具有超強(qiáng)度，主要用于軍事防御，如防彈箱等；C級比E級更具耐化學(xué)性，用于電池隔離板、化學(xué)濾毒器；A級為堿性玻璃纖維，用于生產(chǎn)增強(qiáng)材料。
　　生產(chǎn)玻璃纖維用的玻璃不同于其它玻璃制品的玻璃。國際上已經(jīng)商品化的纖維用的玻璃成分如下：
E-玻璃
　　亦稱無堿玻璃，是一種硼硅酸鹽玻璃。目前是應(yīng)用最廣泛的一種玻璃纖維用玻璃成分，具有良好的電氣絕緣性及機(jī)械性能，廣泛用于生產(chǎn)電絕緣用玻璃纖維，也大量用于生產(chǎn)玻璃鋼用玻璃纖維，它的缺點(diǎn)是易被無機(jī)酸侵蝕，故不適于用在酸性環(huán)境。
C-玻璃
　　亦稱中堿玻璃，其特點(diǎn)是耐化學(xué)性特別是耐酸性優(yōu)于無堿玻璃，但電氣性能差，機(jī)械強(qiáng)度低于無堿玻璃纖維10%～20%，通常國外的中堿玻璃纖維含一定數(shù)量的三氧化二硼，而我國的中堿玻璃纖維則完全不含硼。在國外，中堿玻璃纖維只是用于生產(chǎn)耐腐蝕的玻璃纖維產(chǎn)品，如用于生產(chǎn)玻璃纖維表面氈等，也用于增強(qiáng)瀝青屋面材料，但在我國中堿玻璃纖維占據(jù)玻璃纖維產(chǎn)量的一大半（60%），廣泛用于玻璃鋼的增強(qiáng)以及過濾織物，包扎織物等的生產(chǎn)，因?yàn)槠鋬r(jià)格低于無堿玻璃纖維而有較強(qiáng)的競爭力
高強(qiáng)玻璃纖維
　　其特點(diǎn)是高強(qiáng)度、高模量，它的單纖維抗拉強(qiáng)度為2800MPa，比無堿玻纖抗拉強(qiáng)度高25%左右，彈性模量86000MPa，比E-玻璃纖維的強(qiáng)度高。用它們生產(chǎn)的玻璃鋼制品多用于軍工、空間、防彈盔甲及運(yùn)動(dòng)器械。但是由于價(jià)格昂貴，目前在民用方面還不能得到推廣，全世界產(chǎn)量也就幾千噸左右。
AR玻璃纖維
　　亦稱耐堿玻璃纖維，主要是為了增強(qiáng)水泥而研制的。
A玻璃
　　亦稱高堿玻璃，是一種典型的鈉硅酸鹽玻璃，因耐水性很差，很少用于生產(chǎn)玻璃纖維。
E-CR玻璃
　　是一種改進(jìn)的無硼無堿玻璃，用于生產(chǎn)耐酸耐水性好的玻璃纖維，其耐水性比無堿玻纖改善7～8倍，耐酸性比中堿玻纖也優(yōu)越不少，是專為地下管道、貯罐等開發(fā)的新品種。
D玻璃
　　亦稱低介電玻璃，用于生產(chǎn)介電強(qiáng)度好的低介電玻璃纖維。
　　除了以上的玻璃纖維成分以外，近年來還出現(xiàn)一種新的無堿玻璃纖維，它完全不含硼，從而減輕環(huán)境污染，但其電絕緣性能及機(jī)械性能都與傳統(tǒng)的E玻璃相似。另外還有一種雙玻璃成分的玻璃纖維，已用在生產(chǎn)玻璃棉中，據(jù)稱在作玻璃鋼增強(qiáng)材料方面也有潛力。此外還有無氟玻璃纖維，是為環(huán)保要求而開發(fā)出來的改進(jìn)型無堿玻璃纖維。