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1、玻璃纖維行業(yè)基本概念:玻璃纖維成份和性能生產(chǎn)玻璃纖維的基本原料是:石英砂、臘石、石灰石、白云石,為了熔化以上物質(zhì),還要加入硼酸和螢石作助熔劑。玻璃纖維按所含Na2O成分的多少分三類:無堿玻璃纖維、中堿玻璃纖維、高堿玻璃纖維。無堿玻璃纖維中含有SiO255~57%,Al2O310~17%,CaO12~25%,MgO0~8%,B2O38.5%,Na2O0.5%。中堿玻璃纖維Na2O含量為12%,高堿玻璃纖維Na2O含量為15%,其它成分一樣,含量稍微變動(dòng)。從性能上看,無堿、中堿、高堿玻璃纖維其強(qiáng)度依次降低、耐久性依次變差、絕緣性依次減弱,只是耐酸性依次
2、增強(qiáng)。無堿玻璃纖維多用于增強(qiáng)和絕緣材料,高堿玻璃纖維多用于稀酸環(huán)境,如蓄電池隔板、電鍍槽、酸貯罐、酸過濾材料等,中堿玻璃纖維因價(jià)格優(yōu)勢在中國得到普遍使用。玻璃纖維與金屬相比具有高強(qiáng)度、耐腐蝕、透光性和絕緣性好等特點(diǎn)。玻璃纖維生產(chǎn)工藝生產(chǎn)玻璃纖維常用的方法有兩種:池窯法直接拉絲、球法坩鍋拉絲。池窯法直接拉絲是將礦物原料磨細(xì)配制送入單元窯,用重油燃燒加熱熔化物料后直接拉絲,具有產(chǎn)量大、質(zhì)量穩(wěn)、能耗低的特點(diǎn),球法坩鍋拉絲是從市場上購進(jìn)玻璃球然后再通過電加熱熔化拉絲,所用坩鍋有陶土坩鍋、全鉑坩鍋、代鉑坩鍋之分,前者只能用平板碎玻璃生產(chǎn)高堿玻璃纖維,全鉑坩鍋
3、能耐高溫且能制出干凈純凈玻璃纖維,但單爐需鉑銠合金3~4公斤,造價(jià)昂貴,現(xiàn)在主要用代鉑坩鍋,即熔化部分為耐高溫陶土材料,拉絲漏板用鉑銠合金材料,單爐用貴金屬0.6公斤既可,節(jié)省造價(jià),但質(zhì)量不如全鉑坩鍋,適合我國。球法坩鍋拉絲所用漏板為50~800孔,單絲直徑在9微米以下,一般需經(jīng)過加捻紡織后制成各種玻璃纖維制品,此法能耗大、質(zhì)量不穩(wěn)定,但非常靈活,可補(bǔ)充池窯拉絲的一切空白。池窯拉絲用漏板為800~4000孔,單絲直徑在11微米以上。5單絲用浸潤劑涂油保護(hù)后集束成原絲,如果用于增強(qiáng)塑料則必需涂覆偶聯(lián)劑。浸潤劑的作用是:A浸潤保護(hù)作用B粘結(jié)集束作用C防
4、止玻璃纖維表面靜電荷的積累D為玻璃纖維提供進(jìn)一步加工和應(yīng)用所需要的特性E使玻璃纖維獲得與基材有良好的相容性,五種性能使下游復(fù)合材料是有理想的物理、力學(xué)、化學(xué)、電學(xué)以及耐老化等應(yīng)用性能。偶聯(lián)劑是讓無機(jī)玻璃材料與有機(jī)樹酯材料很好地結(jié)合在一起,它們決定著玻璃纖維的技術(shù)含量和使用方向。玻璃纖維浸潤劑分為增強(qiáng)型浸潤劑、紡織型浸潤劑和增強(qiáng)型浸潤劑三大類。其配方根據(jù)下游要求各不相同。玻璃纖維制品玻璃纖維制品可分為無紡制品和織紡制品兩大類,前者包括無捻直接粗紗和各種玻璃纖維氈如原絲短切氈、連續(xù)氈、針刺氈、復(fù)合氈等,后者可通過機(jī)織、編織、針織、縫編等手段制成各種用途
5、的玻璃纖維材料:原絲退解成無捻紗,加捻成單股紗,再合股成紗線,繼續(xù)合股可制成纜線或繩索,變形加工可制成膨體紗,以上紗、線、繩即可單獨(dú)應(yīng)用又可借助紡織技術(shù)做成各種片狀或立體織物,以滿足多種場合下的工業(yè)需要。紡織制品品種多,附加值高,但用量少,只占玻纖制品總量的20%左右,其中又以方格布為主,占三分之二。單根絲用直徑(微米)量化,紗和線用線密度tex(一公里的克重)量化,片狀物用“克/平方米”和厚度(毫米×1000)量化。玻璃纖維的增強(qiáng)性能復(fù)合材料由三部分組成:增強(qiáng)相、基體相、界面相?;w相是一種連續(xù)相材料,它把改善材料性能的增強(qiáng)材料固化結(jié)成一體,并起
6、到傳遞應(yīng)力的作用,主要包括樹脂、金屬、陶瓷、水泥等幾大類。增強(qiáng)相起承受應(yīng)力負(fù)荷和顯示功能的作用,主要包括玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維、鋼絲等。界面相決定著增強(qiáng)相和基體相的結(jié)合力,是復(fù)合材料設(shè)計(jì)的重要技術(shù)因素和功能實(shí)現(xiàn)因素。玻璃鋼是最常見也是用量最大的一種復(fù)合材料,國外稱玻璃纖維增強(qiáng)塑料,其基體相是高分子樹脂,如不飽和聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、聚丙烯酸樹脂等;增強(qiáng)相是各種質(zhì)地和型號(hào)的玻璃纖維制品,如玻璃纖維方格布、短切氈、連續(xù)氈、纏繞紗等。界面相通過浸潤劑、偶聯(lián)劑及各種助劑實(shí)現(xiàn),如石蠟、淀粉等保護(hù)劑、硅烷類偶聯(lián)劑等。5纖維玻璃纖維增強(qiáng)塑料(FRP)
7、的生產(chǎn)成本=原料成本+復(fù)合成本。其中原料成本,由于石化工業(yè)的發(fā)達(dá)使合成樹脂成本在不斷下降和玻璃纖維池窯拉絲的發(fā)展使玻璃纖維成本也在不斷下降,但是,由于技術(shù)原因使得復(fù)合成本高于原料成本,造成復(fù)合材料生產(chǎn)成本過高。玻璃纖維增強(qiáng)塑料可靠性較差也是由于復(fù)合技術(shù)原因造成的,主要表現(xiàn)在玻璃纖維與合成樹脂分布不均勻,合成樹脂含量很難準(zhǔn)確控制,復(fù)合界面不良,力學(xué)結(jié)構(gòu)不佳,所以亟需技術(shù)創(chuàng)新加以突破。縱觀復(fù)合材料發(fā)展50余年歷史,始終沿著后期復(fù)合道路發(fā)展,未有突破,要想使復(fù)合材料產(chǎn)生質(zhì)的飛躍,必須突破常規(guī)復(fù)合機(jī)理,采用高新技術(shù)在玻璃纖維新生態(tài)下進(jìn)行早期復(fù)合,這就是中國
8、人發(fā)明的“玻璃纖維復(fù)塑絲及玻璃纖維復(fù)塑異型材”所倡導(dǎo)的復(fù)合材料發(fā)展新理念。在玻璃纖維熔化拉絲過程,利用玻璃纖維的余熱和表面