玻璃纤维的分类与性能

      玻璃纤维是以玻璃为原料，在高温熔融状态下拉丝而成的，其直径一般为0．5—30Bm．玻璃纤维具有许多优良性能，是一种优质的增强材料．

      玻璃纤维自从30年代工业化生产以来，其产量、品种规格不断增加，应用范围及生产工艺不断发展．我国的玻璃纤维工业诞生于1950年，当时的玻璃纤维生产厂家只能生产做绝缘材料用的初级纤维，1958年以后，我国玻璃纤维工业得到迅速发展，到1987年已有大小玻璃纤维生产厂家200多个，玻璃纤维产量达5万吨，其中无碱玻璃纤维占20gS，中碱玻璃纤维占80gS．它们的直径多数为6—81um。

      玻璃纤维的分类方法很多，一般可以从玻璃原料成分、单丝直径、纤维性能、外观特性等方面分类．

1、按玻璃原料成分分类

      按玻璃原料成分分类的方法，主要用于连续玻璃纤维．它是以玻璃纤维中含碱量的不同来加以区分，所谓含碱量是指玻璃纤维中碱金属氧化物的百分含量。

      (1)无碱玻璃纤维．

      含碱量<1%(或<0.5%)．无碱玻璃纤维一般称为E玻璃．国际上E玻璃的产量占整个玻璃纤维产量的90%，而国内无碱玻璃纤维用量较小，仅占20%．无碱玻璃纤维具有优异的电绝缘性、耐热性、耐候性和机械强度．

      (2)中碱玻璃纤维．
      含碱量为2—6gS．目前我国主要使用中碱玻璃纤维，其用量占玻璃纤维总使用量的80%．国外有种c玻璃，是耐化学腐蚀的玻璃纤维，它与国内常用的中碱5^#玻璃纤维的主要差别是引入了5%的B₂0₃，而Na₂0含量相应降低．它的化学稳定性比中碱50玻璃纤维好，但由于引入了B₂0₃，目前在我国难于推广采用，一般来说，中碱玻璃纤维的化学稳定性较好．

       (3)高碱玻璃纤维．含碱量为11．5—12．5%(或更高)．高碱玻璃纤维，不耐水，但耐酸．

2．按玻璃纤维性能分类

      (1)高强玻璃纤维．

     主要成分为Si0₂，Al₂0₃和MgO．高强玻璃纤维的强度比普通玻璃纤维的高，如我国高强2^#玻璃纤维的单丝强度为410kgf／mm^m，比无碱的高30%以上；弹性模量为8．5X10³kgf／mm²,比无碱的高16%(比重为2．54)．

(2)高模量玻璃纤维．

主要成分为Si0₂，A1₂0₃，MgO，并加入了能显著提高模量的氧化物．

     玻璃纤维抗拉强度很高，但是它的杨氏模量却比较低，例如E玻璃纤维的弹性模量为7．3X103kgf／mm²，只是钢的l／3高模量玻璃纤维的弹性模量比普通玻璃纤维高，如我国的M2纤维的弹性模量为9．5X10³kgf／mm²，比无碱玻璃纤维高约30%．M₂纤维的强度也较高，同时比重也较大，为2．77．

     (3)普通玻璃纤维．

     这包括有碱和无碱玻璃纤维两类．

     (4)耐碱玻璃纤维．

     它由在玻璃中添加耐碱的组分(如Zr0₂)而制成．普通玻璃纤维一般都不耐碱．用耐碱玻璃纤维制得的玻璃纤维增强水泥制品(GRC)具有成本低、可靠而适用的抗拉强度，重量几乎比钢筋混土轻一个数量级，以及不燃和耐生物腐蚀等优点，因此它的应用愈来愈广泛．

      (5)其它性能的玻璃纤维．

      除上述几种特性的玻璃纤维外，还有耐辐射玻璃纤维，在高温强辐照条件下可用于制作电绝缘材料，半导体玻璃纤维，可用于制作高电压大型电机中的一种防电晕材料，等等．

3．按单丝直径分类

     按单丝直径，玻璃纤维可分为：

     (1)粗纤维．纤维直径为30pm．

     (2)初级纤维．纤维直径为20pm．

     (3)中级纤维．纤维直径为10—20pm．

     (4)高级纤维．纤维直径为2—10pm．

     (5)超细纤维．纤维直径为<4pm．

4．按纤维外观分类

     按纤维外观，玻璃纤维可分为：

      (1)连续纤维．

      (2)短切纤维．

      (3)空心玻璃纤维．

      (4)玻璃粉及磨细纤维等，

      玻璃纤维的结构和化学组成

      任何物质的物理和化学性能都与其化学组成及结构有密切关系。成分相同的玻璃纤维与块状玻璃在外观上迥然不同，二者的拉伸强度相差20—50倍，这是什么原因呢?很多学者力图从玻璃纤维的结构找出答案，但是由于缺乏研究无定形物质结构的直接方法，加之尚未找到有效的描述三维空间立体结构的平面方法，因此有关玻璃纤维的结构问题目前尚无定论。