玻璃纖維自從30年代工業(yè)化生產(chǎn)以來(lái),其產(chǎn)量、品種規(guī)格不斷增加,應(yīng)用范圍及生產(chǎn)工藝不斷發(fā)展.我國(guó)的玻璃纖維工業(yè)誕生于1950年,當(dāng)時(shí)的玻璃纖維生產(chǎn)廠家只能生產(chǎn)做絕緣材料用的初級(jí)纖維,1958年以后,我國(guó)玻璃纖維工業(yè)得到迅速發(fā)展,到1987年已有大小玻璃纖維生產(chǎn)廠家200多個(gè),玻璃纖維產(chǎn)量達(dá)5萬(wàn)噸,其中無(wú)堿玻璃纖維占20gS,中堿玻璃纖維占80gS.它們的直徑多數(shù)為6—81um。
玻璃纖維的分類方法很多,一般可以從玻璃原料成分、單絲直徑、纖維性能、外觀特性等方面分類.
1、按玻璃原料成分分類
按玻璃原料成分分類的方法,主要用于連續(xù)玻璃纖維.它是以玻璃纖維中含堿量的不同來(lái)加以區(qū)分,所謂含堿量是指玻璃纖維中堿金屬氧化物的百分含量。
(1)無(wú)堿玻璃纖維.
含堿量<1%(或<0.5%).無(wú)堿玻璃纖維一般稱為E玻璃.國(guó)際上E玻璃的產(chǎn)量占整個(gè)玻璃纖維產(chǎn)量的90%,而國(guó)內(nèi)無(wú)堿玻璃纖維用量較小,僅占20%.無(wú)堿玻璃纖維具有優(yōu)異的電絕緣性、耐熱性、耐候性和機(jī)械強(qiáng)度.
(2)中堿玻璃纖維.
含堿量為2—6gS.目前我國(guó)主要使用中堿玻璃纖維,其用量占玻璃纖維總使用量的80%.國(guó)外有種c玻璃,是耐化學(xué)腐蝕的玻璃纖維,它與國(guó)內(nèi)常用的中堿5#玻璃纖維的主要差別是引入了5%的B203,而Na20含量相應(yīng)降低.它的化學(xué)穩(wěn)定性比中堿50玻璃纖維好,但由于引入了B203,目前在我國(guó)難于推廣采用,一般來(lái)說(shuō),中堿玻璃纖維的化學(xué)穩(wěn)定性較好.
含堿量為2—6gS.目前我國(guó)主要使用中堿玻璃纖維,其用量占玻璃纖維總使用量的80%.國(guó)外有種c玻璃,是耐化學(xué)腐蝕的玻璃纖維,它與國(guó)內(nèi)常用的中堿5#玻璃纖維的主要差別是引入了5%的B203,而Na20含量相應(yīng)降低.它的化學(xué)穩(wěn)定性比中堿50玻璃纖維好,但由于引入了B203,目前在我國(guó)難于推廣采用,一般來(lái)說(shuō),中堿玻璃纖維的化學(xué)穩(wěn)定性較好.
(3)高堿玻璃纖維.含堿量為11.5—12.5%(或更高).高堿玻璃纖維,不耐水,但耐酸.
2.按玻璃纖維性能分類
(1)高強(qiáng)玻璃纖維.
主要成分為Si02,Al203和MgO.高強(qiáng)玻璃纖維的強(qiáng)度比普通玻璃纖維的高,如我國(guó)高強(qiáng)2#玻璃纖維的單絲強(qiáng)度為410kgf/mmm,比無(wú)堿的高30%以上;彈性模量為8.5X103kgf/mm2,比無(wú)堿的高16%(比重為2.54).
(2)高模量玻璃纖維.
主要成分為Si02,A1203,MgO,并加入了能顯著提高模量的氧化物.
玻璃纖維抗拉強(qiáng)度很高,但是它的楊氏模量卻比較低,例如E玻璃纖維的彈性模量為7.3X103kgf/mm2,只是鋼的l/3高模量玻璃纖維的彈性模量比普通玻璃纖維高,如我國(guó)的M2纖維的彈性模量為9.5X103kgf/mm2,比無(wú)堿玻璃纖維高約30%.M2纖維的強(qiáng)度也較高,同時(shí)比重也較大,為2.77.
(3)普通玻璃纖維.
這包括有堿和無(wú)堿玻璃纖維兩類.
(4)耐堿玻璃纖維.
它由在玻璃中添加耐堿的組分(如Zr02)而制成.普通玻璃纖維一般都不耐堿.用耐堿玻璃纖維制得的玻璃纖維增強(qiáng)水泥制品(GRC)具有成本低、可靠而適用的抗拉強(qiáng)度,重量幾乎比鋼筋混土輕一個(gè)數(shù)量級(jí),以及不燃和耐生物腐蝕等優(yōu)點(diǎn),因此它的應(yīng)用愈來(lái)愈廣泛.
(5)其它性能的玻璃纖維.
除上述幾種特性的玻璃纖維外,還有耐輻射玻璃纖維,在高溫強(qiáng)輻照條件下可用于制作電絕緣材料,半導(dǎo)體玻璃纖維,可用于制作高電壓大型電機(jī)中的一種防電暈材料,等等.
3.按單絲直徑分類
按單絲直徑,玻璃纖維可分為:
(1)粗纖維.纖維直徑為30pm.
(2)初級(jí)纖維.纖維直徑為20pm.
(3)中級(jí)纖維.纖維直徑為10—20pm.
(4)高級(jí)纖維.纖維直徑為2—10pm.
(5)超細(xì)纖維.纖維直徑為<4pm.
4.按纖維外觀分類
按纖維外觀,玻璃纖維可分為:
(1)連續(xù)纖維.
(2)短切纖維.
(3)空心玻璃纖維.
(4)玻璃粉及磨細(xì)纖維等,
玻璃纖維的結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成
任何物質(zhì)的物理和化學(xué)性能都與其化學(xué)組成及結(jié)構(gòu)有密切關(guān)系。成分相同的玻璃纖維與塊狀玻璃在外觀上迥然不同,二者的拉伸強(qiáng)度相差20—50倍,這是什么原因呢?很多學(xué)者力圖從玻璃纖維的結(jié)構(gòu)找出答案,但是由于缺乏研究無(wú)定形物質(zhì)結(jié)構(gòu)的直接方法,加之尚未找到有效的描述三維空間立體結(jié)構(gòu)的平面方法,因此有關(guān)玻璃纖維的結(jié)構(gòu)問(wèn)題目前尚無(wú)定論。