在复合材料中,凡是能增强基体力学性能的物质称为增强材料。如玻璃钢中的玻璃纤维,碳纤维复合材料中的毯纤维,都称为增强材料。
在40年代复合 材料用的纤维增强材料,绝大多数是玻璃纤维。随着工业的发展,不同时期相继出现了 新的纤维增强材料 ,在50年代研制了高模量的碳纤维、硼纤维;60年代改变了玻璃钢成分,研究了S及R型高度玻璃钢纤维。从70年代到目前 ,先后离开了芳香酰胺纤维,碳化硅纤维等。随着应用领域的扩大,将会有更多新型增强材料问世。目前用玻璃纤维作为增强材料的复合材料仍占主要地位。
玻璃纤维是以玻璃为原料,在高温熔融状态下制成的一种人造无机纤维,采用不同 的生产方法,可以制成形态不同的各种玻璃纤维。有蚕丝那样的连续 玻璃纤维,有象羊毛似的玻璃棉和各种定长纤维,其制品形态更是多种多样。
玻璃纤维具有一系列优越性能,如轻质 、高强、耐高温、耐腐蚀、吸声、保温、吸湿性低、伸长小、电绝缘性能好、价廉及原料易得 等优点,因此被认为是优良的增强材料。在电气、机械、冶金、石油、化工、汽车、造船、飞机、冷藏、建筑以及国防工业得到了防广泛的应用 。
1938年在美国欧文思一康宁玻璃纤维公司,开始了玻璃纤维工业化生产。当时的玻璃纤维的主要用途是作为电绝缘材料。40时年代初期,一次偶然的机会,含有固化剂的聚酯树脂益到 了几层玻璃布上,过夜 之后奇迹发生了,从此诞生了增强塑料工业,玻璃纤维开始用增强塑料。第二次世界大战后玻璃纤维工业迅速发展,达到正规化,其品中规格,应用范围及生产工艺不断得到发展,特别是玻璃钢工业的发展极大地的促进了玻璃纤维工业的发展。
50年代后期,池窑拉丝技术的产生和 推广,60年代玻璃纤维增强热塑性塑料领域的开拓,70年代耐碱玻璃纤维增强水泥技术突破等。都对玻璃纤维工业极大的推动作用。世界玻璃纤维工业总体来说,一直处于上升趋势。总产量150多万吨,其中连续玻璃纤维产量为60多万吨,制品的品种达到3000多种。近几年来,国外玻璃纤维的发展状况又具有新的特色。
(1)普遍采用池窑拉丝新技术和电子计算机控制系统。美国、西欧、日本等国,由于采用计算机控制池窑拉丝新技术,生产水平大大的提高,一座池窑的生产规模已达到日产15~16t.
(2)继续发展多排孔拉丝工艺,漏板孔孔数 从600孔到4000孔,并且正在研究10000孔挤压法漏板。
(3)用作玻璃钢的玻璃纤维直径逐渐向粗的方向发展,90年代的发展方向是逐渐采用18~23的纤维。
(4)大力发展无妨织玻璃纤维制品,在这方面,日本发展很快,1990年无捻粗纱产量占连续纤维产量的60%,短切纤维毯占30%,而玻璃只占10%。其他国家情况也大致如此。
(5)普遍重视玻璃钢纤维一树脂界面的研究,玻璃纤维的前处理,在70年代就受到各国普遍重视,1980年以来,新的浸润剂、处理剂在种类和性能方面优有了很大的发展和提高。近几年来,我国研究 中的碱玻璃纤维,经特殊的表面处理 后,代替历来只能用无碱玻璃纤维制造玻璃钢制品 ,取得了很大成效。
(6)在玻璃钢的生产中,大力推广有碱纤维,有碱纤维纤维不仅廉价、拉丝工艺方便,作业温度低,减少能耗,而且在原材料易得,在不少场合值得推广应用,在许多国家 的玻璃钢钢生产中,已经采用有碱纤维。
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