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　　Kaiyun 开云Kaiyun 开云Kaiyun 开云玻璃纤维的基本性能——玻璃纤维的物理性能 中国玻璃钢综合信息网 日期: 2009-05-26 阅读 : 4152 字体 : 大 中 小 双击鼠标滚屏 （一）外观特点 一般天然或人造的有机纤维，其表面都有较深的皱纹。而玻璃纤维表面呈光滑的圆柱体， 其横断面几乎都是完整的圆形，宏观来看，表面光滑，所以纤维之间的抱合力非常小，不 利于和树脂粘结。由于呈圆柱体，所以玻璃纤维彼此靠近时，空隙填充的较密实。这对提 高玻璃钢制品的玻璃含量是有利的。 （二）密度 玻璃纤维的密度较其它有机纤维为大，但比一般金属密度要低，几乎和铝一祥。因此在航 空工业上用玻璃钢代替铝钛合金就成为可能。 玻璃纤维的密度与成分有密切的关系， 一般 为 2.5-2.7g/cm 3 左右， 但含有大量重金属的高弹玻璃纤维密布度可达 2.9g/cm 3 ，一般来说 无碱纤维的密度比有碱纤维密度要大，见下表。 纤维名称 羊毛 蚕丝 棉花 人造丝 尼龙 碳纤维 玻璃纤维 玻璃纤维 有碱 无碱 3 密度 g/cm 1.28 ～1.33 1.3 ～1.45 1.50 ～ 1.60 1.50 ～ 1.60 1.14 1.4 2.6 ～ 2.7 2.4 ～2.6 （三）抗拉强度 玻璃纤维的抗拉强度比同成分的玻璃高几十倍，例如有碱玻璃的抗拉强度只有 40-100MPa ，而用它拉制的玻璃纤维强度可达 2000MPa，其强度提高了 20-50 倍，从下表 可以看出，玻璃纤维的拉伸强度比高强合金钢还要高。 生 高强合金 羊毛 亚麻 棉花 尼龙 铝合金 玻璃 玻璃纤维 丝 钢 纤维直径 16～ 15 10 ～20 18 块状 块状 块状 块状 5 ～8 μm 50 拉伸强度 160～ 300 ～ 300 ～ 40 ～ 40～ 1000 ～ 350 440 1600 MPa 300 700 600 460 120 3000 1、玻璃纤维高强的原因 许多专家学者对玻璃纤维高强的原因，提出了各种不同假说。 （1）微裂纹假说 微裂纹假说认为：玻璃的理论强度取决于分子或原子间的引力，其理论强度很高，可 达 2000-12000MPa。但实测强度很低，这是因为在玻璃或玻璃纤维中存在着数量不等、尺 寸不同的微裂纹，因而大大降低了强度。微裂纹分布在玻璃或玻璃纤维的整个体积内，但 以表面的微裂纹危害最大。由于微裂纹的存在，使玻璃在外力作用下受力不均，在危害最 大的微裂纹处产生应力集中，从而使强度下降。 玻璃纤维比玻璃的强度高得多， 这是因为玻璃纤维高温成型时减少了玻璃溶液的不均 一性，使微裂纹产生的机会减少。此外，玻璃纤维的断面较小，随着表面积的减小，使微 裂纹存在的几率也减少，从而使纤维强度增高。有人明确地提出，直径细的玻璃纤维强度 比直径粗的纤维强度高的原因， 是由于表面微裂纹尺寸和数量较小， 从而减少了应力集中， 使纤维具有较高的强度。 （２）分子取向假说 分子取向假说认为，在玻璃纤维成型过程中，由于拉丝机的牵引力作用，使玻璃纤维 分子产生定向排列，从而提高了玻璃纤维的强度。 ２、影响玻璃纤维强度的因素 （１）纤开云APP 开云官网入口维直径和长度对拉伸强度的影响 一般情况，玻璃纤维的直径愈细，抗拉强度越高，见下表，但在不同的拉丝温度下拉 制的同一直径的纤维强度，也可能有区别。 4 5 7 9 11 拉伸强度 MPa 3000 ～ 3800 2400 ～2900 1750 ～2150 1250 ～1700 1050 ～1250 玻璃纤维的拉伸强度和长度有关，随着纤维长度的增加，拉伸强度显著下降，见下表： 玻璃纤维长度 ( μm) 纤维直径 ( μm) 平均拉伸强度（ MPa） 5 13 1500 20 12.5 1210 90 12.7 360 1560 13 720 直径和长度对玻璃纤维拉伸强度的影响， 可以用微裂纹假说来解释。 因为随着纤维直径和 长度的减小，纤维中微裂纹会相应减少，从而提高了纤维强度 （2 ）化学组成对强度的影响 一般是含碱量越高、强度越低。无碱纤维比有碱纤维的拉伸强度高 20%，见下表： 玻璃纤维 纤维直径 ( μm) 抗拉强度 MPa 有碱 5.01 2000 无碱 4.7 1600 （3 ）玻璃液质量对玻璃纤维强度的影响 1、结晶杂质的影响：当玻璃成分波动或漏板温度波动或降低时，可能导致纤维中结晶的 出现。实践证明，有结晶的纤维比无结晶的纤维强度要低。 2、玻璃液中的小气泡也会降低纤维的强度。曾试验用含小气泡的玻璃液拉直径为 5.7 μm ’的玻璃纤维其强度比用纯净玻璃液拉制的纤维强度降低 20%. （4 ）成型条件对玻璃纤维的影响 实践证明，用漏板拉制的玻璃纤维强度高于用玻璃棒法拉制的纤维。在玻璃棒法中，用煤 气加热生产的纤维又比用电热丝加热生产的纤维强度为高。 如用漏板法拉制 10 μm玻璃纤 维的强度为 1700MPa，而用棒法拉制相同直径的玻璃纤维强 度仅为 1100MPa。这是因为玻璃棒只加热到软化，粘度仍然很大，拉丝时纤维受到很大的 应力；此外玻璃棒法是在较低温度下拉丝成型，其冷却速度要比漏板法为低。 （5 ）表面处理对强度的影响 在连续拉丝时， 必须在单根纤维或纤维束上敷以浸润剂， 它在纤维表面上形成一层保护膜， 防止在纺织加工过程中，纤维间发生相互摩擦，而损伤纤维降低强度。玻璃布经热处理除 去浸润剂后，强度下降很多，但在用中间粘结剂处理后，强度一般都可回升，这是因为中 间粘结剂涂层一方面对纤维起到保护作用，另一方面对纤维表面缺陷有所弥补。 （6 ）存放时间对强度的影响 玻璃纤维存放一段时间后其强度会降低， 这种现象称为纤维的老化。 主要是空气中的水分 对纤维侵蚀的结果。因此，化学稳定性高的纤维强度降低小，如同样存放 2 年的有碱纤维 强度降低 33%，而无碱纤维降低很少。 （7 ）施加负荷时间对强度的影响 玻璃纤维强度随着施加负荷时间的增长而降低。当环境温度较高时，尤其明显。可能是吸 附在微裂纹中的水分，在外力作用下，使微裂纹扩展速度加快的缘故。 （四）玻璃纤维的弹性 玻璃纤维的延伸率 纤维的延伸率是指纤维在外力作用下， 直至拉断时的伸长百分率。 玻璃纤维的延伸率比其 它有机纤维的延伸率低，一般为’ ( 左右，其伸长的程度与所施加的力成正比，直到纤维 断裂为止， 不存在屈服点。 负荷去开云APP 开云官网入口掉后可以恢复原来长度， 因此玻璃纤维是完全的弹性体。 （五）玻璃纤维的耐磨性和耐折性 玻璃纤维的耐磨性是指纤维抗摩擦的能力；玻璃纤维的耐折性是指纤维抵抗折断的能力。 玻璃纤维这两个性能都很差。 当纤维表面吸附水分后能加速微裂纹扩展， 使纤维耐磨性和 耐折性降低。 为了提高玻璃纤维的柔性以满足纺织工艺的要求， 可以采用适当的表面处理。 如经 0.2% 阳离子活性剂水溶液处理后， 玻璃纤维的耐磨性比未处理的高 200 倍，纤维的柔 性一般以断裂前弯曲半径的大小表示。 弯曲半径越小， 柔性越好。 如玻璃纤维直径为 9 μm 时，其弯曲半径为 0.094mm，而超细纤维直径为 3.6 μm时，其弯曲半径为 0.038mm。 （六）玻璃纤维的电性能 由于玻璃纤维的介电性好，耐热性良好，吸湿性小，并且不燃烧，所以无碱玻璃纤维制品 在电气、电机工业中得到了广泛而有效的应用。 （七）玻璃纤维的热性能 玻璃纤维的导热性低，特别是玻璃棉制品密度小，寿命长和耐高温，广泛用于建筑和 工业的保温、隔热和隔冷，是一种优良的热绝缘材料。 玻璃的导热系数（即通过单位传热面积 13 温度梯度为 1℃/m ，时间为 1h 所通过的 热量） 为 0.7-1.28W(m.K ），但拉制玻璃纤维后， 其导热系数只有 0.035W(m.K 产生这种现 象的原因，主要是纤维间的空隙较大，密度较小。密度越小，其

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