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        常見問題

        淺析玻璃纖維物理性能

        文字:[大][中][小] 手機頁面二維碼 2016/7/25     瀏覽次數:    

        微裂紋假說認為:玻璃的理論強度取決于分子或原子間的引力,其理論強度很高,可達2000-12000MPa。但實測強度很低,這是因為在玻璃或玻璃纖維中存在著數量不等、尺寸 不同的微裂紋,因而大大降低了強度。微裂紋分布在玻璃或玻璃纖維的整個體積內,但以表面的微裂紋危害大。由于微裂紋的存在,使玻璃在外力作用下受力不 均,在危害大的微裂紋處產生應力集中,從而使強度下降。
          玻璃纖維比玻璃的強度高得多,這是因為玻璃纖維高溫成型時減少了玻璃溶 液的不均一性,使微裂紋產生的機會減少。此外,玻璃纖維的斷面較小,隨著表面積的減小,使微裂紋存在的幾率也減少,從而使纖維強度增高。有人明確地提出, 直徑細的玻璃纖維強度比直徑粗的纖維強度高的原因,是由于表面微裂紋尺寸和數量較小,從而減少了應力集中,使纖維具有較高的強度。
          分子取向假說分子取向假說認為,在玻璃纖維成型過程中,由于拉絲機的牽引力作用,使玻璃纖維分子產生定向排列,從而提高了玻璃纖維的強度。

        2、影響玻璃纖維強度的因素

        (1)纖維直徑和長度對拉伸強度的影響一般情況,玻璃纖維的直徑愈細,抗拉強度越高,見下表,但在不同的拉絲溫度下拉制的同一直徑的纖維強度,也可能有 區別。玻璃纖維的拉伸強度和長度有關,隨著纖維長度的增加,拉伸強度顯著下降直徑和長度對玻璃纖維拉伸強度的影響,可以用微裂紋假說來解釋。因為隨著纖維 直徑和長度的減小,纖維中微裂紋會相應減少,從而提高了纖維強度
         ?。?)化學組成對強度的影響一般是含堿量越高、強度越低。無堿纖維比有堿纖維的拉伸強度高20%
         ?。?)玻璃液質量對玻璃纖維強度的影響
          1、結晶雜質的影響:當玻璃成分波動或漏板溫度波動或降低時,可能導致纖維中結晶的出現。實踐證明,有結晶的纖維比無結晶的纖維強度要低。
          2、玻璃液中的小氣泡也會降低纖維的強度。曾試驗用含小氣泡的玻璃液拉直徑為5.7μm’的玻璃纖維其強度比用純凈玻璃液拉制的纖維強度降低20%.
          實踐證明,用漏板拉制的玻璃纖維強度高于用玻璃棒法拉制的纖維。在玻璃棒法中,用煤氣加熱生產的纖維又比用電熱絲加熱生產的纖維強度為高。如用漏板法拉制10μm玻璃纖維的強度為1700MPa,而用棒法拉制相同直徑的玻璃纖維強度僅為1100MPa。這是因為玻璃棒只加熱到軟化,粘度仍然很大,拉絲時纖維受到很大的應力;此外玻璃棒法是在較低溫度下拉絲成型,其冷卻速度要比漏板法為低。
         ?。?)表面處理對強度的影響

        在連續拉絲時,必須在單根纖維或纖維束上敷以浸潤劑,它在纖維表面上形成一層保護膜,防止在紡織加工過程中,纖維間發生相互摩擦,而損傷纖維降低強度。 玻璃布經熱處理除去浸潤劑后,強度下降很多,但在用中間粘結劑處理后,強度一般都可回升,這是因為中間粘結劑涂層一方面對纖維起到保護作用,另一方面對纖 維表面缺陷有所彌補。

        (6)存放時間對強度的影響

        玻璃纖維存放一段時間后其強度會降低,這種現象稱為纖維的老化。主要是空氣中的水分對纖維侵蝕的結果。因此,化學穩定性高的纖維強度降低小,如同樣存放2年的有堿纖維強度降低33%,而無堿纖維降低很少。

        (7)施加負荷時間對強度的影響

        玻璃纖維強度隨著施加負荷時間的增長而降低。當環境溫度較高時,尤其明顯??赡苁俏皆谖⒘鸭y中的水分,在外力作用下,使微裂紋擴展速度加快的緣故。

        (四)玻璃纖維的彈性玻璃纖維的延伸率

        纖維的延伸率是指纖維在外力作用下,直至拉斷時的伸長百分率。玻璃纖維的延伸率比其它有機纖維的延伸率低,一般為’(左右,其伸長的程度與所施加的力成正比,直到纖維斷裂為止,不存在屈服點。負荷去掉后可以恢復原來長度,因此玻璃纖維是完全的彈性體。

        (五)玻璃纖維的耐磨性和耐折性

        記者了解到,玻璃纖維的耐磨性是指纖維抗摩擦的能力;玻璃纖維的耐折性是指纖維抵抗折斷的能力。玻璃纖維這兩個性能都很差。當纖維表面吸附水分后能加速 微裂紋擴展,使纖維耐磨性和耐折性降低。為了提高玻璃纖維的柔性以滿足紡織工藝的要求,可以采用適當的表面處理。如經0.2%陽離子活性劑水溶液處理后, 玻璃纖維的耐磨性比未處理的高200倍,纖維的柔性一般以斷裂前彎曲半徑的大小表示。彎曲半徑越小,柔性越好。如玻璃纖維直徑為9μm時,其彎曲半徑為 0.094mm,而超細纖維直徑為3.6μm時,其彎曲半徑為0.038mm。

        (六)玻璃纖維的電性能

        由于玻璃纖維的介電性好,耐熱性良好,吸濕性小,并且不燃燒,所以無堿玻璃纖維制品在電氣、電機工業中得到了廣泛而有效的應用。

        (七)玻璃纖維的熱性能

        玻璃纖維的導熱性低,特別是玻璃棉制品密度小,壽命長和耐高溫,廣泛用于建筑和工業的保溫、隔熱和隔冷,是一種優良的熱絕緣材料。

        玻璃的導熱系數(即通過單位傳熱面積13溫度梯度為1℃/m,時間為1h所通過的熱量)為0.7-1.28W(m.K),但拉制玻璃纖維后,其導熱系數 只有0.035W(m.K產生這種現象的原因,主要是纖維間的空隙較大,密度較小。密度越小,其導熱系數越小,主要是因為空氣導熱系數低所致。導熱系數越 小,隔熱性能越好。當玻璃纖維受潮時,導熱系數增大,隔熱性能降低。

        (八)吸聲性能
          玻璃纖維還有優良的吸聲、隔聲性能,在建筑、機械和交通運輸方面得到廣泛的應用。吸聲系數是當聲波傳到物體表面時,物體表面所吸收的聲能與落在表面總聲能的比值。一般材料的吸聲系數大小與聲源物體振動頻率有關。例如用棉花制成的隔聲物質,當音頻為
         ?。玻埃埃龋谧兊剑保玻埃埃龋跁r,吸聲系數可由0.09變到0.92,所以各種材料的吸聲系數都有一定的音頻特性。

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