玻璃纤维的基本性能

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1、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

2、与成分有密切的关系，一般为2.5-2.7g/cm3左右，但含有大量重金属的高弹玻璃纤维密布度可达2.9g/cm3，一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密度g/cm31.28～1.331.3～1.451.50～1.601.50～1.601.141.4有碱2.6～2.7无碱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

3、度比高强合金钢还要高。羊毛亚麻棉花生丝尼龙高强合金钢铝合金玻璃玻璃纤维纤维直径μm1516～5010～2018块状块状块状块状5～8拉伸强度MPa160～300350300～700440300～600160040～46040～1201000～3000　　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

4、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

5、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。457911拉伸强度MPa3000～38002400～29001750～21501250～17001050～1250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）51315002012.51

6、2109012.7360156013720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5.012000无碱4.71600（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

7、。曾试验用含小气泡的玻璃液拉直径为5.7μm’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10μm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

8、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