高强玻璃纤维的现状及发展趋势.doc

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1、高强玻璃纤维的现状及发展趋势1引言   1938年，美国欧文斯-科宁（OC）公司发明了无碱Ｅ玻璃纤维开创了玻璃纤维增强复合材料时代，1960年，又应美国空军的需求开发的一种比E玻纤强度和模量更高一种玻璃纤维，名为S玻纤。S-2是它的商业化生产的注册品牌，现由AGY公司生产。法国的圣戈班(SAINT-GOBINE)集团的维托特克斯(VETROTEX)公司，日本的日东纺织株式会社，也分别宣布开发出了商标为Ｒ高强玻纤和Ｔ高强玻纤，前苏联的波洛茨克公司（现白俄罗斯POLOTSK-STEKLOVOLOKNO）生产BMⅡ(为上标)型高强玻纤，此外还有日本的板旭子

2、公司生产U、K高强玻纤用于玻纤帘子线的生产。   中材科技股份有限公司南京玻纤院自上世纪70年代以来独立自主开发并规模化工业生产我国的HS系列高强玻纤，产品性能接近或达到国外先进水平。   将上述各公司生产的S、R、T、BMⅡ(为上标)、HS玻纤统称为高强玻纤。2高强玻纤的化学成份   高强玻璃系统主要为SiO2-Al203-Mg0或SiO2-Al2O3-CaO-MgO体系（数字为下标），各种高强玻璃成份不尽相同，但其中Al2O3的含量均在25％左右。高强玻纤的化学成分见表1。   3高强玻纤的性能   高强玻纤与常用E玻纤相比具有下列主要六大特点：

3、拉伸强度高、弹性模量高刚性好；断裂伸长量大抗冲击性能好，化学稳定性好，耐高温，抗疲劳特性及雷达透波性能好。3.1高强玻纤的拉伸强度及模量   高强玻纤的拉伸强度，弹性模量分别比E玻纤提高了30%~40%和16%~20%以上。用高强玻纤制成的复合材料其强度及模量比Ｅ玻纤制成的复合材料分别高5O%以上，见图1和图2。       3.2耐冲击性能   断裂伸长率表示纤维抗冲击变形的能力，材料耐冲击的重要指标，高强玻纤的断裂伸长量大于5％，见图3和图4。和芳纶纤维、碳纤维相比，其在一定应力下形变能力最大，能充分吸收冲击能量，该特性决定高强纤维可以作为一种比

4、较理想的防弹材料。       3.3耐疲劳特性   高强玻纤的耐疲劳性能比Ｅ玻纤高出10倍以上，该特性决定用高强玻纤制成的复合材料具有更长的工作寿命。3.4化学稳定特性   高强玻纤的化学性能是指在去除了粘结剂和浸润剂的条件下，用纤维在水溶液、酸溶液的重量损失百分比来表示，其数值越低，玻璃的耐腐蚀性能越强。表2是单丝直径为10μm各种纤维，96℃下在各自溶液中的测试数值。从表中可以看出高强纤维的化学稳定性比Ｅ玻纤好。   3.5耐高温性能   高强玻纤在比E玻纤更高的温度下熔制而成，具有较高的软化点，通常高强玻纤要比E玻纤更耐100一150℃。3.

5、6介电性能   S-2玻纤的介电常数比E玻纤低约20％，它是一个较理想的透波材料。4 高强玻纤的制造拉丝工艺   高强玻纤生产工艺分为一步直接熔化法拉丝，以及球法拉丝两种方法，AGY等公司采用一步直接熔化步法生产，而POLOTSK公司及我国采用二次熔化法生产高强玻纤。5 高强玻纤制品   高强纤维制品分为直接制品和复合制品两类，直接制品分为高强玻纤纱线，合股无捻粗纱，直接无捻粗纱，高强玻纤布，单向布，方格布等等。复合制品有GLARE纤维增强金属层板，HJl高强防弹板等等。5.1纺织纱   高强玻纤有捻纱以9μm的68TEX的单捻纱为主，也有少量的9μ

6、m的33TEX的单捻纱和合股纱，通常采用淀粉型浸润剂，纺织纱主要用于供应玻纤织布厂家。5.2无捻粗纱   通常由直径9μm及以上原丝来络成，其浸润剂分别适用环氧、乙烯基等树脂。产品分为有纸管的外退方式和无纸管的内退方式。5.3直接无捻粗纱   2000年以后，AGY公司又推出ZenTron及VeTron的两种牌号的直接无捻粗纱，分别可用于环氧树脂和乙烯基树脂。直接无捻粗纱悬垂性低，纤维的树脂浸透速度比合股纱快5O%，工艺性能好。   OC公司也于2006年推出以Hiper-tex为品名的玻璃纤维直接粗纱，其抗拉强度和模量比高强纤维要低，该产品以Win

7、dstrand为注册商标，主要面向风力发电及其他行业。5.4高强玻纤布   国外高强玻纤厂家通常自身不织布，而是将纺织纱供应给专业的织布厂商来织造高强布，高强玻纤布主要规格见表3。       除上述规格的高强玻纤布外，BGF和HEXCEL公司还制造一些规格的高强单向布和方格布，3TEX公司生产高强纤维3D织物如图5示。   5.5GLARE层板   GLARE层板由多层薄铝合金和单向或两轴向玻纤层叠用胶粘剂胶结而成，由荷兰代夫特技术大学研究开发，现主要的飞机生产厂家如空中客车，波音，和佛克尔（FOKKER）公司均己认可其质量，密度比铝小10%,抗疲

8、劳、防火和防破坏等性能都有明显提高，该材料首次被用于民用飞机A380。图6是各种规格的GLARE层板。5.6