玻璃纤维增强材料的制备工艺ppt课件.ppt

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1、第二章增强材料的制备工艺在复合材料中，粘结在基体内以改进其机械性能的高强度材料称为增强材料。增强材料有时也称作增强体、增强剂等。§2-1增强纤维的作用和品种1.增强材料在复合材料中的作用提高基体的机械性能，或赋予复合材料特殊的功能2.纤维态材料增强效果的显著性拉伸强度：块状C689MPa纤维状C1700~2800MPa无机纤维1、玻璃纤维（GF）2、碳纤维（CF）3、硼纤维（BF）4、碳化硅纤维（SiC)5、氧化铝纤维3.增强纤维的种类有机纤维Kevlar纤维芳纶纤维1、对位芳酰胺纤维2、聚芳酯纤维3、聚乙烯纤维拉伸应变，%拉伸应力,GPa各种纤维的应

2、力----应变曲线各种纤维的比强度和比模量比较比模量，GPa/(g/cm3)比强度，MPa/(g/cm3)具有最佳的比强度和比模量搭配比模量最高比模量和比强度较低比模量最低§2-2玻璃纤维微晶结构假说网络结构假说玻璃结构的假说2.2.1玻璃纤维的结构和化学组成玻璃纤维的结构与玻璃相同玻璃纤维的化学组成SiO2+金属氧化物（Al2O3,B2O3,CaO,MgO,Na2O,K2O,BeO等）2.各组分作用：1）SiO2：构成玻璃基本骨架2）改善工艺条件（1）Na2O,K2O：助熔剂（2）Al2O3：网络形成体，增加熔制温度（3）CaO,MgO：网络中间体或

3、填充体3）使GF具有一定特性（1）Na2O,K2O降低耐水性和电绝缘性（2）BeO增加GF模量，但毒性增大（3）Al2O3增加GF耐温性（4）ZrO2增加GF的耐腐蚀性玻璃纤维的物理性能玻璃纤维的最大特点是拉伸强度高几种纤维材料和金属材料的强度玻璃纤维的分类方法很多。通常从玻璃原料成分、纤维特性、单丝直径及纤维外观等方面进行分类。2.2.2GF的分类1.按碱金属氧化物含量分类（1）有碱GF(>12％)（2）中碱GF(6％~12％)（3）低碱GF(2％~6％)（4）微碱GF(<2％)2.按纤维特性分类（1）普通GF（A-GF,碱含量12～15％)（2）电

4、工GF（E－GF，碱含量<1％）（3）高强GF（S或R－GF，碱含量低于0.3％）（4）高模量GF（M－GF，碱含量≈0）（5）耐化学药品GF（C－GF，碱含量约8％）（6）耐碱GF（AR－GF）（7）低介GF（D－GF,电绝缘性和透波性，雷达罩）（8）高硅氧GF（H-Silicaglassfiber,耐烧蚀）（9）石英玻璃纤维（Silicaglassfiber）（10）低辐射GF（LE－GF）玻璃纤维品种性能一览表性能纤维类别有碱A化学C低介电D无碱E高强S粗纤维R高模量M拉伸强度，GPa3.13.12.53.44.584.43.5弹性模量，GPa7

5、37455718586110延伸率，%3.63.374.65.2密度，g/cm32.462.462.142.52.52.552.89无碱与中碱玻璃纤维性能对比3.按纤维长短和直径分类（1）按纤维长短定长（6~50mm）连续（2）按纤维直径大小粗纤维：30um初级纤维：20um中级纤维：10~20um高级纤维：3~10um超细纤维：小于4um（3）按纤维外观分类连续短切空心磨细无捻粗纱有捻粗纱2.2.3玻璃纤维的制备（1）坩锅拉丝法（玻璃球法）①制球玻璃原料混合熔炼炉1260℃造球机玻璃球（直径15~18mm）②拉丝工艺参数：铂金坩锅玻璃液温度：约为13

6、00℃漏丝板孔数：102，204，408个，国外3500个左右孔直径：1.5~2mm流出玻璃液温度：1190℃集束轮转速：1000~3000m/min拉丝直径：3~20um（2）池窑拉丝法（直接熔融法）将玻璃原料投入熔窑熔化后直接拉制成连续玻璃纤维优点：①省去制球工艺；②池窑容量大，生产能力高；③对窑温、液压、流量和漏板温度可以自动化集中控制；④适用于多孔大漏板生产粗玻璃纤维；⑤废产品易于回炉2.2.4玻璃纤维制品的制备工艺玻璃纤维的制造工艺2.2.5玻璃纤维制品的品种与规格1.玻璃纤维纱（1）常用术语1）原纱：玻璃纤维拉制过程中单丝经集束后的单股纱2

7、）原纱粗细指标：①支数β：1g原纱的长度（m)②特数（tex）：1000m长的原纱的质量（g）③旦、袋数（den）：9000m长原纱的质量（g）3）捻度：加捻的程度，用每米原纱的加捻数（捻/米）表示。S表示右捻；Z表示左捻4）股数N：由几根原纱合股组成（2）纱的品种和规格1）玻璃纤维无捻纱（粗纱）①概念：将拉丝得到的原纱，平行并股卷成圆筒形。②特点：平行排列，松散，对树脂浸润性好；易断头，起毛，不易编织。③牌号表示：无捻粗纱8-24/5表示单丝直径为8μm，5股并股，24m/g的玻璃纤维纱2)玻璃纤维有捻纱（细纱）：特性与无捻纱相反，多用于织玻璃纤维布

8、2.玻璃布（1）玻璃布的品种1）平纹布①经纱和纬纱相互间从一根纱下面穿过，压在另一根纱的上面，