玻璃纤维性能详解:物理、力学与化学特性
玻纤使用性能由物理、力学、化学特性决定。各纤维光滑近圆截面,纤维间内聚力极小,影响复合材料基体结合。 表1对比玻纤、碳纤维、常见纺织纤维、金属密度。 玻纤密度介于有机纤维和常规金属之间,接近铝,可替代航空航天、汽车领域的铝钛合金。具体密度随成分变化:无碱纤维通常比高碱纤维重。 介电性能取决于玻璃碱氧化物含量。无碱玻纤介电常数最低(≈6.5),广泛用作电绝缘体。 玻纤是优异热绝缘体,尤其玻璃棉形式。低导热源于纤维间气隙;气隙越大导热越低。此外,因无机特性,玻纤不燃且耐热——有机纺织品不具备这些属性。 表2列出玻纤、碳纤维、常见纺织品、金属的断裂强度和伸长率。 核心优势: 玻纤化学性质极稳定,耐酸、碱及大多数无机化合物,适用腐蚀环境。 除核心性能外,玻纤还具抗老化、抗腐蚀、防霉、抗紫外线。表面处理可改善加工性。但断端纤维刺激皮肤,长期吸入有呼吸风险。玻纤不吸湿、难染色,制造成本高于有机纺织品。
物理性能
外观与形态
密度
材料类型 密度 (g/cm³) 玻璃纤维 2.4–2.7 棉 1.5–1.6 丝 1.30–1.45 锦纶 1.14 碳纤维 1.8 铝 2.7 钢 7.8 电学性能
热学性能
力学性能
材料类型 断裂强度 (N) 伸长率 (%) 玻璃纤维 1370–1470 2–3 棉 255–686 7–10 丝 392–520 1.3–31 锦纶 44–588 26–32 碳纤维 2790–3100 1.5–1.6 铝 127–177 4–8 钢 363–441 20–30
化学性能
其他属性
纤维