深入了解增强塑料中的玻璃纤维

正如我们在上一篇文章中所讨论的，将增强纤维添加到塑料树脂中以增加拉伸强度 复合材料的强度和弯曲模量以及塑料的热变形温度。在这篇博文中，我们将仔细研究玻璃纤维。

玻璃纤维 用作许多塑料复合材料的增强剂。这些材料被称为 GRP 或玻璃增强塑料，由许多细玻璃纤维与塑料基质组合而成。这些纤维是通过五个步骤生产的：

1) 批处理

用于制造玻璃纤维的材料是二氧化硅、石灰石和纯碱。二氧化硅是用于形成玻璃的主要材料，而纯碱和石灰石用于降低熔化温度。其他材料用于改善各种性能。例如，硼砂用于使玻璃更具耐化学性。根据制造的具体玻璃，加工过程还可能包括煅烧氧化铝、长石、霞石正长岩、镁、高岭土和硼。将精确数量的原材料一起称重称为批次。

2) 熔化

该批料在称为料道的熔炉中以大约 2500° F 的温度加热。必须仔细控制温度以确保生产出优质的玻璃纤维。

3) 纤维化

首先将玻璃挤出，然后细化。在挤压过程中，熔融玻璃从料道流出并通过一个带有 200 到 8,000 个非常细孔的套管。当灯丝在 1204°C/2200°F 左右离开套管时，它通过电子方式加热并通过水射流冷却。细化是将挤出的熔融玻璃流机械拉伸成称为细丝的纤维元素的过程，每根细丝的直径都小于人的头发。

4) 涂层

在最后的加工阶段，应用化学涂层或施胶。

5) 包装

最后，涂覆的长丝聚集在一起，形成一捆 51 到 1,624 根长丝，这些长丝缠绕在鼓上，形成看起来像线轴的东西。 然后这些桶在烘箱中干燥，然后按原样运输或进一步加工，例如制成短切纤维、粗纱或纱线。

有几种类型的玻璃纤维。最常见的是 E 玻璃，称为“E”，因为它最初用于电气应用。它是铝硼硅酸盐玻璃，其中碱金属氧化物的重量百分比低于 1%。现在主要用于增强塑料。无碱玻璃是第一种用于制造连续长丝的玻璃配方，代表了世界上大部分的玻璃纤维生产。 E 玻璃是无碱的，它的制造代表了世界上硼的最大使用量。它很容易受到氯离子的侵蚀，因此对于海洋应用来说是一个糟糕的选择。其他类型包括含有很少或不含氧化硼的 A 玻璃或碱石灰玻璃，E-CR 玻璃意味着具有铝石灰硅酸盐和少于 1% 重量百分比的碱氧化物的电气/化学耐受性。 E-CR 玻璃纤维具有高耐酸性。另一种是C-glass，“C”代表“耐化学性”。 C-玻璃由氧化硼含量高的碱石灰玻璃组成，用于玻璃短纤维和绝缘材料。在 T-glass 中，“T”代表“热绝缘体”，是 C-Glass 的北美版本。它用作绝缘级吹制玻璃。此外，还有具有低介电常数的 D 玻璃或硼硅酸盐玻璃，R 玻璃（“R”用于增强）是不含 MgO 和 CaO 的铝硅酸盐玻璃，具有高机械要求。最后，S-玻璃或硬质玻璃含有不含CaO但含有MgO的铝硅酸盐玻璃，具有高拉伸强度。它用于建造建筑物和作为飞机的环氧树脂复合材料。

与碳纤维不同，玻璃纤维不导电。尽管它们不像碳纤维那样坚固或坚硬，但它们更便宜且不易碎。玻璃纤维提高了复合材料的拉伸强度和弯曲模量。

玻璃纤维复合材料用于制造浴缸、船、水和化粪池、冲浪板、钓鱼竿、汽车零件、滑雪板、冲浪板、高尔夫球杆、游泳池、飞机、桨、家具、X光机床，甚至游乐设施上的汽车。

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