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高强度玻璃纤维研究与应用

高强度玻璃纤维研究与应用

[来源:原创]    [编辑:admin]    [日期:14-10-14]    [热度:]

高强玻璃纤维是特种功能玻璃纤维中应用最广的一种,具有强度高、耐高温、抗冲击、透波高、耐腐蚀等优异的性能,在高性能复合材料及耐热材料领域应用广泛。与普通无碱玻璃(E-glass)相比,高强玻璃纤维生产技术难度大、总产量低,但其需求增长速度是普通玻璃纤维的4倍以上,其优良的性价比是目前其他纤维材料无法替代的,已在航空、航天、船舶、兵器、建筑、体育、化工、电子等领域广泛应用。 高强玻璃纤维组分 目前,高强玻璃纤维包括美国S-2高强纤维(AGY企业)、法国R纤维(Saint-Gobain)、日本T纤维(日东纺)和中国HS高强纤维(中材科技股份有限企业)4类。高强玻璃成分如表1所示,商业生产的高强玻璃纤维成分为SiO2-Al2O3-MgO或SiO2-Al2O3-CaO-MgO系统,这种玻璃存在析晶上限温度高、析晶速度快、玻璃熔体粘 表 1,商业高强玻璃主要组分 w/% 1.jpg 度大、玻璃中气泡不易排除等问题,影响了纤维强度及成型工艺的连续性。为了熔制作业性能优良的玻璃,通常在玻璃组分中引入助熔剂,以进一步提高高强玻璃纤维的生产工艺稳定性。日东纺田邨进一等在SiO2-Al2O3-MgO组分中分别加入0.1%-1.1%的CaO和B2O3,在1600℃下熔制5-15h,观察玻璃中气泡的数量(见表2),当玻璃加入CaO和B2O3后,与S-2玻璃相比,气泡数可下降2-5倍,纤维新生态强度提高5%-10%,纤维成型工艺稳定。 表 2,高强玻璃纤维组分与性能(日东纺田邨进一试验) 2.jpg 日东纺将高强玻璃纤维应用到印刷线路板上,对玻璃纤维中的气泡数量进行严格的限定,为了有效降低玻璃中的气泡,避免长时间熔制,提高纤维成型性能,田邨进一等先后在S-2玻璃组分中加入了0.1%-0.5%的Fe2O3、TiO2、MnO2、Co2O3、CuO、ZnO、CeO2等过渡金属氧化物,同时取代了Sb2O3和As2O3有害澄清剂,其中0.6%Fe2O3的引入可显著降低玻璃中气泡数量,而含Fe2O3的玻璃熔制中还需严格控制FeO的生成,如当HS2玻璃中FeO含量增加到0.3%以上时,纤维新生态强度将从4100MPa下降到2800MPa,为此需要控制玻璃原料的COD值以及矿物原料中还原性氧化物杂质的含量。 为进一步提高高强玻璃纤维成型工艺性能,拓宽纤维成型温度范围,日东纺上田浩司等以S-2玻璃成分为基础,用TiO2、ZrO2、CaO、Na2O、Fe2O3、B2O3等氧化物对SiO2-Al2O3-MgO组分进行调整,降低析晶上限温度和拉丝温度,减少气泡数量,如表3所示。

文章来源:www.wanggebu8.com

关键字:高强度玻璃纤维研究与应用
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