玻璃纤维复合材料的合成机理解析

玻璃纤维复合材料的合成机理解析

孙凤莹 ,丁乾坤

山东玻纤集团股份有限公司

摘要：本文对玻璃纤维复合材料的合成机理进行分析。首先阐述玻璃纤维的基础类型，其次详细探讨了玻璃纤维及其复合材料的制备机理，最后分析玻璃纤维及其复合材料的应用。希望解析后，可给相关工作人员一些参考。

关键词：玻璃纤维；复合材料；合成机理

引言

玻璃纤维最初是美国研发出来的，因为该材料有其他材料所不具备的优势，比如绝缘性、耐高温、耐腐蚀、阻燃性等，可以将其应用到航空航天、军事、建筑等领域内，产生较高的综合价值。玻璃纤维材料是由多种材料组成的，比如氧化铝、氧化硼、氧化镁等等，这些材料在多种腐蚀介质的作用之下，依然可以保持较高的稳定性，达到良好的运行效果。玻璃纤维材料的吸湿性比较低，同时还具备非常高的隔热、防震等效果，但是其脆性比较大，必须有针对性的选择应用。目前我国在玻璃纤维材料应用中，多数都是以复合型材料的形式使用，保证材料的性能满足要求，提高使用的安全性。经过分析发现，玻璃纤维中的氧化硅是其内部网格结构组成的主要部分，氧化铝则会给材料的融化性产生影响，氧化镁则主要是影响材料的介电性能。随着玻璃纤维材料不断的发展，技术水平日益提升，很多专家、学者都在积极的研究，但是总体来说，我国的玻璃纤维材料远远落后于其他发达国家，还需要不断进步。

1玻璃纤维的分类

以国际上通用的分类法则展开分析，将玻璃纤维按照含碱量的差异展开分类，比如无碱玻璃纤维、低碱玻璃纤维、中碱玻璃纤维、高碱玻璃纤维。无碱玻璃纤维通常也可以叫做E玻璃纤维，其碱金属含量通常在0.5%左右，一般不会超过0.7%，广泛应用到玻璃钢增强材料中。在目前使用的玻璃纤维材料中，无碱玻璃纤维的耐水效果是最好的，但是耐酸性明显不足，耐碱效果良好。低碱玻璃纤维通常其碱金属含量在2%以内，总体来说材料的稳定性较好，但是电性、强度要稍微逊色于无碱玻璃纤维。中碱玻璃纤维通常也可以叫做C玻璃纤维，其碱金属含量一般为12%，一般可以用来制作乳胶基布、酸性过滤布等，耐水性相对较高，为二级水解级，耐酸性较之无碱玻璃纤维的效果更好。高碱玻璃纤维通常也可以叫做A玻璃纤维，其碱金属含量在15%以上，一般可以应用碎平板玻璃或者碎瓶子作为原材料制作，作为蓄电池隔离片使用，也可以进行管道包扎等，防潮的效果良好。但是我们也要注意，目前所有应用的玻璃纤维材料都是不耐碱的，所以如果需要在碱性条件下应用，必须对碱性的强弱有足够的了解，以保证其运行的效果合格。

2玻璃纤维及其复合材料的制备机理

玻璃纤维已经成为人们日常生活的重要材料之一，且随着技术的发展，玻璃纤维材料的性能和质量也在不断的提高，使用范围不断扩大。在玻璃纤维材料的生产中，加固的玻璃纤维生产环节有着较高的复杂性，对技术、器械都有着更高的要求。玻璃纤维及其复合材料生产的过程中，进行纤维尺寸的控制尤为重要，这关系产品的质量和性能。在玻璃纤维及其复合材料的制作中，通常需要在薄层结构的表面涂抹一层人造纤维，生产时必然会应用到浆料，这是非常重要的添加剂。因此，在生产中，加强浆料的控制，保证玻璃纤维的性能参数和指标符合要求，提高材料的总体性能。此外，因为玻璃纤维表面结构制作中，通常要进行聚合物的形成，了解影响性能因素，需要在复合材料的界面进行优化处理，保证材料的性能符合运行要求，提高总体的使用质量。

在玻璃纤维及其复合材料生产中，经过熔融处理的玻璃在自身重力的作用之下经过铂/铑合金衬套，该部件内存在大量的尖端孔喷头。通过衬板进行温度的调节，重要采取电加热的处理方式，保证温度处于合理的范围内，以保证玻璃材料的粘度效果合格。熔化之后的玻璃从套筒喷头缓慢的滴下，然后快速的形成细纤维材料，同时在套筒的下部形成了细水雾。在材料的成型与冷却的几毫秒时间内，通过设备快速给材料喷射浆料，以形成混合料。再应用设备将纤维卷成一股，同时传输到第二个制作阶段中，一般都会选择应用高速旋转或者切割的处理方式。一般来说，在旋转或者切割的操作中，必须在施胶后的几秒内全部完成操作。很多的生产系统内，都会采用水化学系统，其固体含量在0.05%-10%之间，具备特殊用途的材料。干燥时，需要在聚合物的成膜器上开展，将各个细丝全部都固定到一起，且与纤维接触的环节，不会发生保护丝损坏的情况。成膜剂的选择过程中，应该和预期的聚合物是融合的，达到施胶的标准。目前我国在玻璃纤维的生产中，施胶剂通常是硅烷，其聚合的性能较高，并且在结构表面和玻璃纤维发生化学反应。目前很多生产工艺中都会优先选择硅烷偶联剂，生产制造效率较高，综合运行效果良好，完全可以达到材料的性能要求。

3玻璃纤维及其复合材料的应用

3.1航空、国防领域

玻璃纤维应用到航空领域的历史较为长远，其在二十世纪的60年代就已经被应用到美国军方，此时主要是在洲际导弹发动机壳上使用，达到运行的要求，且能够减轻自重。除了可以单独应用外，玻璃纤维还可以制作为复合性的材料混合使用，比如防弹车、防弹衣等。航空飞行领域内，应用玻璃纤维制作雷达、内饰、机翼等部件，提高运行的效果，满足运行安全性要求，还能够减轻自重，综合性能极为优越。

3.2建筑材料领域

自从我国逐步的禁止采收河砂后，海砂、矿砂就成为人们使用非常普遍的无机非金属材料，但是在材料中存在的氯离子、硫酸物等导致其使用寿命比较低，影响总体的应用效果。在应用玻璃纤维复合材料之后，有效的促进钢筋等结构材料的耐腐蚀性提升，同时还能够减轻结构的自重。比如将玻璃纤维材料与聚乙烯醇混合制作的复合材料，保证结构的强度性能达到要求，还具备较高的耐碱性，柔性性能也会得到提升，满足多种恶劣条件下的应用。

3.3水泥基材领域

水泥是主要的工程材料之一，其性能非常优越，主要特点是抗压强度比较高，但是抗折、抗拉、抗冲击的性能则比较差，这也是水泥材料的主要弊端。在水泥材料中加入玻璃纤维材料后，制作成为复合型材料，提高材料性能，消除缺陷和问题。水泥中加入4%-5%的玻璃纤维，有效的提升材料的性能，达到恶劣条件下应用的要求。经过大量的实践经验总结可以发现，在水泥材料中加入玻璃纤维，有效的提升抗压强度，并且保证水泥材料的稳定性更高，一般可以提升超过44%。

4结语

玻璃纤维是一种性能优越的无机非金属材料，通过与其他材料混合后制作复合材料，性能的提升更加的明显。随着玻璃纤维材料性能不断提升，生产能力也在提升，被大量的应用到航空、军事、工程等领域内，为社会的发展和进步做出必要的贡献。但是目前玻璃纤维在生产制作中，依然有很多的问题，必须要积极的探索和应用，才能发挥出玻璃纤维材料的优势，为社会发展做出贡献。

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