玻璃纤维与立体织物教材课件

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,目 录,玻璃纤维工业概况,特种玻璃纤维发展概况,特纤性能,特纤应用,3.,立体织物发展概况,立体织物编织方法,立体织物性能及其应用,目 录玻璃纤维工业概况,玻璃纤维工业概况,坩埚法和池窑法发展历程：,1958,年，从前苏联引进坩埚法拉丝技术,1990,年，第一条池窑生产线在广东珠海功控玻纤公司建成（,4000,吨,/,年）,1997,年，首条万吨级的池窑生产线在山东泰安建成,1998,年，具有自主知识产权的,7500,吨,/,年池窑生产线在杭玻集团建成,1999,年开始，在国家产业政策的引导下，池窑法生产技术迅速推广，逐步形成以池窑技术为主导的企业群,2003,年，池窑法玻璃纤维产量首次超过坩埚法，占总产量的比例达到,57%,2005,年，共有近,40,座池窑生产线,玻璃纤维工业概况坩埚法和池窑法发展历程：,玻璃纤维工业概况,(1),总产量迅速增长,在池窑拉丝进入推广期的,1997,年以后,7,年时间里,我国玻纤总量的增长，相当于美国,1968,1988,年,20,年的增长。我国一跃成为世界第二大玻纤生产国和出口大国。,(2),品种、质量有较大提高,品种方面。从,E,级（,7,）至,U,级（,24,），,22.5Tex,到,4800Tex,纤维均能生产。，我们已成为世界传统增强基材,(,无捻粗纱、方格布、短切纤维毡等,),生产大国之一。对于缝编毡、复合毡、连续毡、针剌毡、表面毡、多轴向织物等一些新的增强基材，我国都已工业化生产。池窑基地企业的产品品种均超过,200,种。,质量方面。玻纤增强基材质量的提高，从行业抽查中直接得到确认。在标准提高的情况下，行业抽查推标符合率，从,31.8%(97,年,),提升到,70%(,近两年,),以上，其中池窑企业更高。无捻粗纱的质量在也在稳中提高，如含水率这个重要指标，从抽查来看有较大改善，,97,年的抽查平均值为,0.33%,，企业间差别较大；,2003,年抽查的含水率平均值为,0.088%,，且企业间差别小，其中池窑企业情况更好，其平均含水率为,0.026%,。,玻璃纤维工业概况(1)总产量迅速增长,玻璃纤维工业概况,池窑生产线工艺示意图,玻璃纤维工业概况 池窑生产线工艺示意图,玻璃纤维工业概况,中国玻璃纤维工业发展迅猛,年增长近,30%,预计十一,.,五末将达到,150,万吨,成为世界第一生产大国,玻璃纤维工业概况 中国玻璃纤维工业发展迅猛,年增长近30%,玻璃纤维工业概况,1.1,分类 按性能成分分类,序号,分 类,特 征,1,无碱玻璃纤维（,E,玻璃纤维）,碱金属氧化物含量,0.8,2,中碱玻璃纤维（,C,玻璃纤维）,碱金属氧化物含量,6,12,3,高碱玻璃纤维（,A,玻璃纤维）,碱金属氧化物含量,12,4,高强玻璃纤维（,S,玻璃纤维）,拉伸强度比,E,玻璃纤维提高,30,40,5,低介电玻璃纤维（,D,玻璃纤维）,介电常数,3.5,4,6,高模量玻璃纤维（,M,玻璃纤维）,比模量和比强度分别比无碱玻璃纤维提高,15,和,10,7,耐辐照玻璃纤维,在高能辐射（,射线和中子的混合辐射）下十分稳定,8,石英玻璃纤维,SiO,2,含量在,99.9%,以上,9,高硅氧玻璃纤维,SiO,2,含量在,96%,以上,玻璃纤维工业概况 1.1 分类 按性能成分分类序号分,我国主要玻璃纤维成分,组份或性能,E,玻璃,C,玻璃,S,玻璃,A,玻璃,M,玻璃,SiO,2,54.1,67.3,5257,71,4854,Al,2,O,3,14.9,7,2025,3,1622,CaO,16.6,9.5,/,8,/,MgO,4.6,4.2,1014,3,1823,Na,2,O,、,K,2,O,0.5,12,/,15,/,B,2,O,3,8.5,/,5,/,/,Fe,2,O,3,0.5,0.5,1.2,/,/,CeO,2,/,/,12,/,13,Li,2,O,/,/,0.81.2,/,/,ZrO,2,/,/,/,/,04,TiO,2,微量,/,/,/,04,析晶上限温度,/,1135,1140,1320,1020,1300,单丝强度,/Mpa,3058,2626,4018,弹性模量,/Gpa,71.5,83.3,93.1,密度,/(g/cm,3,),2.57,2.53,2.54,2.51,2.77,铝硼硅酸盐,钠钙硅酸盐,钠钙硅酸盐,硅铝镁三元系统,硅铝镁三元系统,我国主要玻璃纤维成分组份或性能E玻璃C玻璃S玻璃A玻璃M玻璃,玻璃纤维工业概况,1.1,分类 按加工分类,玻璃纤维工业概况 1.1 分类 按加工分类,化学名称,结构式,牌号,适用树脂,乙烯基三乙氧基硅烷,A-151,PS,PE,PP,乙烯基三甲氧乙氧基硅烷,A-172,KBC-1003,PE,，,PP,，,PS,，,PVC,，,EPDM,-,氨基丙基三乙氧基硅烷,A-1100,KH-550,KBE-903,EP,，,PF,，,UP,，,MF,，,PVC,，,PC,，,PE,，,PP,，,PA,，,S/AN,，,PMMA,-,甲基丙烯酸丙酯基三甲氧基硅烷,A-174,KH-570,UP,，,EP,，,PS,，,PE,，,ABS,，,PP,，,PMMA,，,S/AN,-,（,2,，,3-,环氧丙氧基）丙基三甲氧基硅烷,A-187,KH-560,KBM-403,Y-4087,Z-6040,S510,EP,，,PF,，,UP,，,MF,，,PVC,，,PC,，,ABS,，,S/AN,，,PS,，,PA,，,PE,，,PP,常用偶联剂,化学名称结构式牌号适用树脂乙烯基三乙氧基硅烷A-151PS,一、玻璃纤维,1.2,性能,力学性能高,拉伸强度,1.47,4.8GPa,，比块状玻璃高数十倍,断裂伸长率,3,5%,耐温性好,400,500,条件下，强度基本不降低,高硅氧纤维长期使用温度,900,以上,石英纤维可达,1200,以上,应用,结构材料 功能材料 结构功能一体化材料 电子材料,一、玻璃纤维 1.2 性能力学性能高,二、特种玻璃纤维,高强度玻璃纤维,(S,T,R),低介电常数玻璃纤维,(D,NE),高硅氧玻璃纤维,非圆形截面玻璃纤维,空心玻璃纤维,耐福照玻璃纤维,高模量玻璃纤维,二、特种玻璃纤维高强度玻璃纤维(S,T,R),二、特种玻璃纤维,2.1,高强度玻璃纤维,组分为,SiO,2,-Al,2,O,3,-MgO,或,SiO,2,-Al,2,O,3,-CaO-MgO,系统，具有高强度、高模量、耐高温、耐腐蚀等优异的综合性能，与,E,玻璃纤维相比拉伸强度提高,30,40%,，拉伸模量提高,10,20%,。,在高性能复合材料以及耐热材料等领域中广泛应用，是应用最广的特种功能玻璃纤维之一。我国高强玻璃纤维广泛应用于航天、航空、兵器、舰船、化工等领域。,世界上仅有五个国家拥有高强度玻璃纤维生产技术,美国（,S-2,）,法国（,R,）,日本（,T,）,白俄罗斯（,）,中国（,HS2,与,HS4,）,二、特种玻璃纤维 2.1 高强度玻璃纤维组分为SiO2,二、特种玻璃纤维,2.1,高强度玻璃纤维,各国高强玻璃纤维性能对比,性 能,美国,S-2,法国,R,日本,T,俄罗斯,中国,HS2,中国,HS4,新生态单丝强度,MPa,4500,4890,4400,4650,45005000,4020,4600,拉伸弹性模量,GPa,84.7,86.9,83.8,84.3,95.0,82.9,86.45,断裂伸长,5.4,4.8,5.5,4.5,4.9,5.3,密度,g/cm,3,2.49,2.56,2.49,2.56,2.54,2.53,浸胶束纱强度,MPa,3700,4300,3400,3400,3300,2600,3000,2943,3575,二、特种玻璃纤维 2.1 高强度玻璃纤维各国高强玻璃,各种高强度玻纤的化学成份及性能表（,wt%,）,SiO,2,Al,2,O,3,MgO,CaO,R,2,O,B,2,O,3,Fe,2,O,3,S-2,64-66,24-25,9.5-10,0-0.2,0.02,0-0.1,R,58-60,23.5-25.5,5-7,8-10,0-1,0-0.35,0-0.5,F,2,0-0.3,T,62-65,20-25,10-15,0.01,0-1,0.01,0.1,Zr,2,O,3,1,BM,58-60,20-27,10-15,0.18-0.45,TiO,2,0.7,0.1-0.6,Zr,2,O,3,0.2,HS2,52-57,20-25,10-14,5,1.2,Li,2,O0.8-1.2,Advantex,59-62,12-15,1-4,20-24,0-2,B,2,O,3,0.2,各种高强度玻纤的化学成份及性能表（wt%）SiO2Al2O3,高强度玻璃纤维应用,高强度玻璃纤维应用,混凝土构件,表面处理层,不平处修整,断面修复,裂缝注浆修补,复合材料片材,表面修饰,粘接剂,1993,年起步,形成布、板、筋系列产品,和同济大学等合作，开展了系统研究,在数十个工程中应用,混凝土构件表面处理层不平处修整断面修复裂缝注浆修补复合材料片,高强度玻璃纤维应用,GLARE,Ultra-wide body Airbus A380,高强度玻璃纤维应用GLAREUltra-wide body,二、特种玻璃纤维,2.2,低介电玻璃纤维,具有密度低、介电常数及介电损耗低、介电性能受环境温度和频率等外界影响因素小等特点。,是一种理想的高性能飞机雷达罩增强基材，具有轻质、宽频带、高透波等特性。,随着电子通讯和信息产业向高频、大容量、小型化方向发展，对印刷线路板基材的玻璃纤维介电性能提出了更高的要求，世界各国都着手研究用于印刷线路板基材用的低介电玻璃纤维。,上世纪,90,年代后期，日本日东纺研制成功工艺和化学稳定性比,D,低介电玻璃纤维（法国圣哥班公司）更好的,NE,低介电玻璃纤维，用作覆铜板基材。,我国先后研制成功,D,2,、,D,3,、,D,k,介电常数可调的低介电玻璃纤维，用于复合材料或印刷线路板（复合材料的介电常数可降低,0.3,左右）。,二、特种玻璃纤维 2.2 低介电玻璃纤维具有密度低、介,二、特种玻璃纤维,2.2,低介电玻璃纤维,我国,D,2,、,D,3,、,D,K,玻璃纤维性能,性能,D,2,D,3,D,K,密度,g/cm,3,2.14,2.3,2.3,新生态单丝强度,MPa,2060,2600,2600,弹性模量,GPa,48.0,55,55,介电常数,4.0,4.5,5.0,介电损耗,0.003,0.0035,0.0035,无埝粗纱强力,N/Tex,0.45,0.50,二、特种玻璃纤维 2.2 低介电玻璃纤维我国D2、D,二、特种玻璃纤维,2.3,高硅氧玻璃纤维,SiO,2,含量在,96%,以上，是一种耐高温的无机纤维，长期使用温度可达,900,以上。广泛应用于航天飞行器防热、耐高温绝缘、防火防护、高温气体或液体过滤等。,美国,Hitco,公司上世纪,40,年代率先商业化生产，注册商标,“,Refrasil,”,。,美国,Harveg,公司、俄罗斯玻璃钢科研联合体和白俄罗斯波洛茨克玻纤生产联合体等均有高硅氧玻璃纤维及制品的研究与生产。,世界高硅氧玻璃纤维生产量集中在前苏联。,我国自上世纪,60,年代初开始研究，历经,80,、,90,年代的工艺及装备等持续改进，现生产能力居世界前五位。,主要制品：高硅氧织物、高硅氧套管、高硅氧短纤维、连续高硅氧纤维和高硅氧棉等。,二、特种玻璃纤维 2.3 高硅氧玻璃纤维SiO2含量在96,二、特种玻璃纤维,2.4,其他特种玻璃纤维,高模量玻璃纤维,比模量和比强度比,E,玻璃纤维提高,15,和,10,具有良好的电绝缘性能,我国,M1,玻璃纤维弹性模量为,91GPa,，,M2,玻璃纤维为,93GPa,用于国防军工、体育器材、电子电器等领域,耐辐照玻璃纤维,高能辐射条件下十分稳定（中子通量,110,20,中子,/cm,2,、,剂量