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2009-01-20 來(lái)源:中國(guó)風(fēng)電材料設(shè)備網(wǎng) 瀏覽數(shù):4320
二、玻纖增強(qiáng)基材的發(fā)展趨勢(shì)
?、啪哂懈眯阅艿男鲁煞植@w發(fā)展
1.對(duì)傳統(tǒng)的E玻璃纖維,在保持其良好的電絕緣性、力學(xué)性和成型工藝性基礎(chǔ)上,對(duì)硼鋁硅酸鹽成分進(jìn)行調(diào)整,提高其環(huán)境友好性、耐酸性和降低介電性。相繼投產(chǎn)有無(wú)硼無(wú)氟的E-CR和advnten玻纖和NE玻纖等,這類(lèi)新玻纖逐漸擴(kuò)大規(guī)模世界總量已超過(guò)45萬(wàn)噸/年。
2.圍繞對(duì)玻纖更高力學(xué)性能,更高耐熱性能,更好的耐腐蝕性,以及一些特殊電性能等特殊功能要求,相繼開(kāi)發(fā)的耐堿、高強(qiáng)、高模量、高硅氧、石英、玄武巖等各種特玻璃纖維,隨著高科技的發(fā)展應(yīng)用也逐漸擴(kuò)大,這類(lèi)玻纖世界總量亦超過(guò)3萬(wàn)噸/年。
下面將主要特種玻纖的主要性能列表予以介紹。
高性能特種玻纖主要性能對(duì)比表
性能 |
C玻纖 | E玻纖 | EcR 玻纖 | Advntex 玻纖 | S玻纖 | 高硅氧玻纖 | 玄武巖纖維 | 石英玻纖 | 碳纖維 | 芳綸纖維 | |
密度(g/cm3) | 2.51 | 2.54 | 2.71 | 2.62 | 2.48 | 2.3 | 2.8 | 2.2 | 1.78 | 1.45 | |
拉伸強(qiáng)度(MPa) | 2600- 3000 | 3100- 3800 | 3300- 3800 | 3100- 3800 | 4710 | ~800 | 3000- 4240 | 3600- 5880 | 3500- 6000 | 2900- 3400 | |
彈性模量(GPa) | 65.3 | 72.5- 73.5 | 80-81 | 80-81 | 89 | 79.3- 93.1 | 78 | 230- 600 | 70-140 | ||
斷裂延伸率(%) | 2.7 | 4.7 | 4.8 | 4.6 | 5.6 | 3.1 | 1.5-2 | 2.8-3.6 | |||
最高工作溫度(℃ | 400 | 500 | 450 | 540 | 580 | 1000 | 700 | 1100 | 500 | 250 | |
1MHz下介電性 | 介電常數(shù) | 6.5 | 7 | 5-5.2 | 3.7-3.8 | ||||||
介電損耗 | 0.001 -0.002 | 0.001 | 0.0015 | 0.0001- 0.0002 | |||||||
酸浸失重 | 1NHCl,3h | 38.9% | 2.2% | ||||||||
10%Hcl,24h | 42% | 5.4% | |||||||||
10%H2SO4,24h | 39% | 6.2% | |||||||||
0.25molH2SO4,3h | 49.22mg | 1063.9mg | |||||||||
堿浸失重 | 0.5molNaOH,3h | 543.8mg | 253mg | ||||||||
2NNaOH,3h | 6% | 2.75% |
⑵玻纖紗的質(zhì)量提高。這方面主要圍繞改進(jìn)提高玻纖與被增強(qiáng)基體的結(jié)合力和紗線的進(jìn)一步加工性能而開(kāi)展。
這項(xiàng)工作的中心環(huán)節(jié)是浸潤(rùn)劑工作,它的發(fā)展又可分為兩個(gè)方面:
?、匐S著玻纖增強(qiáng)基體塑料品種的擴(kuò)大,對(duì)應(yīng)浸潤(rùn)劑的品種要擴(kuò)大,有三個(gè)增長(zhǎng)動(dòng)向:
a.除主體聚酯樹(shù)脂,環(huán)氧、酚醛等其他樹(shù)脂復(fù)合材料增加要求有較好的浸潤(rùn)劑對(duì)應(yīng)。
b.增強(qiáng)熱塑性塑料的快速發(fā)展,要求能滿(mǎn)足PP、PA、PBT、PPS、PEEK等各種熱塑性塑料增強(qiáng)用的浸潤(rùn)劑。
c.隨著復(fù)合材料可設(shè)計(jì)性要求的提高,玻纖紡織加工量增加。又要考慮減少淀粉型浸潤(rùn)劑的去除工序,更好兼顧增強(qiáng)效果和紗線加工工藝性的紡織增強(qiáng)性浸潤(rùn)劑就引起更多的開(kāi)發(fā)。
浸潤(rùn)劑不但有適應(yīng)各種被增強(qiáng)基體的大類(lèi),因?yàn)楦鞣N塑料又有性能差別的多個(gè)品種,至今塑料改性又發(fā)展很快。即是同一種塑性最終制品及其加工藝的不同對(duì)玻纖紗的要求也不一樣,所以浸潤(rùn)劑各大系列里又要有許多品種。
②擴(kuò)大浸潤(rùn)劑品種,又要提高與塑料的結(jié)合力,關(guān)鍵是開(kāi)發(fā)更多更好的成膜劑和相應(yīng)的偶聯(lián)劑。不少企業(yè)在對(duì)原有聚酯、環(huán)氧、聚氨酯、聚醋酸乙烯酯、淀粉成膜劑進(jìn)行改性,還在積極開(kāi)發(fā)稀烴基成膜劑。
其次從工藝上也在設(shè)法提高紗線質(zhì)量,動(dòng)向有以下三方面:
?、偕a(chǎn)低氣泡纖維(氣泡數(shù)<0.5個(gè)/g)提高紗線強(qiáng)度和電絕緣性。
?、谏a(chǎn)高質(zhì)量低Tex紡織用直接無(wú)捻粗紗,用于生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)機(jī)織、針織、編織物。
?、蹖?duì)紗進(jìn)行予混、予涂、予漬處理,得到予混紗、予涂紗、彩色紗和予漬短切纖維料粒等。這些產(chǎn)品將有利 于最終復(fù)合材料制品中玻纖含量增加和分布均勻度提高,從而有更好增強(qiáng)效果。予涂紗還可直接用于紡織加工。像圣哥班集團(tuán)twintex是玻纖與聚丙烯纖維同在拉絲過(guò)程中就混合的予混紗。予混紗還有后加工再形成的。
?、遣@w制品的發(fā)展。玻璃纖維增強(qiáng)基材制品向更好滿(mǎn)足復(fù)合材料的設(shè)計(jì)和制作工藝要求方向發(fā)展。除傳統(tǒng)各種增強(qiáng)基布和無(wú)紡材料(短切氈、連續(xù)氈、針織氈、表面氈等)進(jìn)一步發(fā)展而外,從2005年JEC看出有以下幾方面新的發(fā)展:
1.機(jī)織物向按要求向多組織、多規(guī)格發(fā)展。這次參展的臺(tái)灣電緣股份公司就是一代表,它生產(chǎn)8類(lèi)333規(guī)格的機(jī)織玻纖、碳纖、芳香族聚醯胺纖維及其他之間混織的增強(qiáng)布,其開(kāi)發(fā)的玻纖彩色電鍍布頗具特色。附圖即該公司各種布的縮印圖片。
機(jī)織物里發(fā)展較快的單向布,帶圈織物各種織帶和帶織物見(jiàn)下4圖。因?yàn)樗鼈兎謩e有更好適應(yīng)方向性;較好的層間強(qiáng)度;更好形狀適應(yīng)性和局部補(bǔ)強(qiáng)的特點(diǎn)。
2.經(jīng)編織物繼續(xù)高速發(fā)展。由于經(jīng)編織物比普通機(jī)織物做為增強(qiáng)基材有更好的方向選擇,玻纖挺直襯在其中有更好增強(qiáng)效果,也更能適應(yīng)復(fù)合化和予成型要求,所以很快成為主體增強(qiáng)基材之一。這次展出經(jīng)編織物的單位有近二十個(gè)。展出的品種規(guī)格越來(lái)越多。附圖展示了幾種典型針織品,包括多種多軸向、縫編和雙針排織物。不泛有許多專(zhuān)業(yè)加工廠,包括發(fā)展中國(guó)家如南非的texglass公司,我國(guó)浙江的成如旦基布有限公司和LiNTe公司等。歐洲最大的多軸向生產(chǎn)企業(yè)SAERTEX公司這次則以較大展位展示出它們向予成型產(chǎn)品深化的氣勢(shì)。
3.編織物進(jìn)一步活躍。編織物以對(duì)部件周邊提供均勻的軸向增強(qiáng)作用為特點(diǎn)。尺寸大小可有較大范圍。由于它的組織結(jié)構(gòu)決定了它的周邊有一定變形能力,可以進(jìn)一步變?yōu)榫匦魏屯沟刃螤?,進(jìn)一步發(fā)展還可變周長(zhǎng),所以在一些場(chǎng)合應(yīng)用有它的優(yōu)勢(shì),如增強(qiáng)管、筒狀物,制作假肢和一些運(yùn)動(dòng)器具,所以近幾年發(fā)展很快。這個(gè)方面領(lǐng)先的美國(guó)A&P公司。附圖展示了該公司的許多編織基材和一應(yīng)用實(shí)例。增強(qiáng)基材繩體以較強(qiáng)的形狀適應(yīng)性,對(duì)復(fù)合材料制品邊緣和角落的增強(qiáng)有它的優(yōu)勢(shì),所以作為不可缺少的結(jié)構(gòu)形式之一,近幾年也被人們重視。
4.三維織物也在增多。由于任何復(fù)合材料制品均有一定厚度,為提高片狀增強(qiáng)基材的層間結(jié)合力,有Z向聯(lián)接的三維織物就更受歡迎。所以近幾年不少單位在專(zhuān)心開(kāi)發(fā)三維織物,使其生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備趨于成熟。美國(guó)3Tex 公司是三維織物領(lǐng)先的專(zhuān)業(yè)開(kāi)發(fā)單位,本次展會(huì)上有較大展位,并得到觀眾的擁躍光顧,圖示出該公司已可批量生產(chǎn)的基本玻纖和碳纖三維織物結(jié)構(gòu)。
5.簇絨產(chǎn)品興起。展覽會(huì)上有幾個(gè)單位展出類(lèi)似縫紉繡花的方法來(lái)加工的增強(qiáng)基材,看來(lái)這種基材可形成類(lèi)似花樣的復(fù)雜形狀。下圖示意了簇絨產(chǎn)品的成型和產(chǎn)品實(shí)例。
6.復(fù)合基材進(jìn)一步發(fā)展。
復(fù)合基材有同種材料不同結(jié)構(gòu)的復(fù)合,也有不同材料不同結(jié)構(gòu)的復(fù)合。
有不少單位在積極開(kāi)發(fā)復(fù)合增強(qiáng)基材。比較典型的,法國(guó)CHOMARAT已成為名牌的夾芯玻纖織物,其結(jié)構(gòu)如圖示意,另法國(guó)圣哥班集團(tuán)也開(kāi)發(fā)了玻纖薄氈復(fù)合增強(qiáng)基材,其結(jié)構(gòu)如圖示意。
由于復(fù)合增強(qiáng)基材的發(fā)展,就開(kāi)始有專(zhuān)門(mén)生產(chǎn)芯材的企業(yè),瑞典BIAB公司在展會(huì)上就展出了多種夾層用泡沫芯材。
7.增強(qiáng)基材的“予成型”,展出活躍,發(fā)展很快,展出各種予成型樣品和能提供技術(shù)的單位不下頭貳拾個(gè)。這里附上典型的曲面帶孔帶筋復(fù)合材料予型體照片圖(1)、⊥形予形體示意圖圖(2)、“管狀予形體圖(3)及拱形構(gòu)件予形件予形型體圖(4)。予成型”是經(jīng)優(yōu)化設(shè)計(jì),選擇適合的增強(qiáng)基材并將它們組合成與復(fù)合材料制品形狀相近的一個(gè)整體的增強(qiáng)體。所以由于“予成型”的發(fā)展就推動(dòng)了它所需要的一些類(lèi)別、形態(tài)基材的發(fā)展。
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