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高碱玻璃纤维性能缺陷难克服

[作者:不详] [日期:09-09-22 11:27:28] [热度:]

[导读:]高碱玻璃纤维性能缺陷难克服 我国玻璃纤维工业发展初期的品种之一是用铂坩埚拉制的高碱玻璃纤维(含R2015%)即用平板玻璃的玻璃成分,制成玻璃球,再拉制成纤维,织造成纱和布等产品。经过几年的运行,在60年代初出现了严重的问题,高碱玻璃纤维产品变脆,尤其在南方,..

高碱玻璃纤维性能缺陷难克服

  
    我国玻璃纤维工业发展初期的品种之一是用铂坩埚拉制的高碱玻璃纤维(含R20≥15%)即用平板玻璃的玻璃成分,制成玻璃球,再拉制成纤维,织造成纱和布等产品。经过几年的运行,在60年代初出现了严重的问题,高碱玻璃纤维产品变脆,尤其在南方,经黄梅雨高湿度季节后,该现象尤其严重,用手指就可在布上戳出个洞,用户纷纷退货,年轻的玻璃纤维工业严重受挫,几近夭折。
    在玻纤工业发展关键时刻,行业的科技人员进行了艰苦的科研工作,找出了原因,并采用耐水性良好的中碱5号替代耐水性差的高碱玻璃纤维,至今已成为我国玻纤工业两大系列产品之一。改革开放以来,我国玻纤工业获得了飞速的发展,池窑拉丝等国际先进的生产工艺已在我国生根、开花、结果。玻纤产品无论从产量、品种和质量上逐步缩小了与国际先进国家的差距。
    在这大好发展的形势下,出现了一些不协调的现象,由于各种原因,一些小企业还在生产高碱玻璃纤维产品,销售给用户作增强制品。由于高碱玻璃纤维材料自身存在的强度低、耐水和耐碱性差的缺陷,这种缺陷是无法克服的,用它作增强制品,最终只会损害用户的利益,甚至危及生命。我们希望全社会都来关注高碱玻璃纤维制品的淘汰,使失败的历史不再重演。
    平板、瓶罐、器皿、保温瓶、软质灯泡等玻璃制品中的绝大部分均含有14%以上的R20量,用它们的废品作原料生产的玻璃纤维统称为高碱玻璃纤维。
    玻璃纤维的性能取决于玻璃成分,高碱玻璃纤维含14%以上的R20量。众所周知,碱金属氧化物(R20)是助熔剂,在玻璃中是网络外离子,与硅组成非桥氧结构,它的含量越多,则非桥氧越多,而桥氧结构越少,玻璃结构松弛。玻璃的强度、化学稳定性等一系列使用性能变差。未进入玻璃结构骨架的碱金属离子在水、碱等介质作用下会不断被浸出,且玻璃纤维的直径仅为6微米~23微米,与块玻璃(玻璃制品)相比,单位质量比表面积大出几百倍甚至上千倍,因此其化学稳定性大大降低。
    高碱玻璃纤维不适合作增强材料的主要原因是化学稳定性差,尤其是耐水、耐碱性差。附表列出了三种玻璃纤维表面积同为5000平方米的试样,在250毫升蒸馏水中1000℃煮沸3小时后的耐水性和耐碱性。
    表中所列高碱玻璃纤维的体积电阻率大大地低于无碱玻璃纤维,决不能用作电绝缘玻璃钢和其它电绝缘制品;在水煮实验中,其析碱量高碱玻璃纤维是无碱的4.8倍,中碱的202倍,为水解三级;耐碱性在0.5氢氧化钠中失重,高碱纤维是无碱纤维的4.2倍,是中碱纤维的2倍,充分说明高碱纤维耐碱性能很差,根本不能作为水泥制品的增强材料。
    由于目前尚未找到能有效防止水侵蚀纤维的表面处理剂,因此不管是纤维制品还是纤维增强后的复合材料,在贮存、使用过程中,空气中存在的水汽通过吸附、毛细管力作用,纤维表面或纤维与树脂界面上均会吸附水,它与纤维作用,碱金属离子侵蚀出来,生成强碱性的氢氧化钠(钾),它们又无法带走而留在纤维表面,进一步演变成强碱溶液对纤维的作用。而高碱玻璃纤维又不耐碱(在0.5氢氧化钠溶液中,5000平方厘米表面积的纤维,100℃,3小时高碱纤维的失重是无碱的4.2倍,中碱5号的2倍)。碱侵蚀的结果,破坏了纤维中的硅氧骨架,造成纤维变脆,强度大幅度降低。笔者曾用纤维结圈法测定了三种纤维的脆性,即测定纤维断裂前结圈的直径D,用D/d比值来表示脆性(d为纤维直径),纤维越脆,其比值越大。测定的结果是库存中已手感发脆的高碱玻璃纤维,其比值竟高达181,是同样库存的无碱玻璃纤维的7.5倍,中碱5号纤维的7倍。显而易见,一种没有强度且变脆的纤维,是绝对起不到增强作用的。由此可见,耐水性和耐碱性差、强度低的高碱玻璃纤维作为玻璃钢、石膏、水泥、无机玻璃钢等的增强材料是不可行的.
 

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