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高堿玻璃纖維性能缺陷難克服

[作者:不詳] [日期:09-09-22 11:27:28] [熱度:]

[導讀:]高堿玻璃纖維性能缺陷難克服 我國玻璃纖維工業發展初期的品種之一是用鉑坩堝拉制的高堿玻璃纖維(含R2015%)即用平板玻璃的玻璃成分,制成玻璃球,再拉制成纖維,織造成紗和布等產品。經過幾年的運行,在60年代初出現了嚴重的問題,高堿玻璃纖維產品變脆,尤其在南方,..

高堿玻璃纖維性能缺陷難克服

  
    我國玻璃纖維工業發展初期的品種之一是用鉑坩堝拉制的高堿玻璃纖維(含R20≥15%)即用平板玻璃的玻璃成分,制成玻璃球,再拉制成纖維,織造成紗和布等產品。經過幾年的運行,在60年代初出現了嚴重的問題,高堿玻璃纖維產品變脆,尤其在南方,經黃梅雨高濕度季節后,該現象尤其嚴重,用手指就可在布上戳出個洞,用戶紛紛退貨,年輕的玻璃纖維工業嚴重受挫,幾近夭折。
    在玻纖工業發展關鍵時刻,行業的科技人員進行了艱苦的科研工作,找出了原因,并采用耐水性良好的中堿5號替代耐水性差的高堿玻璃纖維,至今已成為我國玻纖工業兩大系列產品之一。改革開放以來,我國玻纖工業獲得了飛速的發展,池窯拉絲等國際先進的生產工藝已在我國生根、開花、結果。玻纖產品無論從產量、品種和質量上逐步縮小了與國際先進國家的差距。
    在這大好發展的形勢下,出現了一些不協調的現象,由于各種原因,一些小企業還在生產高堿玻璃纖維產品,銷售給用戶作增強制品。由于高堿玻璃纖維材料自身存在的強度低、耐水和耐堿性差的缺陷,這種缺陷是無法克服的,用它作增強制品,最終只會損害用戶的利益,甚至危及生命。我們希望全社會都來關注高堿玻璃纖維制品的淘汰,使失敗的歷史不再重演。
    平板、瓶罐、器皿、保溫瓶、軟質燈泡等玻璃制品中的絕大部分均含有14%以上的R20量,用它們的廢品作原料生產的玻璃纖維統稱為高堿玻璃纖維。
    玻璃纖維的性能取決于玻璃成分,高堿玻璃纖維含14%以上的R20量。眾所周知,堿金屬氧化物(R20)是助熔劑,在玻璃中是網絡外離子,與硅組成非橋氧結構,它的含量越多,則非橋氧越多,而橋氧結構越少,玻璃結構松弛。玻璃的強度、化學穩定性等一系列使用性能變差。未進入玻璃結構骨架的堿金屬離子在水、堿等介質作用下會不斷被浸出,且玻璃纖維的直徑僅為6微米~23微米,與塊玻璃(玻璃制品)相比,單位質量比表面積大出幾百倍甚至上千倍,因此其化學穩定性大大降低。
    高堿玻璃纖維不適合作增強材料的主要原因是化學穩定性差,尤其是耐水、耐堿性差。附表列出了三種玻璃纖維表面積同為5000平方米的試樣,在250毫升蒸餾水中1000℃煮沸3小時后的耐水性和耐堿性。
    表中所列高堿玻璃纖維的體積電阻率大大地低于無堿玻璃纖維,決不能用作電絕緣玻璃鋼和其它電絕緣制品;在水煮實驗中,其析堿量高堿玻璃纖維是無堿的4.8倍,中堿的202倍,為水解三級;耐堿性在0.5氫氧化鈉中失重,高堿纖維是無堿纖維的4.2倍,是中堿纖維的2倍,充分說明高堿纖維耐堿性能很差,根本不能作為水泥制品的增強材料。
    由于目前尚未找到能有效防止水侵蝕纖維的表面處理劑,因此不管是纖維制品還是纖維增強后的復合材料,在貯存、使用過程中,空氣中存在的水汽通過吸附、毛細管力作用,纖維表面或纖維與樹脂界面上均會吸附水,它與纖維作用,堿金屬離子侵蝕出來,生成強堿性的氫氧化鈉(鉀),它們又無法帶走而留在纖維表面,進一步演變成強堿溶液對纖維的作用。而高堿玻璃纖維又不耐堿(在0.5氫氧化鈉溶液中,5000平方厘米表面積的纖維,100℃,3小時高堿纖維的失重是無堿的4.2倍,中堿5號的2倍)。堿侵蝕的結果,破壞了纖維中的硅氧骨架,造成纖維變脆,強度大幅度降低。筆者曾用纖維結圈法測定了三種纖維的脆性,即測定纖維斷裂前結圈的直徑D,用D/d比值來表示脆性(d為纖維直徑),纖維越脆,其比值越大。測定的結果是庫存中已手感發脆的高堿玻璃纖維,其比值竟高達181,是同樣庫存的無堿玻璃纖維的7.5倍,中堿5號纖維的7倍。顯而易見,一種沒有強度且變脆的纖維,是絕對起不到增強作用的。由此可見,耐水性和耐堿性差、強度低的高堿玻璃纖維作為玻璃鋼、石膏、水泥、無機玻璃鋼等的增強材料是不可行的.
 

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