材料是工程技術的基礎，工程技術的發展，在很大程度上取決于新材料的開發與應用。玻璃纖維就是一種新開發的現代紡織復合材料。紡織復合材料是以紡織原料為骨架而構成的一種新材料，它可以應用于國民經濟的眾多領域。紡織復合材料的應用與發展，給工業界帶來了革命性的變革。紡織復合材料的加工與生產，給傳統的紡織工業注入了新的活力。
玻璃纖維作為其中的一種，其產品是一類新的現代紡織品，生產的產品由于具有普通纖維所不具有的很多性能，且通常采用高技術制成，所以又稱為高性能纖維，大多應用在特殊或高技術領域，它的誕生必將促進紡織復合材料的發展。
2 玻璃纖維的發展
玻璃纖維有較長的發展歷史。上世紀三十年代，美國人發明了用鉑坩堝連續拉制玻璃纖維和用蒸汽噴吹玻璃棉的工藝后，玻璃纖維的生產才形成了現代工業。隨著近代科學技術的發展，對玻璃纖維的力學、耐熱等性能提出了更高的要求，促使六十年代以來出現了許多特種玻璃纖維，如耐高溫玻璃纖維、高強度玻璃纖維、高模量玻璃纖維等。
在高性能玻璃纖維的發展過程中引人注目的是1996年3月在第41次SAMPE國際會議上，道康寧公司首次發表的高強度玻璃纖維"ZenTron”，它是以高硅含量玻璃為原料制成，采用被稱為Single-bushing(單套管)或Single-end(單頭)30型的技術成纖的。此產品后處理工序少，可防止纖維的損傷，并能降低成本。
我國研究玻璃纖維也有幾十年的歷史。早在1958年，我國以手糊工藝研制了玻璃鋼船，以層壓和卷制工藝研制了玻璃鋼板和火箭筒等。1960年在北京、上海和哈爾濱相繼成立了科研機構。1961年研制成功了玻璃纖維耐燒蝕端頭，1970年用手糊夾層結構板制造了44m大型玻璃雷達罩，1975年成立了玻璃鋼學會，1983年建筑材料研究院試制成功了抗堿玻纖增強硫酸鋁酸鹽低堿水泥復合材料，1988年武漢工業大學研究成功高性能玻纖增強氯氧鎂復合材料。
目前，這兩種復合材料均已形成工業化生產規模，在建筑工程中廣泛用于墻體、防火門、水箱、通風管道、衛生間吊頂、溫室框架和藝術制品等。
3 玻璃纖維的制造
用于紡織加工的玻璃纖維有長絲和短纖維兩種。可以采用傳統的紡織工藝將長絲制成各種產品，而短纖維多被加工成非織造布。制造玻璃纖維使用的原料主要有硅土、石灰石、粘土、螢石、硼酸及硫酸鈉等。將這些原料通過空氣管道輸送到計量秤上，然后在混合室混合均勻，通過供料筒，喂入熔礦爐。在熔礦爐中，混合原料被加熱至1600°C，形成液態玻璃，緩慢地流向紡絲板。紡絲板上噴絲孔的數目可為200、400、600、800或更多。高粘度的玻璃熔體再流過噴絲孔，由高速卷繞裝置將纖維拉伸卷繞，便制得玻璃長絲。一般單絲的直徑為6～13μm，通過改變紡絲板的溫度可以調節單絲的直徑。
在制造時，為了保證玻璃纖維在紡紗等后加工過程中的加工性能，可以在玻璃纖維呈液態時加入一定量的粘合劑、潤滑劑、反應基、抗靜電劑等整理劑。
4 玻璃纖維的性能
4．1 力學性能
下表給出了玻璃纖維、碳纖維和部分常用紡織纖維及金屬材料的主要性能。
從表中可以看出，玻璃纖維在以下幾個方面具有獨特的性能。
(1)密度玻璃纖維的密度高于有機纖維，但低于金屬纖維。
(2)斷裂強度玻璃纖維具有較高的拉伸強度，在相同重量時，其斷裂強度比鋼絲高2～4倍。因而人們又稱它為玻璃鋼。
(3)尺寸穩定性玻璃纖維不會因環境溫度變化而變形，大伸長率僅為3％。玻璃纖維的應力應變之間保持線性關系，直至斷裂。
(4)硬度玻璃纖維的硬度較高，約為錦綸的15倍。玻璃纖維的硬度與其固有的脆性相結合，構成了突出的低彎曲阻抗性。在對玻璃纖維進行紡織加工的過程中，玻璃纖維會受到彎曲應力，為了提高纖維的彎曲阻抗性，其直徑應減少。
4．2 耐熱性能
玻璃纖維是一種無機纖維，它本身不會引起燃燒，并且有很好的耐熱性，這在紡織纖維中是很獨特的。玻璃纖維在較低的溫度下受熱，其性能雖變化不大，但會引起收縮現象。玻璃纖維的導熱系數非常小，因而它常用于管道和容器的隔熱，以及作為成型件的絕緣殼。
4．3 化學穩定性能
玻璃纖維的化學穩定性，取決于其化學組成、介質性質、溫度和壓力等條件。玻璃纖維對腐蝕性化學品如酸和堿，有好的阻抗，它幾乎不受有機溶劑的影響，并對大多數無機化合物是穩定的。
4．4 電性能
玻璃纖維具有高的比電阻和低的電介質常數。玻璃纖維的電性能主要取決于玻璃的化學成分，特別是堿氧化物的含量。
4．5 其它性能
玻璃纖維具有耐老化、防腐、防霉、抗紫外線輻射等性能。采用合適的表面處理劑，可以改善玻璃纖維的加工性能。但玻璃纖維也存在一些由于其本身化學性質所帶來的性能方面的缺陷，如玻璃纖維脆性大，耐磨性差，柔軟性差，不耐彎曲。纖維斷落的纖維頭，觸及人體使人難受，特別會使皮膚發癢。再者，玻璃纖維吸濕性差，染色困難。制造成本較高。
5 玻璃纖維的應用
不同的紡織復合材料，造價與性能不同，應用領域也不同。到目前為止，玻璃纖維在很多領域都有應用。
5．1 土木建筑
在建筑業，玻璃纖維已廣泛應用于冷卻塔、儲水塔以及衛生間的浴盆浴缸、門窗，安全帽和通風設備等。另外由于玻璃纖維不易沾污、隔熱和不燃燒，因此它在建筑裝飾上應用日益廣泛。玻璃纖維在基礎設施中應用，主要有橋梁、碼頭、棧橋和臨水結構等。沿海和島上的建筑容易受到海水的腐蝕，這能發揮玻璃纖維材料的特長。
5．2 交通運輸
玻璃纖維用于交通運輸主要是在航空航天工業和汽車及火車制造工業上。目前，波音747飛機使用玻璃纖維復合材料構件的總面積已達到929m2。玻璃纖維可用作汽車的零部件，轎車的整體殼體，還可以用來制造漁船，其工藝簡單，防腐防蝕，維修頻數和保養費低，使用壽命長。
5．3 機械工業
用玻璃纖維增強后的聚苯乙烯系塑料，其機械性能，制品的尺寸穩定性以及耐熱耐沖擊強度都有很大的提高，廣泛用于家用電器零件、機殼等。玻璃纖維增強聚甲醛還被廣泛地用來代替有色金屬，用于制造傳動零件，如軸承、齒輪和凸輪等。
5．4 化學工業
化學工業設備腐蝕嚴重，玻璃纖維的出現給化學工業帶來了光明的前景。玻璃纖維主要用于制造各種槽、罐、塔、管道、泵、閥和風機等化工設備及配件。玻璃纖維耐腐蝕，強度高，使用壽命長，但一般只能用于低壓或常壓設備，且溫度不超過120℃。
此外，玻璃纖維在絕緣、防熱、增強和過濾等材料方面，已在很大程度上取代了石棉。同時，玻璃纖維在新能源開發、環保、旅游和工藝美術等諸多方面，也得到了應用。
6 結束語
高性能纖維是一種技術密集，投資巨大的工業產品。由于它優異的物理機械等性能，現已應用于很多領域。近十年來對高性能纖維的需求增長了近10倍。據估計，未來十年中高性能紡織纖維的年增長率為15～20％。預計到2010年，汽車工業使用材料的25％，機械行業材料的17％，飛機材料的10％，將會用這些高性能的紡織材料制作。而玻璃纖維作為其中的一種，也將會得到很大的發展。
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