武晓春
陕西华特新材料股份有限公司，陕西省兴平市 713100
1前言
1.1定义
玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料，主要以无机非金属矿石为原料，经过高温熔融拉丝等多种工艺加工而成。玻璃纤维种类繁多，优点是抗腐蚀性好，绝缘性好、耐热性强、机械强度高，但缺点是性脆，耐磨性较差。
1.2分类
玻璃纤维成分种类共有Ａ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｍ、Ｓ、ＡＲ、Ｅ－ＣＲ 8种。其中，Ｅ -玻璃纤维应用最为广泛。它硼硅酸盐玻璃，又称无碱玻璃纤维。它具有良好的耐热性、耐水性和电绝缘性，但耐酸性差，易被无机酸腐蚀。用来生产绝缘玻璃纤维和高强度玻璃纤维，并生产用于玻璃纤维增强塑料的增强材料。Ａ－玻璃纤维是一类钠硅酸盐玻璃纤维，具有良好的耐酸性能，但耐水性较差。可制成薄毡、编织管包布等。C-玻璃纤维又称中碱玻璃。它具有较高的化学稳定性，耐酸、耐水性优于E -玻璃纤维，但电性能较差，机械强度低于E -玻璃纤维。可用作耐酸过滤材料,也可用于化学耐蚀玻璃纤维增强材料。D -玻璃纤维又称低介电玻璃纤维，主要由高硼硅玻璃组成，介电常数小，介电损耗低。它用作印刷电路板的衬底和天线罩加固衬底。S -玻璃纤维和M -玻璃纤维因其高模量、高强度、耐高温、抗疲劳性能好，广泛应用于航空、军工、环境等领域。
1.3生产方法
玻璃纤维的生产方法主要有定长纤维拉丝法和连续纤维拉丝法。其中，连续纤维拉丝法又可细分为池窑拉丝法和坩埚拉丝法两种。池窑拉丝法是先确定所需的原料种类，将这些原料破碎、粉碎、筛分成合格粉料，按照计算好的配比混合，将配合料放入玻璃池窑中经历高温熔融拉丝形成玻璃原丝。坩埚拉丝法是将石英砂、石灰石、碳酸镁、氧化铝等原料粉碎后，按照要求混合调配好后，放入玻璃融窑中经历高温熔融，炼制成玻璃球，最后拉丝制成连续玻璃纤维。坩埚拉丝法能耗高，污染环境，目前已逐步淘汰。池窑拉丝法相较于坩埚拉丝法，能耗低，生产效率高，减少了环境污染，生产的玻璃纤维性能更稳定，因此池窑拉丝法应用更加广泛。
2玻璃纤维及其制品
2.1玻璃棉
玻璃棉的体积密度很小，化学性质稳定，具有良好的保温，隔热，透气性和耐腐蚀性，但也具有耐磨性弱的缺点，此外，还具有良好的隔音性功能，耐用性好。 在机械性能方面，玻璃棉具有良好的拉伸和抗震性能以及结实耐用的结构。 因此，玻璃棉已被广泛用作隔热，隔热，隔音等材料。
2.2玻璃纤维布
玻璃纤维布具有良好的耐高温、耐候性和耐腐蚀性，绝缘性能好，表面清洁光亮，不易沾污，化学性能稳定等特点。玻璃纤维布主要用于建筑、玻璃钢等行业，在建筑行业中，用于制作建筑内墙装饰、外墙保温层、内墙防潮防火材料等。在玻璃钢行业，主要作用是提高玻璃钢的强度。
2.3玻璃纤维薄毡
玻璃纤维毡具有良好的尺寸稳定性，耐撕裂性能，吸声性能，阻燃性，耐化学腐蚀性，耐候性，耐高温性能好等特点，可作为增强材料用于建筑屋顶，隔音，防火天花板，绝热，汽车车顶衬里的隔音等。以PVC树脂为基体，玻璃纤维毡作为增强材料，这种材料具有优异的耐磨性，延展性，柔韧性，耐候性等，可以应对多变的气候。而且这种材料可以很好地与地面粘合，可以在路面上保留很长时间，使用寿命长，可以有效提高筑路的工作效率。
2.4玻璃纤维与碳纤维复合
用碳纤维与玻璃纤维复合代替纯碳纤维不仅可以降低碳纤维材料的成本，还可以利用玻璃纤维的大伸长率提高材料的断裂性能。上述两种材料的结合使材料充分保留了各自的优良属性，也增加了两种材料设计的灵活性，极大地拓展了复合材料的性能参数和使用范围，达到了单一材料无法达到的效果。例如，碳纤维和玻璃纤维复合的摩擦材料具有良好的耐磨性，高比模量和比强度。将碳纤维和玻璃纤维制作成摩擦材料,使用了玻璃纤维的拉伸强度高、耐腐蚀、耐高温等优良性能和碳纤维的优异的热膨胀系数和其他特征,提高了碳纤维/玻璃纤维复合材料的机械摩擦性能和物理性能。
3玻璃纤维的行业应用
3.1玻璃纤维在交通运输方面的应用
玻璃纤维增强塑料是以合成树脂为基体，玻璃纤维及其制品为增强材料而制成的。其中大约有70%应用于复合材料的增强，它具有优异的比强度、耐腐蚀、耐候性和耐久性。汽车行业是玻璃钢最大的市场之一，使用玻璃钢的汽车零部件主要有:保险杠、发动机罩、仪表盘、横梁等。在车体中使用FRP最大的优点是减轻了重量，可以实现零件的整体成型，大大减少了装配件的数量，节约了模具成本。与钢材相比，FRP可使许多部件的重量减轻35%。采用FRP构件的轨道车辆包括:高速列车、轻轨列车和地铁。其主要优点是:提供优异的强度和刚度性能指标。减轻体重，减少能源消耗;在树脂中添加一定量的阻燃剂，使得材料具有优异的防火性能，保证了乘客乘坐的安全性;它还可以吸收列车的振动，增加乘客的舒适度;玻璃钢适用于各种船舶的设计制造，具有耐腐蚀、重量轻、强度高、维护费用低的特点。
3.2 玻璃纤维在建筑领域方面的应用
在国际上，耐碱玻璃纤维水泥已使用了50多年，可用于外墙保温网布、干混砂浆等产品。玻璃钢是一种以热固性或热塑性树脂为粘合剂，玻璃纤维纱或玻璃纤维布为填充剂的复合材料。它充分发挥了这两种材料的优点，其主要特点是重量轻，强度高，耐热性，耐腐蚀性和电绝缘性好。玻璃钢在建筑领域的应用包括照明，卫生，装饰，给排水，供暖和通风，外罩，电气，固定装置等。玻纤胎是在建筑领域中应用的另一种玻璃纤维材料。它是一种通过湿法切割玻璃纤维形成的玻璃纤维产品，然后将其浸入高聚物粘合剂中，并通过高温干燥进行固化。它具有良好的防水性能，抗老化和防霉性能，稳定的尺寸和良好的加工性能。
3．3玻璃纤维在航空航天领域的应用
随着我国在该领域的大力发展，高性能玻璃纤维复合材料具有耐腐蚀、耐老化、耐高温等优良特性，与铝合金、钢材、钛合金三种金属材料，已成为航天工业不可缺少的材料。在航空航天领域，高性能玻璃纤维复合材料作为运载火箭和航天器中主要的承重结构材料的应用正变得越来越普遍。同时，玻璃纤维复合材料还用于民用客机，如内副翼、外副翼、方向舵。纤维增强塑料有效地降低了飞机的质量，增加了商业负载，节约了能源。