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高堿玻璃纖維性能缺陷難克服

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2014-05-15  來源:29592.cn  瀏覽次數(shù):13

     我國玻璃纖維工業(yè)發(fā)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(xiàn)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(jié)后,該現(xiàn)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(yè)嚴重受挫,幾近夭折。
      在玻纖工業(yè)發(fā)展關鍵時刻,行業(yè)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(yè)兩大系列產品之一。改革開放以來,我國玻纖工業(yè)獲得了飛速的發(fā)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(fā)展的形勢下,出現(xiàn)了一些不協(xié)調的現(xiàn)象,由于各種原因,一些小企業(yè)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(tǒng)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(wěn)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(wěn)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(wěn)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(fā)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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