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无碱高性能玻璃纤维 特性与应用. 重庆国际复合材料有限公司. 莫常新 客户服务. 目 录. 玻璃纤维概况 高性能玻璃纤维 耐腐蚀玻璃纤维 高强度高模量玻璃纤维 低介电玻璃纤维. 玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属新材料，广泛用于 汽车、电子、风力发电、造船、航空、建筑、石油、化工、环保 等方面，是国家鼓励发展的高新技术产品。. 1 、玻璃纤维概况. 玻璃纤维简介. 玻璃纤维产业发展历程简介. 20 世纪 30 年代，美国欧文斯 · 科宁公司生产的 E 玻璃纤维问世 。
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无碱高性能玻璃纤维特性与应用 重庆国际复合材料有限公司 莫常新 客户服务
目 录 • 玻璃纤维概况 • 高性能玻璃纤维 • 耐腐蚀玻璃纤维 • 高强度高模量玻璃纤维 • 低介电玻璃纤维
玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属新材料，广泛用于汽车、电子、风力发电、造船、航空、建筑、石油、化工、环保等方面，是国家鼓励发展的高新技术产品。玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属新材料，广泛用于汽车、电子、风力发电、造船、航空、建筑、石油、化工、环保等方面，是国家鼓励发展的高新技术产品。 1、玻璃纤维概况 玻璃纤维简介
玻璃纤维产业发展历程简介 • 20世纪30年代，美国欧文斯·科宁公司生产的E玻璃纤维问世。 • 1938—1942年，环氧树脂、聚酯相继研制成功，(玻璃钢、FRP)工业诞生，并在军工方面得到应用，如防刺穿的汽油桶,飞机部件,雷达罩,军用盔甲等。 • 第2次世界大战促进了玻璃纤维工业的迅速发展。 • 1950年，美国杜邦公司发明了沃兰偶联剂，在解决无机玻璃纤维与有机树脂间的界面结合问题方面取得突破，为玻纤复合材料的发展奠定了非常重要的作用。 • 在20世纪50年代，玻璃纤维脱离平板玻璃工业范畴，自成体系。 • 1959年，年产1000吨的玻璃纤维池窑拉丝工艺投入运行； • 20世纪70年代，池窑法生产玻纤已成为主流，主要集中欧美日。
中国玻璃纤维产业发展简介 • 1956~1986年，以单台拉丝炉为主的起步阶段，封闭孤立中发展，到86年的产量接近10万吨 • 1986年~1998年，开始采用直接熔融法生产，玻纤生产技术取得突破，并向大型组合炉，万吨级的窑炉发展； • 1998年，开始向大型窑炉发展，以重庆CPIC、浙江巨石、山东泰山为主的三大玻纤厂家助推中国玻纤进入高速发展期，到2007年就成为全球最大的玻纤大国; • 2010年的产量接近250万吨，占到全球的50%以上, 玻璃纤维被纳入新材料产业。
全球玻纤产量分布及中国玻纤的地位 技术突破、资金投入、制造业重心转移等因素，助推中国玻璃纤维产业步入发展的快速通道。7年里，中国玻纤产量增加近5倍，在全球的比重从15.9%提升到了52%左 右，成为玻纤大国。
“十一五”期间，中国玻纤的量产水平和品质均得到提升“十一五”期间，中国玻纤的量产水平和品质均得到提升 • 池窑法量产技术取得重大突破，年产能10万吨以上的E-glass、4万吨的ECR、3.6万吨的电子纱，均居世界之首； • 质量水平得到很大的提升，池窑法生产纤维比重从不到70%提升到了87%左右。
坩埚法+池窑法 池窑法 池窑法 池窑法 国外 中规模 大规模 全球化 产地转移 坩埚法+池窑法 坩埚法 池窑法 池窑法 国内 小规模 中规模 大规模 设计并创新 玻璃纤维应用领域及产业化技术的发展 市场 中国产业 应用领域的延伸和拓展，刺激了玻璃纤维产业的发展和提升
2、高性能玻璃纤维 高性能玻璃纤维：力学、电学、化学等性能显著优于普通玻璃纤维 高模量 高强度 高耐蚀 低介电常数 耐高温 高导热 高导电 …… 无碱高性能 玻璃纤维 种类
3、耐腐蚀玻璃纤维 材料抵抗周围介质腐蚀破坏作用的能力称为耐腐蚀性。由材料的成分、化学性能、组织形态等决定的。 耐水性 耐酸性 耐碱性 耐候性 耐老化 耐紫外线 …… 广义耐腐蚀性能
3.2 ECR玻璃纤维 1980年OWENS CORNING首先推出 以E玻璃成分为基础 不含B2O3和F2 加入了不超过3%的TiO2和ZnO 结构特点 无氟无硼，生产环保性好 优异的耐酸性、耐水性、耐应力腐蚀性以及短期抗碱性，尤其受力情况下，优势更明显 耐温性好,软化点比E玻璃高50度左右 表面电阻大，在耐高电压方面更有优势 优点
3.3 ECR玻璃纤维耐腐蚀性能 ECR玻璃耐酸性 注：在一定温度的介质中浸泡24小时后的失重百分比。
ECR玻璃纤维耐碱性 注：在一定温度的介质中浸泡24小时后的失重百分比。
ECR玻璃纤维耐腐蚀性性能 注：粉末失重法，80℃，24h
ECR玻璃纤维载荷下耐酸性 测试条件： 样品直径：18mm;化学介质:1mol/L HNO3负载：7000Kg客户要求：>100H测试结果（断裂时间）：1）E-glass增强的:5~12H2）ECR增强的:>500H E-glass ECR-glass 10%的硫酸中浸泡30天 加载下测试环氧棒抗拉性能 受载荷时，ECR增强制品的耐酸优势更加明显
石油输送管道城市污水管（日本、欧洲） 盐碱地用输送管道 应用实例：ECR玻纤用于耐腐蚀管道中 例如：Amiantit1980年生产的E-CR管道，在25年后检测，基本上没有腐蚀，设计寿命可达50年以上。
3.5 新一代耐腐蚀玻璃纤维 Advantex（OCV） 特点：保留ECR耐腐蚀性能，力学性能更优， 纤维颜色更浅，综合性能更强，性价比更高 ECR改 进 型 ECT（CPIC） E6（巨石集团） TCR（泰山玻纤）
ECT玻纤特点 以E玻璃成分为基础 不含B2O3和F2 TiO2含量小于1%，基本不含ZnO 结构特点 无氟无硼，生产环保性好 原料成本更低，性价比更高 耐腐蚀性能与ECR玻纤接近，力学性能更高 软化点大于900℃，耐温性高于E玻璃和ECR玻璃 纤维颜色更浅，应用范围更广 性能优点
ECT玻纤耐腐蚀性能 ECT玻纤耐化学腐蚀性与ECR接近，远好于E-glass
ECT玻纤力学性能 注：以上数据为ECT浸胶纱力学性能检测数据
ECT玻纤应用 （1）可替代普通E-glass，应用于所有传统玻纤领域 （2）可应用于绝大部分ECR玻纤领域 （3）特别可用于风力发电叶片、烟气脱硫管道（要求耐温、耐腐蚀）、汽车消音器、 汽车尾气净化器、汽车其它零部件、高压气瓶、高压玻璃钢管道、要求浅色的各种耐腐蚀器件 …….
4、高强度高模量玻璃纤维 最早出现于20世纪60年代——S-2玻璃纤维 • 成分： SiO2-Al2O3-MgO三相体系 • 力学性能好：高强度，高模量，单丝强度高达4800MPa，模量90GPa。 • 成型困难：熔制温度1650℃，成型温度约1471℃，液相线温度约1464℃。 • 应用：主要用于国防军工。 • 类似产品：R玻纤、T玻纤、HS系列玻纤等
4.1 高强度高模量玻璃纤维性能 高强高模玻璃纤维主要组分 wt/%
4.2 高强高模玻璃纤维发展趋势 HiPer-tex S-1 GLASS TM-glass ViPro玻纤 GMG玻纤 …… 军用领域 民用市场 特点： • 力学性能略接近于S-2玻璃纤维，远高于E玻纤 • 生产难度明显降低，可采用池窑法生产 • 成本降低，性价比高，可应用于各种民用场合
4.3 TM玻璃纤维 • TM玻璃纤维是CPIC 于2009年推出的一种高强度高模量环保型的高性能玻璃纤维。 • TM玻璃纤维属于无碱玻璃，主要由SiO2-Al2O3-CaO-MgO四元系统组成。 • TM玻璃纤维不含B2O3和F2，有害气体零排放。 • 采用纯氧助燃技术，玻璃质量更好，更节能，污染更小。 • 性能优异，可应用于各种环境条件和性能要求更为苛刻的领域。
突出特点 • TM玻纤的拉伸强度、弹性模量分别比E玻纤提高了30%%和20%以上。 • 用TM玻纤制成的复合材料其强度及模量比E玻纤制成的复合材料分别高近50%。 机械 性能 TM玻纤的软化温度比普通E玻纤高100~150℃。 物化 性能 耐疲劳性能比E玻纤高出10倍以上 耐酸、耐碱、耐水性都明显优于普通E玻纤
TM玻璃纤维耐腐蚀性性能 注：粉末失重法，80℃，24h
4.4 高强度高模量玻璃纤维应用 高强玻纤 航空 车辆 军工 风电 高压容器 ……
5、低介电玻璃纤维 • 通讯信息高速化 • 传输信号高频化 • 通信质量高保真 • 电子器件轻薄化 CCL 低介电常数 低介电损耗 玻璃纤维 低介电常数 低介电损耗 V：信号传播速度； K1、K2：常数； C：光速； ε—CCL的介电常数； PL：信号传播损失； f—频率; tanδ—CCL的介电损耗角正切 V=K1×C/ε0.5 PL=K2×f×tanδ
5.1 低介电玻璃纤维研究历程 更低成本 更高性能 更易生产 电子玻璃纤维 D玻璃 NE玻璃 E玻璃 L玻璃 易生产，成本低，但介电常数高（6.6），介电损耗大（0.0012） 介电常数低（4.1），介电损耗小（0.0008），但难生产，成本高，主要用于军工 …… 介电常数小于5.0，介电损耗小于0.001。生产难度明显降低，性价比大大优于D玻璃
5.2 低介电玻璃纤维特点 早期D玻璃—军用 特点：以SiO2-B2O3两相为主，介电性能好，但熔点高，粘度大，成型难，成本高。而且制品CCL的钻孔性、耐热性、耐水性差。 现代D玻璃—民用 目前NTB和AGY取得一定突破，产品：NE玻璃和L玻璃 特点：以SiO2- Al2O3 -B2O3三相为主，介电性能基本满足要求，但生产难度明显减小，成本更低，性价比好。
国防 计算机 互联网 导航 无线通信 …… 低介电玻纤
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