一种性能优异的leyu乐鱼体育官方网站无机非金属材料）

　　玻璃纤维（英文：glass fiber/fiberglass）是由许多极细的玻璃纤维所组成的材料，一般直径超过3微米。其成分为二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化硼、氧化镁、氧化钠等。玻璃纤维单丝的直径从几个微米到二十几个微米，相当于一根头发丝的1/20-1/5，每束纤维原丝都有数百根甚至上千根单丝组成

　　玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料，种类繁多，优点是绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好，机械强度高，但缺点是性脆，耐磨性较差[1]。其通常作为复合材料中的增强材料、电绝缘材料、绝热保温材料和电路基板等，广泛应用于国民经济各个领域[2]。

　　2017年10月27日，世界卫生组织国际癌症研究机构公布的致癌物清单初步整理参考，特殊用途的纤维,如E玻璃和475玻璃纤维在2B类致癌物清单中、连续的玻璃纤维在3类致癌物清单中[3]。

　　其主要成分为二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化硼、氧化镁、氧化钠等，根据玻璃中碱含量的多少，可分为无碱玻璃纤维（氧化钠0%～2%，属铝硼硅酸盐玻璃）、中碱玻璃纤维（氧化钠8%～12%，属含硼或不含硼的钠钙硅酸盐玻璃）和高碱玻璃纤维（氧化钠13%以上，属钠钙硅酸盐玻璃）。

　　最早的玻璃纤维是大自然的产物，风把熔岩牵伸拉成纤细的玻璃纤维并于公元前被腓尼基人在火山口附近发现。

　　十六、十七世纪，随着玻璃吹制技术的问世，罗马、威尼斯和德国的玻璃工匠们，很巧妙地用它来装饰他们吹制的玻璃工艺品及玻璃器皿。玻璃纤维被充当装饰材料，一直沿袭了几个世纪，由于零散，并采用最原始的手工操作，故很长时间未形成工业体系。

　　1841年，英国人制成玻璃纤维拉丝机。第一次世界大战期间，德国人拖动脚踏车拉制玻璃纤维。20世纪30年代，美国人发明了用铂坩锅拉制连续玻璃纤维的生产技术，玻璃纤维才得以在世界范围内大规模的生产。其中1938年，美国的欧文斯-伊利诺伯利公司和康宁工厂联合的纤维公司（欧文斯·康宁公司）是世界上第一家工业化生产玻璃纤维企业，为现代的玻璃纤维制造工业的发展奠定了基础。

　　在1958~1959年期间，美国最大的两家玻璃纤维制造商——欧文斯·康宁公司和匹兹堡平板玻璃公司采用池窑拉丝技术相继建立了玻璃纤维制造厂。从此，玻璃纤维制造技术由以纺织型玻璃纤维产品为主的传统的坩锅拉丝工艺，逐步过渡到以生产增强型无纺玻璃纤维产品为主的池窑拉丝工艺技术，使得玻璃纤维的生产成本大幅度下降，生产效率大幅度提高，成为玻璃纤维发展史上的一个里程碑。

　　中国的玻璃纤维工业起源于1958年，1965年开始玻璃纤维池窑拉丝制造技术的工业化试验，20世纪70年代初建成中国第一条玻璃纤维池密拉丝生产线]。随着技术的不断成熟，中国已成为世界规模最大的玻纤生产国。2019 年中国大陆地区玻纤产量达到527万吨，占全球总产量的一半以上[5]。

　　一般而言玻璃纤维没有线℃时会软化，若冷却速度太快时，二氧化硅的排列并会凌乱而无章法，结晶性较差。二氧化硅可以做出相当理想的玻璃纤维，但缺点是制造所需的温度太高，所以常在其中掺入杂质来降造温度。因此玻璃纤维的化学组成主要有SiO2、Be2O3、CaO、Al2O3等。这些物质对玻璃纤维的性质和生产工艺起决定性作用。

　　玻璃纤维的组成不同，性能也不同。一般采用含碱金属氧化物2%以下的无碱玻璃纤维对热塑性塑料进行增强改性。另外，玻璃纤维的强度还与长度、直径有关，如同样直径下，长度为5毫米、90毫米时，平均拉伸强度分别为1500、760Mpa；而在同样长度下,直径为12.5μm、5μm时，拉伸强度分别为1200MPa、2500MPa。

　　0.05%，化学稳定性、电绝缘性、强度好，主要用作电绝缘材料、玻璃钢的增强材料等

　　碱金属氧化物含量11.5-12.5%，含碱量高，不能用作电绝缘材料，其化学稳定性和强度尚好，一般用作乳胶布、方格布基材、酸性过滤布、窗纱基材等，也可用作酸性过滤布、窗纱基材等（成本较低，用途较广）

　　碱金属氧化物含量

　　15%，如采用碎的平板玻璃、碎瓶子玻璃等作原料拉制而成的玻璃纤维均属此类。可用作蓄电瓶的隔离片、管道包扎布和毡片等防水、防潮材料

　　由纯镁铝硅三元组成的高强度玻璃纤维（S-glass），主要包括镁铝硅系高强高弹玻璃纤维、硅铝钙镁系耐化学腐蚀玻璃纤维、含铅纤维、高硅氧纤维、石英纤维等

　　亦称无碱玻璃，是一种硼硅酸盐玻璃。目前是应用最广泛的一种玻璃成分的玻璃纤维，具有良好的电气绝缘性及机械性能，广泛用于生产电绝缘用玻璃纤维，也大量用于生产玻璃钢用玻璃纤维，它的缺点是易被无机酸侵蚀，故不适于用在酸性环境。

　　亦称中碱玻璃，其特点是耐化学性特别是耐酸性优于无碱玻璃，但电气性能差，机械强度低于无碱玻璃纤维10%～20%，通常国外的中碱玻璃纤维含一定数量的三氧化二硼，而我国的中碱玻璃纤维则完全不含硼。在国外，中碱玻璃纤维只是用于生产耐腐蚀的玻璃纤维产品，如用于生产玻璃纤维表面毡等，也用于增强沥青屋面材料，但在我国中碱玻璃纤维占据玻璃纤维产量的一大半（60%），广泛用于玻璃钢的增强以及过滤织物，包扎织物等的生产，因为其价格低于无碱玻璃纤维而有较强的竞争力。

　　亦称耐碱玻璃纤维，耐碱玻璃纤维是玻璃纤维增强（水泥）混凝土（简称GRC）的肋筋材料，是100%无机纤维，在非承重的水泥构件中是钢材和石棉的理想替代品。耐碱玻璃纤维的特点是耐碱性好，能有效抵抗水泥中高碱物质的侵蚀，握裹力强，弹性模量、抗冲击、抗拉、抗弯强度极高，不燃、抗冻、耐温度、湿度变化能力强，抗裂、抗渗性能卓越，具有可设计性强，易成型等特点，耐碱玻璃纤维是广泛应用在高性能增强（水泥）混凝土中的一种新型的绿色环保型增强材料。

　　除了以上的玻璃纤维成分以外，如今还出现一种新的无碱玻璃纤维，它完全不含硼，从而减轻环境污染，但其电绝缘性能及机械性能都与传统的E玻璃相似。另外还有一种双玻璃成分的玻璃纤维，已用在生产玻璃棉中，据称在作玻璃钢增强材料方面也有潜力。此外还有无氟玻璃纤维，是为环保要求而开发出来的改进型无碱玻璃纤维。

　　玻璃纤维的拉伸强度高，伸长小(3%)，测试方法标准有：GB/T14338-1993合成短纤维卷曲性试验方法，GB/T 15232-1994纺织玻璃纤维毡拉伸断裂强力的测定，GB/7689.5玻璃纤维拉伸断裂强力和断裂伸长的测定，GB T15232-1994纺织玻璃纤维毡拉伸断裂强力的测定，GB/T7689.5-2001增强材料机织物试验方法第5部分：玻璃纤维拉伸断裂强力和断裂伸长的测定等等。单纤维强伸性能试验要采用能测试玻璃纤维的高强高模纤维强力仪

　　无捻粗纱是由平行原丝或平行单丝集束而成的。无捻粗纱按玻璃成分可划分为：无碱玻璃无捻粗纱和中碱玻璃无捻粗纱。生产玻璃粗纱所用玻纤直径从12～23μm。无捻粗纱的号数从150号到9600号（tex）。无捻粗纱可直接用于某些复合材料工艺成型方法中，如缠绕、拉挤工艺，因其张力均匀，也可织成无捻粗纱织物，在某些用途中还将无捻粗纱进一步短切。

　　（1）喷射用无捻粗纱 适合于玻璃钢喷射成型使用的无捻粗纱要具备如下性能：①良好的切割性，在连续高速切割时产生的静电少；②无捻粗纱切割后分散成原丝的效率要高，也即分束率高，通常要求90%以上；③短切后的原丝具有优良的覆模性，可覆盖在模具的各个角落；④树脂浸透快，易于被辊子辊平并易于驱赶气泡；⑤原丝筒退解性能好，粗纱线密度均匀，适合于各种喷枪及纤维输送系统。喷射用无捻粗纱都是由多股原丝络制而成，每股原丝含200根玻纤单丝。

　　（2）SMC用无捻粗纱 SMC即片状模塑料，主要用于压制汽车部件、浴缸、水箱板、净化槽、各种座椅等。SMC用无捻粗纱在制造SMC片材时要切成lin（25mm）的长度，分散在树脂糊中，因此对SMC用无捻粗纱的要求是短切性好，毛丝少，抗静电性优良，在切割时短切丝不会粘附在刀辊上。对着色的SMC而言，无捻粗纱要在高颜料含量的树脂糊中被树脂浸透。通常SMC无捻粗纱一般为2400tex，少数情况下也有用4800tex的。

　　（3）缠绕用无捻粗纱 缠绕法用于制造各种口径的玻璃钢管、贮罐等。缠绕用无捻粗纱的号数从1200号到9600号，缠绕大型管道及贮罐多倾向于直接无捻粗纱，如4800tex的直接无捻粗纱。对缠绕用无捻粗纱的要求如下：①成带性好，呈扁带状；②无捻粗纱退解性好，在从纱筒退解时不脱圈，不形成鸟巢状乱丝；③张力均匀，无悬垂现象；④线密度均匀，一般须小于±7%；⑤无捻粗纱浸透性好，从树脂槽通过时易为树脂润湿及浸透。

　　（5）织造用无捻粗纱 无捻粗纱的一个重要用途是织造各种厚度的方格布或单向无捻粗纱织物，它们大多用于手糊玻璃钢成型工艺中。对强造用无捻粗纱有如下要求：①良好的耐磨性；②良好的成带性；③织造用无捻粗纱在织造前需经强制烘干；④无捻粗纱张力均匀，悬垂度应符合一定标准；⑤无捻粗纱退解性好；⑥无捻粗纱浸透性好。

　　（1）短切原丝毡：将玻璃原丝（有时也用无捻粗纱）切割成50mm长，将其随机但均匀地铺陈在网带上，随后施以乳液粘结剂或撒布上粉末结剂经加热固化后粘结成短切原丝毡。短切毡主要用于手糊、连续制板和对模模压和SMC工艺中。对短切原丝毡的质量要求如下：①沿宽度方向面积质量均匀；②短切原丝在毡面中分布均匀，leyu乐鱼体育官方网站无大孔眼形成，粘结剂分布均匀；③具有适中的干毡强度；④优良的树脂浸润及浸透性。

　　（4）针刺毡：针刺毡或分为短切纤维针刺毡和连续原丝针刺毡。短切纤维针刺毡是将玻纤粗纱短切成50mm，随机铺放在预先放置在传送带上的底材上，然后用带倒钩的针进行针刺，针将短切纤维刺进底材中，而钩针又将一些纤维向上带起形成三维结构。所用底材可以是玻璃纤维或其它纤维的稀织物，这种针刺毡有绒毛感。其主要用途包括用作隔热隔声材料、衬热材料、过滤材料，也可用在玻璃钢生产中，但所制玻璃钢强度较低，使用范围有限。另一类连续原丝针刺毡，是将连续玻璃原丝用抛丝装置随机抛在连续网带上，经针板针刺，形成纤维相互勾连的三维结构的毡。这种毡主要用于玻璃纤维增强热塑料可冲压片材的生产。

　　（1）短切原丝：短切原丝分干法短切原丝及湿法短切原丝。前者用在增强塑料生产中，而后者则用于造纸。用于玻璃钢的短切原丝又分为增强热固性树脂（BMC）用短切原丝和增强热塑性树脂用短切原丝两大类。对增强热塑性塑料用短切原丝的要求是用无碱玻璃纤维，强度高及电绝缘性好，短切原丝集束性好、流动性好、白度较高。增强热固性塑料短切原丝要求集束性好，易为树脂很快浸透，具有很好的机械强度及电气性能。

　　（1）玻璃布我国生产的玻璃布，分为无碱和中碱两类，国外大多数是无碱玻璃布。玻璃布主要用于生产各种电绝缘层压板、印刷线路板、各种车辆车体、贮罐、船艇、模具等。中碱玻璃布主要用于生产涂塑包装布，以及用于耐腐蚀场合。织物的特性由纤维性能、经纬密度、纱线结构和织纹所决定。经纬密度又由纱结构和织纹决定。经纬密加上纱结构，就决定了织物的物理性质，如重量、厚度和断裂强度等。有五种基本的织纹：平纹、斜纹、缎纹、罗纹和席纹。

　　（4）立体织物立体织物是相对平面织物而言，其结构特征从一维二维发展到了三维，从而使以此为增强体的复合材料具有良好的整体性和仿形性，大大提高了复合材料的层间剪切强度和抗损伤容限。它是随着航天、航空、兵器、船舶等部门的特殊需求发展起来的，今天其应用已拓展至汽车、体育运动器材、医疗器械等部门。主要有五类：机织三维织物、针织三维织物、正交及非正交非织造三维织物、三维编织织物和其它形式的三维织物。立体织物的形状有块状、柱状、管状、空心截锥体及变厚度异形截面等。

　　（7）玻璃纤维缝编织物：亦称为针织毡或编织毡，它既不同于普通的织物，也不同于通常意义的毡。最典型的缝编织物是一层经纱与一层纬纱重叠在一起，通过缝编将经纱与纬纱编织在一起成为织物。缝编织物的优点如下：①它可以增加玻璃钢层合制品的极限抗张强度，张力下的抗脱层强度以及抗弯强度；②减轻玻璃钢制品的重量；③表面平整使玻璃钢表面光滑；④简化手糊操作，提高劳动生产率。这种增强材料可以在拉挤法玻璃钢及RTM中代替连续原丝毡，还可以在离心法玻璃钢管生产中取代方格布。

　　玻璃纤维是非常好的金属材料替代材料，随着市场经济的迅速发展，玻璃纤维成为建筑、交通、电子、电气、化工、冶金、环境保护、国防等行业必不可少的原材料。由于在多个领域得到广泛应用，因此，玻璃纤维日益受到人们的重视。全球玻纤生产消费大国主要是美国、欧洲、日本等发达国家，其人均玻纤消费量较高。欧洲仍然是玻璃纤维消费的最大地区，用量占全球总用量的35%。

　　2008年以来，全世界的玻璃纤维企业对扩产计划变得更加谨慎，世界玻璃纤维生产能力增长缓慢。2010年，全球连续玻璃纤维产能为471.5万吨，预计为530万吨。

　　我国玻璃纤维企业经过多年的发展，产品质量已处上游水平，深加工产品比例逐年提升。中国玻璃纤维行业的领先企业毛利率在25-35%之间，明显高于国外巨头10%的毛利率。世界玻璃纤维行业长期以来一直是寡头垄断格局，中国作为新生力量，经过近几年来年均20%以上的产能增速，预计将占据全球60%以上的份额，成为国际玻璃纤维市场上的新寡头。

　　与国际相比，我国玻纤产品品种规格少，应用范围窄。但这些情况也从另外一个角度说明，我国的玻纤产业还存在大量市场空间未被挖掘，尤其是在一些应用领域，许多细分市场甚至根本未被开发。20世纪最后几年，在国家建材局符合市场化要求的发展战略的引导下，玻纤行业无论是在总体产量还是在各种先进的玻纤产品的产量变化上出现了可喜的变化。我国的玻纤产业从改革开放初期开始起步，二十年的时间成为了世界玻纤产品的第二大生产国，产量增长速度明显快于世界玻纤产量增长速度。1985年我国的玻纤产量只有区区7.1万吨，勉强占世界玻纤产量的1/20，但进入90年代后，玻纤工业突飞猛进，在2001-2003年世界玻纤业产量徘徊不前、陷入瓶颈的时候，我国玻纤产量仍然保持快速增长的势头，2003年47.3万吨的年产量几乎已经达到世界玻纤产量的1/5，提前达到并超额完成国家“十五”计划规定的玻纤年产量38万~40万吨的奋斗目标。我国玻纤行业属于外向型结构，进口和出口一直呈双向增长态势，尤其是随着玻纤产业的蓬勃发展，进出口更是保持高速增长，2003年出口量已经达到玻纤总产量的59.1%。较高的进出口比例表明，我国玻纤业已经完全与国际玻纤市场接轨，产品产量与质量上的提高使得我国玻纤业的国际市场竞争力大大增强。另一方面，我国经济持续稳步的发展也增加了国内对国外先进玻纤产品的需求。这种健康的外向型结构导致了一种良性循环。我国玻纤业过去一直处于逆差状态，但出口与进口的差额一直在缩小，到2004年上半年首次实现贸易顺差5917.55万美元，彻底扭转了整个行业进口大于出口的局面

　　2006年，全国累计生产玻璃纤维纱116.07万吨，同比增长22.18%。其中：池窑产量89.12万吨，占生产总量的76.79%。玻璃纤维工业产品销售率为99.5%，比2005年同期增长2.8个百分点，库存量减少。2006年企业主营业务成本高达237.44亿元，同比增长30.84%。企业克服原材料价格上涨的影响，实现利润水平又创新高。2006年，行业实现利润总额25.66亿元，同比增长39.65%；实现利税总额36.85亿元，同比增长43.53%。2006年，中国玻璃纤维行业出口创汇11.8亿美元，实现贸易顺差4.51亿美元，累计出口玻璃纤维及制品79.01万吨，同比增长38.9%。

　　长远来看，中东、亚太基础设施的加强和改造，对玻纤需求增加了很大的数量，随着全球在玻纤改性塑料、运动器材、航空航天等方面对玻纤的需求不断增长，玻纤行业前景仍然乐观。另外玻纤的应用领域又扩展到风电市场，这可能是玻纤未来发展的一个亮点。能源危机促使各国寻求新能源，风能成为如今关注的一个焦点，中国在风电领域也开始加大力度投资。

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