玻璃纤维的性能特点及应用场景

玻璃纤维是表面光滑的长度与截面比非常大的圆柱体，其直径为5～20μm，密度在2.4～2.7g/cm³范围，比有机纤维密度要高，但比金属要低得多。无碱玻璃纤维的密度一般比有碱玻璃纤维略大。正因为玻璃纤维及树脂的密度低，故玻璃钢在航空工业等领域中得到广泛的应用。

1.玻璃纤维的力学性能

玻璃纤维的力学性能优良，其拉伸强度比成分相同的块状玻璃要高得多，无碱玻璃纤维可达2000～3000MPa，而玻璃只有4～10MPa，高出200～750倍。玻璃纤维的拉伸强度甚至可高于金属材料。玻璃纤维也具有弹性，延伸率为3%左右，弹性模量80GPa左右，比有机纤维高得多，但比一般金属材料低。玻璃纤维的强度与玻璃纤维的直径有关，玻璃纤维的直径越细，拉伸强度越高。玻璃纤维的弹性模量随组分的变化而改变，如含BeO的玻璃纤维具有高模量，比无碱玻璃纤维提高60%。玻璃纤维的耐磨性和耐折性差，当纤维表面吸附水分后，由于水会加速微裂纹的扩展，使其耐磨性和耐折性更差。

2.玻璃纤维的热性能

玻璃纤维的热导率较低，为0.125kJ/（m·℃·h），但受潮时，热导率将提高，隔热性能降低。玻璃纤维的耐热性能非常好，其软化点为550～850℃，热膨胀系数为4.8×10―6℃―1，且在高温下，玻璃纤维不会燃烧，在220～250℃以下，玻璃纤维的强度不变。玻璃纤维的耐热性依赖于它的化学组成，一般有碱玻璃纤维加热到470℃之前，强度变化不大，而石英玻璃纤维和高硅氧玻璃纤维的耐热温度很高，可达1000℃以上。玻璃纤维的强度与热有关系，如果玻璃纤维被加热到250℃以上后再冷却，则强度将明显下降，且温度越高，强度下降得越多。

3.玻璃纤维的电性能

玻璃纤维的电导率主要依赖于其化学组成、温度及湿度。无碱玻璃纤维的电绝缘性能比有碱玻璃纤维好得多，玻璃纤维中碱金属离子越少，电绝缘性能越高。玻璃纤维的电阻率与湿度有关，湿度高，电阻率低。玻璃纤维的电阻率随温度升高而降低。在玻璃纤维中加入大量的氧化物如氧化铁、氧化铅、氧化铜、氧化铋或氧化钒，会使纤维具有半导体的性能。在玻璃纤维的表面涂覆金属或石墨，能获得导电纤维，可用作无静电的玻璃钢。玻璃纤维的介电常数和介电损耗在100Hz、10¹⁰Hz下分别为6.43、0.0042和6.11、0.006，因此玻璃纤维的绝缘性能是不错的。(www.xing528.com)

4.玻璃纤维的化学性能

玻璃纤维具有良好的化学稳定性。除氢氟酸、浓碱（NaOH等）、浓磷酸外，玻璃纤维对所有的化学药品和有机溶剂均有良好的化学稳定性，从而使玻璃纤维得到广泛的应用。玻璃纤维的化学稳定性与其化学组成、表面情况、作用介质及温度等有关。

此外，玻璃是优良的透光材料，但普通纤维的透光性远不如玻璃。

在电线电缆中主要采用无碱玻璃和中碱玻璃纤维。ACCC电缆中使用的无碱玻璃纤维的主要性能见表9-1。玻璃纤维除在电缆中作增强材料外，还可作为玻璃丝包线、某些特殊用途电线的绝缘和电线电缆的编织层、填充等。

表9-1 ACCC电缆中使用的玻璃纤维的主要性能