玻纖增強基材在復合材料中的應用

 　　二、玻纖增強基材的發展趨勢
　?、啪哂懈眯阅艿男鲁煞植＠w發展
　　1.對傳統的E玻璃纖維，在保持其良好的電絕緣性、力學性和成型工藝性基礎上，對硼鋁硅酸鹽成分進行調整，提高其環境友好性、耐酸性和降低介電性。相繼投產有無硼無氟的E-CR和advnten玻纖和NE玻纖等，這類新玻纖逐漸擴大規模世界總量已超過45萬噸/年。
　　2.圍繞對玻纖更高力學性能，更高耐熱性能，更好的耐腐蝕性，以及一些特殊電性能等特殊功能要求，相繼開發的耐堿、高強、高模量、高硅氧、石英、玄武巖等各種特玻璃纖維，隨著高科技的發展應用也逐漸擴大，這類玻纖世界總量亦超過3萬噸/年。

       下面將主要特種玻纖的主要性能列表予以介紹。

高性能特種玻纖主要性能對比表

　　 ⑵玻纖紗的質量提高。這方面主要圍繞改進提高玻纖與被增強基體的結合力和紗線的進一步加工性能而開展。
  這項工作的中心環節是浸潤劑工作，它的發展又可分為兩個方面：
　?、匐S著玻纖增強基體塑料品種的擴大，對應浸潤劑的品種要擴大，有三個增長動向：
　　a.除主體聚酯樹脂，環氧、酚醛等其他樹脂復合材料增加要求有較好的浸潤劑對應。
　　b.增強熱塑性塑料的快速發展，要求能滿足PP、PA、PBT、PPS、PEEK等各種熱塑性塑料增強用的浸潤劑。
　　c.隨著復合材料可設計性要求的提高，玻纖紡織加工量增加。又要考慮減少淀粉型浸潤劑的去除工序，更好兼顧增強效果和紗線加工工藝性的紡織增強性浸潤劑就引起更多的開發。

浸潤劑不但有適應各種被增強基體的大類，因為各種塑料又有性能差別的多個品種，至今塑料改性又發展很快。即是同一種塑性最終制品及其加工藝的不同對玻纖紗的要求也不一樣，所以浸潤劑各大系列里又要有許多品種。
　　 ②擴大浸潤劑品種，又要提高與塑料的結合力，關鍵是開發更多更好的成膜劑和相應的偶聯劑。不少企業在對原有聚酯、環氧、聚氨酯、聚醋酸乙烯酯、淀粉成膜劑進行改性，還在積極開發稀烴基成膜劑。
  其次從工藝上也在設法提高紗線質量，動向有以下三方面：
　?、偕a低氣泡纖維（氣泡數<0.5個/g）提高紗線強度和電絕緣性。
　?、谏a高質量低Tex紡織用直接無捻粗紗，用于生產優質機織、針織、編織物。
　　③對紗進行予混、予涂、予漬處理，得到予混紗、予涂紗、彩色紗和予漬短切纖維料粒等。這些產品將有利   于最終復合材料制品中玻纖含量增加和分布均勻度提高，從而有更好增強效果。予涂紗還可直接用于紡織加工。像圣哥班集團twintex是玻纖與聚丙烯纖維同在拉絲過程中就混合的予混紗。予混紗還有后加工再形成的。
　?、遣＠w制品的發展。玻璃纖維增強基材制品向更好滿足復合材料的設計和制作工藝要求方向發展。除傳統各種增強基布和無紡材料（短切氈、連續氈、針織氈、表面氈等）進一步發展而外，從2005年JEC看出有以下幾方面新的發展：
　　1.機織物向按要求向多組織、多規格發展。這次參展的臺灣電緣股份公司就是一代表，它生產8類333規格的機織玻纖、碳纖、芳香族聚醯胺纖維及其他之間混織的增強布，其開發的玻纖彩色電鍍布頗具特色。附圖即該公司各種布的縮印圖片。

 
　　機織物里發展較快的單向布，帶圈織物各種織帶和帶織物見下4圖。因為它們分別有更好適應方向性；較好的層間強度；更好形狀適應性和局部補強的特點。
　　2.經編織物繼續高速發展。由于經編織物比普通機織物做為增強基材有更好的方向選擇，玻纖挺直襯在其中有更好增強效果，也更能適應復合化和予成型要求，所以很快成為主體增強基材之一。這次展出經編織物的單位有近二十個。展出的品種規格越來越多。附圖展示了幾種典型針織品，包括多種多軸向、縫編和雙針排織物。不泛有許多專業加工廠，包括發展中國家如南非的texglass公司，我國浙江的成如旦基布有限公司和LiNTe公司等。歐洲最大的多軸向生產企業SAERTEX公司這次則以較大展位展示出它們向予成型產品深化的氣勢。
　　3.編織物進一步活躍。編織物以對部件周邊提供均勻的軸向增強作用為特點。尺寸大小可有較大范圍。由于它的組織結構決定了它的周邊有一定變形能力，可以進一步變為矩形和凸等形狀，進一步發展還可變周長，所以在一些場合應用有它的優勢，如增強管、筒狀物，制作假肢和一些運動器具，所以近幾年發展很快。這個方面領先的美國A&P公司。附圖展示了該公司的許多編織基材和一應用實例。增強基材繩體以較強的形狀適應性，對復合材料制品邊緣和角落的增強有它的優勢，所以作為不可缺少的結構形式之一，近幾年也被人們重視。
　　4.三維織物也在增多。由于任何復合材料制品均有一定厚度，為提高片狀增強基材的層間結合力，有Z向聯接的三維織物就更受歡迎。所以近幾年不少單位在專心開發三維織物，使其生產技術和設備趨于成熟。美國3Tex 公司是三維織物領先的專業開發單位，本次展會上有較大展位，并得到觀眾的擁躍光顧，圖示出該公司已可批量生產的基本玻纖和碳纖三維織物結構。
　　5.簇絨產品興起。展覽會上有幾個單位展出類似縫紉繡花的方法來加工的增強基材，看來這種基材可形成類似花樣的復雜形狀。下圖示意了簇絨產品的成型和產品實例。
　　6.復合基材進一步發展。
　　 復合基材有同種材料不同結構的復合，也有不同材料不同結構的復合。
有不少單位在積極開發復合增強基材。比較典型的，法國CHOMARAT已成為名牌的夾芯玻纖織物，其結構如圖示意，另法國圣哥班集團也開發了玻纖薄氈復合增強基材，其結構如圖示意。
   由于復合增強基材的發展，就開始有專門生產芯材的企業，瑞典BIAB公司在展會上就展出了多種夾層用泡沫芯材。
　　7.增強基材的“予成型”，展出活躍，發展很快，展出各種予成型樣品和能提供技術的單位不下頭貳拾個。這里附上典型的曲面帶孔帶筋復合材料予型體照片圖（1）、⊥形予形體示意圖圖（2）、“管狀予形體圖（3）及拱形構件予形件予形型體圖（4）。予成型”是經優化設計，選擇適合的增強基材并將它們組合成與復合材料制品形狀相近的一個整體的增強體。所以由于“予成型”的發展就推動了它所需要的一些類別、形態基材的發展。