影响玻璃纤维复合材料强度的七大因素

玻璃纤维（英文原名为：glassfiber或fiberglass）是一种性能优异r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。它是以玻璃球或废旧玻璃为原料经高温熔制、拉丝、络纱、织布等工艺制造成的，其单丝的直径为几个微米到二十几米个微米，相当于一根头发丝的1/20-1/5，每束纤维原丝都由数百根甚至上千根单丝组成。玻璃纤维通常用作复合材料中的增强材料，电绝缘材料和绝热保温材料，电路基板等国民经济各个领域。

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1、纤维直径和长度对拉伸强度的影响

一般情况，玻璃纤维的直径愈细，抗拉强度越高，但在不同的拉丝温度下拉制的同一直径的纤维强度，也可能有区别。玻璃纤维的拉伸强度和长度有关，随着纤维长度的增加，拉伸强度显著下降直径和长度对玻璃纤维拉伸强度的影响，可以用微裂纹假说来解释。因为随着纤维直径和长度的减小，纤维中微裂纹会相应减少，从而提高了纤维强度。

2、化学组成对强度的影响

一般是含碱量越高、强度越低。无碱纤维比有碱纤维的拉伸强度高20%研究证明，高强和无碱纤维，由于成型温度高，硬化速度快，结构链能大等原因，因此具有很高的抗拉强度。含K2O和PbO成分多的玻璃纤维强度较低。

3、玻璃液质量对玻璃纤维强度的影响

A）结晶杂质的影响：当玻璃成分波动或漏板温度波动或降低时，可能导致纤维中结晶的出现。实践证明，有结晶的纤维比无结晶的纤维强度要低。

B）玻璃液中的小气泡也会降低纤维的强度。曾试验用含小气泡的玻璃液拉直径为5.7um,的玻璃纤维其强度比用纯净玻璃液拉制的纤维强度降低20%。

实践证明，用漏板拉制的玻璃纤维强度高于用玻璃棒法拉制的纤维。在玻璃棒法中，用煤气加热生产的纤维又比用电热丝加热生产的纤维强度为高。如用漏板法拉制10um，玻璃纤维的强度为1700MPa，而用棒法拉制相同直径的玻璃纤维强度仅为1100MPa。这是因为玻璃棒只加热到软化，粘度仍然很大，拉丝时纤维受到很大的应力；此外玻璃棒法是在较低温度下拉丝成型，其冷却速度要比漏板法为低。用各种不同成型方法生产的玻璃纤维的强度各不相同。用漏板法拉制的纤维强度最高，气流吹拉长棉次之，玻璃棒法再次之。然后是蒸汽立吹短棉，强度最低是蒸汽喷吹矿棉。在采用漏板拉丝的方法中，采用较高的成型温度，较小的漏孔直径，可以提高纤维强度。

5、表面处理对强度的影响

在连续拉丝时，必须在单根纤维或纤维束上敷以浸润剂，它在纤维表面上形成一层保护膜，防止在纺织加工过程中，纤维间发生相互摩擦，而损伤纤维降低强度。玻璃布经热处理除去浸润剂后，强度下降很多，但在用中间粘结剂处理后，强度一般都可回升，这是因为中间粘结剂涂层一方面对纤维起到保护作用，另一方面对纤维表面缺陷有所弥补。

6、存放时间对强度的影响

玻璃纤维存放一段时间后其强度会降低，这种现象称为纤维的老化。主要是空气中的水分对纤维侵蚀的结果。此，化学稳定性高的纤维强度降低小，如同样存放233年的有碱纤维强度降低33%，而无碱纤维降低很少。

7、施加负荷时间对强度的影响

玻璃纤维强度随着施加负荷时间的增长而降低。当环境温度较高时，尤其明显。可能是吸附在微裂纹中的水分，在外力作用下，使微裂纹扩展速度加快的缘故。