无碱成分是指碱金属氧化物含量小于1% 的铝硼硅酸盐玻璃成分。国际上通常叫做“E”玻璃。最初是为电气应用研制的，但今天E玻璃的应用范围已远远超出了电气用途，成为一种通用配方。国际上玻璃纤维有90% 以上用的是E玻璃成分。 
    我国初期用R₂O＜2% 的无碱成分。根据电气绝缘材料部门的要求，后来又改为R₂O＜0.5% 的E玻璃。70年代后期，为降低原料成本，将玻璃中B₂O₃含量从10% 降到8.5% ，一直生产到今天。80年代后期，含B₂O₃ 6.8% 的低硼E玻璃成分研究成功，并投人工业生产。    
    E玻璃成分的基础是SiO₂、A1₂O₃、CaO三元系统。图1中点2是它的基础成分，它是钙长石、假硅灰石和α-鳞石英与液相、气相平衡组成的一个低共熔点，其组成为： 
             SiO₂  62%   A1₂O₃  14.7%   CaO 22.3%。 
    在此基础上，添加B₂O₃代替部分SiO₂，添加MgO代替部分CaO，形成了现在通用的E玻璃成分。各国生产的E玻璃大体相仿，仅在不大的范围内稍有不同。变动范围大致如下： 
             SiO₂  55%-57%       CaO  12%-25%        Al₂O₃ 10%～17%         Mg0 0-8% 
    玻璃中各氧化物的变动，会改变玻璃的性能。当玻璃中SiO₂超过57% 时，熔化困难，且容易析晶。 
    一般取SiO₂量接近上限，此时玻璃料性比较“短”，有利于拉制纤维。当CaO含量超过上限时，会因料性太短而不能拉制直径小于7μm的细纤维，因为CaO会使玻璃在高温下的温度—粘度曲线变化太陡。当减小CaO/A1₂O₃比值时，玻璃粘度就会增大，例如CaO/A1₂O₃从2.04降到1.92时，相同粘度下的温度要提高23℃。  
             

                                                    图1  CaO—Al2O₃—SiO₂系统相图 
    当玻璃组成处在共熔点之外，或离开相界线，冷却时会发生分相，即在一定温度区间(通常为750～950℃)，玻璃变成乳白色或乳光，这是大小不同的分相颗粒对光线散射的结果。引入高键强的氧化物，如以MgO代CaO，会促使分相出现。反之，那些低键强的氧化物，如R₂O、BaO，会削弱分相倾向。由于分相是玻璃冷却时Si02和B203争夺氧的结果，所以减少B₂O₃会减弱分相。A1₂O₃会减弱分相，但若Al₂O₃＜14%时，玻璃分相反而加剧，例如当玻璃中A1₂O₃含量只有10%，甚至在高温液相急冷也避免不了产生乳白色荧光。分相玻璃倾向于形成方石英包裹体，会使纤维变脆。 
    当MgO含量超过6% 时，会造成透辉石结晶。少量的MgO不会恶化析晶性能，一般指3% 以下，并且以它代CaO，有可能提高纤维的强度。 
    B₂O₃是熔剂，并且使纤维富有弹性。B₂O₃＜5% 时，效果不显著；B₂O₃＞12%，会显著降低玻璃粘度，拉丝困难，且会降低纤维耐大气中水分的腐蚀能力。工业玻璃中B₂O₃含量分为5%、7.5%、8.5% 和10% 几个档次。近年来，为降低生产成本，减少B₂O₃挥发物对大气的污染，国内外都在研究低B₂O₃含量的E玻璃成分，效果颇为满意。如南京玻璃纤维研究设计院研试成的低硼E玻璃纤维成分，含B₂O₃为6.8% ，其生产工艺性能和力学、电绝缘性能均良好，已在杭州玻璃厂生产。又如美国研制成的Advantex(TM)无硼E玻璃纤维，已逐步推广，其电绝缘性、机械强度均良好。 
    在E玻璃中，氧化物相互取代，会影响玻璃的性能。原捷克的研究者们曾研究了这种相互小、量取代对成形温度、析晶速度的影响，结果是： 
    ① 用下列氧化物分别取代0.5%Si0₂时对成形温度的影响：  
           B₂O₃可使成形温度降低7℃； 
           A1₂O₃可使成形温度降低3℃； 
           CaO可使成形温度降低20℃。 
    ② 0.5% B₂O₃替代0.5% A1₂O₃时，成形温度降低23℃；0.5% CaO替代0.5% A1₂O₃时，在A1203/CaO摩尔比从0.52降到0.49时，会降低成形温度23℃，在比值从0.49降到0.46时，会提高温度2℃； 
    ③ 用CaO取代0.5% B₂O₃，成形温度提高27℃； 
    ④ B₂O₃减少1.5%，同时增多SiO₂，则会使玻璃析晶速度达到最大(0.4μm／min)，并使最大析晶速度时的温度升高42℃。提高A1₂O₃／CaO比，析晶速度增加。用A1₂0₃取代B₂O₃，，析晶速度升高到0.14μm／min，而最大析晶速度时的温度升高26℃。 
    E玻璃中不会有意识地引入Na₂O和K₂O，它只是由原料含碱和澄清剂(芒硝等)所带人。为了确保电绝缘性能，必须严格控制R₂O含量，但是在不影响电气性能要求的前提下，R₂O含量不宜卡得太严，这将有利于充分利用矿物资源和降低成本。国际上一般规定R₂O＜1%。 
    CaF₂是良好的助熔剂，在E玻璃中，引入1%～3%的CaF₂，能显著促进熔制。但是氟化物挥发物对熔窑耐火材料和金属材料侵蚀较大，也会使大气污染，是公害之一。禁止氟气体逸人大气，对所有国家来说只不过是时间问题。目前国外有的公司正在研究无氟无硼玻璃。 
    E玻璃熔制温度在1580℃以上，转变温度630℃以上，软化点＞800℃，析晶上限温度随具体玻璃成分而变动，在1080～1170℃之间。线膨胀系数较小，为50×10-71/℃。它有良好的耐水性，属一级水解级；但耐酸性较差，往往在酸的作用下，除SiO₂外的所有组分都会被溶蚀掉，剩下多孔的SiO₂骨架。有时可利用这个特性来制造耐高温的高硅氧纤维。E玻璃纤维在5% H₂S0₄溶液中浸泡，初期在纤维表面上会出现如图2所示的螺旋状裂纹，其原因尚未完全弄清。一种可以接受的说法是由于表面层上组分的熔出，体积收缩，而里层阻止收缩从而产生应力而引起裂纹。 
    为了提高E玻璃纤维的耐酸性，解决酸介质条件下的防腐问题。国外研制成ECR的耐酸E玻璃纤维，它不含B₂O₃，避免了“E”玻璃中SiO₂、B₂O₃分相，在酸介质中，B₂O₃及其它网络外离子的侵出。同时加入能提高耐酸性的氧化物ZnO、TiO₂。该玻璃纤维的机械强度保持了“E”玻璃水平，但耐H₂SO₄、HCl、HNO₃等性能几乎提高了4倍。 
 

                              图2  E玻璃纤维在酸侵蚀时产生的表面裂纹在电镜下的形貌图（2000×） 
    E玻璃电绝缘性能非常高。Tk100时约为400℃，E玻璃纤维有较高的强度，新生态单丝强度高达3430MPa，弹性模量为71.5GPa。 
    E玻璃有良好的拉丝工艺性能。0.1Pa·s粘度时的温度为1214℃，比析晶上限温度(1135℃)高约80℃，所以拉丝时的温度波动不会引起析晶。 
    由于E玻璃具有这样一些良好的工艺性能和物理化学性能，所以获得了广泛的应用。 
    我国生产E玻璃，一般用石英砂引入SiO₂，蜡石引入SiO₂和A1₂O₃，石灰石和白云石引入CaO和MgO，硼酸引入B₂O₃，萤石引入1.5% CaF₂作助熔剂，用氧化砷和硝酸铵作澄清剂。最近试验用0.5% 左右的氧化铈稀土代替有毒的氧化砷(砒霜)作澄清剂，取得较好效果。 
    除了上述几种原料外，不含或少含R₂O的瓷土、煅烧氧化铝、氢氧化铝等也可作为引入A12O3的原料。用含铁低的硼镁石、硼钙石引入B₂O₃要比硼酸更适合，因为硼酸的挥发损失占很大比例。Κолесов曾研究过，用硼酸的配合料在熔制过程中，硼的挥发区在200～500℃和1400～1500℃，并且低温区挥发最为强烈，而用硼钙石的配合料，只在1400～1500℃高温区有挥发，其挥发量和用硼酸的配合料在高温区的挥发量相同。试验结果见图3。 

                                         图3  用3种不同含硼原料的配合料加热时硼挥发损失情况  
                                                1（○）— 硼酸作原料；      2（×）— 硼酐作原料；  
                                                               3（△）— 硼酸钙作原料 
    我国硼镁石资源丰富，但是由于受E玻璃中MgO含量的限制，只能在工业生产中用硼镁石代替部分硼酸。用硼钙石则可以完全代替硼酸，但至今尚未发现有开采价值的矿源。从卤水中提炼的硼钙化合物也能作为原料，且能减少硼酐2%的挥发量。     
    E玻璃没有碱金属氧化物，熔化温度要求相当高。温度稍有降低，就会在熔窑内液面上形成很厚的未熔物的浮液层，影响熔化效率和玻璃质量。该种玻璃属于酸性玻璃，所以对耐火材料也有专门要求。我国目前仍用酸性石英砖作球窑耐火材料，高温下抗玻璃液侵蚀能力尚不理想，所以熔窑寿命只有1年左右。国际上和我国池窑拉丝所用单元熔窑熔化E玻璃时，均已采用更优质的耐火材料，如非常耐E玻璃侵蚀的致密氧化铬砖、锆英石砖、锆刚玉砖等，熔窑寿命为5年以上，玻璃质量也高。