玻璃纤维与其它有机纤维相比,有很高的耐热性,这是因为玻璃纤维的软化温度高达550~750℃,而尼龙只有232~250℃,醋酸纤维204~230℃,聚苯乙烯则更低,仅88~110℃。
在规定的温度下保持5min,并随即测定玻璃纤维的断裂强力,其结果见表1。试验结果表明。钠钙和铝硼硅酸盐成分的玻璃纤维在加热到 400℃和500℃前,强度不降低。即在纤维软化温度前,其强度不降低。由此认为玻璃纤维可在温度低于500℃的热状态下使用,而不致产生破坏的危险。在这方面玻璃纤维大大优于已知的各种有机纤维。
表1 玻璃纤维高温断裂强力 玻璃纤维高温时强度是两种相反作用的总效果。即当温度升高时,粒子的热运动增强,分子键减弱,强度会降低。但随着温度的升高,粒子位移能力增强,尤其是表面,因粒子位移,使微裂纹顶端会熔合而钝化,应力集中显著减小,从而使强度提高。
玻璃纤维高温强度不会降低,但是热处理时强度却会下降。测定了铝硼硅酸盐和钠钙硅酸盐两种玻璃纤维热处理后的强度变化。条件是在各种不同强度下处理1h后取出,放在干燥器内冷却。结果见图1。
图1 纤维热处理温度与强度的关系曲线
Ⅰ—直径为6.6μm的铝硼硅酸盐玻璃纤维;Ⅱ—直径为6μm的钙钠玻璃纤维 (1kgf/mm2 = 9.81MPa) 从图可见,纤维加热到200℃以上再冷却,其强度开始下降。经600~700℃热处理后,其强度只有原始的20%~30%,显著降低了纤维质量。热处理后纤维强度的降低是非可逆过程。再加热已不能增加纤维强度。热处理纤维强度降低也与加热时间有关,延长加热时间,纤维强度会显著降低。
进一步研究了热处理对纤维柔性的影响,结果是热处理温度升高,纤维的柔性降低。当热处理温度接近玻璃软化温度时,则纤维几乎完全失去弹性,变得非常脆,甚至用手一碰即会断成碎屑。
玻璃纤维制品布、纱热处理时强度损失比单根纤维大。但其变化规律与纤维近似。图2、图3分别绘出了纱、布热处理温度同强度变化的关系。从图中看出200℃内,强度降低不太显著,如进一步提高温度,强度降低幅度显著增加。600℃不管是纱或布仅保留原20%左右,而纤维保留30%。玻璃纤维纱、布热处理时强度降低高于纤维的原因是在热处理时,纱、布表面的浸润剂被除去的结果。经过热处理的纱、布,重新浸以浸润剂后,强度均会大大提高。这为玻璃纤维制品后处理和提高产品性能提供了依据。
图2 经过热处理后,纤维强度的变化与加热温度的关系曲线
Ⅰ—铝硼硅酸盐成分玻璃纱;Ⅱ—铝硼硅酸盐成分纤维;Ⅲ—钠钙成分玻璃纱 图3 ACTT6布强度与热处理温度变化的关系曲线
Ⅰ—带有乳液润滑剂的ACTT6布;Ⅱ—热处理后重新浸渍过的ACTT6布;Ⅲ—纤维