石英纖維:未來工程材料的佼佼者,耐高溫、阻燃、隔熱等多功能于一身

發(fā)布時間:2025-05-27 17:00

石英纖維,以高純石英或天然水晶為原料,經(jīng)過高溫熔融拉制而成。其單絲直徑精準(zhǔn)控制在1-15μm之間,屬于特種玻璃纖維范疇。這種纖維質(zhì)地柔軟、潔白有光澤,且二氧化硅含量高達(dá)90%以上,確保了其卓越的物理和化學(xué)性能。


石英纖維的制備工藝

石英玻璃纖維的制備方法主要有三種:直接熔融拉絲法、棒拉絲法和溶膠凝膠法。其中,棒拉絲法是工業(yè)生產(chǎn)中采用的主要制備方式。
棒拉絲法制備石英纖維的工藝流程包括原料熔融、拉絲、合股加捻等步驟。首先,將水晶或純凈的二氧化硅粉料置于真空加壓電阻爐內(nèi)進(jìn)行熔融,隨后拉制成直徑約2mm的細(xì)棒。在拉絲過程中,需在石英纖維上涂抹浸潤劑,并置于電熱或氫氧火焰環(huán)境中進(jìn)行操作,從而獲得單絲直徑約8μm的原絲。最后,通過合股加捵將原絲制成纖維紗或纖維織物。

拉絲的具體過程為:高溫液態(tài)石英從石英棒底端滴出,拉絲機(jī)以恒定轉(zhuǎn)速牽伸和固化纖維,形成連續(xù)的長絲。這一過程中,纖維單絲的溫度會顯著下降,這一變化對最終產(chǎn)品的性能有一定影響。

石英纖維原絲經(jīng)過不同的后續(xù)加工方式,可以制成多種多樣的石英纖維產(chǎn)品,如石英纖維紗、石英棉、石英氈等。其中,石英纖維紗是應(yīng)用最廣泛的產(chǎn)品之一,常被用于制造飛機(jī)天線罩等關(guān)鍵部件。

?石英短切纖維

石英短切纖維是通過預(yù)先將石英玻璃纖維切割至特定長度而制成的。

?石英短切纖維

一種經(jīng)過預(yù)先切割至特定長度的石英玻璃纖維制品,廣泛應(yīng)用于多個領(lǐng)域。它可以與人造橡膠樹脂如橡膠、硅酚醛塑料混合,作為燒蝕材料使用;與熱塑樹脂結(jié)合,用于注?;驂耗5哪>咧谱鳎簧踔聊芘c陶瓷預(yù)浸料混合燒制,成為陶瓷的強(qiáng)化增材。此外,還有石英纖維紗,這種由高純二氧化硅和天然石英晶體制成的連續(xù)長纖維,具有出色的介電性能和耐高溫特性,可在1050℃環(huán)境下長期穩(wěn)定工作。

石英纖維紗

以其卓越的介電性能和耐高溫特性,在多個領(lǐng)域發(fā)揮著關(guān)鍵作用。它常被用于制造飛行器的耐高溫及透波材料,為高頻印刷電路板提供基材支持,同時作為航天電子器件的輔材,以及天線罩的透波材料,確保設(shè)備的穩(wěn)定性和性能。此外,石英纖維布也具有獨(dú)特的應(yīng)用價值。

石英纖維布

通過平紋、緞紋、斜紋、紗羅等多種織法,由石英纖維紗精心織造而成,擁有不同的厚度和編織方式。它繼承了石英纖維紗的優(yōu)異性能,如耐高溫、高強(qiáng)度、低介電、低導(dǎo)熱以及耐燒蝕等,使其在多個領(lǐng)域都能大展身手。石英纖維布可廣泛應(yīng)用于火箭、飛機(jī)等飛行器的透波材料,高端消防服的避火材料,以及耐超高溫設(shè)備防護(hù)罩的制造。同時,它還可作為保溫被、保溫罩面料,以及耐高溫、隔熱、保溫和密封材料的理想選擇。

石英纖維棉

它是由純凈的石英纖維精制而成,不含任何粘結(jié)劑。這種無定形、連續(xù)的團(tuán)狀結(jié)構(gòu),呈現(xiàn)出潔白無瑕、無味且無揮發(fā)成分的特性。其纖維長度、形狀及排列的無序性,賦予了石英棉獨(dú)特的卷曲外觀,有效防止了填充料的壓縮,進(jìn)一步提升了其絕緣性能。石英纖維棉可作為一種優(yōu)秀的替代產(chǎn)品,廣泛應(yīng)用于高硅氧纖維棉、陶瓷纖維棉以及玄武巖纖維棉的傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域。
石英纖維棉作為一種高性能材料,在多個領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。它可以作為光纖、汽車玻璃行業(yè)的隔熱材料,高溫密封填充材料,以及高溫酸性液體與氣體介質(zhì)的過濾材料。同時,石英纖維棉還是反應(yīng)堆保溫材料、各種窯爐、高溫管道及容器的理想隔熱保溫材料。

然而,石英纖維的強(qiáng)度受到多種因素的影響。首先,纖維的直徑和長度對強(qiáng)度有著顯著的影響。一般來說,纖維直徑越細(xì),抗拉伸強(qiáng)度越高;而纖維長度增加時,拉伸強(qiáng)度則會顯著下降。這可以用微裂紋假說來解釋:隨著纖維直徑和長度的減小,纖維中的微裂紋數(shù)量減少,從而提高纖維強(qiáng)度。

此外,玻璃液的質(zhì)量也會影響石英纖維的強(qiáng)度。結(jié)晶雜質(zhì)的存在會降低纖維的強(qiáng)度,而玻璃液中的小氣泡同樣會削弱纖維的強(qiáng)度。

在連續(xù)拉絲過程中,需要使用浸潤劑來保護(hù)纖維并防止相互摩擦損傷。經(jīng)過熱處理除去浸潤劑后,纖維的強(qiáng)度會有所下降,但通過中間粘結(jié)劑的處理,強(qiáng)度可以得到回升。

另外,石英纖維的存放時間和施加負(fù)荷時間也會對其強(qiáng)度產(chǎn)生影響。長時間的存放會導(dǎo)致纖維老化,強(qiáng)度降低;而施加負(fù)荷時間的增長同樣會使纖維強(qiáng)度下降,特別是在環(huán)境溫度較高時更為明顯。

綜上所述,石英纖維棉作為一種高性能材料,在多個領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用前景。然而,其強(qiáng)度的穩(wěn)定性仍需關(guān)注和改進(jìn)。通過了解影響石英纖維強(qiáng)度的各種因素并采取相應(yīng)措施進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn),可以進(jìn)一步提高石英纖維棉的性能和應(yīng)用效果。