摘要：玻璃纤维及其复合材料是一种新型绿色环保汽车内饰装饰材料，应用前景十分广阔而受到普遍的关注。针对玻璃纤维及其复合材料应用前景，分析了复合材料的性能特点及其与其它材料主要技术经济性能比较，阐述了玻璃纤维及其复合材料的主要品种及其应用，介绍了玻璃纤维及其复合材料的主要成分和材料分类，同时例举了玻璃纤维及其复合材料在汽车上的应用实例。
关键词：玻璃纤维；复合材料；应用进展
1导言
玻璃纤维是塑料改性增强的主要品种，是实现通用塑料工程化的重要途径之一，使制品的抗拉强度、刚性、热变形温度明显提高。玻璃纤维已渗透到国民经济的各个领域，如交通、电子、建筑、卫生、环保、化工、造船、航空、航天等，已成为不可缺少的优良材料。
2玻璃纤维的应用领域
2.1玻璃纤维在航空航天领域的应用
2.1.1航空用高性能玻璃纤维
高强度玻璃纤维主要有Ｓ级的ＳｉＯ２－Ａｌ２Ｏ３－ＭｇＯ系统和Ｒ级的ＳｉＯ２－Ａｌ２Ｏ３－ＣａＯ－ＭｇＯ系统，其ＳｉＯ２＋Ａｌ２Ｏ３含量达８０％以上，石英玻璃纤维二氧化硅含量达９９．９％以上。高性能玻璃纤维及其增强复合材料由于其良好的力学性能、耐腐蚀性和透波介电性等，被应用于直升飞机的浆叶、方向舵、雷达罩、各类仪表盘、飞机的内饰材料、热防护材料及固体发动机壳体等。如在空中客机Ａ３８０上，Ｓ－２玻璃纤维增强ＧＬＡＲＥ层板应用于飞机机身、地板等部位。还可作为阻尼减振材料、隔音材料用于飞机消音板和飞机座舱、高温管道等。
2.1.2宇航服用玻璃纤维材料
超细玻璃纤维是一种单丝公称直径为３．５～４μｍ的玻璃纤维，具有高的拉伸强度、良好的柔软性和耐折性，可制作宇航服的反射绝缘层和外防火层等。
2.2玻璃纤维在建筑材料领域的应用
2.2.1玻璃纤维增强水泥
玻璃纤维增强水泥是以玻璃纤维为增强材料，以水泥净浆或水泥砂浆为基体材料复合而成的。它改善了传统水泥混凝土密度大、抗裂性差、抗弯强度和抗拉强度低等缺陷，具有重量轻、强度高、抗裂性好、耐火性优、抗冻性高、可加工性好等优点，应用于建筑、土木、市政、水利工程等。但普通硅酸盐水泥的水化产物Ｃａ（ＯＨ）２会对玻璃纤维产生侵蚀。为了控制玻璃纤维被腐蚀，开发出一种低碱度环境的基体，生产的玻璃纤维增强磷酸镁水泥复合材料，通常作为修补材料被广泛应用于道路、桥梁、机场跑道等；玻璃纤维增强氯氧镁水泥，通常被应用于屋面、墙体、活动板房等。
2.2.2玻璃钢
玻璃纤维增强复合材料，也称玻璃钢，是以玻璃纤维为增强材料，树脂为基体材料形成的。具有轻质高强、耐腐蚀性能优越、可设计性强、隔音性能好等特性，在建筑节能方面日益受到人们的青睐。玻璃钢管道应用于给排水，与以往所用的金属管、钢筋混凝土管等其他管道相比，耐腐蚀性好、寿命长、耐热性好，生产安装费用低，输送介质阻力小，可节能降耗；因其导热系数小、线膨胀系数小、密封性能好而成为建筑门窗的绿色环保产品，节能效果显著，弥补了传统塑钢门窗低强度、易变形的缺陷。既具传统铝合金和塑钢等门窗坚固、耐腐蚀、节能保温等特点，又有自身特有的隔音好、耐老化、尺寸稳定等优点；另外，玻璃钢作为建筑节能材料，也用于制造玻璃钢地板、通风厨、活动板房、井盖、冷却塔等。
2.2.3建筑防水材料
将短切玻璃纤维湿法成型，通过浸渍高分子粘结剂，经高温干燥固化制成玻纤胎，可作为建筑防水材料。因其具有良好的尺寸稳定性、防水性、耐腐蚀性、耐老化、耐紫外线等特性，主要作为防水卷材的胎体、玻纤胎沥青瓦、防水涂料等，用于建筑防水工程，防止水对建筑的侵蚀。
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2.2.4建筑膜结构材料
以玻璃纤维为增强材料，经过后整理工艺处理，在表面涂覆高性能树脂材料形成的复合材料。常用的建筑膜材主要有：聚四氟乙烯（ＰＴＦＥ）膜材、聚氯乙烯（ＰＶＣ）膜材、乙烯－四氟乙烯（ＥＴＦＥ）膜材等，因其轻质耐用、可防污自洁、透光节能、隔音防火等优点，应用于体育场馆、展览会场、机场大厅、娱乐中心、购物场、停车场等建筑。例如，上海万人体育馆、上海世博会、广州亚运会等均采用了ＰＴＦＥ膜材；“鸟巢”采用了ＰＴＦＥ＋ＥＴＦＥ结构，外层ＥＴＦＥ起防护作用，内层ＰＴＦＥ起保温隔音效果；“水立方”则采用了双层ＥＴＦＥ。
2.3在军事工程方面的应用
玻璃纤维及其复合材料可用于导弹的外壳或其发动机的壳体；可制成导弹弹翼筒和炮弹引信等，也可制成玻璃钢头盔；还可用于制造排爆套服等军用物件。例如导弹“民兵”的发动机壳体应用Ｓ玻璃纤维，军事飞行器的雷达罩应用石英玻璃纤维，军用帐篷应用超细玻璃纤维等；另外，还可作为防弹防爆装甲材料和护甲。
2.4玻璃纤维及其织物表面涂覆
2.4.1玻璃纤维及其织物表面涂覆ＰＴＦＥ
ＰＴＦＥ具有高的化学稳定性、突出的不粘性、优异的耐老化性、耐腐蚀、自洁性等优良特性，但存在机械性能差、耐磨性差、导热性差等缺陷，玻璃纤维具有优良的力学性能和物理化学性能，在玻璃纤维及其织物表面涂覆ＰＴＦＥ，既能弥补和改善ＰＴＦＥ的缺陷，又能发挥玻璃纤维的优势性能，同时降低玻璃纤维的脆性，形成强度高、耐磨性好、耐老化的玻璃纤维／ＰＴＦＥ材料。玻璃纤维涂覆ＰＴＦＥ一般采用多次浸渍工艺，经过热处理的玻璃纤维布通过浸渍槽涂覆ＰＴＦＥ分散液，再进行干燥、烘焙、烧结等处理，将乳液中多余的水分及溶剂蒸发，留下ＰＴＦＥ树脂颗粒紧紧地附着在玻璃纤维布上，该材料既具ＰＴＦＥ特性，又有玻璃纤维优异性能，常用作建筑膜结构材料、绝缘材料、摩擦材料等，被广泛应用于建筑、电子等领域。
2.4.2玻璃纤维及其织物表面涂覆硅橡胶
硅橡胶具有良好的电绝缘性、耐高低温、耐氧老化等优
点，在玻璃纤维及其织物表面涂覆硅橡胶，可以改善玻璃纤维的耐折性能和耐磨性能。以玻璃纤维及其织物为基材，涂覆硅橡胶形成的涂覆玻璃纤维织物，具有抗拉强度高，尺寸稳定、电绝缘性好和耐化学腐蚀等优良特性，通常作为电气绝缘材料，可制成绝缘布、套管等产品；作为防腐材料可用作管道、储罐的内外防腐层；也可作为建筑膜材、包装材料等应用于建筑、能源等行业。
2.4.3玻璃纤维及其织物表面涂覆蛭石
蛭石是一种含镁的水铝硅酸盐矿物，能耐１２５０℃高温，被加热膨胀后体积增大，导热率低，膨胀后的蛭石密度小、化学绝缘性好、隔热隔音、耐火防冻，虽然玻璃纤维有好的耐热性，但长期使用温度不宜过高，遇明火时火焰甚至可穿透其制品，将蛭石涂覆于玻璃纤维及其织物表面，蛭石可提高玻璃纤维的耐火耐温性，还能起到隔热阻燃的效果。涂覆蛭石玻璃纤维制品具有更高的耐热性，还具有好的隔热阻燃性，被应用于焊接防护、防火防护、管道包扎等。
3结语
目前，玻璃纤维及其复合材料具有很强的市场竞争力。据报道，在最近的几年中，采用玻璃纤维及其复合材料制造的汽车产品市场份额增加了15%左右，并保持强劲的上升趋势，这一现象已引起业内专业人士的极大关注。在全球致力气候保护的大环境下，车用玻璃纤维及其复合材料工业要加快行业调整和创新，开发生产适应汽车轻量化和低排放的新型玻璃纤维及其复合材料，只有这样，才能适应全球进入低碳经济时代的新形势。
参考文献：
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[2]宋传江，王虎.玻璃纤维增强复合材料工程化应用进展[J].中国塑料，2015，03：9-15.
[3]连丽.玻璃纤维增强复合材料在建筑材料中的应用[J].塑料科技，2015，12：66-68.
论文作者:刘定彪
论文发表刊物:《基层建设》2017年第20期
论文发表时间:2017/10/31
标签：玻璃纤维论文; 复合材料论文; 材料论文; 应用于论文; 建筑论文; 织物论文; 涂覆论文; 《基层建设》2017年第20期论文;