议玻璃纤维碱含量的简便检测办法
---济南镁嘉图新型材料开发有限公司技术部
杨永、马建营合作撰写
摘要：玻璃纤维是无机玻璃钢复合材料的增强材料，其碱含量大小对增强效果有重大影响。
本文介绍了玻璃纤维的成型工艺及分类，简述了一种检测其碱含量的方法，并对检测结果进行系统分析。
关键字：复合材料；玻璃纤维；碱含量；强度保留率
Abstract: Fiberglass is a kind of reinforced material for composite materials, the levels of alkali has great influence to the enhanced effect. This paper introduced fiberglass molding technics and classification, a method to detect alkali content, and a systematic analysis was made for test results.
Keywords: Composite materials; Fiberglass; Alkali content; Strength retentive rate
玻璃纤维是复合材料中应用最广、品种最多的增强材料，由于其具有良好的耐热性和极高的拉伸强度，也被广泛应用于菱镁制品中，是菱镁制品最主要的增强材料。
玻璃纤维是以玻璃为原料，在熔融状态下用不同的成型方法进行拉丝所形成的一种无机纤维。
玻璃纤维按化学成分可分为硅酸盐玻璃和硼玻璃。
为降低玻璃的熔化温度和黏度，硅酸盐玻璃生产中常加入一定量的Na2O和K2O等碱性氧化物，按照Na2O和K2O的含量硅酸盐玻璃又分为高碱、中碱、无碱。
当玻璃纤维中Na2O和K2O总含量高于12.4%时属于高碱玻璃纤维，小于1%时属于无碱玻璃纤维。
无碱玻璃纤维的拉伸强度高，有良好的电绝缘性能，是复合材料工业的主要增强材料，尤其在国外，广泛用于电绝缘材料的生产，其缺点是容易被无机酸侵蚀，不适用于酸性环境，其生产成本也较高。
中碱玻璃纤维的耐酸性能优于无碱玻璃纤维，但拉伸强度较差。
在国外，中碱玻璃纤维主要用于生产复合材料表面毡和屋面沥青增强材料，我国中碱玻璃纤
维用途较广，产量很大，约占玻璃纤维总产量的60%，广泛用作复合材料的增强材料、过滤织物、包扎织物等。
高碱玻璃纤维是典型钠硅酸盐玻璃纤维，其化学成分中Na2O含量高达14%左右，耐水性差，对潮湿的侵蚀极为敏感，耐老化性差，拉伸强度低，我国高碱玻璃纤维是用平板玻璃碎片作原料，多作为乡镇企业用陶土坩埚和废玻璃碎块生产低品位玻璃钢增强材料，由于质量很不稳定，性能很差，国家已于1963年命令不允许其用于玻璃钢生产，但由于高碱玻璃纤维成本低，又容易组织生产，仍在玻璃纤维的生产中占有一定比例。
由于氯氧镁材料浆体PH值为8-9，属于中性偏弱碱性，所以可采用硅酸盐玻璃，而考虑菱镁制品的生产成本价位，绝大多数菱镁企业采用中碱玻璃纤维。
因为高碱玻璃纤维在遇水后，纤维中的Na2O、K2O会形成NaOH，KOH等产物与玻璃纤维起骨架作用的SiO2发生反应，破坏了玻璃纤维的结构组成，使玻璃纤维强度降低，对氯氧镁材料的增强作用减小甚至完全丧失，表现为菱镁制品的后期强度降低，严重的甚至出现产品断裂的现象，存在产生制品的工程使用事故的隐患，所以在菱镁制品生产过程中，要严格控制玻璃纤维原材料的含碱量，对玻璃纤维原材料要采取必要的检测手段，杜绝使用高碱玻璃纤维布，高碱玻璃纤维生产系陶土坩埚拉丝，绝不是铂金坩埚拉丝，高碱纤维多呈浅绿色，由此可简单识别高碱玻璃纤维。
另外，常用的检测方法为：将玻璃纤维浸在PH=9的碱液中保持60℃浸渍24h,其强度保留率不低于75%，可视为中碱玻璃纤维。
其具体做法为：
①取玻纤布在110℃烘干至恒重
②在烘干的玻纤布上取N根（N≥10）玻璃纤维，分别测其断裂强度，求平
均值P
③另取N根玻璃纤维，浸在PH=9的碱液中，水浴保持恒温60℃，浸润24h
后取出烘干，分别测其断裂强度，求平均值P
1
／P≥75%，则可视为中碱玻璃纤维，否则为高碱玻璃纤维。
若P
1
该方法简便易行，对设备和操作要求较低，可粗略地判断玻璃纤维的含碱量。
但笔者经过多次反复试验后发现，该方法存在一定缺陷：由于玻璃纤维原材料本身在生产、运输、使用过程中可能会出现不均衡的受潮、受热、磨损、折损等状
况，使玻璃纤维布每股之间的强度会有差异，导致取样测试时出现股与股之间测试结果偏差较大的情况，导致实验结果的不稳定性。
另外玻璃纤维本身表面不均衡的缺陷和裂纹都会影响纤维的断裂强度，所以说纤维的断裂强度变化并不只是由含碱量的差异引起，所以用强度保留率的方法并不能完全表征玻璃纤维的含碱量高低。
另外此方法试验时间较长，只能定性分析而不能定量测试，所以，寻求一种简便易行而又可以定量测试的方法来测定玻璃纤维碱含量的方法是必要的。
本文近期将在中国建材报、菱镁杂志的期刊上发表，敬请期待。
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