玻璃纤维

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在玻璃纤维方面,有用于电子填充用的增强纤维,有做铅蓄电池的隔板和过滤器用的化学稳定性能好的玻璃纤维,有高弹性模量的用于航空、宇航等相关产品中的高强度玻璃纤维。它们有一个特点,就是不要求其光学性能,而重点强调其物理上的力学性能以及化学上的抗腐蚀性能。

根据《玻璃手册》中提供的典型玻璃长纤维的组成,我们选择具有优越的电气绝缘性能和耐大气侵蚀性能的E玻璃纤维(即电子玻璃纤维)的成分,作优化设计用例。该文献上给出的成分范围为(重量%比):

表4-2:玻璃纤维成分含量范围

SiO2

52-56

CaO

16-25

Al2O3

12-15

B2O3

8-13

MgO

0-6

Na2O K2O

0-3

按其弹性模量不低于7700Kg/mm2=770000Kg/cm2、膨胀系数为51x10-7/℃的目标要求进行设计,如图4.3:

 

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图4.3:玻璃纤维设计目标

 

在筛选486个成分后,

 

_img143

图4.4 设计过程

给出如下设计结果:

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图4.5 玻璃纤维设计结果

表4-2:玻璃纤维设计结果

 

 

直接看

 

算一算

 

 

氧化物

重量比

摩尔比

重量比

摩尔比

1

SiO2

56.21562

59.6892

56.21562

59.6892

2

CaO

18.3065

20.82654

18.3065

20.82654

3

Al2O3

13.19507

8.256122

13.19507

8.256122

4

B2O3

11.13705

10.20551

11.13705

10.20551

5

MgO

2.43E-05

3.84E-05

2.43E-05

3.84E-05

6

Na2O

0.700484

0.721031

0.700484

0.721031

7

K2O

0.44525

0.301558

0.44525

0.301558

 

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图4.6 玻璃纤维设计结果打印预览

如果将成分由重量比改为摩尔比,含量范围不变,设计结果则为下图4.7:

共筛选513个成分。

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图4.7 设计过程

达到的设计结果为:

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图4.8 设计结果

表4-3:玻璃纤维设计结果


 

 

直接看

 

算一算

 


 

氧化物

重量比

摩尔比

重量比

摩尔比

1

SiO2

48.3914

53.75994

48.39139

53.75992

2

CaO

15.40248

18.33388

15.4025

18.3339

3

Al2O3

23.97435

15.69506

23.97435

15.69507

4

B2O3

10.74278

10.2999

10.74277

10.29989

5

MgO

0.53112

0.879612

0.531119

0.879612

6

Na2O

0.95787

1.031607

0.95787

1.031606

 

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图4.9 打印预览

在该文献上,该玻璃的主要性质为:除了我们的设计目标外,另有:折射率为1.547,比重为2.54g/cm3等。