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玻璃纖維是無(wú)機(jī)非金屬材料中的一種新型功能材料和結(jié)構(gòu)材料。由于它具有耐高溫、抗腐蝕、強(qiáng)度高、比重較、吸濕低、延伸小及絕緣好等一系列優(yōu)異特性，在我國(guó)誕生四十多年來(lái)，除促使傳統(tǒng)工業(yè)、農(nóng)業(yè)及建筑業(yè)等技術(shù)改造及產(chǎn)品更新?lián)Q代外，目前已廣泛心用于電子、通訊、核能、航空、航天、兵器、艦艇及海洋開(kāi)發(fā)、遺傳工程等高新科技產(chǎn)業(yè)，成為我國(guó)二十一世紀(jì)不可缺少的可持續(xù)發(fā)展的高新技術(shù)材料。
玻璃纖維雖然具有上述一系列優(yōu)異特性，但是它也有一個(gè)致命的缺點(diǎn)，那就是脆性大，既不耐磨，更不耐折。積數(shù)十年來(lái)的生產(chǎn)實(shí)踐與科學(xué)研究的成果，已經(jīng)探索到對(duì)玻璃纖維單公或織物進(jìn)行涂地或表面化學(xué)處理，或改變單絲直徑、采用不同的織物結(jié)構(gòu)，能有效地改善玻璃纖維的脆性。臂如有一種超細(xì)玻璃纖維織物，它的中公直徑為3、8微米，國(guó)外稱為“貝它”紗。由于纖維直徑極細(xì)，故它的柔軟件特別好。它比開(kāi)士米軟7倍，比的確涼棉布軟14倍，比一般工業(yè)用的9微米玻璃纖維軟36倍，手感柔軟，耐皺折。可用作宇航服及充氣屋頂材料。
國(guó)內(nèi)外大量實(shí)踐證明，大力發(fā)掘并充分發(fā)揮玻璃纖維的一系列特性，再通過(guò)物理、化學(xué)方法對(duì)其單絲或織物進(jìn)行技術(shù)改性，改善其脆性，提高其耐磨和耐折性，將會(huì)大大推動(dòng)玻璃纖維的合理使用并有斷擴(kuò)大應(yīng)用領(lǐng)域。
目前，國(guó)外玻璃纖維上業(yè)已經(jīng)發(fā)展到倒個(gè)3000多個(gè)玻璃纖維品種，50000多個(gè)規(guī)格，每種規(guī)格都有種用途相對(duì)應(yīng)。國(guó)外玻璃纖維產(chǎn)品按用途劃分顯本上可分為四大類：增強(qiáng)熱固性塑料用玻璃纖維增強(qiáng)材料、增強(qiáng)熱塑性塑料用玻璃纖維增強(qiáng)材料、增強(qiáng)瀝青用玻璃纖維增強(qiáng)材料及玻璃纖維功織材料。其中玻璃纖維增強(qiáng)材料約占70－75％，玻璃纖維紡織材料只占25－30%。近幾年來(lái)，國(guó)外玻璃纖維工業(yè)的開(kāi)發(fā)速度加快，每年平均增長(zhǎng)1000多個(gè)規(guī)格。但國(guó)外專家卻認(rèn)為，這樣的品種開(kāi)發(fā)速度，還不能人限度地滿足中場(chǎng)急劇發(fā)展的需要，只能算低檔的開(kāi)發(fā)速度。
與國(guó)外玻璃纖維工業(yè)對(duì)比，我由玻璃纖維工業(yè)在六十年代中期僅有21個(gè)品種，61個(gè)規(guī)格。于七十年代中期發(fā)展到22個(gè)品種，但9個(gè)規(guī)格。八十年代改革開(kāi)放以來(lái)，大膽引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，加大品種開(kāi)發(fā)力度，到九十年代中期，才進(jìn)一步發(fā)展到60多個(gè)品種，600多個(gè)規(guī)格。有一點(diǎn)值得提出的是，在上述四人類玻璃纖維品種中，自八十年代以來(lái)，無(wú)論在歐美，還是在日本，增強(qiáng)熱塑性用玻璃纖維均以較高的增長(zhǎng)速度發(fā)展。如美國(guó)在1986年增強(qiáng)熱塑性塑料用玻璃纖維僅占增強(qiáng)玻璃纖維總用過(guò)的22．7％， 1990年增長(zhǎng)到28．5％。2001年可達(dá)45一46%，頂計(jì)2010年將高達(dá)50%。增強(qiáng)熱塑性塑料用玻璃纖維產(chǎn)品，除了傳統(tǒng)的無(wú)捻粗紗、方格分外，還有短切原絲、短切原絲毯、連續(xù)原絲氈、針刺氈、磨碎纖維等。在這一系列產(chǎn)品中。我國(guó)玻璃纖維工業(yè)有的早已生產(chǎn)，但規(guī)格不全，有的剛剛起步，尚未投入大批量廠業(yè)化生產(chǎn)，還有的尚屬空白，必需抓緊研制。由此可見(jiàn)，我國(guó)玻璃纖維上業(yè)與國(guó)外對(duì)比差距很大。
筆者認(rèn)為，我國(guó)玻纖工業(yè)與國(guó)外對(duì)比差距較大的原因除了科技水平落后外，關(guān)鍵的還是在產(chǎn)品應(yīng)用上沒(méi)有狠下功夫。
回顧我國(guó)玻纖工業(yè)發(fā)展史，由于沒(méi)有針對(duì)玻璃纖維的特性，盲目推廣應(yīng)用，曾有過(guò)慘痛的教訓(xùn)。記得在玻纖工業(yè)建立初期“三年自然災(zāi)害”期間，當(dāng)時(shí)民用棉布憑票供應(yīng)十分緊缺，有的生產(chǎn)廠家亂作廣告，盲目推銷，使得上海兩家大的商場(chǎng)――中百一店及永安公司的棉布柜臺(tái)上賣起了玻璃纖維壽衣及蚊帳布，由于玻璃纖維耐溫高，尸體不易火化，殯儀館好個(gè)容易發(fā)現(xiàn)后，貼出了禁用通告，而玻璃纖維蚊帳又不耐折，陸續(xù)折斷的細(xì)微玻璃纖維毛羽排落在赤臂露腿汗水淋淋的人身上，弄得渾身上奇癢無(wú)比 。可想而知，這種產(chǎn)品是短命的，但在老白姓的心目中造成了極壞的印象，幾乎是談玻璃纖維色變。這是應(yīng)該引以為訓(xùn)的。
值得特別提出的是，目前還有一些小玻纖企業(yè)，為了牟取暴利的還有過(guò)引、玻纖企業(yè)，為了牟取暴利，竟用陶土坩堝生產(chǎn)高堿玻璃纖維，用于玻璃鋼制品、增強(qiáng)石膏制品、增強(qiáng)水泥制品及管道包扎布等應(yīng)用領(lǐng)域。原建材局自1984年起，曾多次下令明令禁止，但久禁不止。
陶土坩堝拉出來(lái)的單纖維直徑粗，且變化大，不勻率相當(dāng)高，而高堿玻璃纖維的化學(xué)穩(wěn)定性差，尤其是耐水、耐堿性更差，不絕緣，強(qiáng)度低，所以不能用作增強(qiáng)石膏、增強(qiáng)水泥制品，也有能用作普通玻璃鋼制品，更不能作電絕緣制品。幾年前，某市游樂(lè)場(chǎng)所高速運(yùn)轉(zhuǎn)的大型玻璃鋼座艙，風(fēng)采用陶土批捐生產(chǎn)的高堿玻璃纖維制作，結(jié)果發(fā)生粉碎性折斷事故，座艙內(nèi)兩個(gè)游客，一死一重傷。這是個(gè)血的教訓(xùn)，應(yīng)該引起全行業(yè)的高度重視。
上述歷史教訓(xùn)使我們明白了一個(gè)真理：一定要根據(jù)玻璃纖維的特性來(lái)研制新品種，開(kāi)拓新用途。研制新品種就是要將玻璃纖維的優(yōu)異特性應(yīng)用在產(chǎn)品中，同時(shí)又采用物理、化學(xué)處理的方法改善或消除它的缺點(diǎn)。這樣就能取得好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果。譬如玻璃鋼制品在對(duì)玻璃纖維“揚(yáng)長(zhǎng)避短”方面可算是一個(gè)典型產(chǎn)品。玻璃鋼是將玻璃纖維和有機(jī)樹脂的特性相結(jié)合的產(chǎn)品。因此玻璃鋼產(chǎn)品既發(fā)揮了玻璃纖維具有的強(qiáng)度高、重量輕、抗腐蝕、絕緣好等優(yōu)異特性，使其能與其它金屬材料相比美，又同為玻璃纖維粘結(jié)在有機(jī)樹脂里，不會(huì)直接摩擦，也不受彎折作用，因此玻璃纖維脆性大、不耐磨、不耐折等缺點(diǎn)也就避免了。
國(guó)外生產(chǎn)廠家近幾年來(lái)在改善玻璃纖維性能方面作了大量的研究，并且取得了可喜的成果。他們不僅在前道拉絲工序，采用不同的浸潤(rùn)劑對(duì)單絲進(jìn)行化學(xué)涂敷，而且在后道織布工序，采用不同的偶聯(lián)劑對(duì)織物進(jìn)行表面化學(xué)處理，而且不同的浸潤(rùn)劑與不同的偶聯(lián)劑就是不同用途的產(chǎn)品。日東紡績(jī)株式會(huì)社就是根據(jù)用戶提出的特殊要求，專門設(shè)計(jì)不同的浸潤(rùn)劑與偶聯(lián)劑配方，做到一個(gè)配方對(duì)應(yīng)一種用途。難怪國(guó)外玻璃纖維的品種、用途多。我們是得拜國(guó)外同行為師，好好取人之長(zhǎng)，補(bǔ)己之短。
當(dāng)然，我們可以根據(jù)玻璃纖維的某一特性來(lái)開(kāi)拓產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域。譬如：可以根據(jù)無(wú)堿玻璃纖維電絕緣性能好的特性，將產(chǎn)品用作印制電路板及電機(jī)、電纜的包扎與填充材料；還可根據(jù)玻璃纖維的耐化學(xué)腐蝕特性，用作各種過(guò)濾統(tǒng)及空調(diào)配套設(shè)備；根據(jù)玻璃纖維導(dǎo)熱性低及吸濕性小的特性，用作保溫隔熱材料及屋面防水材料；根據(jù)玻璃纖維強(qiáng)度人及伸長(zhǎng)率小的特性，用作輪胎簾子線、傳動(dòng)帶及輸送帶；根據(jù)玻璃纖維強(qiáng)度大及抗沖擊的特性，用作增強(qiáng)水泥、增強(qiáng)石膏及硅酸鹽建筑材料等。
隨著當(dāng)代科技水平的突飛猛進(jìn)，玻璃纖維的應(yīng)用領(lǐng)域現(xiàn)已大大突破上述范圍，可以毫不夸張地說(shuō)，它的足跡已經(jīng)“上到九天攬?jiān)拢碌轿逖笞谨M”。
據(jù)國(guó)外報(bào)道， 2000年全已擁有100多億臺(tái)各種類型的微型計(jì)算機(jī)在各國(guó)國(guó)地經(jīng)濟(jì)的各個(gè)部門和人們生活的各個(gè)方面廣泛應(yīng)用。作為微型計(jì)獎(jiǎng)機(jī)的核心元件――印制電路板的基礎(chǔ)材料，就是電子級(jí)玻璃纖維。由于微型計(jì)算機(jī)及其它電子工業(yè)的迅猛發(fā)展，對(duì)玻璃纖維的需求量也越來(lái)越大，年遞增至高達(dá)10－15％。采用玻璃纖維作工業(yè)計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸線，其傳輸能力高，一根玻璃纖維光纜可以同時(shí)傳輸若干信號(hào)，還能抗電磁干擾，尤為可貴的是保密性好。據(jù)稱，日本的窗上通公司和德國(guó)的西門了公司在財(cái)界上先將玻璃纖維光纜用于工業(yè)電子計(jì)算機(jī)。此后，這兩家公司聯(lián)合研制的數(shù)字控制系統(tǒng)就全部采用玻璃纖維光纜傳輸數(shù)據(jù)信息。采用玻璃纖維光纜的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)要大大超過(guò)微波電路和載波電路。
玻璃纖維用于計(jì)算機(jī)使人類處理信息的速度提高了六、七個(gè)數(shù)量級(jí)，它與傳統(tǒng)的信息傳輸介質(zhì)對(duì)比，玻璃纖維的頻帶寬、信息容量大。在光通訊技術(shù)中，應(yīng)用光波作為信息載體，它的頻率高達(dá)1013－1015赫，比微波還高1000多倍，一根直徑只有6毫米的玻璃纖維光纜能夠同時(shí)傳輸一萬(wàn)路電話。另外，光導(dǎo)玻璃纖維的損耗小、中繼距離長(zhǎng)。
據(jù)稱，美國(guó)康寧公司生產(chǎn)的單模光纖的損耗只有0．16dB/km，中繼距離可以達(dá)到30－35公里，而一般同軸電纜和海底電纜的中繼距離分別只能達(dá)到2公里和5公里。尤為可貴的是光導(dǎo)玻璃纖維能抗干擾，且保密性好。光纖達(dá)信不受外界電磁波干擾，信息不會(huì)失真，光纜內(nèi)部光波相互之間不會(huì)串話，傳輸特性穩(wěn)定可靠，不會(huì)產(chǎn)生電磁感應(yīng)，所以不易被竊聽(tīng)。
光纖還可以在狹小空間中進(jìn)行測(cè)量，這是因?yàn)楣饫w的直徑可以小到100微米，具有可撓性，因此，可以在狹小的空間彎曲進(jìn)行測(cè)量。美國(guó)杜邦公司已經(jīng)研制成功一種直徑僅200微米的光纖，其截面積小到 10-2－10-5平方毫米，可以用于高分辨率測(cè)量和高分辨率圖象傳輸。目前已經(jīng)用在宇宙飛船中。
截至二十世紀(jì)，各國(guó)已向宇宙發(fā)射了地球資源衛(wèi)星、氣象衛(wèi)星、通訊衛(wèi)星、科學(xué)衛(wèi)星。電視衛(wèi)星及偵察衛(wèi)星等三千多顆衛(wèi)星。我國(guó)也陸續(xù)發(fā)射成功數(shù)十顆各種類型的人造衛(wèi)星，并且已經(jīng)成為上第三個(gè)掌握衛(wèi)星回收技術(shù)的。這里應(yīng)該指出的是玻璃纖維功不可沒(méi)。玻璃纖維及其制品除用作衛(wèi)星和地面站進(jìn)行微波通訊用拋物面天線外，還用作宇航服、宇宙飛船的結(jié)構(gòu)材料、燒蝕材料和隔熱材料。
玻璃纖維及其制品在核能技術(shù)開(kāi)發(fā)中大顯身手，被稱為必不可少的絕緣材料、結(jié)構(gòu)材料和絕熱材料。不含氧化棚的耐輻射玻璃纖維，已經(jīng)用作核反應(yīng)堆內(nèi)探測(cè)器電纜的絕緣材料及其它高溫導(dǎo)線的絕緣材料。這種耐輻射玻璃纖維在累計(jì)中子通量為1X1020中子／cm2、累計(jì)r射線劑量達(dá)1X1011倫琴、工作溫度為550℃的長(zhǎng)期輻照條件下，絕緣電阻仍能保持在106Ωm，比石英纖維還高一個(gè)數(shù)量級(jí)。還有一種含氧化鉛的玻璃纖維，由于能屏蔽射線，所以可以用作接觸射線的工作人員的防護(hù)服。
另外，由于人口的不斷增長(zhǎng)，人類對(duì)食物、能源和各種礦物資源的需求量也日益增長(zhǎng)，地球上現(xiàn)有陸地資源越來(lái)越不能滿足人類的需要，而占地球70％的海洋卻蘊(yùn)藏著極其豐富的的上述資源。據(jù)資料介紹，海洋蘊(yùn)藏著鈾礦達(dá)50億噸、碘礦800億噸、黃金及銅各100億噸。此外，海洋每年還可提供20億噸魚類、貝類和藻類食物。由于玻璃纖維具有的一系列優(yōu)異特性，在人類向海洋進(jìn)軍中，玻璃纖維將可大顯身手。如海底石油及礦產(chǎn)開(kāi)采，可用玻璃纖維增強(qiáng)塑料（玻璃鋼）作開(kāi)采設(shè)備的結(jié)構(gòu)材料和輸送管道，儲(chǔ)油罐及浮洞等，還可用作鉆機(jī)的摩擦制動(dòng)材料及治理海洋污染的凈化設(shè)備等等。
聰明的玻纖企業(yè)家們，讓我們與各工業(yè)部門的廣大用戶攜手合作，充分發(fā)揮玻璃纖維的優(yōu)異特性，把產(chǎn)品應(yīng)用領(lǐng)域不斷拓寬到一個(gè)新水平。
