Kvartsfiber: Hög temperaturbeständig, flamskyddsmedel och värmeisolering

1. Sammanfattning

Kvartsfiber är en typ av högpresterande specialglasfiber känd för sin höga renhet, höga värmebeständighet, låga dielektricitetskonstant och låga förluster. Den används ofta inom högteknologiska områden som flyg- och rymdteknik. Genereras med intelligent teknik.

2. Kvartsfiberns prestandaegenskaper

Kvartsfiber har ett högt kiseldioxidinnehåll och bibehåller vissa egenskaper och prestanda hos fast kvarts. Den uppvisar hög värmebeständighet, elektrisk isolering vid höga temperaturer och frekvenser, utmärkt kemisk stabilitet, kan användas långsiktigt under 1050 ℃ och motstå momentana höga temperaturer upp till 1700 ℃. Dess draghållfasthet är tre gånger högre än hos vanliga fibrer. Dessutom har den överlägsna dielektriska egenskaper, eftersom den är den mineralfiber som har den lägsta dielektriska konstanten och dielektricitetsförlustkoefficienten, med en 1 MHz dielektricitetskonstant på 3,70 och en dielektricitetsförlustkoefficient lägre än 0,001. I högfrekventa och under 700 ℃-områden bibehåller kvartsfiber den lägsta och mest stabila dielektriska konstanten och förlusten, samtidigt som den bibehåller över 70 % av sin styrka. Den används ofta som strukturell förstärkning, värmeisolering och vågtransparenta material för kritiska delar av flygplan och rymdfarkoster.

3. Förberedelseprocess

jag Tillverkningsmetoderna för kvartsfiber inkluderar huvudsakligen direkt smältdragning, stångdragning och sol-gel-metoder, bland vilka stångdragning är den primära industriella beredningsmetoden.

jag Stavdragningsprocessen innebär att råkristall eller rent kiseldioxidpulver placeras i en vakuumtrycksatt motståndsugn, smälts och sedan dras till fina stavar (cirka 2 mm i diameter). Under dragningen appliceras först ett vätmedel på kvartsfibern, följt av dragning i en elektrisk uppvärmnings- eller knallgaslåga för att erhålla monofilament med en diameter på cirka 8 μm. Slutligen tvinnas fibertrådarna samman för att bilda fibergarn eller tyg.

jag Den specifika dragningsprocessen kan kortfattat beskrivas enligt följande: Högtemperaturflytande kvarts droppar från kvartsstavens botten, och dragmaskinen upprätthåller en konstant rotationshastighet för att sträcka och stelna fibern, vilket bildar kontinuerliga fibrer. Ett nytt halvmåneformat fint filament som kallas "fiberrot" bildas längst ner på kvartsstaven. Det bör noteras att temperaturen på den enskilda fibern sjunker avsevärt efter att den har dragits ut, vilket kan påverka produktens prestanda.

4. Kvartsfiberprodukter och tillämpningsområden

jag Kvartsfiber kan bearbetas till olika produkter såsom kvartsfibergarn, bomull, filt, tyg, hylsor, kortklippta fibrer etc. Kvartsfibergarn är en vanlig produkt som används flitigt vid tillverkning av radomantenner för flygplan.

jag Kortskurna fibrer är gjorda av förskurna kvartsglasfibrer med fast längd.

jag Kvartsfibergarn tillverkas av högren kiseldioxid och naturliga kvartskristaller till kontinuerliga långa fibrer med ett SiO2-innehåll på över 99,95 %, vilket kan användas under lång tid vid höga temperaturer upp till 1050 ℃ och har extremt låg och stabil dielektricitetskonstant och förlust, vilket gör det till ett utmärkt flexibelt oorganiskt fibermaterial med hög temperaturbeständighet.

jag Kvartsfiberduk vävs av kvartsfibergarn genom olika vävmetoder som slät, satin twill och leno till tyg i olika tjocklekar och vävar, med hög temperaturbeständighet, hög hållfasthet, låg dielektrisk förmåga, låg värmeledningsförmåga, brännmotstånd etc.

jag Kvartsfiberbomull består av rena kvartsfibrer utan bindemedel, oregelbunden i form och arrangemang vilket ger den ett lockigt utseende som förhindrar kompression av fyllnadsmedel och förbättrar isoleringen; det är ett bra alternativ till bomull med hög kiseldioxidfiber, keramisk fiberbomull och basaltfiberbomull.

5. Faktorer som påverkar kvartsfiberns styrka

jag Fiberdiameter och längd Generellt sett gäller att ju finare diameter kvartsfibern har, desto högre är dess draghållfasthet. Draghållfastheten är relaterad till fiberlängden och minskar avsevärt med ökande längd. Effekten av diameter och längd på kvartsfibern kan förklaras med mikrosprickhypotesen: när fiberdiameter och längd minskar, minskar mikrosprickorna i fibern i motsvarande grad, vilket ökar fiberstyrkan.

jag Glasvätskans kvalitet påverkar kvartsfiberns styrka. Föroreningar i glaskompositionen eller fluktuationer i läckageplattans temperatur kan leda till kristallisering i fibrerna. Praktiken har visat att fibrer med kristallisering är svagare än amorfa fibrer. Dessutom kan bubblor i glasvätskan också minska fiberstyrkan.

jag Ytbehandling påverkar hållfastheten. Under kontinuerlig dragning måste ett vätmedel appliceras på enskilda fibrer eller buntar och bilda en skyddande film på fiberytan för att förhindra ömsesidig friktion under textilbearbetning, vilket kan skada fibern och minska hållfastheten. Efter värmebehandling för att avlägsna vätmedel minskar kvartsfiberdukens hållfasthet avsevärt, men återhämtar sig generellt efter behandling med ett mellanliggande bindemedel eftersom beläggningen skyddar fibern och kompenserar för ytdefekter.

jag Lagringstiden påverkar hållfastheten. Kvartsfibrernas hållfasthet minskar efter en viss tids lagring, vilket kallas åldring, främst på grund av fukterosion i luften. Därför upplever fibrer med hög kemisk stabilitet mindre hållfasthetsreduktion.

jag Belastningstiden påverkar hållfastheten. Kvartsfibrernas hållfasthet minskar med förlängd belastning, särskilt märkbart vid högre omgivningstemperaturer, möjligen på grund av att vatten adsorberats i mikrosprickor, vilket accelererar sprickutvidgningen under yttre kraft.