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玻璃纤维的结构

文章来源: 时间:2015/1/30 18:09:45

 玻璃纤维的高强度,引起了科学家的极大兴趣,井纷纷研究其高强的本质,提出了种种假说,试图从结构上予以说明。如培拉素夫等人从玻璃的聚合物结构出发、提出了纤维在成形过程中,发生了分子取向,形成链状结构。又如巴尔切涅夫认为玻璃纤维成形时,表面产生增强层,深度达5-10nm,使纤维强度可高达3000-3200MPa。随着研究的深入,上述结构上不同于玻璃的假说均己被证实并不怕当。日前比较一致的看法是玻璃纤维与玻璃在结构上有同一性。只是由于玻璃纤维在高速冷却条件下成形的,因而其微观结构更接近于高温熔体的结构,呈现出更疏松、迎形、内能更高的特征。这可以从上面一些事实得到证明。
首先,玻璃纤维与同一成分的块玻璃相比,其密度、折射率、弹性模量都显得较小。随着纤维直径的增大、热处理过程的进行,这些参数逐渐加大至接近块玻璃的数值。
同成分的玻璃纤维密度比块玻璃要小1.94%左右,这表明纤维在拉丝时没有发生过分子取向。
测定了直径50um的纤维(拉制后立即在510℃下处理2.5h)和同成分的块玻璃的泊松系数同样为0.18+-0.02,同样证明纤维与块状玻璃的分子结构的同一性。
其次,可以通过玻璃、玻璃纤维的内摩擦的试验加以说明。若在玻消内部引起振动过程,即使在与外界完全隔离的条件下,其机械能也会很快地转变为热为内耗。玻璃材料的内耗是表征其内部发生机械能损耗时抵抗变形的能力。它反映玻璃内部结构和质点运动的变化。测量玻璃的内耗,是研究玻璃结构变化的一种方法。内耗的大小,可以用能量衰减率或内摩擦Q-1来度量。
在细纤维内摩擦松弛过程的活化能上所反映的定量差别指出,纤维的结构更接近高温下的玻璃结构。纤维直径变大,纤维尺寸愈来众接近块玻璃尺寸,结构趋于紧密,内耗变小,玻璃纤维在热处理之后,其松弛谱的特征要发生变化。
松弛谱的变化特征证明,玻璃纤维经热处理后,结构更向平衡态靠近。玻璃在经热处理后。结构趋于紧密,内耗变小。

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