耐熱性更好的增強塑料
近年來，隨著空間(jian)技(ji)術的發展，對塑(su)料復合資(zi)(zi)料的研究也活(huo)潑起來，繼酚醛玻璃鋼制品(pin)之(zhi)后，又有(you)一(yi)些功能比(bi)它更好(hao)的耐燒(shao)蝕資(zi)(zi)料間(jian)世，這些資(zi)(zi)料采用了耐熱功能比(bi)玻璃纖維更好(hao)的增強資(zi)(zi)料。
在(zai)(zai)尋覓比玻(bo)(bo)(bo)(bo)璃(li)(li)(li)(li)纖(xian)(xian)維(wei)耐(nai)熱(re)性更(geng)好(hao)(hao)的(de)纖(xian)(xian)維(wei)時(shi)，人們很自(zi)然地(di)想到(dao)(dao)了石英(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)，因為(wei)它可看作(zuo)(zuo)是一(yi)種(zhong)二氧化(hua)硅含量極高的(de)玻(bo)(bo)(bo)(bo)璃(li)(li)(li)(li)。在(zai)(zai)一(yi)般玻(bo)(bo)(bo)(bo)璃(li)(li)(li)(li)中，二氧化(hua)硅的(de)含量大約(yue)是“%，而在(zai)(zai)天(tian)然的(de)石英(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)里(li)(li)二氧化(hua)硅的(de)含量可高達”,95%。人們早就知道石英(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)玻(bo)(bo)(bo)(bo)璃(li)(li)(li)(li)的(de)耐(nai)熱(re)性遠(yuan)比一(yi)般玻(bo)(bo)(bo)(bo)璃(li)(li)(li)(li)好(hao)(hao)，如無堿玻(bo)(bo)(bo)(bo)璃(li)(li)(li)(li)在(zai)(zai)850℃上下(xia)就要(yao)變軟(ruan)，而石英(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)玻(bo)(bo)(bo)(bo)璃(li)(li)(li)(li)卻能夠(gou)在(zai)(zai)1100℃長(chang)時(shi)間地(di)運用，短(duan)時(shi)間里(li)(li)能夠(gou)把(ba)它加(jia)熱(re)到(dao)(dao)1400 IC。正因為(wei)如此，用石英(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)纖(xian)(xian)維(wei)作(zuo)(zuo)為(wei)增強資料，就能夠(gou)得到(dao)(dao)耐(nai)熱(re)性比一(yi)般玻(bo)(bo)(bo)(bo)璃(li)(li)(li)(li)鋼制(zhi)(zhi)品更(geng)好(hao)(hao)的(de)增強塑料。 制(zhi)(zhi)作(zuo)(zuo)石英(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)纖(xian)(xian)維(wei)時(shi)，先要(yao)把(ba)石英(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)制(zhi)(zhi)成棒狀(zhuang)的(de)晶體，在(zai)(zai)增渦里(li)(li)用電把(ba)它加(jia)熱(re)到(dao)(dao)1800℃左右，這時(shi)石英(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)開端熔融成粘稠狀(zhuang)的(de)熔液(ye)(ye)。熔液(ye)(ye)從鉗垠底部的(de)漏孔中漏出后，就能夠(gou)拉制(zhi)(zhi)成只有頭發(fa)絲的(de)1/5粗細，甚至更(geng)細的(de)石英(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)纖(xian)(xian)維(wei)。咱(zan)們把(ba)石英(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)纖(xian)(xian)維(wei)及其他幾種(zhong)纖(xian)(xian)維(wei)的(de)比重(zhong)及首要(yao)機(ji)械功能列在(zai)(zai)表7中，以(yi)便比較。
從表7能夠看得出，石英(ying)纖維(wei)的(de)耐熱(re)性盡管(guan)比較好，但(dan)是它的(de)機械強度(du)與一般(ban)玻璃纖維(wei)相比，并(bing)沒(mei)有(you)明顯的(de)改進。因為制作石(shi)英(ying)纖維的(de)天然石(shi)英(ying)的(de)資源太少，而且將它(ta)熔(rong)融(rong)拉絲的(de)辦法又(you)比較難，所以(yi)一般用人工的(de)辦法來制作與它(ta)相似的(de)纖維。這種人工制作的(de)纖維中，二氧(yang)化硅(gui)的(de)含量也(ye)很高(gao)，一般要在95%以(yi)上，所以(yi)叫做高(gao)硅(gui)氧(yang)纖維。
制作高(gao)硅氧(yang)纖維常用(yong)的辦(ban)法(fa)(fa)是(shi)瀝取法(fa)(fa)。這(zhe)種(zhong)辦(ban)法(fa)(fa)是(shi)用(yong)含有氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)硼的玻璃(li)作為質(zhi)料(liao)。當把(ba)這(zhe)種(zhong)質(zhi)料(liao)加熱到(dao) 600℃時，玻璃(li)中(zhong)的氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)翻成分(fen)(fen)就(jiu)會(hui)逐(zhu)步聚集成微粒，并慢慢地與二氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)硅成分(fen)(fen)分(fen)(fen)開，但是(shi)仍分(fen)(fen)散在(zai)二氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)硅成分(fen)(fen)之(zhi)中(zhong)。這(zhe)時運(yun)用(yong)鹽(yan)酸能(neng)夠(gou)把(ba)分(fen)(fen)散在(zai)二氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)硅中(zhong)心的氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)硼及其(qi)他雜(za)質(zhi)溶(rong)解(jie)(jie)。瀝掉溶(rong)解(jie)(jie)的氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)硼及雜(za)質(zhi)，就(jiu)能(neng)夠(gou)得到(dao)比(bi)較(jiao)純(chun)潔(jie)的二氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)硅。這(zhe)種(zhong)二氧(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)(hua)硅比(bi)較(jiao)疏松，呈乳白(bai)色。把(ba)它放在(zai)坦(tan)鍋(guo)中(zhong)，通電加熱到(dao)熔融，就(jiu)能(neng)夠(gou)拉制成高(gao)硅氧(yang)纖維。
簡直一切制(zhi)作玻(bo)璃鋼(gang)制(zhi)品用的組成樹(shu)(shu)脂(zhi)都(dou)能夠和石英(ying)(ying)纖(xian)維(wei)或(huo)(huo)高硅氧纖(xian)維(wei)結合(he)，但一般(ban)制(zhi)作石英(ying)(ying)或(huo)(huo)高硅氧增(zeng)強(qiang)塑料(liao)所用的組成樹(shu)(shu)脂(zhi)首要是(shi)酚(fen)醛樹(shu)(shu)脂(zhi)、硅樹(shu)(shu)脂(zhi)、聚醋樹(shu)(shu)脂(zhi)、聚酞(tai)亞(ya)胺樹(shu)(shu)月旨及氟樹(shu)(shu)脂(zhi)等。
用石英纖(xian)維(wei)(wei)和高(gao)硅氧纖(xian)維(wei)(wei)增強(qiang)的(de)塑料(liao)除了耐熱性(xing)比玻(bo)璃(li)鋼有(you)所(suo)提(ti)高(gao)外，機(ji)械功(gong)能的(de)提(ti)高(gao)并不明顯，見表8。但是石英纖(xian)維(wei)(wei)和高(gao)硅氧纖(xian)維(wei)(wei)的(de)價格(ge)要比玻(bo)璃(li)纖(xian)維(wei)(wei)貴得多，所(suo)以目前除了火箭(jian)、人(ren)造衛星、世界飛(fei)船和導彈上用它們增強(qiang)的(de)塑料(liao)作耐燒(shao)蝕資料(liao)外，其他方(fang)面的(de)運用不算許多。
石棉纖維(wei)是天然的(de)礦物纖維(wei)，它是人們(men)早(zao)就了解的(de)不(bu)怕熱(re)，不(bu)會燃(ran)的(de)防火、隔熱(re)資料。石棉(mian)(mian)纖(xian)(xian)維(wei)(wei)除了耐熱(re)性好外(wai)，還具有機(ji)械強(qiang)度高(表7)、耐腐蝕(尤其是(shi)酸)和不(bu)(bu)腐朽霉蛀等(deng)特點(dian)，所以用它(ta)作為(wei)耐熱(re)的塑料(liao)(liao)(liao)增強(qiang)資料(liao)(liao)(liao)也(ye)是(shi)很(hen)適(shi)宜的。到目前為(wei)止，石棉(mian)(mian)纖(xian)(xian)維(wei)(wei)全賴(lai)天然構成(cheng)的，人們還不(bu)(bu)能組成(cheng)它(ta)。天然的石棉(mian)(mian)纖(xian)(xian)維(wei)(wei)有許多種，可作為(wei)塑料(liao)(liao)(liao)增強(qiang)資料(liao)(liao)(liao)的石棉(mian)(mian)纖(xian)(xian)維(wei)(wei)直(zhi)徑大(da)約20微米(mi)，還沒(mei)有頭發絲粗，長度一般(ban)還不(bu)(bu)到 2厘米(mi)。石棉(mian)(mian)纖(xian)(xian)維(wei)(wei)能夠直(zhi)接用作塑料(liao)(liao)(liao)的增強(qiang)資料(liao)(liao)(liao)，也(ye)能夠把(ba)它(ta)紡織成(cheng)紗、布、帶、氈和紙等(deng)運(yun)用。石棉(mian)(mian)纖(xian)(xian)維(wei)(wei)能夠和多種熱(re)固性樹(shu)脂(zhi)(zhi)(zhi)杰出地結合，如(ru)酚醛樹(shu)脂(zhi)(zhi)(zhi)、環氧樹(shu)脂(zhi)(zhi)(zhi)、聚醋樹(shu)脂(zhi)(zhi)(zhi)、硅樹(shu)脂(zhi)(zhi)(zhi)、三聚氰(qing)胺樹(shu)脂(zhi)(zhi)(zhi)、膚喃樹(shu)脂(zhi)(zhi)(zhi)、醇酸樹(shu)脂(zhi)(zhi)(zhi)和氟樹(shu)脂(zhi)(zhi)(zhi)等(deng)，也(ye)能夠作為(wei)某些熱(re)塑性樹(shu)脂(zhi)(zhi)(zhi)的增強(qiang)資料(liao)(liao)(liao)，如(ru)尼龍和聚乙烯。
風(feng)趣的(de)是，當石(shi)棉纖(xian)維(wei)和玻(bo)璃纖(xian)維(wei)一起加到(dao)組成樹(shu)(shu)脂中時(shi)，短而細的(de)石(shi)棉纖(xian)維(wei)還能夠改善樹(shu)(shu)脂和玻(bo)璃纖(xian)維(wei)的(de)枯結(jie)功能，提高(gao)在增強(qiang)塑料(liao)(liao)中的(de)玻(bo)璃纖(xian)維(wei)機械強(qiang)度，減輕因熱脹(zhang)冷縮而引起的(de)開裂等。所(suo)以(yi)常常把玻(bo)璃纖(xian)維(wei)和石(shi)棉纖(xian)維(wei)一起運(yun)用，能夠制成耐熱性好、機械強(qiang)度高(gao)、耐腐蝕性好和價錢廉價的(de)增強(qiang)塑料(liao)(liao)。
石(shi)(shi)棉纖維(wei)(wei)增強的(de)(de)(de)酚醛塑(su)料(liao)(liao)能夠在以秒計算的(de)(de)(de)極短時間(jian)內(nei)耐(nai)受1400-1650℃的(de)(de)(de)高(gao)溫，因此它是較早(zao)用(yong)(yong)于世(shi)界飛(fei)(fei)翔(xiang)(xiang)和高(gao)空飛(fei)(fei)翔(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)耐(nai)熱、耐(nai)燃(ran)資(zi)(zi)料(liao)(liao)。如美國的(de)(de)(de)“英(ying)勇獵神式”彈道導彈采用(yong)(yong)它作為首要(yao)結構資(zi)(zi)料(liao)(liao)。在“前鋒”號衛星的(de)(de)(de)頭部及 “阿波羅”號世(shi)界飛(fei)(fei)船尾部的(de)(de)(de)外殼也(ye)是用(yong)(yong)石(shi)(shi)棉酚醛增強塑(su)料(liao)(liao)制作的(de)(de)(de)。用(yong)(yong)石(shi)(shi)棉纖維(wei)(wei)增強的(de)(de)(de)各種塑(su)料(liao)(liao)也(ye)廣泛地用(yong)(yong)于制作汽車零(ling)件(jian)、化工(gong)設備、隔熱用(yong)(yong)品、電絕緣器材及包裝用(yong)(yong)品等(deng)各個方面。
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