玻璃纤维的应用历程及特性介绍

玻璃纤维的诞生和批量生产至少始于1922年。不过，作为绝缘应用到旋转电机上则要晚得多。直到1944年，玻璃纤维才作为聚酯树脂的增强材料开始应用，而聚酯树脂是1942年才开始商业化应用的。玻璃纤维最早的应用是作为军事上使用的层压板材料，例如小型船只和浮桥。第二次世界大战后，其应用范围迅速扩展，包括最早用于耐电弧的电气产品三聚氰胺玻璃布高压胶合板。第二次世界大战后不到十年，玻璃纤维丝线开始用于电磁导线（护套），还作为单一纤维材料加固物用于云母带的纤维素基底纸材中，以及以纺织布形式用作云母带基底材料，并且用于电气绝缘的各种各样的树脂层压板。20世纪50年代上半叶，出现了玻璃纤维纸，并且开始用作绝缘材料的组成成分。电气上用的平板材料和模压成型材料中，都离不开各种树脂结合纺织玻璃布和无纺的垫层材料的共同应用。1954年开始采用粗纺的玻璃纤维和聚酯树脂，制作强度非常高的发电机绕组端部支撑环。1955年玻璃丝和聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）各占50%体积比率的复合材料，开始用于制作电磁线外皮。当包好外层材料的导线穿过热烘炉的时候，PET将熔化，并且裹在玻璃纤维外部，与导线熔合到一起。这种导线外皮可以施加一层或多层，取决于股线绝缘所需要的强度和绝缘质量。这种股线绝缘被称为杜邦（DuPont），商标为“Daglas”，通用的名称为“苯乙烯玻璃”。

用于电气绝缘的大多数玻璃纤维，都是由相对不含苏打的石灰-氧化铝的硼酸硅盐玻璃制成的。这个用于电气绝缘的玻璃配方，应用上具有很好的化学稳定性和抗潮湿性能。它通常被称为“E”玻璃，因为它最初是以电气应用为目的进行开发的，而“电气”的英文字头是“E”。玻璃的原材料是砂子，当然非常容易得到。与相同配方的块状玻璃相比，玻璃纤维是从熔化和改变了玻璃性能的特殊状态下提取出来的，性能上与成块的玻璃就有很大差异，与成块的玻璃相比，玻璃纤维不再易碎，而且具有很高的抗拉强度。

作为一种无机材料，玻璃具有很高的电气击穿强度，并且耐受局部放电的攻击和不易产生爬电。当玻璃纤维被用于增强电气绝缘的机械强度时，玻璃的良好电气性能是起不到作用的。玻璃纤维是圆柱形的，通常环绕在局部放电和爬电时会受损的有机聚合物周围。在局部放电环境下放置一段时间，检查玻璃复合绝缘，可以看到聚合物材料表现出明显的电腐蚀情况，而玻璃纤维没有丝毫的损坏。这种复合绝缘材料的电气击穿强度和耐爬电性能完全取决于聚合物的电气性能。当玻璃纤维用于线圈绝缘上的云母带以增强其绝缘时，云母带做成连续不断地互相搭接的薄层，可以极好地耐受局部放电，并且显著提高了电击穿强度。

曾经多次使用E玻璃制成薄片，尝试代替高压绝缘中使用的云母剥片。有一些试验取得了一定的成功，但玻璃薄片比云母剥片脆得多，因此很难于操作。如前所述，大多数云母剥片的应用已经被相对低廉的云母纸代替了，因此目前挑选无机材料代替云母剥片的需求已经降至最低。(www.xing528.com)

制作主绝缘时，有些工作需要用到薄的玻璃丝带，其宽度和厚度的比值，与云母剥片的胶带相近。使用专门的设备，将一定数量的玻璃丝带码放成砖墙形状可以制成胶带。在用树脂浸漆并备好支撑及基底层材料时，这种胶带是可以用于线圈绝缘的，不过，这种结构的胶带制作成本比较昂贵，经济效益并不突出。

虽然玻璃在化学上是属于不活泼的惰性物质，但因为玻璃纤维巨大的表面积和体积的比值，使得玻璃纤维易于遭受化学上的侵袭。刚刚制成的玻璃纤维表面有极强的亲水性，并且在把它们聚拢在一起、编织和做其他操作的过程中，纤维之间的磨损比较严重。为将这种损伤降至最小，新制成的玻璃纤维常常外涂一层润滑用的胶料，在做完股线以后，这层胶料还可以再单独从纤维上除掉。因此，需要一个称为抛光的表面处理工艺。上胶料和抛光都可能要进行多次，而是否进行抛光还取决于配合玻璃纤维所选的树脂或聚合物类型。采用化学手段，用普通常见的各种树脂粘接玻璃纤维表面，现在已经成为抛光工艺设计程序。抛光的应用，还可以部分地置换掉在玻璃纤维表面从周围潮湿空气中快速凝结的水。