玻璃纖維的綜合性能由其內在化學成分主導,并受到生產方式、熱處理工藝及表面浸潤劑的重要影響。在眾多性能要求中,電性能是其區別于許多其他材料的關鍵優勢,尤其是在電氣絕緣應用領域。

核心電性能特征:
1. 高比電阻:
玻璃纖維具有極高的體積電阻率(比電阻)。這意味著它對電流的通過具有極強的阻礙能力,導電性極差。
這種優異的絕緣性能使其能有效阻止電流泄漏,保障電氣設備和線路的安全運行。
2. 低介電常數:
玻璃纖維的介電常數相對較低。
介電常數是衡量材料在電場中儲存電能能力的指標。較低的介電常數意味著材料在交變電場作用下(如高頻電路中)產生的極化程度低,能量損耗小,信號傳輸質量好,發熱量低。
電性能的決定性因素:化學成分,尤其是堿含量
核心影響:玻璃纖維的電性能,特別是其絕緣電阻和介電損耗,最主要、最根本的決定因素是其玻璃的化學成分。
關鍵角色:堿金屬氧化物 (如 Na?O, K?O): 玻璃成分中堿金屬氧化物的含量對電性能影響極為顯著。這些堿金屬離子(Na?, K?)在電場作用下具有較高的遷移率(導電性),會:
顯著降低材料的體積電阻率(比電阻), 削弱絕緣性能。
增加介電損耗,導致在高頻或高壓下工作時產生更多熱量,效率下降,材料易老化。
無堿玻璃纖維的優勢:
正是認識到堿金屬離子的負面影響,專門開發了無堿玻璃纖維(通常指 E 玻璃纖維)。其關鍵特征是將堿金屬氧化物含量嚴格控制在極低的水平(通常小于 0.8%)。
性能提升:
極低的堿含量使無堿玻璃纖維具備了:
極其優異的絕緣電阻(高比電阻),能承受高電壓而不被擊穿。
極低的介電常數和介電損耗,特別適合在高頻、高壓環境下工作,信號傳輸穩定,能量損耗小。
良好的耐電弧性。
應用領域:電氣與電機工業的核心材料
得益于其卓越的電絕緣性能(高比電阻、低介電常數/損耗)和耐熱性、機械強度,無堿玻璃纖維制品在以下領域得到了極其廣泛的應用:
印刷電路板 (PCB) 基材: 如電子級玻璃纖維布(電子布),是制造覆銅板(CCL)和最終PCB的核心增強材料,為現代電子設備提供物理支撐和電氣絕緣。
電機、發電機絕緣:用作電機定子、轉子線圈的絕緣槽楔、綁扎帶、套管、云母補強材料等,保障電機在高溫、高壓、高轉速下的安全可靠運行。
高壓電氣設備絕緣: 用于變壓器、開關設備、互感器等的絕緣筒、絕緣棒、絕緣拉桿等部件。
電線和電纜絕緣: 用作電線電纜的絕緣層或增強層。
高頻通信設備:低介電損耗使其適用于天線罩、雷達罩、高頻電路基板等。
總結:
玻璃纖維,尤其是嚴格控制堿金屬氧化物含量的無堿玻璃纖維(E玻璃),憑借其高比電阻、低介電常數和低介電損耗的獨特電性能組合,成為現代電氣、電子和電機工業不可或缺的基礎絕緣材料。其優異的電絕緣性能、機械強度和熱穩定性,為電力傳輸、電子設備、電機運行的安全、高效和微型化提供了關鍵的材料支撐。
(本文來源于“新型玻璃鋼漁船”公眾號,轉載須經同意)
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