Кварцово влакно: устойчиво на висока температура, забавящо горенето и топлоизолация

1. Резюме

Кварцовото влакно е вид високоефективно специално стъклено влакно, известно със своята висока чистота, висока устойчивост на топлина, ниска диелектрична константа и загуби. Обикновено се използва във високотехнологични области като космонавтиката. Създаден от интелигентна технология.

2. Експлоатационни характеристики на кварцови влакна

Кварцовите влакна имат високо съдържание на силициев диоксид, запазвайки някои характеристики и характеристики на твърдия кварц. Той показва висока устойчивост на топлина, електрическа изолация при високи температури и честоти, отлична химическа стабилност, може да се използва дългосрочно под 1050 ℃ и издържа на мигновени високи температури до 1700 ℃. Неговата якост на опън е три пъти по-голяма от тази на обикновените влакна. Освен това, той притежава превъзходни диелектрични свойства, тъй като е минералното влакно с най-ниска диелектрична константа и коефициент на диелектрични загуби, с диелектрична константа 1MHz от 3,70 и коефициент на диелектрични загуби по-нисък от 0,001. В региони с висока честота и под 700 ℃, кварцовото влакно поддържа най-ниската и най-стабилна диелектрична константа и загуба, като същевременно запазва над 70% от своята здравина. Обикновено се използва като структурна армировка, топлоизолация и прозрачни за вълните материали за критични части на самолети и космически кораби.

3. Процес на подготовка

л Производствените методи на кварцови влакна включват главно директно изтегляне на стопилка, изтегляне на пръчка и методи на зол-гел, сред които изтеглянето на пръчка е основният промишлен метод за подготовка.

л Процесът на изтегляне на пръта включва поставяне на необработен кристал или чист силициев прах във вакуумна съпротивителна пещ под налягане, разтопяването му, след което го изтегля на фини пръти (около 2 мм в диаметър). По време на изтегляне, омокрящ агент първо се нанася върху кварцовото влакно, последвано от изтегляне в среда с електрическо нагряване или кислородно-водороден пламък, за да се получат монофиламенти с диаметър около 8 μm. Накрая влакнестите нишки се усукват заедно, за да образуват влакнеста прежда или тъкан.

л Специфичният процес на изтегляне може да бъде описан накратко по следния начин: течен кварц с висока температура капе от долния край на кварцовия прът и машината за изтегляне поддържа постоянна скорост на въртене, за да разтегне и втвърди влакното, образувайки непрекъснати влакна. В долната част на кварцовата пръчка се образува нова фина нишка с форма на полумесец, наречена дддхххфибър корендддххх. Трябва да се отбележи, че температурата на отделното влакно спада значително след изтеглянето му, което може да повлияе на работата на продукта.

4. Продукти от кварцови влакна и области на приложение

л Кварцовите влакна могат да бъдат преработени в различни продукти като прежда от кварцови влакна, памук, филц, плат, ръкави, късо нарязани влакна и т.н. Преждата от кварцови влакна е често срещан продукт, широко използван в производството на обтекателни антени на самолети.

л Късо нарязаните влакна са направени от предварително нарязани кварцови стъклени влакна с фиксирана дължина.

л Преждата от кварцови влакна е направена от силициев диоксид с висока чистота и естествени кварцови кристали в непрекъснати дълги влакна със съдържание на SiO2 над 99,95%, способни за продължителна употреба при високи температури до 1050 ℃ и се отличават с изключително ниска и стабилна диелектрична константа и загуба, което го прави отличен гъвкав материал от неорганични влакна с устойчивост на висока температура.

л Платът от кварцови влакна е изтъкан от прежда от кварцови влакна чрез различни методи на тъкане като обикновен, сатениран кепър и леново в плат с различна дебелина и тъкане, характеризиращ се с устойчивост на висока температура, висока якост, нисък диелектрик, ниска топлопроводимост, устойчивост на изгаряне и др.

л Памукът от кварцови влакна се състои от чисти кварцови влакна без свързващи вещества, с неправилна форма и разположение, което му придава къдрава външност, предотвратявайки компресията на пълнителя, подобрявайки изолацията; той е добър заместител на памук с високо съдържание на силициев диоксид, памук от керамични влакна, памук от базалтови влакна.

5. Фактори, влияещи върху здравината на кварцовите влакна

л Диаметърът и дължината на влакното като цяло, колкото по-фин е диаметърът на кварцовото влакно, толкова по-висока е неговата якост на опън. Якостта на опън е свързана с дължината на влакното, като намалява значително с увеличаване на дължината. Ефектът на диаметъра и дължината върху кварцовото влакно може да се обясни с хипотезата за микропукнатините: тъй като диаметърът и дължината на влакното намаляват, микропукнатините във влакното съответно намаляват, увеличавайки здравината на влакното.

л Качеството на стъклената течност влияе върху здравината на кварцовите влакна. Примесите в състава на стъклото или колебанията в температурата на пропускащата плоча могат да доведат до кристализация във влакната. Практиката показва, че влакната с кристализация са по-слаби от аморфните влакна. Освен това мехурчетата в стъклената течност също могат да намалят здравината на влакната.

л Повърхностната обработка влияе върху здравината. По време на непрекъснато изтегляне трябва да се нанесе омокрящ агент върху отделни влакна или снопове, образувайки защитен филм върху повърхността на влакното, за да се предотврати взаимното триене по време на текстилната обработка, което може да повреди влакното и да намали здравината. След термична обработка за отстраняване на омокрящия агент, здравината на тъканта от кварцови влакна намалява значително, но като цяло се възстановява след обработка с междинно свързващо вещество, тъй като покритието предпазва влакното и компенсира повърхностните дефекти.

л Времето за съхранение влияе върху здравината. Силата на кварцовите влакна намалява след съхранение за период, известен като стареене, главно поради ерозия на влага във въздуха. По този начин влакната с висока химическа стабилност изпитват по-малко намаляване на якостта.

л Времето за прилагане на натоварването влияе върху якостта. Якостта на кварцовите влакна намалява при продължително прилагане на натоварване, особено забележимо при по-високи температури на околната среда, вероятно поради вода, адсорбирана в микропукнатини, ускоряващи разширяването на пукнатината под външна сила.