Kwartsvezel: bestand tegen hoge temperaturen, vlamvertragend en thermische isolatie

1. Samenvatting

Kwartsvezel is een type hoogwaardige speciale glasvezel die bekend staat om zijn hoge zuiverheid, hoge hittebestendigheid, lage diëlektrische constante en verlies. Het wordt veel gebruikt in hightech-velden zoals de lucht- en ruimtevaart. Gegenereerd door intelligente technologie.

2. Prestatiekenmerken van kwartsvezels

Kwartsvezel heeft een hoog silicagehalte en behoudt enkele kenmerken en prestaties van massief kwarts. Het vertoont een hoge hittebestendigheid, elektrische isolatie bij hoge temperaturen en frequenties, uitstekende chemische stabiliteit, kan langdurig worden gebruikt onder 1050 ℃ en is bestand tegen onmiddellijke hoge temperaturen tot 1700 ℃. De treksterkte is drie keer die van gewone vezels. Bovendien bezit het superieure diëlektrische eigenschappen, aangezien het de minerale vezel is met de laagste diëlektrische constante en diëlektrische verliescoëfficiënt, met een 1 MHz diëlektrische constante van 3,70 en een diëlektrische verliescoëfficiënt lager dan 0,001. In hoogfrequente en onder 700 ℃ gebieden behoudt kwartsvezel de laagste en meest stabiele diëlektrische constante en verlies, terwijl het meer dan 70% van zijn sterkte behoudt. Het wordt veel gebruikt als structurele versterking, thermische isolatie en golftransparante materialen voor kritieke onderdelen van vliegtuigen en ruimtevaartuigen.

3. Voorbereidingsproces

ik De productiemethoden voor kwartsvezels omvatten voornamelijk direct smelttrekken, staaftrekken en sol-gel-methoden, waarbij staaftrekken de belangrijkste industriële bereidingsmethode is.

ik Het staaftrekproces omvat het plaatsen van ruwe kristallen of zuiver silicapoeder in een vacuümdrukweerstandsoven, het smelten ervan en het vervolgens trekken tot fijne staven (ongeveer 2 mm in diameter). Tijdens het trekken wordt eerst een bevochtigingsmiddel op de kwartsvezel aangebracht, gevolgd door trekken in een elektrische verwarmings- of knalgasvlamomgeving om monofilamenten van ongeveer 8 μm in diameter te verkrijgen. Ten slotte worden de vezelstrengen samengedraaid om vezelgaren of stof te vormen.

ik Het specifieke trekproces kan als volgt kort worden beschreven: Vloeibaar kwarts met hoge temperatuur druppelt van het onderste uiteinde van de kwartsstaaf en de trekmachine handhaaft een constante rotatiesnelheid om de vezel uit te rekken en te laten stollen, waardoor continue vezels ontstaan. Een nieuw halvemaanvormig fijn filament genaamd "fiber root" vormt zich aan de onderkant van de kwartsstaaf. Opgemerkt moet worden dat de temperatuur van de enkele vezel aanzienlijk daalt nadat deze is getrokken, wat de productprestaties kan beïnvloeden.

4. Kwartsvezelproducten en toepassingsgebieden

ik Kwartsvezels kunnen worden verwerkt tot verschillende producten, zoals kwartsvezelgaren, katoen, vilt, doek, mouwen, kortgeknipte vezels, enz. Kwartsvezelgaren is een veelgebruikt product bij de productie van vliegtuigradome-antennes.

ik Kortgesneden vezels worden gemaakt van voorgesneden kwartsglasvezels met een vaste lengte.

ik Kwartsvezelgaren wordt gemaakt van siliciumdioxide met een hoge zuiverheidsgraad en natuurlijke kwartskristallen tot doorlopende lange vezels met een SiO2-gehalte van meer dan 99,95%. Het garen is geschikt voor langdurig gebruik bij hoge temperaturen tot 1050℃ en heeft een extreem lage en stabiele diëlektrische constante en verlies. Hierdoor is het een uitstekend flexibel anorganisch vezelmateriaal met een hoge temperatuurbestendigheid.

ik Kwartsvezeldoek wordt geweven van kwartsvezelgaren door middel van verschillende weeftechnieken zoals effen, satijnkeper en leno tot doek van verschillende diktes en weefsels, met een hoge temperatuurbestendigheid, hoge sterkte, lage diëlektrische eigenschappen, lage thermische geleidbaarheid, brandwerendheid, enz.

ik Kwartsvezelkatoen bestaat uit zuivere kwartsvezels zonder bindmiddelen, onregelmatig van vorm en rangschikking, waardoor het een krullend uiterlijk heeft, waardoor compressie van de vulstof wordt voorkomen en de isolatie wordt verbeterd. Het is een goed alternatief voor katoen met een hoog silicagehalte, katoen met keramische vezels en katoen met basaltvezels.

5. Factoren die de sterkte van kwartsvezels beïnvloeden

ik Vezeldiameter en -lengte over het algemeen geldt: hoe fijner de diameter van kwartsvezel, hoe hoger de treksterkte. Treksterkte is gerelateerd aan vezellengte, en neemt aanzienlijk af naarmate de lengte toeneemt. Het effect van diameter en lengte op kwartsvezel kan worden verklaard door de microcrack-hypothese: naarmate de vezeldiameter en -lengte afnemen, nemen microcracks in de vezel dienovereenkomstig af, waardoor de vezelsterkte toeneemt.

ik De kwaliteit van de glasvloeistof beïnvloedt de sterkte van kwartsvezels. Onzuiverheden in de glascompositie of schommelingen in de temperatuur van de lekplaat kunnen leiden tot kristallisatie in de vezels. Uit de praktijk is gebleken dat vezels met kristallisatie zwakker zijn dan amorfe vezels. Bovendien kunnen bellen in de glasvloeistof ook de sterkte van de vezel verminderen.

ik Oppervlaktebehandeling heeft invloed op de sterkte. Tijdens continu trekken moet een bevochtigingsmiddel worden aangebracht op individuele vezels of bundels die een beschermende film vormen op het vezeloppervlak om wederzijdse wrijving tijdens textielverwerking te voorkomen, wat de vezel zou kunnen beschadigen en de sterkte zou kunnen verminderen. Na warmtebehandeling om bevochtigingsmiddel te verwijderen, neemt de sterkte van kwartsvezeldoek aanzienlijk af, maar herstelt zich over het algemeen na behandeling met een tussenliggend bindmiddel omdat de coating de vezel beschermt en oppervlaktedefecten compenseert.

ik Opslagtijd beïnvloedt sterkte. De sterkte van kwartsvezels neemt af na een periode van opslag, bekend als veroudering, voornamelijk door vochterosie in de lucht. Daarom ervaren vezels met een hoge chemische stabiliteit minder sterktevermindering.

ik De tijd van belastingtoepassing beïnvloedt de sterkte. De sterkte van kwartsvezels neemt af bij langdurige belastingtoepassing, vooral merkbaar bij hogere omgevingstemperaturen, mogelijk vanwege water dat in microscheuren wordt geadsorbeerd en de scheuruitbreiding onder externe kracht versnelt.