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GRC為什么必須使用含有氧化鋯的耐堿玻璃纖維?
氧化鋯與耐堿性
水泥按礦物成分分類,可分為硅酸鹽系列水泥、鋁酸鹽系列水泥和硫鋁酸鹽系列水泥。 其中應用最為普遍的是硅酸鹽系列水泥。 世界各國 GRC制品大都使用硅酸鹽系列水泥。硅酸鹽水泥主要成分是硅酸鈣,在與水進行化學反應后生成水泥石,含有大約25%的堿性物質氫氧化鈣Ca(OH)2。 氫氧化鈣與玻璃纖維的主要成分二氧化硅(SiO,)會發生不可逆轉的反應,生成強度大大低于二氧化硅的水化硅酸鈣,從而使玻璃纖維的強度大大降低,失去對水泥的增強作用。 所以,普通玻璃纖維用在水泥基材料中是不耐久的。
中國許多GRC產品使用低堿度硫鋁酸鹽水泥。硫鋁酸鹽水泥在水化反應中生成的Ca(OH),要比硅酸鹽水泥少,而這些Ca(OH),還會與水泥中的其他物質進行二次反應,使水泥石內的Ca(OH),的最終生成量進一步減少。但是減少不等于沒有,Ca(OH),對玻璃纖維的侵蝕還是存在的,只不過有所削弱罷了。因此,無論使用什么類型的水泥,玻璃纖維都必須是耐堿的。
耐堿玻璃纖維的耐堿性是通過氧化鋯ZrO,和二氧化鈦Ti02實現的。達到一定含量的氧化鋯和二氧化鈦在玻璃纖維表面與“入侵”的氫氧化鈣中的OH根“結合”,一方面削弱了氫氧化鈣,一方面形成了玻璃纖維的保護膜,阻延Ca(OH)2與Si0,反應,從而降低了Ca(OH),對玻璃纖維的侵蝕強度與速度,保護了玻璃纖維的結構與強度。
玻璃纖維中的氧化鋯含量是玻璃纖維耐堿性的最重要指標。氧化鋯有難熔和使玻璃纖維增加的特點,增加其含量會大大增加制造玻璃纖維的工藝難度和制作成本,鋯原料本身也很貴,因此,含氮化鋯的耐堿玻璃纖維在價格上遠遠高于晉通玻璃纖維。
在制作玻璃纖維的過程中,在單絲表面涂覆耐堿性好的高分子偶聯劑、浸潤劑,在進一步的加工過程中涂覆高耐久性的高分子合成材料,也有助于提高玻璃纖維耐堿性。 但這僅僅是輔助措施,玻璃纖維耐堿性的根本還在于氧化錆(包
括二氧化鈦)。玻璃纖維的耐堿性可以通過不同的方法測定。測試強度保留率是一個常用的判斷辦法:符玻璃纖維放在100C的Ca(OH),飽和溶液中浸泡4h后,測試單絲斷裂強度的保留率不小于75%。一般情況下,在GRC使用低堿水泥時,也就是硫鋁酸鹽水泥時,可以使用低氧鋯玻璃纖維,即氧化鋯(ZrO,)含量大于等于14.0%;和氧化鋯(ZrO2)與二氧化鈦(TiO,)合量大于等于19.2%的耐堿玻璃纖維;當GRC使用硅酸鹽水泥勇
白水泥時,應當使用高鋯玻璃纖維,即氧化鋯(ZrO,)含量大于等于16.0%的耐堿玻璃纖維。

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