重庆国际复合材料有限公司

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目 录

1. 玻璃纤维概况

2. 高性能玻璃纤维

3. 耐腐蚀玻璃纤维

4. 高强度高模量玻璃纤维

5. 低介电玻璃纤维

玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属新材料，广泛用于汽车、电子、风力发电、造船、航空、建筑、石油、化工、环保等方面，是国家鼓励发展的高新技术产品。

玻璃纤维简介

1 、玻璃纤维概况

玻璃纤维产业发展历程简介 20世纪 30年代，美国欧文斯 ·科宁公司生产的 E 玻璃纤维问世。 1938—1942年，环氧树脂、聚酯相继研制成功， ( 玻璃钢、 FRP)

工业诞生，并在军工方面得到应用，如防刺穿的汽油桶 ,飞机部件 ,雷达罩 ,军用盔甲等。

第 2 次世界大战促进了玻璃纤维工业的迅速发展。 1950年，美国杜邦公司发明了沃兰偶联剂，在解决无机玻璃纤维与有机树脂间的界面结合问题方面取得突破，为玻纤复合材料的发展奠定了非常重要的作用。

在 20世纪 50年代，玻璃纤维脱离平板玻璃工业范畴，自成体系。 1959年，年产 1000吨的玻璃纤维池窑拉丝工艺投入运行； 20世纪 70年代，池窑法生产玻纤已成为主流，主要集中欧美日。

1956~1986 年，以单台拉丝炉为主的起步阶段，封闭孤立中发展，到 86 年的产量接近 10 万吨

1986 年 ~1998 年，开始采用直接熔融法生产，玻纤生产技术取得突破，并向大型组合炉，万吨级的窑炉发展；

1998 年，开始向大型窑炉发展，以重庆 CPIC 、浙江巨石、山东泰山为主的三大玻纤厂家助推中国玻纤进入高速发展期，到 20

07 年就成为全球最大的玻纤大国 ;

2010 年的产量接近 250 万吨，占到全球的 50% 以上 , 玻璃纤维被纳入新材料产业。

中国玻璃纤维产业发展简介

全球玻纤产量分布及中国玻纤的地位

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010

6 6 11 15 24 34 29 394765

95125

160

228213

247295

320350

375400

468

393

470CPIC 中国大陆 全球

技术突破、资金投入、制造业重心转移等因素，助推中国玻璃纤维产业步入发展的快速通道。 7 年里，中国玻纤产量增加近 5 倍，在全球的比重从 15.9% 提升到了 52% 左 右，成为玻纤大国。

“ 十一五”期间，中国玻纤的量产水平和品质均得到提升

池窑法量产技术取得重大突破，年产能 10 万吨以上的 E-glass 、 4 万吨的 ECR 、 3.6 万吨的电子纱，均居世界之首；

质量水平得到很大的提升，池窑法生产纤维比重从不到70% 提升到了 87% 左右。

应用领域的延伸和拓展，刺激了玻璃纤维产业的发展和提升

玻璃纤维应用领域及产业化技术的发展

国外

国内

坩埚法 + 池窑法 池窑法 池窑法 池窑法

中规模 大规模 全球化 产地转移

坩埚法 坩埚法 + 池窑法 池窑法 池窑法

小规模 中规模 大规模 设计并创新

市场

中国产业

2 、高性能玻璃纤维高性能玻璃纤维：力学、电学、化学等性能显著优于普通玻璃纤维

高模量高强度高耐蚀低介电常数耐高温高导热高导电……

种类

无碱高性

能玻璃纤维

3 、 耐腐蚀玻璃纤维

广义耐腐蚀性

能耐水性耐酸性耐碱性耐候性耐老化耐紫外线……

材料抵抗周围介质腐蚀破坏作用的能力称为耐腐蚀性。由材料的成分、化学性能、组织形态等决定的。

玻璃类型 特点 不足 说明

1E- 玻璃，亦称无碱玻璃

良好的电气绝缘性及机械性能，耐水

性、耐侯性优良

易被无机酸侵蚀，故不适合用在酸

性环境

产量最大，发展最成熟，使

用最广泛

2C- 玻璃，亦称中碱玻璃

耐酸性优于无碱玻璃，具有比较低的

成本

耐水性、耐侯性明显不如 E 玻璃，电气性能、机械

强度比较差

国外主要用于表面毡，并不作为主要的增

强材料

3 AR 玻璃属于 SiO2-ZrO2-R2O

体系耐碱性非常好

生产成本高，使用受到限制

用于增强水泥制品

3.1 几种常见耐腐蚀玻璃纤维

玻璃类型 特点 不足 说明

4

E-CR 玻璃，E-Glass of chemical resistance

有良好的电气绝缘性及机械性能和耐腐蚀性，综合性能优于 E-

玻璃和 C 玻璃

矿物原料的成本高，熔化温度高，成纤难度大，颜色深

在耐温、耐酸的环境中具有明显

的优势

5 ECT 玻璃基本上保持了 ECR的耐酸性、耐温性，颜色得到明显的改进，

力学性能也有增加

熔化温度高，成纤难度大

可替代 E 玻璃，尤其可应用于各

种苛刻环境中

无氟无硼，生产环保性好 优异的耐酸性、耐水性、耐应力腐蚀性以及短期抗碱性， 尤其受力情况下，优势更明显耐温性好 , 软化点比 E玻璃高 50 度左右表面电阻大，在耐高电压方面更有优势

以 E 玻璃成分为基础不含 B2O3 和 F2

加入了不超过 3% 的 TiO2 和 ZnO

3.2 ECR 玻璃纤维

结构特点

1980 年 OWENS CORNING首先推出

优点

ECR 玻璃耐酸性

　(10%HCL) (10%H2SO4)

40℃ 60℃ 80℃ 40℃ 60℃ 80℃E-Glass(粉体） -23.34 -27.67 -31.73 -22.15 -28.04 -32.65

ECR(粉体） -0.53 -1.27 -2.32 -0.47 -1.33 -2.48

E-Glass( 纤维） -21.83 -25.42 -29.87 -19.88 -26.28 -30.13

ECR ( 纤维） -0.31 -0.96 -1.55 -0.36 -0.92 -1.47

3.3 ECR 玻璃纤维耐腐蚀性能

注：在一定温度的介质中浸泡 24 小时后的失重百分比。

　 采用玻璃粉对比测试(NaOH 0.1N)

采 22微米的纤维对比测试(NaOH 0.1N)

温度 40℃ 60℃ 80℃ 40℃ 60℃ 80℃

E 玻璃 1.87 6.3 7.87 1.36 5.86 6.94

ECR 0.83 2.11 4.08 0.68 1.84 3.11

失重倍数 2.25 2.99 1.93 2.00 3.18 2.23

注：在一定温度的介质中浸泡 24 小时后的失重百分比。

ECR 玻璃纤维耐碱性

ECR 玻璃纤维耐腐蚀性性能

注：粉末失重法， 80℃， 24h

10% 的硫酸中浸泡 30天

E-glass

ECR-glass

测试条件：

样品直径： 18mm;化学介质 :1mol/L HNO3负载： 7000Kg客户要求： >100H

测试结果（断裂时间）：1 ） E-glass增强的 :5~12H2 ） ECR增强的 :>500H

加载下测试环氧棒抗拉性能

受载荷时， ECR 增强制品的耐酸优势更加明显

ECR 玻璃纤维载荷下耐酸性

3.4 ECR 玻璃纤维应用

19

石油输送管道城市污水管（日本、欧洲） 盐碱地用 输送管道

应用实例： ECR 玻纤用于耐腐蚀管道中

例如： Amiantit1980 年生产的E-CR管道，在 25 年后检测，基本上没有腐蚀，设计寿命可达 50 年以上。

ECR改进型

Advantex （ OCV）

ECT （ CPIC）

TCR（泰山玻纤）

E6（巨石集团）

特点：保留 ECR 耐腐蚀性能，力学性能更优， 纤维颜色更浅，综合性能更强，性价比更高

3.5 新一代耐腐蚀玻璃纤维

无氟无硼，生产环保性好原料成本更低，性价比更高耐腐蚀性能与 ECR 玻纤接近，力学性能更高软化点大于 900℃，耐温性高于 E玻璃和 ECR 玻

璃纤维颜色更浅，应用范围更广

以 E 玻璃成分为基础

不含 B2O3 和 F2

TiO2含量小于 1% ，基本不含 ZnO

结构特点

性能优

点

ECT 玻纤特点

性能 检测标准 单位 ECT

密度 ASTM C693 g/cm3 2.52-2.6

折射率 ASTM A1648 1.56

浸胶纱拉伸强度 ASTM D2101 MPa 2465

浸胶纱弹性模量 ASTM D2101 GPa 83

断裂伸长量 % 4.9

热导率 ASTM C177 W/m·K 1.25

软化点 ℃ 905-915

热膨胀系数， 23-300℃

ASTM D696 ×10-6 cm/cm·℃ 5.6

比热容， 23℃ ASTM C832 KJ/kg·K 0.8

电阻率 Ω >1015

ECT 玻纤物化性能

-30

-25

-20

-15

-10

-5

0

ECT ECR ECT ECR ER

粉末法 (%) 22um纤维法 (%)

10% H2SO4溶液 10% HCL溶液 0.1N NaOH溶液

ECT 玻纤耐腐蚀性能

ECT 玻纤耐化学腐蚀性与 ECR 接近，远好于 E-glass

ECT 玻纤力学性能

注：以上数据为 ECT 浸胶纱力学性能检测数据

（ 1）可替代普通 E-glass ，应用于所有传统玻纤领域

（ 2）可应用于绝大部分 ECR 玻纤领域

（ 3）特别可用于风力发电叶片、烟气脱硫管道（要求耐温、耐腐蚀）、汽车消音器、 汽车尾气净化器、汽车其它零部件、高压气瓶、高压玻璃钢管道、要求浅色的各种耐腐蚀器件 …… .

ECT 玻纤应用

4 、高强度高模量玻璃纤维

成分： SiO2-Al2O3-MgO三相体系 力学性能好：高强度，高模量，单丝强度高达

4800MPa ，模量 90GPa 。 成型困难：熔制温度 1650℃，成型温度约 1471℃，液相线温度约 1464℃。

应用：主要用于国防军工。 类似产品： R 玻纤、 T 玻纤、 HS 系列玻纤等

最早出现于 20 世纪 60 年代—— S-2 玻璃纤维

种类 SiO2 A12O3 CaO MgO R2O B2O3 Fe2O3

E-glass 52-56 12-16 16-25 0-5 0-1 5-10 0-0.8

S-2玻纤 64-66 24-25 0-0.2 9.5-10 0.02 --- 0-0.1

R玻纤 58-60 23.5-25.5 8-10 5-7 0-1 0-0.35 0-0.5

T玻纤 65 23 0-0.01 11 0-0.1 0-0.01 0-0.1

BMΠ 58-60 20-27 --- 10-15 0.18-0.45 --- 0.1-0.6

HS2 52-57 20-25 --- 4-10 0-1.2 0-5 0-1.2

HS4 50-60 23.5-26.5 --- 10-19.5 0-1 0-4 0.5-1.5

高强高模玻璃纤维主要组分 wt/%

4.1 高强度高模量玻璃纤维性能

力学性能 E-glass S-2 玻纤 R 玻纤 T 玻纤 HS2 HS4

单丝强度 /MPa 3445 4500-4900 4400 4650 4020 4600

弹性模量 /GPa 72 88-91 83.8 84.3 82.9 86.4

作业性能 E-glass S-2 玻纤 R 玻纤 T 玻纤 HS2 HS4

成型温度 /℃ 1203 1471 >1350 1500 1320 1450

液相温度 /℃ 1080 1464 >1350 1465 1245 1350

高强高模玻璃纤维力学与作业性能

4.2 高强高模玻璃纤维发展趋势

军用领

域 民用市

场

HiPer-tex

S-1 GLASS

TM-glass

ViPro 玻纤

GMG 玻纤……

力学性能略接近于 S-2 玻璃纤维，远高于 E玻纤 生产难度明显降低，可采用池窑法生产 成本降低，性价比高，可应用于各种民用场合

特点：

4.3 TM 玻璃纤维

TM 玻璃纤维是 CPIC 于 2009 年推出的一种高强度高模量环保型的高性能玻璃纤维。

TM 玻璃纤维属于无碱玻璃，主要由 SiO2-Al2O3-CaO-MgO

四元系统组成。 TM 玻璃纤维不含 B2O3 和 F2 ，有害气体零排放。

采用纯氧助燃技术，玻璃质量更好，更节能，污染更小。 性能优异，可应用于各种环境条件和性能要求更为苛刻的

领域。

突出特点

TM 玻纤的拉伸强度、弹性模量分别比 E

玻纤提高了 30%% 和 20% 以上。用 TM 玻纤制成的复合材料其强度及模量

比 E 玻纤制成的复合材料分别高近 50% 。

机械性能

TM 玻纤的软化温度比普通 E 玻纤高 100~150℃ 。

耐疲劳性能比 E 玻纤高出 10 倍以上

耐酸、耐碱、耐水性 都明显优于普通 E 玻纤

物化性能

性能 检测标准 单位 TM

密度 ASTM C693 g/cm3 2.62

折射率 ASTM A1648 1.56

浸胶纱拉伸强度 ASTM D2101 MPa 2678

浸胶纱弹性模量 ASTM D2101 GPa 91

断裂伸长量 % 4.9

热导率 ASTM C177 W/m·K 1.3

软化点 ℃ 935-955

热膨胀系数， 23-300℃

ASTM D696 ×10-6 cm/cm·℃ 5.2

比热容， 23℃ ASTM C832 KJ/kg·K 0.8

电阻率 Ω >1015

TM 玻纤物化性能

种类 SiO2 A12O3 CaO MgO R2O B2O3 Fe2O3

E-glass 52-56 12-16 16-25 0-5 0-1 5-10 0-0.8

HiPer-tex 50-65 12-20 13-16 6-12 0-2 0-3 0-1

TM 56-64 13-20 8-13 7-12 0-1 --- 0-0.6

S-2玻纤 64-66 24-25 0-0.2 9.5-10 0.02 --- 0-0.1

新一代高强高模玻璃纤维主要组分 wt/%

性能 TM玻纤 HiPer-tex S-2 玻纤 E-glass

单丝强度 /MPa 4500 4500 4500-4900 3445

弹性模量 /GPa 84-86 85 88-91 72

性能 TM玻纤 HiPer-tex S-2 玻纤 E-glass

成型温度 /℃ 1265-1300 1335 1471 1203

液相温度 /℃ 1170-1225 1239 1464 1080

新一代高强高模玻璃纤维性能对比

TM 玻纤力学性能

TM 玻璃纤维耐腐蚀性性能

注：粉末失重法， 80℃， 24h

高强玻纤

航空 车辆 军工 风电 高压容器 ……

4.4 高强度高模量玻璃纤维应用

5 、低介电玻璃纤维

通讯信息高速化 传输信号高频化 通信质量高保真 电子器件轻薄化

CCL低介电常数低介电损耗

玻璃纤维低介电常数低介电损耗

V=K1×C/ε0.5

PL=K2×f×tanδ

V：信号传播速度；K1 、 K2：常数；C：光速；ε—CCL的介电常数；PL：信号传播损失；f—频率 ;tanδ—CCL的介电损耗角正切

5.1 低介电玻璃纤维研究历程

E 玻璃 D 玻璃 NE 玻璃L 玻璃……

电子玻璃纤维

易生产，成本低，但介

电常数高（ 6.6），介电损耗大（ 0.001

2）

介 电 常 数 低（ 4.1 ），介电 损 耗 小（ 0.0008 ），但难生产，成本高，主要用于军工

介电常数小于 5.0 ，介电损耗小于 0.001 。生产难度明显降低，性价比大大优于 D 玻

璃

5.2 低介电玻璃纤维特点

早期 D 玻璃—军用

特点：以 SiO2-B2O3两相为主，介电性能好，但熔点高，粘度大，成型难，成本高。而且制品 CCL 的钻孔性、耐热性、耐水性差。

早期 D 玻璃—军用

特点：以 SiO2-B2O3两相为主，介电性能好，但熔点高，粘度大，成型难，成本高。而且制品 CCL 的钻孔性、耐热性、耐水性差。

现代 D 玻璃—民用

目前 NTB 和 AGY 取得一定突破，产品： NE玻璃和 L 玻璃特点：以 SiO2- Al2O3 -B2O3三相为主，介电性能基本满足要求，但生产难度明显减小，成本更低，性价比好。

现代 D 玻璃—民用

目前 NTB 和 AGY 取得一定突破，产品： NE玻璃和 L 玻璃特点：以 SiO2- Al2O3 -B2O3三相为主，介电性能基本满足要求，但生产难度明显减小，成本更低，性价比好。

玻璃组分 E玻璃 D玻璃 NE玻璃 L玻璃SiO2 52~56 72~76 52~56 52~60

Al2O3 12~16 0~5 10~15 11~16

CaO 16~25 — 0~10 4~8

MgO 0~5 — 0~5 —

R2O 0~1 3~5 — 0~1

B2O3 5~10 20~25 15~20 20~30

TiO2 — — 0·5~5 —介电常数 ε（ 1MHz） 6.6 4.1 4.4 <5.0

介电损耗（ 1MHz） 0.0012 0.0008 0.0006 0.0005

组分与性能对比

低介电玻纤

国防 计算机 互联网 导航 无线通 信 ……