ساختار شیمیایی الیاف شیشه

ساختار شیمیایی الیاف شیشه :الیاف شیشه درجه نساجی سیلیس، sio2 است. نقطه ذوب واقعی ندارد اما تا دمای 2000 درجه سانتی‌گراد نرم می‌شود تا جایی که شروع به تخریب می‌کند. در دمای 1713 درجه سانتی‌گراد، بیشتر مولکول‌ها می‌توانند آزادانه حرکت کنند.

ساختار شیمیایی الیاف شیشه

 تاریخچه الیاف شیشه:

مصریان باستان اولین تمدنی بودند که شیشه را ساختند و آن را به الیاف شیشه تبدیل کردند، آن‌ها از آن برای تزئین استفاده می‌کردند، غافل از پتانسیلی که در درون آن نهفته بود.

در سال 1936، شرکت Oowens Corning الیاف شیشه را تنها با 1 اختراع ثبت کرد.

پس از سال 1870، جان پلیر فرآیندی را برای تولید انبوه رشته‌های شیشه‌ای با فرآیند جت بخار توسعه داد.

اوونز کورنینگ همچنان بزرگ‌ترین تولیدکننده الیاف شیشه است.

ساختار شیمیایی الیاف شیشه

ساختار شیمیایی الیاف شیشه

الیاف شیشه درجه نساجی سیلیس، sio2 است. نقطه ذوب واقعی ندارد اما تا دمای 2000 درجه سانتی‌گراد نرم می‌شود تا جایی که شروع به تخریب می‌کند. در دمای 1713 درجه سانتی‌گراد، بیشتر مولکول‌ها می‌توانند آزادانه حرکت کنند. اگر شیشه به‌سرعت سرد شود، آن‌ها قادر به تشکیل یک ساختار منظم نخواهند بود. در پلیمر گروه‌های sio4 4- را تشکیل می‌دهند که به‌صورت چهاروجهی با اتم سیلیکون در مرکز و چهار اتم اکسیژن در گوشه‌ها قرارگرفته‌اند. سپس این اتم‌ها شبکه‌ای را تشکیل می‌دهند که در گوشه‌ها با اشتراک اتم‌های اکسیژن به هم متصل شده‌اند.

حالت‌های زجاجیه و کریستالی سیلیس (شیشه و کوارتز) دارای سطوح انرژی مشابهی بر اساس مولکولی هستند، همچنین نشان می‌دهد که شکل شیشه‌ای بسیار پایدار است. به‌منظور ایجاد تبلور، باید آن را تا دمای بالای 1200 درجه سانتی‌گراد برای مدت‌زمان طولانی گرم کرد.

پیشنهاد میشه این مطلب رو بخونی »» کاربرد پودر الیاف شیشه

 ساختار مولکولی شیشه (ساختار شیمیایی الیاف شیشه)

اگرچه سیلیس خالص یک الیاف شیشه و شیشه کاملاً قابل‌دوام است، اما باید با آن در دماهای بسیار بالا کارکرد که یک ایراد است مگر اینکه به خواص خاص آن نیاز باشد. معمولاً ناخالصی‌هایی به شکل مواد دیگر وارد شیشه می‌شود تا دمای کار آن کاهش یابد. این مواد دیگر همچنین خواص مختلفی را به شیشه می‌دهند که ممکن است در کاربردهای مختلف مفید باشد.

E-glass بیشترین تولید فایبرگلاس در جهان را تشکیل می‌دهد. اجزای خاص آن ممکن است کمی ازنظر درصد متفاوت باشند، اما باید در محدوده خاصی قرار گیرند. حرف e به این دلیل استفاده می‌شود که در ابتدا برای کاربردهای الکتریکی بود. S-glass یک فرمول با استحکام بالا است درحالی‌که استحکام کششی مهم‌ترین ویژگی است. c-glass برای مقاومت در برابر حمله مواد شیمیایی، عمدتاً اسیدهایی که e-glass را تخریب می‌کنند، ساخته شد.

ازآنجایی‌که e-glass واقعاً ذوب نمی‌شود بلکه نرم می‌شود، نقطه نرم شدن به‌عنوان دمایی تعریف می‌شود که در آن‌یک فیبر با قطر 0.55 تا 0.77 میلی‌متر به طول 9.25 اینچ، تحت وزن خود با سرعت 1 میلی‌متر در دقیقه زمانی که به‌صورت عمودی معلق می‌شود، دراز می‌شود؛ و با سرعت 5 درجه سانتی‌گراد در دقیقه گرم می‌شود.

فرمول ساختار شیمیایی الیاف شیشه

خواص الیاف شیشه در ساختار شیمیایی الیاف شیشه

الیاف شیشه دارای مقاومت حرارتی عالی با هزینه نسبتاً کم هستند.

تقریباً 50٪ استحکام کششی دمای اتاق را در 700 درجه فارنهایت (371 درجه سانتی‌گراد) تقریباً 25٪ در دمای 900 درجه فارنهایت (482 درجه سانتی‌گراد) را حفظ می‌کنند.

نقطه نرم شدن 1555 درجه فارنهایت (846 درجه سانتی‌گراد) و نقطه ذوب 2075 درجه فارنهایت (1121 درجه سانتی‌گراد).

الیاف شیشه به دلیل نسبت بالای سطح به وزن مفید هستند. بااین‌حال، افزایش سطح آن‌ها را بسیار مستعد حملات شیمیایی می‌کند.

استحکام شیشه معمولاً در مورد الیاف که به‌تازگی تولیدشده‌اند آزمایش می‌شود. نازک‌ترین الیاف قوی‌ترین الیاف هستند که تصور می‌شود دلیل آن، این باشد که الیاف‌های نازک‌تر خم می‌شوند. هر چه سطح بیشتر خراشیده شود، استحکام کمتری دارد. ازآنجایی‌که شیشه ساختاری بی‌شکل دارد، خواص آن در امتداد فیبر و در سراسر فیبر یکسان است. رطوبت عامل مهمی در استحکام کششی است. رطوبت به‌راحتی جذب می‌شود و می‌تواند ترک‌های میکروسکوپی و عیوب سطحی را بدتر کند و مقاومت را کاهش دهد.

در مقایسه با الیاف کربن، شیشه قبل از شکستن می‌تواند ازدیاد طول بیشتری را متحمل شود.

ویسکوزیته شیشه مذاب بسیار مهم است. در طول کشش ویسکوزیته نسبتاً کم است. اگر بیش‌ازحد بالا باشد، فیبر در طول کشیدن شکسته می‌شود.

پیشنهاد میشه این مطلب رو بخونی »» مت الیاف شیشه

فرآیندهای تولید در ساختار شیمیایی الیاف شیشه

دو نوع اصلی تولید الیاف شیشه و دو نوع اصلی محصول الیاف شیشه وجود دارد.

اول: فیبر، یا از یک فرآیند ذوب مستقیم یا یک فرآیند ذوب مجدد سنگ مرمر ساخته می‌شود. هر دو با مواد خام به شکل جامد شروع می‌شوند. آن‌ها را باهم مخلوط کرده و در کوره ذوب می‌کنند.

ساختار فیزیکی الیاف شیشه:

ساختار شیمیایی الیاف شیشه

الیاف حفره‌ای با چیدن لوله‌های شیشه‌ای توخالی در اطراف یک میله شیشه‌ای جامد کوچک ایجاد می‌شود که استوانه‌ای به طول 3 سانتی‌متر و طول یک متر را تشکیل می‌دهد.

قطر هر سوراخ می‌تواند کمتر از یک میکرو باشد.

موقعیت و اندازه سوراخ بر نحوه انتقال نور تأثیر می‌گذارد.

با واردکردن حفره‌هایی که اندازه‌ای مشابه با طول‌موج نور دارند، می‌توان نوری با طول‌موج‌های مختلف عبور داد.

الیاف شیشه فیبر سخت است. استقامتش خیلی بالاست ازنظر سرسختی در جایگاه دوم قرار دارد. پس از کولار، آرامید، الیاف شیشه ایستاده است. تولید فیبر شیشه‌ای چندان آسان نیست. تصمیم‌گیری در مورد ترکیب شیمیایی الیاف شیشه بسیار مهم است زیرابه خواص محصول نهایی بستگی دارد.