Fibra de cuarzo: resistente a altas temperaturas, ignífuga y aislante térmico

1. Resumen

La fibra de cuarzo es un tipo de fibra de vidrio especial de alto rendimiento conocida por su alta pureza, alta resistencia al calor, baja constante dieléctrica y pérdida. Se utiliza comúnmente en campos de alta tecnología como el aeroespacial. Generada por tecnología inteligente.

2. Características de rendimiento de la fibra de cuarzo

La fibra de cuarzo tiene un alto contenido de sílice, lo que le permite conservar algunas características y el rendimiento del cuarzo sólido. Presenta una alta resistencia al calor, aislamiento eléctrico a altas temperaturas y frecuencias, excelente estabilidad química, se puede utilizar a largo plazo por debajo de los 1050 ℃ y soporta altas temperaturas instantáneas de hasta 1700 ℃. Su resistencia a la tracción es tres veces mayor que la de las fibras ordinarias. Además, posee propiedades dieléctricas superiores, siendo la fibra mineral con la constante dieléctrica y el coeficiente de pérdida dieléctrica más bajos, con una constante dieléctrica de 1 MHz de 3,70 y un coeficiente de pérdida dieléctrica inferior a 0,001. En regiones de alta frecuencia y por debajo de los 700 ℃, la fibra de cuarzo mantiene la constante dieléctrica y la pérdida más bajas y estables, al tiempo que conserva más del 70% de su resistencia. Se utiliza comúnmente como refuerzo estructural, aislamiento térmico y materiales transparentes a las ondas para partes críticas de aeronaves y naves espaciales.

3. Proceso de preparación

yo Los métodos de fabricación de fibra de cuarzo incluyen principalmente el trefilado por fusión directa, el trefilado por varillas y los métodos sol-gel, entre los cuales el trefilado por varillas es el principal método de preparación industrial.

yo El proceso de trefilado de varillas implica colocar cristales crudos o polvo de sílice puro en un horno de resistencia presurizado al vacío, fundirlos y luego trefilarlos en varillas finas (de aproximadamente 2 mm de diámetro). Durante el trefilado, primero se aplica un agente humectante a la fibra de cuarzo, seguido de un trefilado en un entorno de calentamiento eléctrico o llama de oxihidrógeno para obtener monofilamentos de aproximadamente 8 μm de diámetro. Finalmente, las hebras de fibra se tuercen juntas para formar hilo o tela de fibra.

yo El proceso de estirado específico se puede describir brevemente de la siguiente manera: el cuarzo líquido a alta temperatura gotea desde el extremo inferior de la varilla de cuarzo, y la máquina de estirado mantiene una velocidad de rotación constante para estirar y solidificar la fibra, formando fibras continuas. Un nuevo filamento fino en forma de media luna llamado raíz de fibra "ddhhh se forma en la parte inferior de la varilla de cuarzo. Cabe señalar que la temperatura de la fibra individual disminuye significativamente después de que se estira, lo que puede afectar el rendimiento del producto.

4. Productos de fibra de cuarzo y áreas de aplicación

yo La fibra de cuarzo se puede procesar en varios productos, como hilo de fibra de cuarzo, algodón, fieltro, tela, mangas, fibras cortas, etc. El hilo de fibra de cuarzo es un producto común ampliamente utilizado en la fabricación de antenas de radomo de aeronaves.

yo Las fibras de corte corto están hechas de fibras de vidrio de cuarzo de longitud fija precortadas.

yo El hilo de fibra de cuarzo está hecho de sílice de alta pureza y cristales de cuarzo natural en fibras largas continuas con un contenido de SiO2 de más del 99,95%, capaz de usarse a largo plazo a altas temperaturas de hasta 1050 ℃, y presenta una constante dieléctrica y pérdida extremadamente bajas y estables, lo que lo convierte en un excelente material de fibra inorgánica flexible con resistencia a altas temperaturas.

yo La tela de fibra de cuarzo se teje a partir de hilo de fibra de cuarzo a través de varios métodos de tejido, como sarga simple, sarga satinada y leno, en telas de diferentes espesores y tejidos, que se caracterizan por su resistencia a altas temperaturas, alta resistencia, bajo dieléctrico, baja conductividad térmica, resistencia a quemaduras, etc.

yo El algodón de fibra de cuarzo se compone de fibras de cuarzo puro sin aglutinantes, de forma y disposición irregulares que le dan un aspecto rizado evitando la compresión del relleno mejorando el aislamiento; es un buen sustituto del algodón de fibra de sílice alto, el algodón de fibra cerámica y el algodón de fibra de basalto.

5. Factores que afectan la resistencia de la fibra de cuarzo

yo Diámetro y longitud de la fibra En general, cuanto más fino sea el diámetro de la fibra de cuarzo, mayor será su resistencia a la tracción. La resistencia a la tracción está relacionada con la longitud de la fibra y disminuye significativamente a medida que aumenta la longitud. El efecto del diámetro y la longitud en la fibra de cuarzo se puede explicar mediante la hipótesis de las microfisuras: a medida que disminuyen el diámetro y la longitud de la fibra, las microfisuras dentro de la fibra disminuyen en consecuencia, lo que aumenta la resistencia de la fibra.

yo La calidad del líquido de vidrio afecta la resistencia de la fibra de cuarzo. Las impurezas en la composición del vidrio o las fluctuaciones en la temperatura de la placa de fuga pueden provocar la cristalización de las fibras. La práctica ha demostrado que las fibras con cristalización son más débiles que las fibras amorfas. Además, las burbujas en el líquido de vidrio también pueden reducir la resistencia de las fibras.

yo El tratamiento de la superficie afecta la resistencia. Durante el estirado continuo, se debe aplicar un agente humectante a las fibras individuales o a los haces formando una película protectora sobre la superficie de la fibra para evitar la fricción mutua durante el procesamiento textil, que podría dañar la fibra y reducir la resistencia. Después del tratamiento térmico para eliminar el agente humectante, la resistencia de la tela de fibra de cuarzo disminuye significativamente, pero generalmente se recupera después del tratamiento con un aglutinante intermedio porque el recubrimiento protege la fibra y compensa los defectos de la superficie.

yo El tiempo de almacenamiento afecta la resistencia. La resistencia de la fibra de cuarzo disminuye después de un período de almacenamiento, conocido como envejecimiento, debido principalmente a la erosión por humedad en el aire. Por lo tanto, las fibras con alta estabilidad química experimentan una menor reducción de la resistencia.

yo El tiempo de aplicación de la carga afecta la resistencia. La resistencia de la fibra de cuarzo disminuye con la aplicación prolongada de la carga, lo que se nota especialmente a temperaturas ambiente más altas, posiblemente debido al agua adsorbida en las microfisuras, que acelera la expansión de las grietas bajo la acción de fuerzas externas.