有一种神奇的材质,既出现在大型建造业中,也是钓鱼竿、头盔、蚊帐杆等日常生活用品生产的必备材料,甚至连亚运会上的跳高撑杆都离不开这种材质——那就是玻璃纤维。
但是另一方面,很多人对玻璃纤维的了解仅限于它的恐怖:一旦碎裂之后,细小的纤维扎进肉里,看不见摸不着但是疼痛难忍,可能会引起皮炎、角膜炎,甚至还会被吸进肺里,更有人说这会导致肺癌!

这么可怕的材质,居然会被做成筷子、蚊帐杆、洗锅刷等普通日用品,一旦断裂就有危险,这真的不是害人吗?为什么要用玻璃纤维制作日用品呢?
玻璃纤维是什么?它是如何发展至今的?
首先来说说玻璃纤维是什么。它是一种以玻璃为原料、经高温熔制后经过一系列工艺制造而成的无机非金属材料。
你可以想象成是把玻璃烧化了,然后用机器将融化的玻璃水压成水丝状,再冷却固化,最后变成了像麦芽糖丝一样的物质。

但这东西可不会像麦芽糖一样甜美,在工业上,它是一种非常难得的高强度、低磨损、抗腐蚀且绝缘性能优良的复合材料,应用的行业非常广泛,譬如作为增强材料、电气绝缘材料、绝热保温材料等。

玻璃纤维技艺的历史源远流长,最早还得是大自然的杰作,尤其是在火山周边能看到风袭让熔岩的前缘变成细丝。
后来到十六至十七世纪,罗马及意大利率先开始研究玻璃纤维制作工艺,但是由于技术有限,一直没能继续深入。

20世纪30年代,美国和日本率先发展玻纤产业,逐步量产并扩展到全世界,使该产业进入长期发展阶段。
美国欧文斯·科宁玻璃纤维公司作为玻璃纤维领航者,多年来不断创新提升技术,渐渐引导玻璃纤维应用到了建筑、汽车、飞机等工业领域,逐步成为了一个具有发展潜力的行业。

玻璃纤维的制备工艺有很多个流程,包含坩埚拉丝法、池窑拉丝法、气流吹拉法和滚筒法。目前大致分为无碱玻璃纤维、中碱玻璃纤维、高碱玻璃纤维和特种玻璃纤维四大类。

它的优势很明显,就是抗拉强度高、成本低、质轻便于运输安装、有弹性且稳定性好、热稳定性较强、高强度且绝缘性好。
但同时也有着不可抗的缺点,譬如硬度过高导致热传导性差、耐曲挠性差吸湿性低、不耐磨等等;总体来说优势明显,在各个领域应用相当广泛。
这样看来,玻璃纤维是一种有一定发展历史、应用领域广泛且优势较明显的非金属材料,这个行业也是一个正在蓬勃发展中的兴旺产业。

玻璃纤维在工业领域有哪些应用?
中国在2007年,就以160万吨的玻璃纤维制造总量,超过美国成为世界玻璃纤维第一产量国。
2022年我国的玻璃纤维产量达到687万吨,下游产业需求量稳步增长,进出口同步缩减,玻璃纤维已经成为我国建筑、交通、电气、电子、冶金、化工、国防等行业必不可少的原材料

玻璃纤维在工业中占据着重要的地位,无论是建筑、船舶、飞机等大型制造业,还是头盔、蚊帐杆子等日常生活用品中,都非常常见,接下来我们就来详细盘点一下它在各行业的具体应用。
首先是在大型制造业中, 譬如,建筑中主要是在混凝土中加入玻璃纤维,可以有效减轻混凝土受到冲击而出现裂痕或破损,减少混凝土的热胀冷缩,保持其稳定性,还可以增加混凝土的渗透性,使其更加耐用。

又如在船舶上,船身需要多层施工加入玻璃纤维,尤其是容易受撞击的船头船尾更要多覆盖几层,以此来增加船身的坚固程度;同样,在汽车领域主要用于车窗、车门、座椅骨架、地板等等,有效减重。

其次是在军事领域的应用也非常广泛。 我国的高强-1号玻璃纤维就是用来研制液体洲际弹道导弹的;电透波玻璃纤维大范围应用于先进战斗机雷达罩的制作。
我国所有的直升机主桨叶,以及轰-6K轰炸机内饰、天花板、地板、舱门等都普遍应用了高强度玻璃纤维,显然对于军事方面,玻璃纤维已经成为不可或缺的复合材料。

最后是在我们日常生活中也非常常见。 譬如特制海钓鱼竿,能钓起不同重量的鱼竿用的都是特殊玻璃纤维;又如孩子们喜欢放风筝,风筝的骨架就是玻璃纤维制品;家里用的电线、钟表、蚊帐杆子、摩托车头盔等,也都含有不同程度的玻璃纤维。

玻璃纤维对人体危害重重?我们要如何应对?
如此受重用的玻璃纤维却总和伤人分不开,甚至被定义为“致癌物”!这又是怎么回事呢?
有人说小孩因为触碰了断裂的蚊帐支架,一直大哭喊手疼,但是手上却没有明显伤口,也看不到真凶的痕迹,到医院一查才发现原来蚊帐支架是玻璃纤维所制,只有显微镜下才能看到扎进肉里的玻璃纤维。

还有人说,家里人被石棉瓦上的玻璃纤维扎伤,疼的死去活来,好久都不能治愈;总之这样被玻璃纤维所伤的案例多不胜数。
那么,玻璃纤维对人体究竟会有哪些伤害呢?
首先我们一定要保护好表面皮肤不被感染。 玻璃纤维又细又小,主要成分是二氧化硅,如果长期与人体接触,很容易破坏皮肤屏障,渗入到皮肤里层造成皮肤炎症、水疱等等,所以平时在接触某些玻纤制品时,务必要戴手套,尽量不要让孩子单独接触相关制品。

如果不小心被玻纤伤到,一定要及时处理,如果是扎入皮肤,可以用镊子轻轻地夹出来然后局部消毒。
或者可以采用粘性比较大的胶带多次黏贴,粘出看不见的玻璃纤维碎片后再消毒;如果用尽办法还是不能取出来,一定要及时就医,及时治疗。

然后是保护好眼睛不受伤害。 我们会有人在玻纤厂工作,也会有下游工人要使用玻纤制作,这时,我们就要带好目镜,因为长时间接触玻纤,会导致其在人类眼部黏膜上沉积而引起结膜炎、角膜炎等病变,出现畏光流泪等症状;
更重要的是对呼吸道的充分保护。 因为玻璃纤维比头发丝还细,近距离接触可能会将细小的玻纤吸入肺部,这是最麻烦的,因为它很难自己排出,现在有一部分使用了新技术的玻璃纤维可以被人体溶解,但这也需要一定的时间。

异物长期在肺部留存,就可能造成胶原增生、纤维包裹、结节等,即所谓的“尘肺”,所以需要与玻纤长期打交道的朋友一定要戴好口罩做好防护。有支气管炎和哮喘等类似基础病的朋友,最好不要长期使用玻璃纤维,以免病发。
另外,在2017年,世卫组织国际癌症研究机构公布了一份致癌物清单,E玻璃和“475”玻纤都被列在了2B类致癌物(对人和实验动物致癌证据不足)清单中,连续玻纤也被列在3类致癌物清单中。

但这没必要太紧张,因为2B类致癌物“对人可能致癌”的意思是,它使人致癌的证据有限或不足,也可能只是在动物性实验上证据充分。而食用红肉、打乱昼夜作息的轮班工作、油炸食物都属于2A类致癌物(对人很可能致癌)。

至于3类致癌物就更不用紧张了,因为绝大多数东西现在都是3类致癌物,比如喝咖啡、静电、茶、皮革制品等等都在其中,定义是“对人类致癌性存疑”。
这时有人说了,这么伤人的东西还应该被广泛应用吗?

按照目前玻纤在各行各业的应用情况,还没有发现可以全面代替它的其他复合材料,世界工业产业在发展,也不能因噎废食。
而且玻璃纤维的技术也在不断发展,现在已经有了生物医学玻纤、高力学性能玻纤、耐辐照玻纤等等很多类别,普通日用品的安全性也在不断改进提升,我们需要做的是在行业内接触或者是家居物品接触时小心使用,避免使用不合规的玻璃纤维产品。

当然,随着科技不断进步与发展,未来的玻纤也可能会被更迭代替,有资料表明,美国印第安纳州的汽车供应商GDC在2022年推出了一款新材料,由草类天然纤维和热塑性塑料混合制成,将取代15%的玻纤在汽车制造中的应用;

- 结语
玻璃纤维目前在全世界的经济发展中是举足轻重的材料应用,虽然具有危险性,但全世界依旧没有研究出能完全代替玻纤应用的其他复合材料。
不过随着高科技的发展,相信人类会创新技术来彻底解决玻纤的危害部分,或者发现其他替代品。
参考资料:
1.《玻璃纤维百科》:https://baike.so.com/doc/4809545-5025948.html
2.《中国玻璃纤维应用市场高层论坛》:https://wenku.so.com/d/d59c4b52850720e9fd9210ba680e9513
3.《2022年中国玻璃纤维行业全景速览:行业集中度高,寡头竞争格局保持不变[图]》:https://www.chyxx.com/industry/1139233.html