新型高强度玻璃纤维制备及其增强环氧树脂性能.
复合材料作业玻璃纤维增强环氧树脂
复合材料作业玻璃纤维增强环氧树脂引言：玻璃纤维增强环氧树脂是一种常见的复合材料，由玻璃纤维和环氧树脂组成。
它在航空航天、汽车工程、建筑等领域具有广泛的应用。
本文将介绍玻璃纤维增强环氧树脂的制备方法、性能特点以及应用领域。
一、制备方法：玻璃纤维增强环氧树脂的制备主要包括以下几个步骤：1.玻璃纤维预处理：将原始玻璃纤维进行处理，去除杂质和表面粘结剂，使其表面更容易与环氧树脂结合。
2.玻璃纤维浸渍：将经过预处理的玻璃纤维浸入环氧树脂中，使其充分浸渍，以增强纤维与环氧树脂的结合强度。
3.复合材料成型：将浸渍了环氧树脂的玻璃纤维进行成型，可以采用压模、注塑、纺丝等方法。
4.固化处理：通过加热或添加固化剂等方式使环氧树脂发生固化反应，从而形成坚固的复合材料。
二、性能特点：玻璃纤维增强环氧树脂具有以下几个性能特点：1.高强度：玻璃纤维的强度高，能够有效增强复合材料的强度，增加材料的承载能力。
2.轻质：相比于金属材料，玻璃纤维增强环氧树脂具有较低的密度，使得制品更加轻巧，有助于提高机械设备的工作效率。
3.耐腐蚀性：玻璃纤维增强环氧树脂具有良好的耐腐蚀性能，可以在潮湿、酸碱等恶劣环境中长期使用。
4.耐热性：环氧树脂的耐热性较好，可以在一定范围内承受高温环境。
5.绝缘性：由于环氧树脂具有良好的绝缘性能，玻璃纤维增强环氧树脂常被用作绝缘材料。
三、应用领域：玻璃纤维增强环氧树脂具有广泛的应用领域，主要包括以下几个方面：1.航空航天领域：玻璃纤维增强环氧树脂可以用于制造航空器的机身、翼面、尾翼等部件，其轻质高强的特点可以提高航空器的飞行性能。
2.汽车工程：玻璃纤维增强环氧树脂可以用于汽车车身、座椅等部件的制造，其高强度和轻质特点可以提高汽车的安全性和节能性。
3.建筑领域：玻璃纤维增强环氧树脂可以用于建筑结构的加固和修复，如桥梁、楼梯等，其耐腐蚀性和耐久性可以延长结构的使用寿命。
4.电子工程：玻璃纤维增强环氧树脂可以用于制造电子产品的外壳、底座等部件，其绝缘性能可以保护电子元器件的安全运行。
玻璃纤维增强环氧树脂复合材料的力学性能研究
玻璃纤维增强环氧树脂复合材料的力学性能研究玻璃纤维增强环氧树脂复合材料（GF/EP）是一种具有较高强度和刚度的复合材料，具有广泛的应用领域，如航空航天、汽车、建筑等。
本文旨在研究GF/EP复合材料的力学性能，包括拉伸性能、弯曲性能和冲击性能。
首先，我们需要介绍GF/EP复合材料的制备方法。
一般来说，GF与EP树脂通过浸渍，层叠和固化的过程制备成复合材料。
在浸渍过程中，将玻璃纤维预先浸泡在环氧树脂中，使其充分浸润纤维，然后将多层的浸渍玻璃纤维叠加在一起，形成预定形状的复合材料。
最后，通过热固化或辐射固化使复合材料固化。
接下来，我们将研究GF/EP复合材料的拉伸性能。
拉伸性能主要包括拉伸强度和拉伸模量。
拉伸强度是指材料在拉伸过程中的最大承载能力，而拉伸模量是指材料在拉伸过程中的刚度。
通过拉伸试验可以获得拉伸曲线，通过分析拉伸曲线可以计算出拉伸强度和拉伸模量。
然后，我们将研究GF/EP复合材料的弯曲性能。
弯曲性能主要包括弯曲强度和弯曲模量。
弯曲强度是指材料在弯曲过程中的最大承载能力，而弯曲模量是指材料在弯曲过程中的刚度。
通过弯曲试验可以获得弯曲曲线，通过分析弯曲曲线可以计算出弯曲强度和弯曲模量。
最后，我们将研究GF/EP复合材料的冲击性能。
冲击性能主要包括冲击强度和冲击韧性。
冲击强度是指材料在冲击过程中吸收的最大能量，而冲击韧性是指材料在冲击过程中的延展性能。
通过冲击试验可以获得冲击曲线，通过分析冲击曲线可以计算出冲击强度和冲击韧性。
通过以上研究，可以得出GF/EP复合材料的力学性能。
这些性能可以与其他材料进行比较，评估复合材料的优势。
此外，还可以通过改变制备工艺或改变纤维含量等方式来改善复合材料的力学性能。
综上所述，本文研究了GF/EP复合材料的力学性能，包括拉伸性能、弯曲性能和冲击性能。
通过对这些性能的研究，可以评估复合材料的性能，并为进一步提高复合材料的性能提供参考。
玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料
玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料
1.引言
2.制备方法
(1)玻璃纤维的表面处理：通常采用短时间的表面处理方法，如硅溶胶等，以增加表面粗糙度，提高纤维与树脂基体的黏结性。
(2)树脂基体的制备：将环氧树脂与固化剂按一定比例混合，并加热固化，形成坚固的树脂基体。
(3)玻璃纤维与树脂基体的复合：将表面处理过的玻璃纤维与树脂基体进行复合，通常采用层叠堆叠法或注塑法等，以保证纤维的均匀分布。
3.性能特点
(1)高强度：玻璃纤维的强度高于一般金属材料，使得复合材料具有很高的强度。
(2)轻质：相较于金属材料，玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料具有更轻的重量。
(3)耐腐蚀性好：树脂基体具有良好的耐酸碱、耐油脂等性能，使得复合材料在恶劣环境下也有很好的稳定性。
(4)绝缘性好：玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料具有良好的绝缘性能，适用于电气领域的应用。
4.应用领域
(1)航空航天领域：由于复合材料具有轻质、高强度的特点，被广泛应用于飞机、导弹、航天器等的结构部件。
(2)汽车制造领域：复合材料可以减轻汽车的重量，提高燃油效率，同时具有良好的耐腐蚀性能，适用于汽车外壳、底盘等部件的制造。
(3)建筑领域：复合材料的轻质、高强度特点使其成为建筑结构材料的理想选择，如用于制造建筑外墙板、屋顶等。
(4)电子领域：由于玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料具有良好的绝缘性能，被广泛应用于电子器件的外壳、电路板等制造。
5.总结
玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料具有突出的性能特点和广泛的应用领域，是一种重要的结构材料。
在未来的发展中，我们可以进一步研究和改进制备方法，提高复合材料的性能，拓宽应用领域，以满足不同领域对材料的需求。
高强度纤维增强复合材料的制备与性能评价
高强度纤维增强复合材料的制备与性能评价高强度纤维增强复合材料是一种广泛应用于工业和军事领域的新型材料。
其具有优异的力学性能，如高强度、高刚度、低密度、耐磨、抗腐蚀等优点，因此被广泛地应用于航空、航天、汽车、建筑等领域。
1. 纤维增强复合材料的制备方法纤维增强复合材料是由纤维和基体材料两种材料组成的。
其中纤维一般采用碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维等高强度纤维，而基体材料一般采用环氧树脂、聚酰亚胺、聚酰胺等高性能聚合物。
通过预浸法、热压法、树脂浸渍法等方法，将纤维与基体材料结合在一起，形成复合材料。
2. 纤维增强复合材料的性能评价方法纤维增强复合材料具有复杂的力学性能，如弹性模量、屈服强度、断裂韧度等。
评价它们的性能需要采用多种测试方法，如拉伸、弯曲、冲击等测试方法。
其中，拉伸测试是最常见的测试方法。
通过在试样上施加引拉力来测量试样的抗拉强度和断裂伸长率。
弯曲测试是测量材料弯曲应变和应力的常用方法。
用冲击测试来评估材料的断裂韧度，即其在断裂前吸收的冲击能量。
3. 纤维增强复合材料的应用领域随着科技的发展和材料的改进，纤维增强复合材料正在越来越广泛地应用于各行各业。
在航空领域，它们被用于制造飞机、导弹等部件。
在汽车领域，它们被用于制造车身和发动机罩等部件。
在建筑领域，它们被用于制造桥梁、建筑外墙和屋顶等。
纤维增强复合材料的应用领域还包括体育用品、医疗器械、电子产品等。
例如，高档足球鞋、高尔夫球杆、医用导管等都采用了纤维增强复合材料。
总之，随着科技的发展和材料性能的不断提升，纤维增强复合材料的应用前景十分广阔。
未来，它们将能够满足更加严苛的应用要求，为我们的生活带来更多的便利和创新。
玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料的自润滑性能研究
玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料的自润滑性能研究摘要：玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料具有广泛的应用前景，然而在实际使用中，摩擦和磨损问题限制了其性能的进一步提高。
为了改善其自润滑性能，需要进行相应的研究。
本文通过文献调研，总结了当前对于玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料自润滑性能的研究进展，并提出了进一步的研究方法和方向。
1. 现状分析玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料在许多工业领域得到了广泛应用，并取得了较好的效果。
然而，在高温、高速和重载等恶劣环境下，摩擦和磨损现象日益显著。
此外，复合材料中硬质玻璃纤维的直接接触会导致摩擦系数的增加，进一步加剧了摩擦和磨损问题。
因此，提高玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料的自润滑性能势在必行。
2. 自润滑机理自润滑是基于材料内部润滑剂释放的机制，润滑剂可以减少材料表面间的摩擦和磨损。
目前常用的润滑剂包括固体润滑剂和液体润滑剂。
固体润滑剂具有较好的耐高温性能和抗压性能，但由于齿轮的运动会破坏固体润滑剂层，从而导致润滑效果的下降。
液体润滑剂可以在摩擦表面形成润滑膜，阻止直接接触，减少摩擦系数和磨损。
因此，选择适当的润滑剂对于改善玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料的自润滑性能非常重要。
3. 材料改性方法为了改善玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料的自润滑性能，可以采取不同的材料改性方法。
一种常用的方法是在复合材料基体中添加固体或液体润滑剂。
通过此方法，可以有效地降低摩擦系数和磨损，并提高材料的自润滑性能。
另一种方法是在复合材料表面涂覆润滑膜。
涂覆润滑膜不仅可以提高材料的自润滑性能，还可以增加表面的硬度和耐磨性。
此外，还可以通过改变材料组成、优化制备工艺和表面处理等方法来改善自润滑性能。
4. 研究进展目前，国内外学者已经开展了许多关于玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料自润滑性能的研究。
其中，很多研究聚焦于润滑剂的选择和添加量的优化。
例如，石墨、二硫化钼和聚四氟乙烯等固体润滑剂的添加可以显著降低材料的摩擦系数和磨损。
《玻璃纤维-环氧树脂复合材料力学性能研究》
《玻璃纤维-环氧树脂复合材料力学性能研究》玻璃纤维-环氧树脂复合材料力学性能研究一、引言随着现代工业技术的不断发展，复合材料以其独特的优势，如高强度、轻质、耐腐蚀等，逐渐成为各类工程领域中的重要材料。
其中，玻璃纤维/环氧树脂复合材料因其优异的力学性能和良好的加工性能，在航空航天、汽车制造、建筑工程等领域得到了广泛应用。
因此，对玻璃纤维/环氧树脂复合材料的力学性能进行深入研究，对于推动其在实际应用中的发展具有重要意义。
二、玻璃纤维/环氧树脂复合材料的组成与制备玻璃纤维/环氧树脂复合材料主要由玻璃纤维和环氧树脂基体组成。
其中，玻璃纤维具有较高的强度和刚度，而环氧树脂基体则起到粘合和增强作用。
在制备过程中，首先将玻璃纤维进行预处理，然后与环氧树脂混合、搅拌均匀，最后进行固化、成型等工艺。
三、玻璃纤维/环氧树脂复合材料的力学性能研究1. 拉伸性能研究拉伸性能是衡量材料力学性能的重要指标之一。
通过对玻璃纤维/环氧树脂复合材料进行拉伸试验，可以了解其抗拉强度、弹性模量等参数。
研究表明，玻璃纤维的加入可以有效提高复合材料的拉伸性能，使复合材料具有更高的抗拉强度和更好的弹性。
2. 弯曲性能研究弯曲性能是指材料在受到弯曲力作用时的抵抗能力。
通过对玻璃纤维/环氧树脂复合材料进行弯曲试验，可以了解其弯曲强度、弯曲模量等参数。
研究表明，复合材料的弯曲性能与其内部结构密切相关，适当的纤维含量和分布可以有效地提高复合材料的弯曲性能。
3. 冲击性能研究冲击性能是指材料在受到冲击力作用时的抵抗能力。
对于玻璃纤维/环氧树脂复合材料而言，其冲击性能对其在实际应用中的耐久性和安全性具有重要意义。
通过冲击试验，可以了解复合材料在受到冲击力作用时的破坏形态、能量吸收等性能。
研究表明，适量的玻璃纤维加入可以有效提高复合材料的冲击性能。
四、影响因素分析1. 纤维含量：适量的玻璃纤维含量可以提高复合材料的力学性能，但过多的纤维含量可能导致材料内部结构的不均匀性增加，反而降低其力学性能。
研究高强度玻璃纤维增强复合材料的制备
研究高强度玻璃纤维增强复合材料的制备近年来，随着科学技术不断进步，各种新材料也不断涌现。
其中，高强度玻璃纤维增强复合材料就是一种新型材料，受到了广泛关注。
它具有质轻、强度高、刚度大等优点，被广泛应用于航空、航天、汽车、建筑等领域。
下面我们就来研究一下高强度玻璃纤维增强复合材料的制备。
一、高强度玻璃纤维增强复合材料的组成高强度玻璃纤维增强复合材料，简称GFRP，是以玻璃纤维为增强材料，树脂为基体材料，再加上填充剂和其他助剂组成的。
树脂常用的有环氧树脂、不饱和聚酯树脂、酚醛树脂等。
填充剂则根据需要选择，如氧化铝、硅灰石、硅砂、硼酸等。
此外，还需要添加促进剂、稳定剂等助剂。
二、高强度玻璃纤维增强复合材料的制备过程高强度玻璃纤维增强复合材料的制备过程主要包括：预处理、浸渍、成型、固化等环节。
下面我们详细介绍一下制备过程。
1、预处理预处理主要是截取玻璃纤维，进行处理。
首先，将玻璃纤维切成需要尺寸；然后，在处理设备中将其进行清洗、烘干等处理；最后，再在制备设备上进行分类、分束等处理。
2、浸渍浸渍是将树脂浸渍到玻璃纤维上的过程。
浸渍分为手工涂布和自动制备两种方式。
手工涂布方式，即将树脂均匀地涂抹在玻璃纤维表面，只适用于生产小批量的产品。
自动制备方式，主要是通过浸渍机或者喷嘴将树脂和增强纤维混合，使其充满纤维孔隙，达到均匀浸渍的效果。
3、成型成型是指将已浸渍的玻璃纤维加工成需要的形状。
根据不同的生产要求，可以采取手工成型或模具成型两种方式。
手工成型主要是指通过工人手工将增强材料制作成所需造型。
模具成型采用模具，将浸渍好的增强材料压缩成合适形状。
4、固化固化是指将浸渍玻璃纤维的树脂固化成硬质材料。
根据树脂的类型不同，常用的固化方法有烘烤固化和室温固化两种。
其中，烘烤固化一般用于环氧树脂，室温固化则适用于不饱和聚酯树脂。
三、高强度玻璃纤维增强复合材料的应用高强度玻璃纤维增强复合材料在实际应用中，有着广泛的用途。
下面我们举几个例子：1、航空航天高强度玻璃纤维增强复合材料在航空航天领域的应用越来越广泛。
纤维增强树脂基复合材料的制备工艺
纤维增强树脂基复合材料的制备工艺一、引言纤维增强树脂基复合材料是一种结构性材料，具有高强度、高刚度、轻质化等优点，广泛应用于航空航天、汽车工业、体育器材等领域。
本文将介绍纤维增强树脂基复合材料的制备工艺。
二、纤维增强树脂基复合材料的组成纤维增强树脂基复合材料由纤维和树脂组成。
其中，纤维可以是玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等；树脂可以是环氧树脂、聚酰亚胺树脂等。
三、制备工艺1. 玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料的制备工艺（1）预处理：将玻璃纤维切割成所需长度，然后进行表面处理，去除油污和灰尘。
（2）涂覆：将环氧树脂涂覆在玻璃纤维表面，使其充分浸润。
（3）层数叠加：将涂覆好树脂的玻璃纤维层叠加在一起，形成所需厚度。
（4）热固化：将叠加好的玻璃纤维和树脂放入模具中，进行热固化处理，使其成型。
（5）后处理：将成型后的复合材料进行修整、打磨等后处理工艺，使其达到所需尺寸和表面光洁度。
2. 碳纤维增强聚酰亚胺树脂基复合材料的制备工艺（1）预处理：将碳纤维切割成所需长度，然后进行表面处理，去除油污和灰尘。
（2）涂覆：将聚酰亚胺树脂涂覆在碳纤维表面，使其充分浸润。
（3）层数叠加：将涂覆好树脂的碳纤维层叠加在一起，形成所需厚度。
（4）热固化：将叠加好的碳纤维和树脂放入模具中，在高温高压下进行热固化处理，使其成型。
（5）后处理：将成型后的复合材料进行修整、打磨等后处理工艺，使其达到所需尺寸和表面光洁度。
四、结论纤维增强树脂基复合材料的制备工艺包括预处理、涂覆、层数叠加、热固化和后处理等步骤。
不同的纤维和树脂需要采用不同的制备工艺。
制备出的复合材料具有高强度、高刚度、轻质化等优点，在航空航天、汽车工业、体育器材等领域有广泛应用前景。
玻璃纤维增强环氧树脂复合材料
玻璃纤维增强环氧树脂复合材料
近年来，玻璃纤维增强环氧树脂复合材料在工程领域得到了广泛应用，其优异
的性能使其成为一种重要的结构材料。
玻璃纤维增强环氧树脂复合材料是通过在环氧树脂基体中添加玻璃纤维增强材料制备而成，具有高强度、轻质、耐腐蚀、耐磨损等优点。
首先，玻璃纤维增强环氧树脂复合材料的高强度是其最显著的特点之一。
玻璃
纤维作为增强材料，具有很高的强度和刚度，能够有效地提高材料的承载能力和耐疲劳性，使复合材料能够在各种恶劣的环境下使用，如航空航天领域和汽车制造领域等。
其次，玻璃纤维增强环氧树脂复合材料具有优异的耐腐蚀性能。
玻璃纤维本身
是一种无机非金属材料，具有良好的耐化学腐蚀性。
而环氧树脂具有良好的耐腐蚀性和抗老化性能。
因此，玻璃纤维增强环氧树脂复合材料不易受到外界环境的侵蚀，能够长时间保持材料的性能稳定。
此外，玻璃纤维增强环氧树脂复合材料还具有优异的耐磨损性能。
玻璃纤维的
硬度高，能够有效抵抗外界颗粒的磨损，延长材料的使用寿命。
同时，环氧树脂具有一定的自润滑性，减少摩擦损耗，提高材料的耐磨损性能。
总的来说，玻璃纤维增强环氧树脂复合材料具有高强度、耐腐蚀、耐磨损等优
异性能，适用于各种工程领域。
随着材料科学的不断发展，玻璃纤维增强环氧树脂复合材料的性能将不断提升，为工程结构的设计和制造提供更多选择和可能性。
玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料各项性能的研究
玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料各项性能的研究齐齐哈尔大学摘要：玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料，种类繁多，优点是绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好，机械强度高，但缺点是性脆，耐磨性较差，并不适于作为结构用材，但若抽成丝后，则其强度大为增加且具有柔软性，配合树脂赋予其形状以后可以成为优良之结构用材。
本文将对玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料的的研究现状及研究方向进行分析，为新的研究方向探索道路。
关键词：玻璃纤维环氧树脂复合材料研究现状研究方向1、前言玻璃纤维增强树脂基复合材料具有轻质高强，疲劳性能、耐久性能和电绝缘性能好等特点，在各个领域都有着广泛的应用，用玻璃纤维和环氧树脂可以制造层合制品，是一类性能优良的绝缘材料，广泛用于电力、电器、电子等领域，玻璃纤维增强树脂基复合材料由于具有高比强度、比模量，而且耐疲劳、耐腐蚀。
最早用于飞机、火箭等，近年来在民用方面发展也很迅猛，在舰船、建筑和体育器械等领域得到应用，并且用量不断增加。
其中，环氧树脂是先进复合材料中应用最广泛的树脂体系，它适用于多种成型工艺，可配制成不同配方，调节粘度范围大，以便适应不同的生产工艺。
它的贮存寿命长，固化时不释放挥发物，同化收缩率低，固化后的制品具有极佳的尺寸稳定性、良好的耐热、耐湿性能和高的绝缘性，因此，环氧树脂“统治”着高性能复合材料的市场目前，复合材料输电杆塔已在欧美和日本得到应用，其中以美国的研究开发和应用最为成熟。
我国在20世纪50年代对复合材料电杆进行过研究，鉴于当时材料性能和制造工艺的限制，复合材料电杆未能得到推广使用。
近年来，随着复合材料技术的飞速发展和传统输电杆塔的缺陷逐步显露，电力行业开始重视复合材料杆塔的应用研究。
随着电网建设的快速发展，出现了全国联网、西电东送、南北互供的建设格局，输电线路工程口益增多，对钢材的需求越来越大，消耗了大量的矿产资源和能源，在一定程度上加剧了生态环境破坏。
并且，线路杆塔采用全钢制结构，存在质量大、施工运输和运行维护困难等问题。
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2010 年第 17 期·航空制造技术75新型高强度玻璃纤维制备及其增强环氧树脂性能*中材科技股份有限公司刘建勋祖群朱建勋高强度玻璃纤维与普通无碱玻璃纤维相比具有拉伸强度高、弹性模量高、抗冲击性能好、化学稳定性好、抗疲劳性好、耐高温等优良性能, 广泛应用于航空、航天、兵器、舰船、化工等领域。
目前, 主要高强度玻璃纤维有:美国的“S -2” 、日本的“T” 纤维、俄罗斯的“ВМЛ” 纤维、法国的“R” 纤维和中国的“H S” 系列纤维 [3-6]。
表 1是不同牌号高强度玻璃纤维的性能比较, 同时与 E-glass 纤维作对比。
从表 1可以看出, 目前我国性能较高的“H S-4” 玻璃纤维, 其力学性能和法国“R”玻璃纤维、俄罗斯刘建勋毕业于南京理工大学国家特种超细粉体研究中心, 获工学博士学位。
2008~2010年, 南京玻璃纤维研究设计院博士后、高级工程师, 江苏省颗粒学会理事。
主持国防军品配套、江苏省自然科学基金等国家和省科技项目, 现在主要从事特种玻璃纤维成分与性能研究。
发表 SCI、 EI 文章 10余篇。
Preparation of New High-Strength Glass Fiber andPerformance of Reinforced Epoxy Resin* 国家高技术研究发展计划 (863计划资助项目 (2007AA03Z549 ; 江苏省自然科学基金资助项目 (BK2009488 。
高强度玻璃纤维与普通无碱玻璃纤维相比具有拉伸强度高、弹性模量高、抗冲击性能好、化学稳定性好、抗疲劳性好、耐高温等优良性能, 广泛应用于航空、航天、兵器、舰船、化工等领域, 如导弹发动机壳体、宇航飞机内衬、枪托、发射炮筒、防弹装甲、高压容器等。
随着科技的发展, 高强度玻璃纤维在各工业领域的需求量也在不断扩大[1-2]。
76航空制造技术·2010 年第 17 期及浸胶纱强度及层间剪切强度。
(2 玻璃纤维新生态强度的检测。
根据标准 A S T M D -2102, 取熔制好的玻璃约 60g, 放入单孔铂铑坩埚内, 在1440℃ ~1450℃下再熔融, 通过控制常规的玻璃纤维成型工艺参数 (液面高度、热点温度、拉丝机转速等 , 拉制成直径为7~8μm 的连续玻璃纤维, 采用强力测试机测试其新生态强度, 测试环境湿度必须控制在规定范围内。
(3 玻璃纤维耐温性的检测。
玻璃纤维的耐温性采用软化点来判定, 软化点温度越高, 耐温性越好, 反之则耐温性差。
软化点的测试方法与其他玻璃纤维软化点测试方法相同, 采用吊丝法(按 A S T M C -338 测试, 匀速升温, 激光位移感应器记录玻璃伸长速率, 当伸长率达到 1m m /m i n 时, 此时对应的温度即为软化点。
(4 玻璃纤维耐酸性的检测。
玻璃纤维耐酸性测试是采用直径为10μm 左右、长度为 6c m、表面积为 2500c m 2的玻璃纤维于 150m L, 10%H C l 溶液中, 96℃条件下, 浸泡 24h, 过滤、干燥, 测量其重量, 计算其质量损失率。
(5 玻璃纤维增强环氧树脂浸胶纱强度的检测。
根据标准 A S T M D2343, 将高强度玻璃纤维无捻粗纱经过浸胶槽缠绕在不锈钢架上, 垂直放入烘箱进行固化, 固化条件:100℃ 2h+140℃ 4h, 取出固化好的浸胶纱样条, 进行拉伸强力测试和弹性模量测试。
结果与分析1 玻璃纤维新生态强度测试结果表 3是试验样品与对比样品的新生态强度数据。
由表中数据可以看出, NEW HS 玻璃纤维新生态强度为 4600~4800MP a, 与美国 S -2玻璃纤维的新生态强度基本处于同一档2所示。
与现有成熟产品 H S2、 H S4配方方案作对比。
(3 玻璃的熔制及玻璃纤维的制备。
按表 2所列各配方的化学组成计算出各种原料所需用量, 准确称量后混合均匀配制成配合料, 置于熔制玻璃用铂铑坩锅中, 在 1510℃ ~1550℃温度范围内, 边搅拌边熔融, 熔制 24h, 得到澄清、均化的玻璃液, 把熔制好的玻璃液流放到耐热钢板上, 冷却后得到玻璃块。
将一定质量的玻璃置于单孔拉丝坩埚内, 调节玻璃液的温度、液面高度以及拉丝机的转速, 制备所需直径的玻璃纤维, 对玻璃纤维进行相关性能测试。
2 样品的性能及表征(1 仪器。
熔制玻璃用双格铂铑坩埚和单孔拉丝坩埚均为中材科技自行研究设计、制造; 采用强力测试机测试玻璃纤维的新生态强度, 采用玻璃纤维软化点测试仪 (中国湘潭, 型号 PCY-S P1100 进行测量玻璃纤维的软化点; 采用高精度显微镜 (意大利, 型号 Microclor 250B 测试玻璃纤维直径。
采用电子万能试验机 (深圳市三思计算机技术有限公司, 型号:5105 测试玻璃纤维无捻粗纱的干纱强度“ВМЛ” 和日本“T” 纤维相当, 但与美国“S-2” 玻璃纤维相比, 玻璃纤维的新生态强度及复合材料力学性能低 10%左右, 软化点低 40℃ ~50℃, 在强度、耐热等方面与国外同类产品相比还存在一定差距, 难以满足先进复合材料对增强基材提高力学性能、耐热性能等要求。
需要开发具有更高强度、更好的化学稳定性和耐热性的新型高性能玻璃纤维。
本课题针对上述存在的问题, 设计了新的高强度玻璃纤维成分 (NE W H S , 采用该成分制备的高强度玻璃纤维提高了玻璃纤维的拉伸强度, 同时提高了玻璃纤维的耐温性和耐酸性等性能。
试验 1 新型高强度玻璃纤维的制备 (1 试验试剂。
试验熔制玻璃所需的 S i O 2、 A l 2O 3、 M g O、 B 2O 3、 C e O 2、 L i 2C O 3、 F e 2O 3等原料皆为工业级原料 (其中 SiO 2为石英砂矿引入, 其余物质皆为氧化物, 是化工原料。
(2 高强度玻璃纤维的成分设计。
新型高强度玻璃纤维的成分设计配方方案 (NE W H S -1#~4# , 如表2010 年第 17 期·航空制造技术77次, 高于 HS2、 HS4玻璃纤维。
2 玻璃纤维耐温性测试结果表 4中有试验样品与对比样品软化点数据。
由表中数据可看出, N E W H S 玻璃纤维的软化点为 964℃ ~968℃, 明显高于 H S2、 H S4, 接近美国 S -2玻璃纤维的软化点温度。
3 玻璃纤维耐酸性测试结果表 4中还有试验样品与对比样品的耐酸性数据。
由表中数据可以看出, N E W H S 玻璃纤维在 10%的 H C l 中的质量损失率为 4.38%~5.25%, 耐酸性明显高于 H S2、H S4玻璃纤维, 但与美国 S -2玻璃纤维相比, 本试验样品的耐酸性低。
4 玻璃纤维增强环氧树脂浸胶纱强度测试结果表 5是相同浸润剂条件下, 试验样品与对比样品的增强环氧树脂浸胶纱强度和弹性模量数据。
由表 5可以看出, HS2 C9-660浸胶纱强度为 3640.7 MPa, 弹性模量为 82.9G P a ; H S4 C9-660浸胶纱强度为 3883.9M P a, 弹性模量为86.4GPa ; NEW-H S C9-480浸胶纱强度为 4167.4M P a, 弹性模量为 87.0G P a。
同一直径的 H S2、 H S4、 N E W -H S 三者的浸胶纱强度和弹性模量数据相比较,都显示 N E W -H S 比较好, 浸胶纱强度比 H S2和 H S4分别提高 14.47%、7.30%; 弹性模量比 H S2和 H S4分别提高 4.94%、0.70%。
同时由表 5可看出, 随纤维直径的变大, N E W -H S 玻璃纤维增强的环氧树脂的浸胶纱强度和弹性模量逐渐变小, 符合玻璃纤维直径与强度的关系。
5 讨论与分析设计的新型高强度玻璃纤维成分配方中, 以SiO 2、 Al 2O 3、 MgO 为主要成分, 总含量为 96%~98%, 比原 H S2、 H S4中 S i O 2、 A l 2O 3、 M g O 总含量有所提高。
其中 S i O 2为主要玻璃骨架成分, 其含量适当增加可以提高玻璃纤维的新生态强度、耐酸性、耐温性; A l 2O 3可以提高玻璃纤维的强度、耐温性, 随着A l 2O 3含量的增加, 玻璃结构致密, 玻璃纤维强度随之提高, 但超过 25%以后由于 A l 2O 3配位数的改变, 反而使玻璃结构松弛, 造成强度降低, 因此本试验设计 A l 2O 3的最高含量不超过 25%; M g O 是网络外组分, 可以降低玻璃的高温粘度, 对玻璃熔制过程有一定的好处, 但如果含量过高时容易使玻璃失透, 本试验适合的 MgO 含量为 12%~15%。
在纤维增强树脂复合材料中, 纤维和树脂各自起着独立的作用, 同时又相互依存,纯粹的纤维状态是不能作为工程结构材料的, 而树脂的力学性能也是很差的, 只有把它们结合起来, 形成一个整体, 才能有效地发挥它们自身的作用。
其他条件不变时, 复合材料增强体的强度增加, 则复合材料的强度增加。
本课题制备的新型高强度玻璃纤维由于改变了其主成分含量, 使玻璃纤维网络结构更加致密, 因此其拉伸强度比现有高强玻璃纤维产品增加, 用此纤维增强的环氧树脂体系复合材料的拉伸强度亦随之提高。
同时其耐温性、耐酸性等性能有较大提高, 因此新型高强度玻璃纤维有望用于力学性能要求高、耐高温、耐腐蚀的高性能复合材料中。
表3 试验样品与对比样品新生态强度表4 试验样品与对比样品软化点数据和耐酸性数据本文共有参考文献 6篇, 因篇幅所限未能一一列出, 读者如有需要请向本刊编辑部索取。
(责编依然表5 试验样品与对比样品的增强环氧树脂浸胶纱强度和弹性模量数据。