玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料

1、短切玻璃纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料材料13-1班 趙乙凡 玻璃纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料是將玻璃纖維均勻地分布在熱塑性樹脂基體中的一種復(fù)合材料。具有密度小、強(qiáng)度高，熱塑性好，耐化學(xué)腐蝕，電性能優(yōu)異，加工性能好等優(yōu)點(diǎn)，其應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，主要用于航天航空、汽車制造工業(yè)、船舶工業(yè)、化工防腐、電子工業(yè)及建筑工程等。材料簡介玻璃纖維(1)拉伸強(qiáng)度高，伸長小(3%)。(2)彈性系數(shù)高，剛性佳。(3)彈性限度內(nèi)伸長量大且拉伸強(qiáng)度高，故吸收沖擊能量大。(4)為無機(jī)纖維，具不燃性，耐化學(xué)性佳。(5)與樹脂接著性良好。(6)尺度安定性，耐熱性均佳。(7)加工性佳，可作成股、束、氈、織布等不同形態(tài)之產(chǎn)品。 玻璃纖維是一

2、種性能優(yōu)異的無機(jī)非金屬材料，單絲的直徑為幾個微米到二十幾米個微米，每束纖維原絲都由數(shù)百根甚至上千根單絲組成，通常用作復(fù)合材料中的增強(qiáng)材料。玻璃纖維的生產(chǎn)原料原料配合料配合料制備制備 熔制熔制拉絲拉絲 烘干烘干 在線在線 短切短切 玻璃纖維具有高強(qiáng)低伸、易彎曲脆斷等特性件,在加工過程中其紗線容易受到拉伸、彎曲、摩擦等外力作用而導(dǎo)致?lián)p傷,出現(xiàn)毛絲、斷頭等問題,嚴(yán)重影響加工和使用件。玻璃纖維外表呈光滑的圓柱狀,其截面呈完整的圓形。這是由于纖維成型過程中,熔融玻璃被牽引和冷卻成固態(tài)的纖維前,在表面張力的作用下收縮成表面積最小的圓形所致,不同于有機(jī)纖維表面具有較深的皺紋且呈現(xiàn)非圓截面。玻璃纖維材料的特性

3、玻璃纖維與其它有機(jī)纖維的差異1.纖維短切的一般原理是先將纖維兩端夾持,再利用刀具的快速運(yùn)動將纖維切斷。2.玻璃纖維是脆性材料,切削加工完全不同于金屬材料和其它纖維,它的導(dǎo)熱性比金屬材料小得多,伸長率小、柔性差,含有硬質(zhì)點(diǎn)氧化物,切削加工時的散熱條件差,切削時產(chǎn)生的大量熱不易被切屑帶走,大部分聚集在刀具的刀尖、刀刃附近,使刀具急劇磨損。 1一玻璃纖維 2一切斷刀具3一溝輪齒4一握持點(diǎn)玻璃纖維短切機(jī)理 在生產(chǎn)玻璃纖維的拉絲過程中，需要在玻璃纖維表面涂覆一種以有機(jī)物乳液或溶液為主體的多相組分的專用表面處理劑，這種涂覆物既能有效地潤滑玻璃纖維表面，又能將數(shù)百根乃至數(shù)千根玻纖單絲集成一束，在原絲纏繞成原

4、絲筒后原絲不相互粘結(jié)，使玻璃纖維在后加工過程中柔軟、減少機(jī)械磨損，這些專用的表面處理劑叫做玻璃纖維浸潤劑浸潤劑。玻璃纖維浸潤劑及偶聯(lián)劑 偶聯(lián)劑偶聯(lián)劑一般由兩部分組成，一部分是親無機(jī)基團(tuán)，可與無機(jī)增強(qiáng)材料發(fā)生反應(yīng)；另一部分是親有機(jī)基團(tuán)，可與合成樹脂基體發(fā)生反應(yīng)。因此，偶聯(lián)劑可起到橋梁作用，實(shí)現(xiàn)無機(jī)物玻璃纖維增強(qiáng)體和有機(jī)物樹脂基體之間良好的界面結(jié)合。1. 1.熱處理：將玻璃纖維在一定溫度下熱處理：將玻璃纖維在一定溫度下處理一定時間，從而脫去其表面的原處理一定時間，從而脫去其表面的原有浸潤劑乳。有浸潤劑乳。2. 2.熱處理：熱處理是在高溫下去除玻熱處理：熱處理是在高溫下去除玻璃纖維表面涂覆的原有浸潤

5、劑，同時璃纖維表面涂覆的原有浸潤劑，同時將玻璃纖維的表面吸附水除去。將玻璃纖維的表面吸附水除去。3. 3.酸堿刻燭處理：酸堿刻蝕處理是通酸堿刻燭處理：酸堿刻蝕處理是通過酸或堿在玻璃纖維表面通過化學(xué)腐過酸或堿在玻璃纖維表面通過化學(xué)腐燭在纖維表面形成凹陷或微孔。當(dāng)玻燭在纖維表面形成凹陷或微孔。當(dāng)玻璃纖維與樹脂基體復(fù)合時，一些大分璃纖維與樹脂基體復(fù)合時，一些大分子結(jié)構(gòu)的高聚物鏈段會進(jìn)入到空穴中，子結(jié)構(gòu)的高聚物鏈段會進(jìn)入到空穴中，起到類似于錨固作用，增加了玻纖與起到類似于錨固作用，增加了玻纖與聚合物之間的界面結(jié)合力。聚合物之間的界面結(jié)合力。玻璃纖維的表面處理 玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的界面是由玻璃纖維和基

6、體通過偶聯(lián)形成的，這兩相的偶聯(lián)引起多種界面效應(yīng)，從而使界面擁有不同于其兩相的結(jié)構(gòu)和性能。除此之外，復(fù)合材料的界面層還有如下特點(diǎn)：玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料界面的特點(diǎn)具有一定厚度界面性能隨厚度方向呈漸進(jìn)變化界面層性能隨環(huán)境的變化而變化切斷處理纖維配料混煉捏合模壓制樣玻璃纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料的制備 復(fù)合材料受力時,載荷一般都是直接加在基體上,然后通過一定方式傳遞至纖維,使纖維受載。纖維通過界面沿纖維軸向的剪應(yīng)力傳遞載荷,會受到比基體中更大的拉應(yīng)力, 從而增強(qiáng)基體。受力特點(diǎn)短切玻璃纖維用量對復(fù)合材料沖擊強(qiáng)度的影響（以PET基體為例） 當(dāng)短切玻璃纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于30%時,隨著纖維用量的增加, 復(fù)合材料的沖擊強(qiáng)度得到明顯的提高;而繼續(xù)增加, 沖擊強(qiáng)度開始下降。最佳的玻璃纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%短切玻璃纖維長度對復(fù)合材料強(qiáng)度的影響材料性能材料性能玻璃纖維長度玻璃纖維長度/nm/nm379彎曲強(qiáng)度/MPa117.88102.39118.208沖擊強(qiáng)度/kJ*m-238.940.8963.15 隨著玻璃纖維長度的增加,復(fù)合材料的缺