【高分子材料與技術(shù)專業(yè)論文：玻纖增強(qiáng)復(fù)合材料的探究進(jìn)展5600字】

復(fù)合材料復(fù)合材料現(xiàn)在已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于現(xiàn)代人的日常生活中，比如飛機(jī)、汽車等人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚慕煌üぞ遊1]。1.1復(fù)合材料的定義復(fù)合材料的界說(shuō)是用兩種或者兩種以上的不同物質(zhì)用各種不同的方式而組合成的材料，復(fù)合材料可以發(fā)揮形成它的幾種材料的各種優(yōu)點(diǎn)，能夠解決只有單單一種材料的缺點(diǎn)，從而擴(kuò)大材料的應(yīng)用寬度[2]。而且復(fù)合材料必須符合以下的幾個(gè)條件：復(fù)合材料必須是由人類親自弄好的，是人類根據(jù)設(shè)計(jì)所需要的材料而制造的產(chǎn)物。復(fù)合材料必須由幾種的化學(xué)和物理性質(zhì)不同的材料來(lái)組成，所以設(shè)計(jì)的比例和分布組合而成，各個(gè)組分之間有明顯的差異存在[3]。復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)布局是可以設(shè)計(jì)的機(jī)能，而且還可以舉行復(fù)合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。復(fù)合材料可以保持各組分材料性能的優(yōu)點(diǎn)，還可以用各個(gè)組分的性能的互相彌補(bǔ)和互相關(guān)聯(lián)可以獲得單一組成材料所不能實(shí)現(xiàn)的綜合性能[4]。1.2.復(fù)合材料的分類復(fù)合材料的種類很多，目前呢，并沒(méi)有比較統(tǒng)一的分類方法。按基體相的性質(zhì)劃分可分為金屬基復(fù)合材料和非金屬基復(fù)合材料，其中金屬基復(fù)合材料由鋁基復(fù)合材料、鈦基復(fù)合材料和銅基復(fù)合材料組成。非金屬基復(fù)合材料則是由塑料基復(fù)合材料、橡膠基復(fù)合材料和陶瓷基復(fù)合材料組成[5]。按增強(qiáng)相的形態(tài)分可分為纖維增強(qiáng)復(fù)合材料、顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料和疊層復(fù)合材料。其中纖維增強(qiáng)復(fù)合材料又分為纖維增強(qiáng)塑料比如玻璃鋼、纖維增強(qiáng)橡膠比如有輪胎、纖維增強(qiáng)陶瓷和纖維增強(qiáng)金屬。顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料又分為金屬陶瓷和彌散強(qiáng)化金屬。最后的疊層復(fù)合材料就是由雙層金屬?gòu)?fù)合材料和三層復(fù)合材料[6]。。1.3復(fù)合材料的應(yīng)用航空航天領(lǐng)域。因?yàn)閺?fù)合材料的熱穩(wěn)定性比較好，比強(qiáng)度和比剛度高，所以可以由于制造飛機(jī)機(jī)翼和和前機(jī)身、衛(wèi)星天線及其支撐結(jié)構(gòu)、太陽(yáng)能電池翼和外殼、大型運(yùn)載火箭的外殼、發(fā)動(dòng)機(jī)的外殼、航天飛機(jī)結(jié)構(gòu)件等。汽車工業(yè)。由于復(fù)合材料具有特殊的振動(dòng)阻尼特性，可減低振動(dòng)和降低噪聲、抗疲勞性好，受傷后容易修理，便于整體成形，故可以用于制造汽車車身、受力構(gòu)件、傳動(dòng)軸、發(fā)動(dòng)機(jī)架及其內(nèi)部構(gòu)件等?；?、紡織和機(jī)械制造領(lǐng)域。有良好的耐腐蝕性的碳纖維和樹脂基體復(fù)合而合成的材料，可以用在制造化工設(shè)備、紡織機(jī)、復(fù)印件、造紙機(jī)、精密儀器和高速機(jī)床等。醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。碳纖維復(fù)合材料具有優(yōu)秀的力學(xué)性能和不吸收x射線特性，可以用在制造醫(yī)用x光機(jī)和矯形支架等。碳纖維復(fù)合材料還具有生物組織相容性和血液相容性，生物環(huán)境下穩(wěn)定性好，也用在與生物醫(yī)學(xué)材料。另外，復(fù)合材料還可以用于制造體育運(yùn)動(dòng)器材和用作建筑材料等[7]。玻璃纖維玻璃纖維指的是一種性能優(yōu)秀的非金屬無(wú)機(jī)材料，種類很多，它的優(yōu)點(diǎn)就是絕緣性強(qiáng)，耐熱性也好，缺點(diǎn)就是比較脆和耐磨性比較差[8]。2.1玻璃纖維的性能和特點(diǎn)玻璃纖維比有機(jī)纖維耐溫高，不會(huì)如，抗腐蝕，隔音性強(qiáng)，抗拉強(qiáng)度高，電絕緣性好。但是玻璃纖維比較脆，耐磨性較差[9。]用于制成增強(qiáng)塑料或有增強(qiáng)橡膠，作為補(bǔ)強(qiáng)材料玻璃纖維具有以下如下幾個(gè)特點(diǎn)，這些特性使得玻璃纖維的使用相比較其他的種類纖維應(yīng)用的更加普遍，發(fā)展速度也遙遙領(lǐng)先[10]。玻璃纖維具有不燃、耐腐蝕、耐高溫、吸濕小、伸長(zhǎng)小等等優(yōu)良的性能。不僅要比塊狀玻璃的強(qiáng)度要高數(shù)十倍作用，而且遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了其他天然纖維、合成以及很多種合金材料，是理想中的增強(qiáng)材料[11]。2.2玻璃纖維的種類玻璃纖維主要分為長(zhǎng)纖維和短纖維，它們有著以下幾種區(qū)別：性質(zhì)上的區(qū)別是指連續(xù)的纖維是長(zhǎng)纖維。長(zhǎng)度幾毫米到幾十毫米的纖維是短纖維，比如麻之類的[12]。制作上的區(qū)別是指十幾根或者數(shù)十根單根長(zhǎng)絲合在一起制造的是長(zhǎng)纖維，而短纖維是長(zhǎng)絲切斷后制成的[13]。手感上的區(qū)別是指長(zhǎng)纖維紡織的衣物表面光滑，一般用作夏天的衣服材料。短纖維紡織的衣服豐滿蓬松，適合用作秋冬的衣服[14]。2.3玻璃纖維的表面處理因?yàn)樾枰纳评w維和基體之間的界面結(jié)合，才可以增強(qiáng)材料的很多性能，所以需要對(duì)纖維進(jìn)行表面的處理[15]。2.3.1纖維的表面處理的方法為了改進(jìn)玻璃纖維和基體樹脂的界面的結(jié)合力，一般使用偶聯(lián)劑對(duì)纖維的表面進(jìn)行處理。其中偶聯(lián)劑的一種反應(yīng)基因和玻纖表面發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，用化學(xué)鍵的形式和玻纖表面相結(jié)合。偶聯(lián)劑的另一個(gè)反應(yīng)基團(tuán)可以和基體樹脂的反應(yīng)，通過(guò)偶聯(lián)劑的偶聯(lián)作用，讓玻璃纖維和基體樹脂用化學(xué)鍵形成一面界面層，并且緊緊的結(jié)合在一起[16]。它的作用過(guò)程是硅烷偶聯(lián)劑開始發(fā)生水解反應(yīng)，水解后的它會(huì)和玻璃纖維的表面的基團(tuán)進(jìn)行作用，它們之間通過(guò)氫鍵鍵合又是發(fā)生了縮合反應(yīng)，在玻璃纖維的表面形成一個(gè)分子模。處理后的玻璃纖維和基體樹脂在某種條件下復(fù)合的時(shí)候，偶聯(lián)劑分子的R基因和聚合物的大分子反應(yīng)物理纏結(jié)作用下，使得玻璃纖維增強(qiáng)在復(fù)合材料當(dāng)中均勻的分散，同一時(shí)間讓玻璃纖維和基體樹脂建立好界面結(jié)合[17]。

2.3玻璃纖維的應(yīng)用玻璃纖維擁有很好的電絕緣性和絕熱性，所以非常適合用于做電路的基板。玻璃纖維的耐腐蝕性能和重量輕的特點(diǎn)，可以被用于制造甲板。玻璃纖維復(fù)合材料的阻燃性和強(qiáng)度特性，使得它為航空航天領(lǐng)域提供許多航空解決方案[18]。3.玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料增強(qiáng)機(jī)理玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料是指以玻璃纖維及其制品為增強(qiáng)材料和基體材料，用一定的成型工藝的手法復(fù)合而成的一種材料[19]。3.1玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的機(jī)理玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的機(jī)理，起霜相關(guān)的理論還只是變形層理論與之相應(yīng)。玻璃纖維本身的模量很高，且玻璃纖維沿機(jī)體內(nèi)部生長(zhǎng)，受到外力時(shí)外力擴(kuò)散在整個(gè)材料，抗沖擊和彎曲性能顯著提高[20]。3.2玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的成型工藝在玻璃纖維和玻璃纖維布上噴涂偶聯(lián)劑分散液(2a)、偶聯(lián)劑分散液的配置準(zhǔn)確稱量乙烯基三乙氧基硅0.5～1.0重量份，無(wú)水乙醇99.0～99.5重量份，投入反應(yīng)釜中，攪拌混合10～15分鐘，備用；(2b)、偶聯(lián)劑分散液的噴涂首先將步驟(2a)配制的偶聯(lián)劑分散液放入噴壺中，均勻噴灑在經(jīng)等離子體處理過(guò)的玻璃纖維和玻璃纖維布上，于室溫通風(fēng)處放置60～120分鐘，待乙醇揮發(fā)干[21]。

玻璃纖維和玻璃纖維布進(jìn)行低溫常壓等離子體表面二次處理將步驟(2b)制備的玻璃纖維和玻璃纖維布放入等離子體設(shè)備腔體內(nèi)，打開高壓空氣流量計(jì)，調(diào)整減壓閥，使氣體流量達(dá)到合適量值后打開電源，調(diào)整放電電壓，使放電產(chǎn)生并穩(wěn)定經(jīng)3～5分鐘處理后，逐步降低電源的輸出電壓并回復(fù)到零，關(guān)閉電源和氣體減壓閥，得到處理好的玻璃纖維和玻璃纖維布[22]。3.3玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的研究進(jìn)展玻璃纖維可以增強(qiáng)很多常見(jiàn)復(fù)合材料的性能，接下來(lái)我們來(lái)看看以下幾種玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的研究進(jìn)展。3.3.1玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯宋清華[23]等人以玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯為對(duì)象，探查了熱壓成型工藝參數(shù)對(duì)復(fù)合材料力學(xué)性能的影響規(guī)律。從研究可以得出，熱壓溫度、時(shí)間和壓力的改變都會(huì)對(duì)玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯的復(fù)合材料板有一定的影響。當(dāng)熱壓溫度為了228度，熱壓時(shí)間為6分鐘，熱壓壓力是1.1Mpa的時(shí)候，玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料層合板的力學(xué)性能最佳.胡章平[24]等基于正交旋轉(zhuǎn)組合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法，研究了熱摸壓成型的工藝中溫度、時(shí)間和壓力等工藝參數(shù)對(duì)玻璃纖維對(duì)玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯的力學(xué)性能的影響。駱傳龍和陳宏達(dá)[25]等人用聚丙烯樹脂，制備了連續(xù)E玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的層合板，然后還對(duì)這種板進(jìn)行了低速?zèng)_擊的實(shí)驗(yàn)。王繼輝等人的研究了碳纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料在不同的溫度下的沖擊響應(yīng)響應(yīng)，溫度的升高是最終的結(jié)果。潘利明和王曉群[24]等人研究了熱氧氣老化和水浴老化對(duì)材料防菌防霉的性能影響，最好的結(jié)果說(shuō)明，隨著玻璃纖維的含量增加材料力學(xué)性能明顯增強(qiáng)。黃生江[25]研究了常溫、45度和65度條件下的鹽和堿溶液的腐蝕對(duì)所成的GFPTR力學(xué)性能的影響，還進(jìn)行了凍融加速腐蝕的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)表明了，在預(yù)熱溫度對(duì)GTRFR筋進(jìn)行了熱處理之后，他的結(jié)晶度得到了顯著提高，而且它相關(guān)的梁旭也有了不同程度的增強(qiáng)李志強(qiáng)和丁超[26]等人，他們用兩種玻璃纖維和不同的相容劑，來(lái)探索玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料的性質(zhì)功能。他們將聚丙烯和相容劑分別放在80度的真空里干燥四個(gè)小時(shí)，然后將配好的原料放在混合機(jī)里面攪拌5分鐘，最經(jīng)過(guò)力學(xué)性后將這些烘干后的粒子放進(jìn)注塑機(jī)里面進(jìn)行測(cè)試樣條的注塑。聚丙烯專用的耐水解玻璃纖維和普通的玻璃纖維的力學(xué)性能都具有一致性，但是當(dāng)然專用玻璃纖維對(duì)樣品的增強(qiáng)更加強(qiáng)大[27]。李麗英和劉舉惠[28]等人采用了雙螺桿擠出共混法成功制備了短玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯的共混物，并且通過(guò)力學(xué)性能分析測(cè)試等研究了

改性體系的力學(xué)性能和加工流動(dòng)性和結(jié)晶性能特點(diǎn)等。他們通過(guò)相容劑對(duì)玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯得出的結(jié)論是短玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯性能的影響，發(fā)現(xiàn)了玻璃纖維能夠增強(qiáng)聚丙烯的拉伸的強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度等。得出的結(jié)論是短玻璃纖維可以大大的提高聚丙烯的彎曲強(qiáng)度和彎曲的彈性模量等，但是玻璃纖維和基體的粘度比較弱，所以導(dǎo)致沖擊強(qiáng)度沒(méi)有提高[29]。3.3.2玻璃纖維增強(qiáng)尼龍的研究進(jìn)展曲日華和王立巖[30]等人對(duì)玻璃纖維增強(qiáng)尼龍66的性能和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，他們先把尼龍66充分干燥，然后再把尼龍66和偶聯(lián)劑等在高混機(jī)中混合起來(lái)，最后通過(guò)雙螺桿擠出機(jī)熔融，最后在合適的喂纖口加入分別為20％，25%和30％質(zhì)量分?jǐn)?shù)的尼龍。結(jié)果說(shuō)明纖維增強(qiáng)尼龍66的復(fù)合材料密度跟著玻璃纖維含量的增強(qiáng)而增大[31]。王博和蔡安江[32]等人，專門對(duì)玻璃纖維增強(qiáng)尼龍66復(fù)合材料制作無(wú)人機(jī)槳葉的時(shí)候，采用注射成型技術(shù)制作時(shí)會(huì)有過(guò)大變形的問(wèn)題，他們想減少該類的發(fā)生，于是就用了多因素正交實(shí)驗(yàn)法，進(jìn)行了25次的模擬實(shí)驗(yàn)，得到了零件的最好的成型工藝參數(shù)方案。他們的研究說(shuō)明了，在最好的成型工藝下，最大變形量下降了4成左右。梁惠霞和高巖磊[33]等人，對(duì)玻璃纖維增強(qiáng)尼龍66的復(fù)合材料的蠕變行為進(jìn)行了研究。他們將尼龍66的樹脂、成核劑、抗氧劑和增韌劑按一定的配方比例放進(jìn)高速的混合機(jī)里，然后加入雙螺桿到擠出機(jī)進(jìn)行共混造粒，就可以得不同玻璃纖維纖維含量的共混改性尼龍66的復(fù)合材料。最后得出了結(jié)論說(shuō)明：玻璃纖維增強(qiáng)尼龍66復(fù)合材料的蠕變行為會(huì)跟著玻璃纖維含量的增多而變少，制品在應(yīng)力的作用下，尺寸的穩(wěn)定性也跟著一起逐步提高。在玻璃纖維增強(qiáng)尼龍66復(fù)合材料的時(shí)候添加成核劑，可以很好的降低復(fù)合材料的蠕變行為[34]。3.3.3玻璃纖維增強(qiáng)樹脂的研究進(jìn)展石建平和王明[35]通過(guò)氧化鋁、氧化鈣和氧化鎂等作為材料制成了纖維原絲，同時(shí)間還需要在制備過(guò)程中加入一定分量的160-5水溶性浸潤(rùn)劑，所采用的高密度聚乙烯的型號(hào)是HDPE500S[35]。張秀麗和賀紅梅[36]等人選用了3.7毫米厚的單向玻璃纖維復(fù)合材料板，型號(hào)為G600

32，環(huán)氧樹脂的含量大概為35%，130度的固化溫度，而壓力是10Mpa。在研究后，他們認(rèn)為在順切過(guò)程中，當(dāng)小纖維的方向叫切時(shí)，刀具而在對(duì)纖維的作用是后刀面和纖維摩擦造成的纖維拉伸斷開，所以它的切削力比較大。而在逆切范圍里，纖維方向的增大，切削力就會(huì)變化劇烈，然后呈現(xiàn)先升后降的變化規(guī)律，并且在120度的纖維方向處最大[37]。俞鳴明和任慕蘇[38]等人，對(duì)玻璃纖維增強(qiáng)酚醛樹脂復(fù)合材料的摩擦性能進(jìn)行了研究。他們準(zhǔn)備了2d、2.5d和3d三種不同的厚度的玻璃纖維織物，然后將他們用丙酮清洗，并把15％的ptfe和石墨的粉末分別加入樹脂當(dāng)中，通過(guò)一些方法攪拌，從而讓粉末均勻分散在樹脂當(dāng)中。4.前景展望以目前的國(guó)內(nèi)近幾年來(lái)的玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的專業(yè)來(lái)說(shuō)，我們國(guó)內(nèi)設(shè)立這個(gè)專業(yè)的高等院校并不多，相關(guān)人才比較緊缺，而國(guó)內(nèi)由于急切的需要玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，所以這方面的人才很被看重?？傊痪湓?，這個(gè)復(fù)合材料的領(lǐng)域，在未來(lái)會(huì)被越來(lái)越看重，所需要的相關(guān)人才也會(huì)跟著需要，前景十分美好。參考文獻(xiàn)[1]張穎軍，朱錫，梅志遠(yuǎn)，等海洋環(huán)境玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)臺(tái)材料自然老化試驗(yàn)[J]華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)自然科學(xué)版，2011

(3)

:14

[2]張旭復(fù)合材料層臺(tái)板面內(nèi)剪切的檢測(cè)與分析[J].纖維復(fù)合材料，2012

(1)

:1-7.

[3]于艷華，楊國(guó)騰復(fù)臺(tái)材料層間剪切強(qiáng)度測(cè)試的研究[C]//航空試驗(yàn)測(cè)試技術(shù)學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集北京測(cè)控技術(shù)雜志社，2012王言磊，郝慶多，歐進(jìn)萍.復(fù)合材料層合板面內(nèi)剪切實(shí)驗(yàn)方法的評(píng)價(jià)[J].玻璃鋼/復(fù)合材料，2007

(3)

:6-24[2]復(fù)合材料層合板面內(nèi)剪切的檢測(cè)與分析[J].張旭.

玻璃鋼.2012(01)[3]海洋環(huán)境玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料自然老化試驗(yàn)[J].張穎軍,朱錫,梅志遠(yuǎn),李華東.

華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版).2011(03)[4]海洋污損生物粘附機(jī)制及防污涂層表面工程[J].周文木,王孝杰,胡碧茹,吳文健.

應(yīng)用化學(xué).2010(09)[5]鹽霧試驗(yàn)技術(shù)現(xiàn)狀[J].楊純兒.

合成材料老化與應(yīng)用.2010(01)[6]復(fù)合材料層合板面內(nèi)剪切實(shí)驗(yàn)方法的評(píng)價(jià)[J].王言磊,郝慶多,歐進(jìn)萍.

玻璃鋼/復(fù)合材料.2007(03)[7]聚合物基復(fù)合材料加速老化方法研究進(jìn)展[J].喬海霞,顧東雅,曾竟成.

材料導(dǎo)報(bào).2007(04)[8]復(fù)合材料老化方法研究進(jìn)展[J].張亞娟,齊暑華.

工程塑料應(yīng)用.2002(01)[9]碳／環(huán)氧復(fù)合材料力學(xué)性能的評(píng)估[J].張瑞珠.