【高分子材料與技術(shù)專業(yè)論文：玻纖增強復(fù)合材料的探究進展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、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，能夠解決只有單單一種材料的缺點，從而擴大材料的應(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)不同的材料來組成，所以設(shè)計的比例和分布組合而成，各個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)計的機能，而且還可以舉行復(fù)合結(jié)構(gòu)設(shè)計。復(fù)合材料可以保持各組分材料性能的優(yōu)點，還可以用各個組分的性能的互相彌補和互相關(guān)聯(lián)可以獲得單一組成材料所不能實現(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]。按增強相的形態(tài)分可分為纖維增強復(fù)合材料、顆粒增強復(fù)合材料和疊層復(fù)合材料。其中纖維增強復(fù)合材料又分為纖維增強塑料比如玻璃鋼、纖維增強橡膠比如有輪胎、纖維增強陶瓷和纖維增強金屬。顆粒增強復(fù)合材料又分為金屬陶瓷和彌散強化金屬。最后的疊層復(fù)合材料就是由雙層金屬復(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。因為復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性比較好，比強度和比剛度高，所以可以由于制造飛機機翼和和前機身、衛(wèi)星天線及其支撐結(jié)構(gòu)、太陽能電池翼和外殼、大型運載火箭的外殼、發(fā)動機的外殼、航天飛機結(jié)構(gòu)件等。汽車工業(yè)。由于復(fù)合材料具有特殊的振動阻尼特性，可減低振動和降低噪聲、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、傳動軸、發(fā)動機架及其內(nèi)部構(gòu)件等?；?、紡織和機械制造領(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、復(fù)印件、造紙機、精密儀器和高速機床等。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動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)秀的非金屬無機材料，種類很多，它的優(yōu)點就是絕緣性強，耐熱性也好，缺點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玻璃纖維比有機纖維耐溫高，不會如，抗腐蝕，隔音性強，抗拉強度高，電絕緣性好。但是玻璃纖維比較脆，耐磨性較差[9。]用于制成增強塑料或有增強橡膠，作為補強材料玻璃纖維具有以下如下幾個特點，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、伸長小等等優(yōu)良的性能。不僅要比塊狀玻璃的強度要高數(shù)十倍作用，而且遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了其他天然纖維、合成以及很多種合金材料，是理想中的增強材料[11]。2.2玻璃纖維的種類玻璃纖維主要分為長纖維和短纖維，它們有著以下幾種區(qū)別：性質(zhì)上的區(qū)別是指連續(xù)的纖維是長纖維。長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)十根單根長絲合在一起制造的是長纖維，而短纖維是長絲切斷后制成的[13]。手感上的區(qū)別是指長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為需要改善纖維和基體之間的界面結(jié)合，才可以增強材料的很多性能，所以需要對纖維進行表面的處理[15]。2.3.1纖維的表面處理的方法為了改進玻璃纖維和基體樹脂的界面的結(jié)合力，一般使用偶聯(lián)劑對纖維的表面進行處理。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)劑的另一個反應(yīng)基團可以和基體樹脂的反應(yīng)，通過偶聯(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]。它的作用過程是硅烷偶聯(lián)劑開始發(fā)生水解反應(yīng)，水解后的它會和玻璃纖維的表面的基團進行作用，它們之間通過氫鍵鍵合又是發(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，使得玻璃纖維增強在復(fù)合材料當(dāng)中均勻的分散，同一時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，可以被用于制造甲板。玻璃纖維復(fù)合材料的阻燃性和強度特性，使得它為航空航天領(lǐng)域提供許多航空解決方案[18]。3.玻璃纖維增強復(fù)合材料增強機理玻璃纖維增強復(fù)合材料是指以玻璃纖維及其制品為增強材料和基體材料，用一定的成型工藝的手法復(fù)合而成的一種材料[19]。3.1玻璃纖維增強復(fù)合材料的機理玻璃纖維增強復(fù)合材料的機理，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，且玻璃纖維沿機體內(nèi)部生長，受到外力時外力擴散在整個材料，抗沖擊和彎曲性能顯著提高[20]。3.2玻璃纖維增強復(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，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玻璃纖維增強復(fù)合材料的研究進展玻璃纖維可以增強很多常見復(fù)合材料的性能，接下來我們來看看以下幾種玻璃纖維增強復(fù)合材料的研究進展。3.3.1玻璃纖維增強聚丙烯宋清華[23]等人以玻璃纖維增強聚丙烯為對象，探查了熱壓成型工藝參數(shù)對復(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、時間和壓力的改變都會對玻璃纖維增強聚丙烯的復(fù)合材料板有一定的影響。當(dāng)熱壓溫度為了228度，熱壓時間為6分鐘，熱壓壓力是1.1Mpa的時候，玻璃纖維增強聚丙烯復(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)組合實驗設(shè)計方法，研究了熱摸壓成型的工藝中溫度、時間和壓力等工藝參數(shù)對玻璃纖維對玻璃纖維增強聚丙烯的力學(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玻璃纖維增強復(fù)合材料的層合板，然后還對這種板進行了低速沖擊的實驗。王繼輝等人的研究了碳纖維增強熱塑性復(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材料防菌防霉的性能影響，最好的結(jié)果說明，隨著玻璃纖維的含量增加材料力學(xué)性能明顯增強。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所成的GFPTR力學(xué)性能的影響，還進行了凍融加速腐蝕的實驗。實驗表明了，在預(yù)熱溫度對GTRFR筋進行了熱處理之后，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李志強和丁超[26]等人，他們用兩種玻璃纖維和不同的相容劑，來探索玻璃纖維增強聚丙烯復(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小時，然后將配好的原料放在混合機里面攪拌5分鐘，最經(jīng)過力學(xué)性后將這些烘干后的粒子放進注塑機里面進行測試樣條的注塑。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)然專用玻璃纖維對樣品的增強更加強大[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聚丙烯的共混物，并且通過力學(xué)性能分析測試等研究了

改性體系的力學(xué)性能和加工流動性和結(jié)晶性能特點等。他們通過相容劑對玻璃纖維增強聚丙烯得出的結(jié)論是短玻璃纖維增強聚丙烯性能的影響，發(fā)現(xiàn)了玻璃纖維能夠增強聚丙烯的拉伸的強度和彎曲強度等。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)致沖擊強度沒有提高[29]。3.3.2玻璃纖維增強尼龍的研究進展曲日華和王立巖[30]等人對玻璃纖維增強尼龍66的性能和結(jié)構(gòu)進行了實驗，他們先把尼龍66充分干燥，然后再把尼龍66和偶聯(lián)劑等在高混機中混合起來，最后通過雙螺桿擠出機熔融，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)果說明纖維增強尼龍66的復(fù)合材料密度跟著玻璃纖維含量的增強而增大[31]。王博和蔡安江[32]等人，專門對玻璃纖維增強尼龍66復(fù)合材料制作無人機槳葉的時候，采用注射成型技術(shù)制作時會有過大變形的問題，他們想減少該類的發(fā)生，于是就用了多因素正交實驗法，進行了25次的模擬實驗，得到了零件的最好的成型工藝參數(shù)方案。他們的研究說明了，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，對玻璃纖維增強尼龍66的復(fù)合材料的蠕變行為進行了研究。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高速的混合機里，然后加入雙螺桿到擠出機進行共混造粒，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)論說明：玻璃纖維增強尼龍66復(fù)合材料的蠕變行為會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。在玻璃纖維增強尼龍66復(fù)合材料的時候添加成核劑，可以很好的降低復(fù)合材料的蠕變行為[34]。3.3.3玻璃纖維增強樹脂的研究進展石建平和王明[35]通過氧化鋁、氧化鈣和氧化鎂等作為材料制成了纖維原絲，同時間還需要在制備過程中加入一定分量的160-5水溶性浸潤劑，所采用的高密度聚乙烯的型號是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)為在順切過程中，當(dāng)小纖維的方向叫切時，刀具而在對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，對玻璃纖維增強酚醛樹脂復(fù)合材料的摩擦性能進行了研究。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內(nèi)近幾年來的玻璃纖維增強復(fù)合材料的專業(yè)來說，我們國內(nèi)設(shè)立這個專業(yè)的高等院校并不多，相關(guān)人才比較緊缺，而國內(nèi)由于急切的需要玻璃纖維增強復(fù)合材料，所以這方面的人才很被看重。總之一句話，這個復(fù)合材料的領(lǐng)域，在未來會被越來越看重，所需要的相關(guān)人才也會跟著需要，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)境玻璃纖維增強復(fù)臺材料自然老化試驗[J]華中科技大學(xué)學(xué)報自然科學(xué)版，2011

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