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1、玻璃纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料各項(xiàng)性能的研究齊齊哈爾大學(xué)摘要:玻璃纖維是一種性能優(yōu)異的無機(jī)非金屬材料，種類繁多，優(yōu)點(diǎn)是絕緣性好、耐熱性強(qiáng)、抗腐蝕性好，機(jī)械強(qiáng)度高，但缺點(diǎn)是性脆，耐磨性較差，并不適于作為結(jié)構(gòu)用材，但若抽成絲后，則其強(qiáng)度大為增加且具有柔軟性，配合樹脂賦予其形狀以后可以成為優(yōu)良Z結(jié)構(gòu)用材。本文將對(duì)玻璃纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料的的研究現(xiàn)狀及研究方向進(jìn)行分析，為新的研究方向探索道路。關(guān)鍵詞：玻璃纖維環(huán)氧樹脂復(fù)合材料研究現(xiàn)狀研究方向A?、才■—1>刖呂玻璃纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料具有輕質(zhì)高強(qiáng)，疲勞性能、耐久性能和電絕緣性能好等特點(diǎn)，在各個(gè)領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用，用玻璃纖維和環(huán)氧樹脂可以制造層
2、合制品，是一?類性能優(yōu)良的絕緣材料，廣泛用于屯力、電器、電子等領(lǐng)域，玻璃纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料由于具有高比強(qiáng)度、比模量，而且耐疲勞、耐腐蝕。最早用丁飛機(jī)、火箭等，近年來在民用方而發(fā)展也很迅猛，在艦船、建筑和體育器械等領(lǐng)域得到應(yīng)用，并且用量不斷增加。其中，環(huán)氧樹脂是先進(jìn)復(fù)合材料中應(yīng)用最廣泛的樹脂體系，它適用于多種成型工藝，可配制成不同配方，調(diào)節(jié)粘度范圍大，以便適應(yīng)不同的生產(chǎn)工藝。它的貯存壽命長(zhǎng)，固化時(shí)不釋放揮發(fā)物，同化收縮率低，固化后的制品具有極佳的尺寸穩(wěn)定性、良好的耐熱、耐濕性能和高的絕緣性，因此，環(huán)氧樹脂“統(tǒng)治”著高性能復(fù)合材料的市場(chǎng)目前，復(fù)合材料輸電桿塔已在歐美和日本得到應(yīng)用，其中以美國的
3、研究開發(fā)和應(yīng)用最為成熟。我國在20世紀(jì)50年代對(duì)復(fù)合材料電桿進(jìn)行過研究，鑒于當(dāng)吋材料性能和制造工藝的限制，復(fù)合材料屯桿未能得到推廣使用。近年來，隨著復(fù)合材料技術(shù)的飛速發(fā)展和傳統(tǒng)輸電桿塔的缺陷逐步顯露，電力行業(yè)開始重視復(fù)合材料桿塔的應(yīng)用研究。隨著電網(wǎng)建設(shè)的快速發(fā)展，出現(xiàn)了全國聯(lián)網(wǎng)、西電東送、南北互供的建設(shè)格局，輸電線路工程口益增多，對(duì)鋼材的需求越來越大，消耗了大量的礦產(chǎn)資源和能源，在一淀程度上加劇了生態(tài)環(huán)境破壞。并且，線路桿塔采用全鋼制結(jié)構(gòu)，存在質(zhì)量大、施工運(yùn)輸和運(yùn)行維護(hù)困難等問題。因此，采用新型環(huán)保材料取代鋼材建造輸電桿塔得到了輸電行業(yè)的關(guān)注。玻璃纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料，具冇高強(qiáng)輕質(zhì)、耐腐蝕、
4、耐久性能和電絕緣性好、易維護(hù)、溫度適應(yīng)性強(qiáng)、性能可設(shè)計(jì)、環(huán)境友好等特點(diǎn)，成為輸電桿塔結(jié)構(gòu)理想的材料。日益受到圍內(nèi)外電力行業(yè)的關(guān)注。廿前，纖維增強(qiáng)復(fù)合材料輸電桿塔由于其優(yōu)良的綜合性能已在口本和歐美地區(qū)得到應(yīng)用，其中美國的研究開發(fā)和應(yīng)用較為成熟，已制定了相關(guān)的產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn),美國土木工程師學(xué)會(huì)已制定了輸電桿塔中FRP產(chǎn)品的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。在輸電桿塔中推廣應(yīng)用復(fù)合材料不僅能減少對(duì)礦產(chǎn)資源的破壞、保護(hù)環(huán)境,而且易于解決輸電線路的風(fēng)偏和污閃事故，提高線路安全運(yùn)行水平；同吋減小塔頭尺寸，降低線路的維護(hù)成本。2、低溫性能研究2、1單向復(fù)合材料板的制作首先，取一定數(shù)量加熱的環(huán)氧樹脂，然后，加入增韌劑和稀釋劑，在65°C下
5、攪拌Ih后，冷卻至室溫，再緩慢加入固化劑。加入固化劑時(shí)，需邊加入邊攪拌。當(dāng)固化劑與環(huán)氧樹脂充分混合后，進(jìn)行十燥并降至室溫呈粉狀填料，與樹脂均勻混合，得到環(huán)氧樹脂膠。為使復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)與性能在制品屮充分發(fā)揮作用，必須選擇合適的工藝方法HJ。根據(jù)實(shí)驗(yàn)條件，采用手工纏繞成型法，通過浸膠、纏繞和固化等工序制備單向增強(qiáng)復(fù)合材料。材料成型工藝參數(shù)為：120°C/2h+160°C/4ho利用WD一100B型微機(jī)控制電子萬能試驗(yàn)機(jī)檢測(cè)試樣相關(guān)力學(xué)性能。2、2實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析（1）復(fù)合材料的常溫力學(xué)性能用電了萬能試驗(yàn)機(jī)對(duì)玻璃纖維含量不同的復(fù)合材料進(jìn)行彈性模量、縱向和橫向拉仲強(qiáng)度和壓縮強(qiáng)度檢測(cè)，研究發(fā)現(xiàn)玻璃纖維增強(qiáng)
6、環(huán)氧樹脂單向復(fù)合材料力學(xué)性能隨著纖維含量增加而增強(qiáng)，當(dāng)纖維含量較少時(shí)，復(fù)合材料的性能增加幅度不大，但當(dāng)纖維含量達(dá)到50%吋，復(fù)合材料獲得較好的綜合力學(xué)性能，這是因?yàn)楫?dāng)纖維數(shù)目較少時(shí)，其承擔(dān)的應(yīng)力也相對(duì)較少，并11由于纖維的加入，切斷了原來連續(xù)的基體，在樹脂中形成一定數(shù)口的缺陷，不利于彈性模量的增加。當(dāng)纖維增加到一定程度并均勻地分布在樹脂基體屮，纖維較好地承擔(dān)起受力作用。由于纖維和基體界面結(jié)合，纖維的變形受到基體的限制，而纖維也阻止基體的變形，從而使復(fù)合材料獲得很好的強(qiáng)化。但當(dāng)纖維含量過多吋，部分纖維不能被樹脂充分浸潤(rùn)，從而在材料中形成許多結(jié)合較弱的界面，當(dāng)材料受力時(shí)，這些界面容易脫附拔出，應(yīng)力
7、傳遞失效，性能下降。S玻璃纖維的綜合力學(xué)性能均高于E玻璃纖維，尤其是縱向力學(xué)性能明顯高于E玻璃纖維復(fù)合材料。是因?yàn)槔w維增強(qiáng)復(fù)合材料縱向力學(xué)性能直接取決于增強(qiáng)纖維，故采用高強(qiáng)度S玻璃纖維增強(qiáng)的單向?qū)雍习宓目v向拉伸、壓縮強(qiáng)度高于E玻璃增強(qiáng)的單向?qū)雍习濉６w維增強(qiáng)復(fù)合材料的橫向（垂直纖維方向）力學(xué)性能直接取決于樹脂基體的性能』j,兇此，復(fù)合材料在橫向上的強(qiáng)度比縱向低很多，拉伸強(qiáng)度為MPa級(jí)。（2）復(fù)合材
