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玻璃纖維增強復合材料

玻璃纖維的缺點是模量不高,不能和碳纖維、芳綸纖維相比,但韌性好于碳纖維。玻璃纖維通常也容易受機械損傷,不耐磨,在大多數(shù)摩擦應用中,玻璃纖維不是理想的增強注塑加工材料,他會嚴重的磨蝕對磨材料的表面,因此在加工過程中對設備的損傷也是較大的。GFRP材料還有一個不可忽視的問題是,注塑制品往往呈現(xiàn)各向異性,因此常通過摻混礦物填料來改良。
 
許多材料公司已經把樹脂傳遞模塑列為最有前途復合材料加工方法,這種方法加工的制品強度極高,尤其是RTM法可以一次成型包括加強筋、凸臺、凹槽及帶有嵌件結構的復雜制品,因此RIM法有可能取代其他加工方法。玻璃纖維增強復合材料,俗稱玻璃鋼,是20世紀50年代發(fā)展起來聚合物基復合材料。
 
熱塑性基體通常用20%-40%的短纖維增強,個別的含量可高達60%。通過增強,力學性能、熱性能可得到大幅度改善,因而用量較大。長纖維增強熱塑性塑料具有比一般纖維增強材料更優(yōu)異的特性,目前已成為熱塑性塑料市場增長最快的品種。最大的應用市場是各種汽車塑料件。耐高溫的特種工程塑料,通常以連續(xù)纖維增強,作為先進復合材料用于高技術領域。
 
目前各種高性能的增強纖維復合材料得到迅速發(fā)展和越來越多的應用,但是作為復合材料先導的玻璃纖維增強復合材料,在應用方面仍然占主要地位,其用量占樹脂基復合材料用量的90%以上。玻璃纖維是一種價格便宜、綜合性能良好的增強材料,其品種也比較多,常用的型號有ASEMDC等,用得最廣的是E玻璃纖維,S是高強度玻璃纖維,M是高模量玻璃纖維。幾年來,新開發(fā)一種中空S-2玻璃纖維,是一種質輕價廉的新型增強材料。
 
玻璃纖維增強復合材料,其綜合性能一方面取決于纖維,例如玻璃纖維的組成、形式、直徑、 長度、含量、分布、排列形式和各種處理技術。另一方面也取決于所用的基體。以熱固性樹脂為基體的GFRP,熱穩(wěn)定性好、 尺寸穩(wěn)定性好,但一般都硬而脆,在非單向應力狀態(tài)下,材料的破壞是由基體控制的。
 
不同的生產方法,注塑加工制品性能差異較大。舊的生產工藝日趨完善并有改進,新的生產方法又在不斷出現(xiàn),一種新的成型工藝往往形成一種新的材料體系,例如RIM工藝形成相應的PIM材料體系,把所需的原材料先制成半成品-預制基材,然后再進一步加工成最后的成品,這樣可以提高生產效率,降低成本,溫度質量。這種預制基材料就是目前廣泛應用的片狀模塑料、團狀模塑料以及增強熱塑性塑料片材。
 
熱塑性基體與纖維是韌性結合,應變能力強,可以有效吸收基體內部裂紋,抵御應力開裂,使纖維的強度特性得以充分發(fā)揮。熱固性基體一直在連續(xù)纖維增強樹脂基復合材料中占統(tǒng)治地位。用于GFRP的主要是不飽和聚酯和酚醛樹脂,其中聚酯樹脂用量最大,約占總量的80%,環(huán)氧樹脂一般用作耐腐蝕性或先進復合材料的基體。
 
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