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玻璃纤维增强材料论文

2019-08-17 5页 doc 18KB 14阅读

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玻璃纤维增强材料论文玻璃纤维增强材料讨论 摘要:本文从玻璃纤维增强材料的特点用途开篇,通过介绍玻璃纤维国内外的发展现状,与玻璃纤维增强材料生产中所体现出的问题,进而对玻璃纤维增强材料的发展前景做出预测。 关键词:玻璃纤维增强材料发展现状发展前景特点 引言: 玻璃纤维增强材料简称(GFRP)俗名玻璃钢。它是以玻璃纤维及其制品(玻璃布、带、毡、纱等)作为增强材料,以合成树脂作基体材料的一种复合材料。复合材料的概念是指一种材料不能满足使用要求,需要由两种或两种以上的材料复合在一起.组成另一种能满足人们要求的材料,即复合材料。单一种玻璃纤维,虽...
玻璃纤维增强材料论文
玻璃纤维增强讨论 摘要:本文从玻璃纤维增强材料的特点用途开篇,通过介绍玻璃纤维国内外的发展现状,与玻璃纤维增强材料生产中所体现出的问题,进而对玻璃纤维增强材料的发展前景做出预测。 关键词:玻璃纤维增强材料发展现状发展前景特点 引言: 玻璃纤维增强材料简称(GFRP)俗名玻璃钢。它是以玻璃纤维及其制品(玻璃布、带、毡、纱等)作为增强材料,以合成树脂作基体材料的一种复合材料。复合材料的概念是指一种材料不能满足使用要求,需要由两种或两种以上的材料复合在一起.组成另一种能满足人们要求的材料,即复合材料。单一种玻璃纤维,虽然强度很高,但纤维间是松散的,只能承受拉力.不能承受弯曲、剪切和压应力,还不做成固定的几何形状.是松软体。如果用合成树脂把它们粘合在一起,就可以做成各种具有固定形状的坚硬制品.既能承受拉应力,又可承受弯曲、压缩和剪切应力这就组成了玻璃纤维增强的塑料基复合材料。根据合成树脂的不同玻璃钢主要有环氧玻璃钢、酚醛玻璃钢、聚酯玻璃钢。 玻璃纤维增强材料的特点、用途: 玻璃纤维增强复合材料强度高、质量轻,具有减震性、抗疲劳性、耐化学品腐蚀性等优点,并且具有优异的抗弹、降噪性能,而且是价格低廉[1]。在汽车中应用玻璃纤维增强材料,可以提高汽车用材料的力学性能,降低汽车零部件的制造成本,加快汽车的装配速度,减轻汽车的重量,节省燃料. 随着汽车工业的迅速发展,对玻璃纤维及其复合材料的市场需求量将与日俱增,因此对玻璃纤维增强材料研究有很大的现实意义。 玻璃纤维的发展现状: 国外情况:美国是世界上生产玻璃纤维及复合材料数量最多的国家。它的玻璃纤维产量占全世界玻纤总产量的32%(1992),1992年它所生产的复合材料包括热塑性及热固性玻璃钢为113万吨, 占全世界总产量的33.2%[2], 据国外最新报道,2003年全球玻璃纤维总产能已达到300万吨,实际生产总值为250万吨,其中地窑拉丝产量已占总产量85-90%,在250万吨总产量中用于增强热固性塑料的制品越有100万吨,热塑性的制品有70万吨。其中纺织产品及湿法薄 1 / 4 毡共80万吨,共占总产量的32%,玻璃纤维纺织纱及机织物针织物,网格织物,缝编织物,与多轴向织物,是玻璃纤维制品中品种最多的一类玻纤制品,发展速度很快,具有广阔的市场前景。 据国外专家预测,今后几年内,全球玻璃纤维总产量平均年递增速率将保持在5%左右,即全球玻纤总产量平均每年递增12-13万吨左右,其中美从2002年到2007年的年增长率为2.5%,欧洲为4%,亚洲为7%。国外玻纤制品的分类主要有纺织制品,增强制品,其中增强制品包括增强用纱,增强用毡,增强用布,增强热固性热塑性材料等。 国内情况:据我国玻璃纤维工业协会报道,2003年全国玻璃纤维总产量47.3万吨,同比增长32.7%,其中池窑玻纤产量为27.8万吨,同比增长73.75%,纺织玻璃纤维占31.72%,增强玻璃纤维占68.28%。按产品品种分类,则纺织玻璃纤维中有各种工业用布6万吨、电子电器布5万吨、各种纺织用纱2万吨等等。 我国玻璃纤维制品的应用领域包括电子电器领域,目前我国已经成为世界印制电路板生产中心,成为世界第二大印制电路生产国。建筑防水应用领域,由于玻璃纤维具有耐水耐碱拉伸强度高化学性能未定等优点,可以通过面处理方式,与树脂沥青等材料结合成为较为理想的的防水材料。化工环保应用领域,由于玻璃纤维耐高温抗腐蚀,具有很高的抗拉强度,所以在化工及环保等工业部门得到了越来越广泛的应用。航空航天及通讯领域,玻璃纤维作为一种新型功能材料和结构材料,目前已经成为航空航天通讯部门不可缺少的基础材料。 玻璃纤维增强材料的生产上存在的问题: 采用传统的切削方法加工纤维增强复合材料,还存在很多问题,普遍存在刀具磨损快、加工精度低、粉尘污染严重等问题。对以GFRP材料的加工特性进行了研究,主要表现在以下几方面: (1)刀具磨损快,寿命低。玻璃纤维材料含硅、铝等元素,易形成二氧化硅和三氧化二铝等高硬度、难切削的物质,由于摩擦(钻头、孔壁和切屑三者之间相互摩擦)的存在,这些物质不断变碎,排屑比较困难,未排出的切屑在孔内变成研磨料,研磨刀具表面,致使刀具急剧磨损;切削加工时产生的切削热随刀具、切屑、空气传散出去的很少,致使切削区域温度升高,而且大多集中在刃口部位,在这样的条件下进行切削加工,刀具刃口更容易被磨钝。 (2)加工质量差。刀具的几何参数、刀具材料、切削工艺参数、操作方式、冷却方式等都会影响纤维增强复合材料的加工精度。除孔尺寸误差、圆度误差、位置误差等几何缺陷外,孔壁周围经常出现材料抽丝、毛边、分层、撕裂、裂纹等加工缺陷,尤其是在孔的进口和出口处,由于没有外层材料的约束,纤维增强复合材料的最外侧(顶面层和底面层)材料刚度弱,抵抗变形能力差,在切削力和切削热的共同作用下,很容易发生由于变形和退让形成的孔口撕裂及分层现象;孔径收缩也很严重,甚至会卡住、咬死钻头,使得刀具无法退出己加工孔,破坏了孔的加工表面,深孔钻削时尤为严重:这些特有缺陷是GFRI钻孔技术研究的重点。 (3)粉尘污染严重,玻璃纤维增强复合材料切削形成的粉尘是以一种不均匀、无规则运动状态而存在的,具有一定的附着能力,无论是在机床上、工件表面上、操作者身上,还是除尘装置中,都可以看见一层附着物,对皮肤有一定的刺激性,有刺痒的感觉。吸入大量粉尘还对呼吸系统造成损害,严重时可能会得矽肺,让人丧失劳动能力。因此,在复合材料进行加工过程中一定要采取有效的除尘防护措施,避免粉尘污染环境和操作间的空气。 玻璃纤维增强材料的发展前景: 目前,美国复合材料的年平均增长率为4%,我国比美国的增长速度较快约为9%,是全球复合材料增长较快的国家。在复合材料行业中,玻璃纤维增强材料中的热塑性塑料远远超过热固性塑料,其原因是热塑性材料的所具有的独特的可回收再利用的特性,可采用注射,挤出,压制,层压等各种方式,同时具有成型周期短,生产效率高等优点,其应用范围不断扩大。 据有关资料表明,1997年我国GFRP总产量为20万吨,2002年发展到54万吨,这五年平均速率为18.4%。我国交通,电力,建筑等行业的发展,强烈要求增强型热塑性材料的高速增长,所以应加大开发力度,针对玻璃纤维增强材料化学惰性大,成型粘度大的特点,积极开发专用浸润剂,提高其与塑料表面的结合力和熔融混合的均匀性,最好能制成高质量的预混品。 据国外统计,汽车业,建筑业占玻璃纤维增强塑料消费市场的50%以上,随着我国汽车工业的快速发展和建筑业水平的不断提高,玻璃纤维增强热塑性材料将有非常广阔的市场前景。 结语: 总之玻璃纤维增强材料的发展趋势:一是玻璃钢的应用范围不断开拓,二是玻璃钢先进性能不断提高,玻璃纤维增强材料也具有弹性模量低、长期耐温性差、易老化等缺点阻碍了应用的发展。所以以后的研究中着力改善其性能中不足的地方。而其面临的问题:一是由材料性能的提高带来的材料的难加工性与刀具的磨损,成本的提高,二是玻璃钢的再利用问题,美国、日本有关厂家已对热固性玻璃钢的废料提出了两种不同的处理方法,如美国的机械粉碎法,将玻璃钢废料经速冻、粉碎、磨粉,将所得细粉做填料使用。中国玻璃钢的回收利用技术尚处于起步阶段。 参考文献 [1] 赵华俊,毕松梅,李建.玻璃纤维的含量对复合材料的力学性能影响及表征研究,安徽科技学院学报,1672 - 2477 (2009) 01 - 0037 – 04. [2] 林树益,高建枢,朱晶莹.国内外增强用玻璃纤维的现状与发展.南京玻璃纤维研究院(210012),1994(2). [3] 郭敏. 剪切作用下聚丙烯/ 玻璃纤维复合材料的形态控制与性能[D] . 成都:四川大学,2006 :28234. [4]徐昌华. 玻璃纤维质量分数及偶联剂对聚丙烯复合材料应力松弛行为的影响[J ] . 玻璃钢/ 复合材料,1984 (7) :8216. [5]张爱华. 合成树脂及塑料[J ] . 中国石化文摘. 2000 , 17 (1) :54257. [6]陈伟明,王成忠,周同悦,杨小平.T800碳纤维复合材料界面吸湿性能分析[J].玻璃钢/复合材料,2006,(5):20.23. [7]卢晓春,杨小平,信春玲,余鼎声.碳纤维/聚苯并噁嗪复合材料的界面与力学性能的关系研究[J].玻璃钢/复合材料,2005,(3):20_22. [8]张世杰,张炜,郭亚林.纳米炭粉改性炭布/苯并噁嗪复合材料性能研究[J].玻璃钢/复合材料,2009,(2):29.32.
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