二、正确使用玻纤增强材料
目前,作为玻璃钢主要组成成分的玻纤增强材料,品种已有很多。如何正确使用玻纤增强材料,这是玻璃钢生产企业所必须引起注意的一个重要方面。现就国外的一些成功经验,总结归纳如下:
单向强度玻璃钢制品 通常采用连续无捻粗纱和单向无纺无捻粗纱等,作为单向强度要求的玻璃钢的增强材料。所采用的成型工艺方法,有手糊、拉挤、纤维缠绕、模压、高压压制成型等工艺方法。
双向强度玻璃钢制品 通常采用玻纤无捻粗纱布(方格布)、玻纤布、双向无纺无捻粗纱等,作为双向强度要求的玻璃钢制品的增强材料。所采用的成型工艺方法,有手糊、纤维缠绕、拉挤、层压等工艺方法。
多向强度玻璃钢制品 通常采用短切原丝、增强毡、多向无纺无捻粗纱、预成型材料、磨碎纤维等作为多向强度要求的玻璃钢制品的增强材料。所采用的成型工艺方法,有手糊、喷射、模压、注射、树脂传递模塑、层压、反应注射模塑、铸塑等工艺方法。
三、成型工艺方法对增强材料的选用
低压闭模成型工艺 这类成型工艺主要包括树脂传递模塑(RTM)、增强反应注射模塑(RRIM)、结构反应注射模塑(SRIM)等工艺方法,所用增强材料的类型,有玻纤毡、预成型材料、组合增强材料等。
RRIM成型工艺中采用的磨碎纤维,是在注射入模前,就与树脂进行预混合后使用的。而预成型材料,大多采用在定向纤维组成的筛网上,喷射短切纤维和粘结剂,或者利用加热的方法成型毡片,或者利用组合的方式,制成预成型材料。
高压闭模成型工艺 这类工艺方法主要包括对模注射成型、高压模压成型等工艺方法,所用的增强材料,经常与树脂预先混合,而后再加压成型,其生产成本较为低廉。
BMC就是一个典型的例子,将热固性树脂与短切原丝预先混合成料团,而后压制成型玻璃钢制品若短切原丝与热塑性树脂混合,可制成颗粒状料,喂入拉挤机,制成热塑玻璃钢制品。若采用长纤维预浸料,可对预浸渍连续无捻粗纱,进行拉挤成型,以制成热塑拉挤玻璃钢制品。
SMC和GMT 这两类成型工艺,是采用对混向短切无捻粗纱和连续原丝,进行连续浸渍工序,而后压制成型。某些情况下,是将连续无捻粗纱,采用机械方式定向,以使制品达到更高的机械强度和模量。
预浸渍带 这是采用对连续无捻粗纱或双向织物,进行预浸渍树脂而制成。对于热固性树脂,通过加热预浸料,使之达到B阶状态。而对于热塑性树脂,可通过冷却至室温,而达到B阶状态。不管热固预浸料,还是热塑预浸料,均可在放入压机后,经过加热加压,制成玻璃钢制品。
四、玻璃纤维的特殊性能
由于玻璃纤维的增强作用,从而使玻璃钢材料,具有基体树脂所无法比拟的优异性能,例如材料的整体性,可降低材料的重量、高机械性能、耐冲击性能、耐腐蚀性能、良好的介电性能和尺寸稳定性能以及材料的耐久性等等,并使玻璃钢材料在各个领域,获得了广泛的应用。
应该看到,在充分利用玻璃纤维特性的同时,它本身还具有一些重要特性,尚没有被人们所完全认识。
其一,是玻璃纤维具有一定的弹性性能。玻璃纤维在拉力的作用下可以被伸长,直至断裂,但没有屈服点。如果在达到断裂点以前,解除所加的拉力,玻璃纤维就会恢复到原来的长度。
其二,玻璃纤维没有磁滞现象。这是玻璃纤维与金属纤维和有机纤维完全不同之处。玻璃纤维,由于它本身的强度较高,因而它能够贮存或释放较大的能量,并且不会损失这些能量。
其三,玻璃纤维具有抗动态疲劳特性,因此若在玻纤表面加上一定的防磨损保护,则可使其玻璃钢制品,成为汽车和卡车的弹簧件,以及家用器具等的理想材料。
但是,由于玻璃纤维没有屈服点,因而在承载能力逐步减弱的同时,会突然发生断裂现象。例如,常用的E玻纤单向增强的复合材料,在一个定量载荷下,经过一定的时间常会发生应力断裂现象。经过测试,其抗拉强度将随时间的延续而衰减,初始时衰减很快,将丧失1/3的初始值。但其后,将在50年内才衰减到原始值的1/2。
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