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1、关于玻璃纤维增强环氧树脂基复石新料的综述i=_、概述及复合材料结构二、主要成型工艺三、力学性能四、应用一.概述及复合材料结构复合材料的水平已是衡量一个国家或地区科技、经济水 平的标志之一。美、日、西欧水平较高。北美、欧洲的产量分别占全球产量的33%与32%,以中国（含台湾省）、日本为主的亚洲占30%。中国大陆2003年玻璃纤维增强塑料（玻璃纤维 与树脂复合的复合材料.俗称“玻璃钢”）逾90万吨，已居世界第二位（美国2003年为169万吨，日本不足70万吨）。作 为复合材料中的一枝的玻璃纤维增强环氧树脂（GFEP）具有 力学强度高、成形收缩小、尺寸稳定性好和良好的耐化学腐 蚀性能和电气绝缘性能等
2、特点，作为典型的纤维增强塑料（FRP）广泛应用于制造工业零部件和印刷电路板等产业。 截止2010年1月底全国共有61家玻璃钢生产企业（其中包括 四川省江南玻璃钢有限公司，重庆市君豪玻璃钢有限责任公 ）为什么采用环氧树脂做基体?环氧树脂固化收缩率代低，仅1%3%,而不饱和聚酯树脂却高达7% 8%；粘结力强；有B阶段，有利于生产工艺；可低压固化，挥发份甚低; 固化后力学性能、耐化学性佳，电绝缘性能良好。以FW（纤维缠绕）法制造的玻纤增强环氧树脂的产品为例，将其与钢比较。玻璃含量GF/EPR （玻纤含量 80wt%）AISI1008冷轧钢相对密度2. 087. 86拉伸强度551. 6Mpa331.
3、 OMPa拉伸模量27. 58GPa206. 7GPa伸长率1. 6%37. 0%弯曲強度689. 5MPa弯曲模量34. 48GPa压缩强度310. 3MPa331. OMPa纤维增强环氧树脂复合材料成型工艺简介目前在生产上经常釆用的成型方法有16种:压力袋成型树脂注射和树脂传递RTM模塑成3、模压成型型4、层压成型12、5、缠绕成型13、6、拉挤成型14、7、注射成型15、8、喷射成型16、9、真空袋压力成型手糊成型一 法铺层成型 10. 夹层结构成型（手糊法、机械法）们、1、2、卷制成型真空辅助注射成型 离心浇铸成型片状smc （团状bmc）模塑成型 连续板材成型目前我国还是以手糊成型为
4、主， 在树脂基复合材料中约占80%。表1不同成型方法的玻璃钢（欧洲地区）产量2009年（万吨）与2008年相比（%）SMC16-23.8BMC5.6-20.0手糊12.3-39.1喷射7.4RTM9.41L3制板5.6-1S.S拉挤3.9-15.2缠绕6.9-12.7离心浇铸5-1L3GMT.LFT7.5-2L1其它1.4-12.5合计S1.5-23.0(一).手糊成型(hand lay up)模具依次在模具表面上施加脱模剂、胶衣一层粘度为0. 304PaS的雄活性液体热固性树脂（须待胶衣凝瑁强材料有表面毡.无捻粗纱布（方格布）等几种。以手持辐子或刷子使树脂 浸渍纤维增强材料，并驱除气泡，压实
5、基层。铺层操 作反复多次，直到达到制品的设计厚度。树脂因聚合 反应，常温固化。可加热加速固化。2、手糊成型工艺的优点:1）不受尺寸、形状的限制;2）、设备简单、投资少；3）、工艺简单；4）、可在任意部位增补增强材料，易满足产品设计要求;5）、产品树脂含量高，耐腐蚀性能好。3、手糊成型工艺的缺点1) 生产效率低，劳动强度大，卫生条件差;2) 、产品性能稳定性差；有些树脂有害健康立出勿井台匕疑/口：4. 手糊制品为什么要在表面覆盖聚酯薄膜？Is! Mno自由基与苯乙烯的反应速度比自由基与02的反应速度慢104倍, 一般聚酯树脂制品固化时，表面应覆盖聚酯薄膜。若不用薄膜覆盖, 也应使成型表面形成与空
6、气隔离的物质如蜡类，否则自由基与周围 空气中的02、H20反应，耗去大部分自由基，造成表面固化不完 全而发粘5、手糊成型易发生的缺陷及防止措施1)、制品表面发粘原因1：空气湿度太大，水对树脂起阻聚作用解决办法:(1) 在树脂中加入0.02%左右的液体石蜡;(2) 在树脂中掺加5%的异睛酸酯；(3) 制品表面覆盖薄膜隔绝空气；2）、制品内气泡太多1、控制胶含量原因1：树脂用量过多解决办法:2、注意拌合方式原因2：树脂粘度过大解决办法:1、适当增加稀释剂原因3：增强材料选择不当2、提高环境温度3）、流胶选用浸透性好的无捻玻璃布树脂粘度太小，可加入2 3 %的活性氧化硅。配料不均匀，充分搅拌o化剂用
7、量不足，适当调整固化剂用量。原因2:引发剂、促进剂的比例弄错或失效，更换引 发剂、促进剂。6、典型产品舰艇、风力发电机叶片、游乐设备、冷却塔壳体、建筑模型。二）、SMC成型片状模塑料成型（Sheet Molding Compound）简称SMCIII在树脂中加入引发剂、填料、颜料、内脱 模剂、低收缩添加剂、增稠剂等，经搅匀成为 树脂糊。树脂糊落到SMC机组的下薄膜上（常用 聚乙烯薄膜或尼龙薄膜），与此同时在下薄膜上 沉降短切成2555mm的玻璃纤维原丝，再往上 面覆盖一层薄膜，成为片状夹心卷。将卷材存 放数日使料稠化，以达到可模塑的黏度。SMC以 捆卷状态供应备用。将卷材展开、剪裁、称量,放人
8、加热的钢模钳，加压使之固化成型、脱模, 即为成品SMC成型与喷射成型、树脂注射成型的优缺点成型方法SMC喷射成型树脂注射成型成型屮模具费高便宜中成型周期/min1860min1 Fl30-200成型温度/°c100-16015 4020 60成型压力/Mpa5-12常压<2成型作业容易要熟练要熟练成型材料材料操作填料玻璃纤维/%SMC非黏着半固体 高填充20 40树脂、GF过氧化物、其他胶衣 液态树脂、玻璃纤维 无25 35树脂、GF过氧化物、其他 胶衣液态树脂、玻 璃纤维 低填充臭味弱强25 30强制品大小/kg<50不限<50壁厚/mm1.2-201.5-1.0
9、2-12壁厚控制容易困难容易尺寸精度高中中复杂形状容易困难困难加热尺寸变化无有有©a（三）、树脂传递成型RTM曰浸渍纤维材料。百允RTM是一种闭模低压成型的方法。将纤维增强材料置于上下模之间；合 脂固化后打开模具，取下产品。树 压力促使树脂快速传递到模具内,图R树脂传递成型示童图之优点1)2)3)4)5)6)7)8)9)制品纤维含量可较高，未被树脂浸的部分非常少;闭模成型，生产环境好；劳动强度较低，对工人技术熟练程度的要求也比手糊与喷射成型低;制品两面光，可作有表面胶衣的制品，精度也比较高;成型周期较短;产品可大型化；强度可按设计要求具有方向性； 可与芯材、嵌件一体成型相对注射设备与
10、模具成本较低O缺点1）未宜制作较小产品2）因要承压，故模具较手糊与喷射工艺用的模具要重和复杂，价位也高一些典型产品小型飞机和汽车零部件.客车座椅、仪表壳（四）、预浸料（高压釜）成型",51匡鳏宜体；s琴忤二3比空荻； 碍一敖尸叵魏龍? O松扳5 e査日狂空e ri齐 2一卩1丄剳齐 3一埶沁: an1、概要i=预催化树脂预浸渍。固化剂大多能在环境温度下，让预浸材料贮存几周 或几个月，仍能保质使用。当要延长保持期，材料须在冷冻条件下贮存。 树脂通常在环境温度下呈临界固态。故触摸预浸材料时有轻微的黏附感， 象胶带似的。制作单向预浸渍材料的纤维直接由纱架下来，与树脂结合。 预浸渍材料用手或
11、机械铺于模具表面，通过真空袋抽真空，并通常加热 到12O-18OCo使树脂重新流动，并最终固化。盛开附加压力通常藉助 高压釜（实际上是一座压力加热罐）提供，它能对铺层施加达5个大气压的压力。2、优点1）预浸材料制造人员可精确地调整树脂/固化剂水平和树脂在纤维中的含量； 可以可靠地得到高纤维含量。2）材料于操作人员十分安全，无碍健康，操作清洁；3）单向带纤维成本最低，因为毋须将纤维预先转为织物的二次加工过程；4）由于制造过程采用可渗透的高粘度树脂，树脂化学性能力学和热性能可以是最适宜的;5）材料有效时间长（室温下可保质数月），这意味着可优化结构、复合材料易铺层；6）可缺点2）通常要对高压釜固化复
12、合材料制品, 耗费大、作业慢、制品尺寸受限制；3）模具需能承受作业温度；4）芯材需要承受作业温度和压力。（5）典型产品飞机结构复合材料（如机翼和尾翼）、 卫星与运载火箭结构件（太阳能电池基 板、夹层结构板、卫星接口支架、火 箭整流罩等）、赛车、运动器材（如网 球拍、滑雪板等）。机头雷达星一般是由技璃纤 维增强塑料（俗称技璃钢材料 制成。澳大利亚空军F-IHW这起 事故展示了这种材料的特性三、力学性能分析(_)、复合材料的弹性模量分析以环氧树脂浇注体为参照，当基体中填加不同体积分数的玻璃纤维后， 所得复合材料试样的弹性模量变化如图1所示。班踽纤堆体积含st/%图1不同含量玻纤/坏氧复合材料弹性模
13、量变化曲线.（二）、复合材料的强度分析OOXJOOOO5 W -3Im 6040200图2不同含量破细坏砌向拉伸厳变化峨細不同含錢细坏删向压缩勉变化峨由于玻璃纤维是单向排列于树脂基体中，所以当纤维含量达到一定值后， 当外力由基体传递至纤维时，由于各向异性的影响，会使力的作用方向发生 变化,即主要沿纤维取向方向进行传递。在一定程度上使力的作用得到分 散,对复合材料的破坏作用减缓，从而使材料的强度得到提高。但当纤维含 量过多时，部分纤维难以被树脂充分浸润，从而在材料中形成许多结合较弱 的界面，当材料受丿J时，这些界面容易脱附拔出，应力传递失效，使材料的性能下肝当玻璃纤维体积含量为50%时，复合材料
14、的性能较好表1 玻纤/环氧复合材料其他相关力学性能横向拉伸横向压缩面内剪切层间剪切泊松比强度/ M Pa強度/ M Pa強度/ M Pa强度/ M Pa22. 871 Kh 6518. 3258. 363（一）、在航空、航天工业中应用（二）、环氧复合材料在民用工业中的应用1、玻璃钢的压力容器和管道2、玻璃钢电机护环、套环等3、玻璃钢模具4、防腐蚀制品（三）、主要产品1玄车仪表盘、保险杠、建筑门、窗、桌、沙发、电绝缘件小艇半成品、 列车和卡车车身面板、艇、赛车、芯材粘结、飞机鼻锥雷达罩、机翼、方向 舵管道、贮罐、气瓶（消防呼吸气瓶、压缩天然气瓶等）、固体火箭发动机壳体二、:弋a亠-3 if dIAjO