纤维增强玻璃陶瓷

纤维增强玻璃陶瓷（共7篇）

纤维增强玻璃陶瓷 篇1

摘要：通过对上海某大型主题乐园项目“明日世界”片区玻璃纤维增强塑料(简称GRP)的介绍,阐述了GRP构件的安装工艺及连接方法,同时结合现场实际遇到的问题,给出了相应的解决办法。

关键词：玻璃纤维增强塑料,GRP,安装,施工技术

玻璃纤维增强塑料,简称玻璃钢或GRP,是由合成树脂和玻璃纤维复合而成,具有质轻、高强、耐腐蚀、电绝缘性能好、热绝缘性能好、可设计性强、工艺性优良等优点。玻璃钢在上海某大型主题乐园项目“明日世界”片区主要被用于建筑围护、外立面造型、吊顶、室内复杂造型及装饰板等。

1 工程概况

某大型主题乐园项目位于上海浦东川沙新镇,东至唐黄路,南至航城路,西至A2公路,北至围场河,其中“明日世界”片区位于整个园区西侧,是乐园中乘坐型游乐项目集中的区域。GRP作为“明日世界”片区的重要装饰构件,在各个单体均有涵盖,总量超过2 000m2,其中光300A单体就包含857m2,单片造型面积最大的GRP位于301单体,为330m2。以下主要以301单体的GRP安装为例(见图1),介绍其施工工艺,同时针对其他单体不同的做法进行特别说明。

2 工程难点及解决办法

1) GRP造型整体面积大,板块受热胀冷缩影响严重

玻璃钢的热膨胀系数为2.7×10-6～7.2×10-6 m/K,301单体GRP造型墙整体面积为330m2,尽管深化后分割成多块单元板片,但由于板片拼接处仍需采用原材料进行填缝处理,仍属于一个整体,而且GRP处于室外环境,温度变化剧烈,热胀冷缩会对完成后的GRP造成破坏。

解决办法:在深化时,增加了2条伸缩缝,伸缩缝宽10mm,安装完成后,用密封胶进行填充,后置泡沫棒,2条伸缩缝分别位于造型墙的1/3处。

2) GRP表面肌理众多,施工难度大

GRP表面有许多菱形肌理,大小不一,排布无规律,给工厂生产造成困难的同时,也给现场施工造成很大难度,板块拼接处必须保证肌理对齐,否则将严重影响外观。

解决办法:在实体工程施工前,截取一段带表面肌理的GRP在现场进行实体样板制作,实体样板展现现场GRP安装的各种典型节点样式,在检验产品质量的同时,让工人提前熟悉整个安装过程及质量控制标准。样板经设计师验收通过后,再进行现场GRP的安装。

3)GRP双曲面造型,控制曲面弧度难度大

整个GRP造型呈双曲面,单块GRP板在未正式固定前,其曲面造型会有一定幅度的变化空间,如果板块未严格按照设计弧度安装,会造成板间错台、板缝宽度不一致,最终影响整个曲面效果。

解决办法:根据GRP的设计弧度制作PVC靠模,安装时,靠模紧贴GRP表面,将板弧度调整至与靠模一致,再将GRP板固定牢固(见图2)。

4)单片GRP板面积较大,长期受力易产生变形

根据图纸要求,GRP板厚只有5mm,通过单独的吊点悬挂于主框架上,长期受力,GRP表面容易产生变形。

解决办法:在GRP背面增加纵横双向加强肋,使整体性加强,不易变形,加强肋间距400mm×400mm(见图3)。

3 301单体GRP造型墙设计施工流程及操作要点

3.1 设计施工流程(见图4)

3.2 安装顺序

为便于工厂生产和现场安装,301GRP造型墙经深化后,分割为32块板,每块板大小及形状均不同,其中板块301-15面积最大,约为20m2,板块301-17面积最小,约为1.3m2。

为减小安装累计偏差,采用从中间向两边的安装顺序(见图5),先安装轴和轴之间编号为301P-15的GRP板,然后安排2个安装班组分别沿顺时针和逆时针方向安装,待板片安装到最边缘板时,采取现场实测实量,将301P-1及301P-32的实测尺寸发回工厂加工,生产好后再运至现场安装,保证收边处与混凝土墙紧密贴合。

3.3 操作要点

3.3.1 GRP板块安装固定

GRP板固定方式有2种:一种是悬吊方式;另一种是正面固定方式。悬吊方式应用于GRP板背后有足够空间可进行人员操作的情况;正面固定方式用于背部空间狭窄、人员无法进入的情况。悬吊方式是比较常用的固定形式。

301单体GRP板采用的是悬吊方式,固定于主龙骨上,GRP板在工厂生产时,预先放入T形预埋件,T形预埋件上预开条形孔,通过螺栓将角钢与板后预埋件连接,角钢与主龙骨焊接固定,板高度调整到位后,将螺母与角钢点焊固定(见图6)。

对于正面固定方式,在生产时,预埋件形式为铝片,同时GRP龙骨设计时,也是紧贴GRP背部,安装人员站在板正面用自攻螺栓在预埋件位置打入龙骨,自攻螺栓钉头沉入(GRP面以下,并用腻子填充(见图7)。

这种安装形式对GRP龙骨的表面平整度要求非常严格,正负偏差不能超过3mm,否则会对安装后的GRP表面平整度造成影响

3.3.2 GRP板块拼接处连接固定及接缝处理

因GRP固定方式不同,对应的拼接节点也有差异。

对于301单体悬吊固定方式,GRP板块在深化时都加入了整体翻边,翻边既可减小GRP板的变形,防止翘曲,同时在板拼接时,可以通过对拉螺栓将两块板的相邻翻边连在一起,对拉螺栓连接处,板翻边上应预先埋置30mm×30mm×2mm铝片,板与板之间嵌入5mm厚的PVC或铝片(见图8);对于正面固定的拼接,因为GRP板需紧贴龙骨,所以取消了翻边。

板拼缝处是GRP板强度的薄弱环节,如果拼接不好,容易引起表面错台等问题,因此在生产板时,在保证GRP板厚不减小的情况下,板拼接处各留置宽23mm、深5mm的凹槽,待所有GRP板安装完成并验收通过后,将凹槽打磨成毛面,采用浸透树脂的玻璃纤维填满凹槽接缝,玻璃纤维和树脂均采用生产板时的原材料。这种做法既保证了接缝处的强度,不易开裂,同时50mm宽的凹槽缝能将拼接处的轻微错台完美过渡。

3.3.3 GRP与混凝土连接的典型节点

301单体GRP两侧与混凝土墙相接,顶部与混凝土楼板相接,其连接节点类似。施工步骤:首先根据GRP板边预埋铝板的位置,确定固定点位置,将预先钻好孔的不锈钢角码用膨胀螺栓固定在混凝土上;再用自攻螺栓将GRP板与不锈钢角码固定,使螺栓头置于饰面水平以下,螺钉头部位用腻子填充;GRP板与混凝土的10mm缝隙采用密封胶填充,并每隔500mm固定一处(见图9)。

4 GRP消声处理

GRP板位于游客可接触部位时,需对其进行消声处理,避免游客敲击GRP面板时发出过大声响。常规做法有2种:一是采用硅酸盐水泥砂浆涂抹于GRP背面,厚25mm,无加强筋;二是采用松散填砂或碎石填于GRP板背后空腔处。

对于第1种方式,如果在安装前抹灰,增加了板的自重,使板块的搬运和安装难度加大,如果安装完成后抹灰,板后需有足够的操作空间;第2种方法的优点是材料易得,施工方便,只需直接往安装好的GRP板后填充砂或碎石即可,缺点是砂或碎石长期在板后堆积,堆积高度越高,板后封闭空间越大,GRP板面承受的压力就越大,给GRP的使用寿命带来不利影响。现场需进行消声处理的区域,GRP板后空间基本在200～400mm,满足不了在GRP背后抹灰的操作空间,消声高度需1.5m,如果填碎石或砂,会给板面带来很大压力,尤其在GRP板底部。

为现场更易操作同时满足消声要求,尝试采用新的吸声填料,在GRP板后铺满混有树脂的陶粒。

为测试该做法的实际效果,特意制作了1块400mm×400mm的GRP小样,在其背后铺满20mm厚的陶粒,并用树脂黏结于GRP上,树脂凝固后对GRP正面进行敲击,同在与未进行消声处理的GRP进行对比,测试结果证明该做法能满足消声要求。

陶粒质量很轻,可以在GRP板安装前施工,而且胶凝材料采用的是树脂,与GRP板本身的原材料一致,能与其黏结牢固。施工时,先将GRP板背面朝上平放于地面,将陶粒倒在板背面,均匀铺开,达到适宜厚度后(一般为20～30mm),在其上浇筑树脂,使陶粒与GRP板黏结牢固,陶粒安装高度为1.5m。

5 结语

GRP材料相比较传统的建筑材料优势明显,从上世纪90年代开始,GRP已经在我国大型建筑应用中取得很好的效果,如东方明珠电视塔大堂双曲面屋盖及内装饰件(总面积约5 000m2);方舟大厦尖顶及拼装屋面(约300m2)等,随着上海该大型主题乐园的建成,GRP将会被更广泛地进入人们的视野中。

参考文献

[1]中国建筑科学研究院.建筑工程施工质量验收统—标准:GB50300-2013[S].北京:中国建筑工业出版社,2013.

纤维增强玻璃陶瓷 篇2

1 生物玻璃

生物玻璃(bioglass)是能实现特定的生物、生理功能的玻璃总称。将生物玻璃植入人体骨缺损部位,它能与骨组织直接结合,起到修复骨组织、恢复其功能的作用。生物玻璃主要成分有Na2O、CaO、SiO2和P2O5,若添加少量其他成分,如MgO2、CaF2则可得到一系列有实用价值的生物玻璃。跟一般的玻璃不同之处就是生物玻璃降低了Si的含量(<60%),同时增加Na跟P的含量,提高了P/Ca比例。其重要成分里含有磷元素跟钙元素,所以也广泛应用于骨修复[3]。生物玻璃的机械强度低,只能用于承力不大的体位,如耳小骨、指骨等的修复。目前,生物玻璃大多数涂敷于钛合金或不锈钢表面,结合金属的机械强度来作骨置换。

2 实验

2.1 将生物玻璃与Si O2、P2O5、Na2O、CaO混合(见图1),发现煅烧至1200oC时,随着生物玻璃含量的增加,HA支架的机械强度也增强;而煅烧至1300oC时,随着生物玻璃的含量增加,支架的机械强度反而下降[4]。

2.2 Goller等人[5]比较不同生物玻璃,结合煅烧温度,观察生物玻璃加入HA的不同含量对磷酸钙陶瓷机械性能的影响。生物玻璃Ⅰ仅仅是由P2O5和CaO两种氧化物在1200oC煅烧而成。生物玻璃Ⅱ则在生物玻璃Ⅰ成分的基础上加入Na2CO3,三种氧化物在1200oC下煅烧形成。从图2可以看到,随着生物玻璃Ⅰ含量的增加,支架的机械强度也随之增强;但在1200oC下煅烧形成的支架强度明显高于在1300oC下所形成的。

从图3与图2比较发现,含有生物玻璃II的支架的机械强度明显低于含有生物玻璃I的支架。但此实验并不能证明,含三种氧化物的生物玻璃复合材料的机械强度就低于含二种氧化物的生物玻璃,只是加入适量的Na2CO3后所产生的结果。同时从图3可以看出,在煅烧至1200℃时随着生物玻璃含量的增加,支架的机械强度增强;在煅烧至1300℃的时,支架的机械强度反而下降。

2.3 Kapoor等人[6]将CaO、P2O5、Na2O氧化物混合制备的生物玻璃,发现在煅烧至1250oC时,发现混合支架的机械强度随着生物玻璃含量的提高而增强见图4。

2.4 由SiO、Na2O、CaO、Al2O3、MgO等5种氧化物材料混合制备得到的生物玻璃,被马莉等人[7]用于增强HA烧结的高温粘接剂。从图5可以看出,当生物玻璃含量不变3wt.%的情况下,随着煅烧温度的上升(<1200oC),支架的机械强度也相应增强。同时从图6曲线显示,在相同温度下,随着生物玻璃含量的增加,磷酸钙支架的机械强度也相应提高。

3 讨论

3.1 烧结温度对磷酸钙陶瓷性能和强度的影响

在烧结初期,颗粒之间开始只有点接触,但是随着温度的升高,一方面羟基磷灰石(HA)内部颗粒增大,颗粒间接触面积扩大,并且由于表面能的作用使颗粒聚集,体积收缩,气孔率减少,致密化程度升高;另一方面,生物玻璃在700oC时开始软化,从玻璃固体相逐渐熔化成玻璃液相。在高温和表面能的作用下,玻璃液相以空隙作为通道,通过表面扩散和流动等物质迁移形式,在HA颗粒或团聚体表面形成一层液相膜,促进HA颗粒及团聚体的移动和重排,以达到最密实的排布,从而使样品体积收缩,气孔率减少,致密化程度升高,这样就导致了样品强度的增强。而在1300oC时,随着温度的上升,部分HA与生物玻璃发生反应,致使原料中的羟基磷灰石缺钙,而缺钙HA由于不稳定,部分HA逐渐转变成b-磷酸钙(b-TCP)相。注意到图1实验曲线与图3实验曲线所使用的生物玻璃都含有钠的氧化物,高温下会形成以TCP为基的钠的化合物,此化合物的机械强度相对较差,从而影响了整个多孔材料的机械性能。同时注意到图4实验曲线与图5实验曲线同样使用了氧化钠作为生物玻璃的添加成分,但其烧结温度为均为1250oC(<1300oC),不会影响整体材料的机械性能。

3.2 生物玻璃含量对多孔生物陶瓷性能和强度的影响

在烧结温度相同的情况下,随着生物玻璃含量的增加,多孔陶瓷样品的收缩率逐渐减小,孔隙率逐渐减小,抗弯强度逐渐增大。这是由于添加生物玻璃会在样品烧结时产生液相,坯体内的陶瓷颗粒会受到毛细管力的作用以及液相本身的粘性流动,使颗粒调整位置、重新分布以达到最密实的排布,故使样品逐渐致密化,即孔隙率减小。同时,液态生物玻璃可以修复HA在风干时所形成的裂痕,从而提高多空支架的机械强度。

3.3 生物玻璃成分对多孔生物陶瓷性能和强度的影响

以上6个实验分别用6种不同的生物玻璃测试,不能得出某种生物玻璃是最适合增加机械性能的材料。但生物玻璃中所含有的成分会影响其机械性能。在图3所示的实验曲线中减少了CaO,增加了Na2CO3,不能得出两种氧化物合成的生物玻璃一定比三种氧化物合成的生物玻璃具有较好的机械性能的结论,而在图3所示的实验曲线中可以发现,Ca的含量直接影响生物玻璃的机械性能,从而影响多孔陶瓷支架的机械强度。

4 结论

不同实验者由于所使用的材料与支架不同,虽然最终的具体数值不存在可比性,但从他们所得到的实验曲线趋势可以反映温度以及生物玻璃的含量对HA多孔陶瓷机械性能的影响。

4.1 生物陶瓷在煅烧至1200oC时,支架的机械强度随着生物玻璃量增加而增强;而当在1300oC情况下,支架的机械强度反而因为生物玻璃量的增加而降低。

4.2 生物玻璃含量对多孔生物陶瓷的物相组成也有一定的影响,但影响较小。此外,生物玻璃的加入使样品的机械性能强度明显提高。

4.3 生物玻璃的组成成分对多孔陶瓷性能跟其含有的成分有较大影响。

摘要：骨修复材料的选择一直是困扰研发和临床的新问题,主要涉及材料的坚固性以及其生物相容性。磷酸钙陶瓷属于生物活性陶瓷,成为人工骨替代的研究热点,但材料本身的机械强度制约了其发展。在磷酸钙陶瓷里加入生物玻璃不仅增强了它的坚固性,更提高了其生物活性。

关键词：生物玻璃,羟基磷灰石,支架强度

参考文献

[1]Suchanek W,Yoshimura M;Processing and properties of hydroxyapatite-based biomaterials for use as hard tissue replacement implants[J].Mater Res.1998.13:94-117.

[2]张爱娟.模拟体液中类骨羟基磷灰石的合成[J].山东大学学报,2010,40(3):86-89.

[3]Shi DL.Biomaterial and Tissue Engineering[M].Springer.New York.2004.

[4]Gultekin G,Hande D,Faik N,et al.Processing and characterization of bioglass reinforced hydroxyapatite composites[J].Ceramics International,2003,29:721-724.

[5]Faik N,Zhet O,Gu l.Sintering effects on mechanical properties of glass-reinforced hydroxyapatite composites[J].Ceramics International,2002,28:617-621

[6]Seema K and Uma B.Preparation and bioactivity evaluation of bone like hydroxyapatite-bioglass composite[J].International Journal of Chemical and Biological Engineering,2010,3(1):24-28.

玻璃纤维增强塑料在地铁中的应用 篇3

广州地铁投入运营以来, 隧道内金属材料的腐蚀问题已经比较突出地表现出来, 如金属电缆支架。运营部门的维护保养负担日渐加重, 随着新线的不断建成和投入运行, 这种状况将会加剧。另一方面, 地铁工程中新技术的应用也需要以轻质、高性能、满足特殊工况的新型材料为基础。例如, 配合直线电机运载系统的轨枕材料的选择、DC1500V供电轨支撑件和防护罩的材料选型及制作问题等等。

玻璃纤维增强塑料作为一种新型的复合材料有着广阔的使用前景。由两种或两种以上不同性能、不同形态的组分材料在宏观尺度上通过复合手段组合而成的一种多相材料被称为复合材料。在其材料组份中, 增强纤维是强度的承载体, 而树脂基体作为连续介质, 在成型过程中把分散的纤维粘结成一个整体从而形成一种新的材料。玻璃纤维是复合材料中的主要承力组分, 它不仅能提高基体的强度和弹性模量, 而且能减少收缩, 提高热变形温度和低冲击强度等。如聚苯乙烯塑料, 加入玻璃纤维后, 拉伸强度可从60MPa提高到100MPa;弹性模量可从0.3×104MPa提高到0.8×104MPa。再如聚苯乙烯是热塑性塑料, 加入玻璃纤维增强材料后, 热变形温度可从85℃提高到105℃;在-40℃下的冲击强度提高10倍;延伸率可减少1%, 密度及吸水率增加等。本文从复合材料电缆支架、合成轨枕等应用实例分别介绍玻璃纤维增强塑料性能特点。

2 复合材料电缆支架 (图1)

2.1 使用背景

地铁隧道的潮湿环境和采用走行轨回流的特殊工况使隧道内的金属构件非常容易锈蚀 (图2) 。随着投入运营时间的增加, 这种锈蚀情况不断恶化, 将成为影响地铁运营安全的一大隐患。例如, 在列车运行产生的震动和活塞风的作用下, 已被严重腐蚀的金属支架或构件如果断裂就可能会侵入行车限界而导致意外事故发生。目前解决这类隐患的主要手段是加强运营检查与维护工作。然而, 随着新线不断投入运营和隧道内设施的不断老化, 运营维护工作量将成倍地增加, 如此循环下去, 运营单位将难以承受由于金属材料制品腐蚀带来的巨大的检查与维护工作量, 这些危及地铁运营安全的隐患也就难以有效消除。

2.2 材料特性

复合材料电缆支架的材料为热固性玻璃纤维增强塑料, 通过模压工艺成型, 它具有如下特性:

⑴耐腐蚀、耐候性能好。热固性玻璃纤维增强塑料与普通金属的电化学腐蚀机理不同, 它不导电, 在电解质溶液里不会由离子溶解出来, 因而对大气、水和一般浓度的酸、碱、盐等介质有着良好的化学稳定性, 特别在强的非氧化性酸和相当广泛的p H值范围内的介质中有着良好的适应性。根据国内外已使用的热固性复合材料的老化情况分析, 在地下使用寿命可超过五十年。在大气暴晒、湿热、水浸泡等作用下, 经采取必要的防老化措施后, 一般可使用二十年。而在飞机上使用的热固性复合材料, 在飞机报废之后发现所用高分子复合材料除了表层树脂的有剥落现象之外, 仍能保持其使用性能。

⑵密度低、强度高。热固性玻璃纤维增强塑料主要由基体树脂和增强纤维组成。现阶段所采用树脂的密度一般在1.27g/cm3左右, 纤维密度一般在2.55g/cm3左右。以两种材料为基材组成的复合材料电缆支架密度为1.8g/cm3左右, 相对来说其质量较轻, 仅相当于普通碳钢的1/4~1/5, 为铝的2/3;比强度则接近钢的2倍 (表1) 。作为强度载体的玻璃纤维由玻璃经高温熔融, 快速拉丝而成。由于比表面增大, 玻璃纤维内部及表面难以存在大缺陷, 强度非常高, 玻璃纤维的拉伸强度在1000~3000MPa之间, 而钢的拉伸强度一般在500~2000 MPa之间, 可见, 玻璃纤维的拉伸强度甚至高于合金钢。

⑶强度可设计。除拉伸强度外, 弹性模量是表示材料承受载荷时的抵抗变形能力的指标, 材料弹性模量的大小取决于材料的物质结构。玻璃纤维的弹性模量是有机纤维中最高的, 约为7×104MPa, 虽然达到了与铝材相当的水平, 但只有普通钢的三分之一, 因此采用玻璃纤维增强的材料的比模量也较低 (如表1所示) 。然而, 由于复合材料电缆支架通过模压工艺制得, 材料的这一弱点可通过合理的结构设计来克服。例如, 在构件的结构设计中充分发挥材料比强度高和结构形状无限制的特点, 采用曲面结构或工字型结构及适当设置加强筋等手段来提高构件的弹性模量。另外, 利用一些大型的三维造型软件设计支架产品的同时, 可以将模拟出的支架造型代入有限元计算软件进行有限元分析, 在模具加工之前就可以对成品的强度性能进行较为准确的判断 (图3、4) 。通过有限元分析, 可以模拟地铁隧道内出现的各种工况 (如施工工况、运营工况、检修工况) 对设计的支架进行模拟受力分析。根据模拟出的应力分布图对薄弱部位进行增厚, 对富余强度部位进行优化。

⑷电绝缘性能。热固性玻璃纤维增强塑料是优良的电气绝缘材料, 用其制造的设备不存在电化学腐蚀, 可广泛作为仪表、电机及电器中的绝缘零部件。此外, 材料在高频作用下仍然保持良好的介电性能, 因而适合于在高频环境下充当绝缘介质。

⑸阻燃性能。热固性玻璃纤维增强塑料不仅强度可设计, 通过材料配方的调整, 还可以对材料的其他关键性能进行控制。地铁隧道内防火要求较高, 材料在燃烧环境中要具有离火自熄和极难燃烧的特点, 并且通过材料设计, 成分中不含卤素, 在燃烧或高温条件下, 所产生的烟气无毒, 不会对人体构成威胁。对于复合材料电缆支架的消防性能指标见表2。

3 合成轨枕 (图5)

3.1 使用背景

广州地铁从四号线开始, 不少线路将采用直线电机运载系统, 该系统不仅对轨道安装精度、而且对感应板安装精度的要求都很高, 因而已成为轨道工程中的一个难点与重点。由于钢筋混凝土轨枕的后加工性能差, 因此它与钢轨连接的地方均需在轨枕预制时预留好钢轨安放面及螺栓孔;在轨排安放时需认真进行测量、定位牢固, 才能浇灌道床混凝土, 因而施工进度相对较慢。尤其是在弯道、道岔部位, 需同时满足弯道、超高、渐曲线径或道岔设备的精度要求, 这些都造成轨道安装和定位的工期长, 安装精度不够, 施工成本高, 难以满足直线电机线路的安装精度与工期要求。此外混凝土轨枕密度大, 运输和安装较困难。因此四号线已在道岔部位及小弯道地段采用合成轨枕。

3.2 材料特性

合成轨枕的材料为玻璃纤维增强硬质聚氨酯泡沫材料, 它是以玻璃长纤维粗纱为增强材料, 由多异氰酸酯及聚醚多元醇在发泡剂、催化剂等助剂的作用下, 在室温 (或者一定温度) 、常压 (或者一定压力) 下经发泡反应而制得, 主要的发泡反应如下:

控制发泡的程度不仅可以改变材料的密度, 而且可以调整材料的物理力学性能。材料的弯曲强度和弯曲模量随着基体密度的增加而增加, 特别是当密度大于0.3g/cm3以后, 随着密度的增加, 强度增加的幅度较为显著, 其关系是:机械强度的对数值与泡沫的密度成直线关系。高密度聚氨酯泡沫密度一般大于0.15g/cm3;而对于合成轨枕使用的增强型聚氨酯泡沫, 其密度一般大于0.4g/cm3。

除满足轨枕的物理力学性能外, 合成轨枕与木枕、钢轨枕和钢筋混凝土轨枕相比, 还具有以下明显的优点:

⑴密度低, 重量轻, 运输方便。现在地铁使用的合成轨枕密度为0.74g/cm3, 远低于钢筋混凝土轨枕的2.5g/cm3, 施工极为方便。

⑵与复合材料电缆支架相似, 玻璃纤维增强塑料不腐朽, 耐化学腐蚀, 使用寿命长, 性能稳定。从日本分别铺设在铁路隧道及桥梁上、已使用了15年的以玻璃纤维增强硬质聚氨酯泡沫材料生产的合成轨枕跟踪调查报告表明, 这类材料所制成的轨枕所具有的特性更稳定、更耐用, 15年来、合成轨枕区间没有维护的记录, 亦无任何异常, 且无需对合成轨枕进行维护的迹象。

⑶具有优良的电绝缘性能。

⑷由于聚氨酯发泡使基体内形成无数封闭的气泡, 因而材料更能吸收列车所产生的震动, 降低噪音。

⑸具有木材一样优异的后加工性能, 设计自由度高, 可有效提高轨道的安装速度与精度, 且容易维护, 可进行再修补。施工方可以根据实际安装需要在现场打孔进行安装 (图6) , 保证了直线电机系统感应板安装精度的要求。发泡聚氨酯为有机材料, 若安装孔位置选择错误或需要调整, 只需将化学填充剂倒入打错的孔内, 待反应凝固后即可在原安装孔位周边 (甚至原孔位) 再进行打孔安装而不必因为打错孔位报废整条枕木。

合成轨枕的一些重要性能指标汇总见表3。

4 结语

纤维增强玻璃陶瓷 篇4

1 实验部分

1.1 长玻璃纤维增强MC尼龙粒料的制备

长玻璃纤维增强MC尼龙预浸料制备流程如图1所示。熔融浸渍系统自行研制,挤出温度设定为230~290℃,玻纤丝束预热温度200℃。混配好的MC尼龙自入料口加入,待其熔融塑化之后将温度控制在280~300℃由浸渍模头注入。玻纤丝束预热后按照10~20 m/min速度在牵引力的作用之下穿过浸渍模头,MC尼龙熔体在模头内包覆上浸渍的玻纤丝束。样条浸渍好经过冷却,切成12 mm长的粒料,干燥之后在注塑机上将粒料浇筑为标准试样。长玻璃纤维增强MC尼龙混合料配方如表1所示。

1.2 试样制备

1.2.1 不同玻纤含量测试样条的制备

参照表2注塑工艺参数,通过改变浸渍模头孔板的出口直径,改变复合材料中玻纤的含量,分别生产出玻纤含量为40%及50%的粒料,并在浇筑机下制成标准样条,同时对不同玻纤含量复合材料的力学性能进行分析。

1.2.2 不同玻璃纤维长度测试样条的制备

利用自制模具制备玻纤含量为50%的长玻璃纤维浸渍料,并切成2 mm、5 mm、7 mm、10 mm、12 mm、15 mm及20 mm长度粒料,并用浇筑机制成标准样条。注塑工艺参数参照表2。

1.3 测试及表征

1.3.1 力学性能测试

测试的项目、采用标准及试样尺寸如表3所示。

1.3.2 玻纤含量(质量分数)的测定

将不同配方下已经浇筑成型的样条置于坩埚中,然后再置于马弗炉中,在600℃高温下灼烧5~6 h,分别记录样条灼烧前后的质量,用式(1)计算玻纤的含量。

式中,Wg为玻纤的含量(质量分数),%,mg为样条灼烧后质量,m0为样条灼烧前质量。

1.3.3 SEM观察

将上面试样拉伸、弯曲及冲击下的新鲜断口采用丙酮进行超声清洗,清洗后喷上金膜,之后放于电子显微镜下观察扫描分析。

1.3.4 玻璃纤维长度分布表征

将浇筑成型的样条置于马弗炉中,在600℃高温下灼烧5 h;然后将样品置于乙醇内,并用超声波将其震荡分散,样品分散好之后置于载玻片自然干燥后就得到了需要的样品。

制备好的样品需在50倍光学显微镜之下进行拍照取样。对显微镜视场内的每根玻璃纤维长度进行测量分析。统计的方法为:借助质量平均纤维长度来对玻璃纤维长度进行分析计算。质量平均纤维长度又被称之为重均纤维长度,计算公式如(2)式。

式中,Lw为质量平均纤维长度,ni为各组所测定的纤维根数,为各组所测定的纤维平均长度。

2 结果及讨论

2.1 不同玻纤含量对MC尼龙复合材料力学性能的影响

不同玻纤含量的MC尼龙复合材料的力学性能如表4所示。

表4数据显示,玻纤含量50%的MC尼龙各项力学性能都高于玻纤含量40%的MC尼龙,尤其是悬臂梁缺口的冲击强度提高了29.63%,而拉伸强度也提高了5.43%,弯曲强度提高了6.47%。结果表明在MC尼龙复合材料中玻纤含量对MC尼龙复合材料力学性能影响较大,而玻纤含量50%的MC尼龙复合材料在拉伸强度、冲击强度及弯曲强度上均能够达到目标要求。

玻纤含量增加之后,MC尼龙复合材料的任何一个截面就需要承担更多数量玻纤承载,如果玻纤抽出或是断裂,就需要对其施加更大载荷,因此复合材料拉伸强度及弯曲强度大大提高。同时,玻纤体积含量增加,玻纤间树脂层变薄,复合材料所承受的应力就可以很容易通过树脂层,并在玻纤中进行传递,树脂形变受玻纤约束弯曲弹性模量也就会随着玻纤含量的增加而有所提高。

2.2 玻璃纤维长度对MC尼龙复合材料力学性能的影响

不同玻璃纤维长度对MC尼龙复合材料力学性能的影响见图2、图3及图4。

图2~图4中可以看出,MC尼龙复合材料的拉伸强度、弯曲强度及冲击强度都随纤维长度的增长而增加,在纤维长度达到12 mm以后趋于平稳。当玻璃纤维的长度为2 mm时,MC尼龙复合材料的弯曲强度已为250 MPa左右,已经大于普通MC尼龙。这说明玻纤的长度越长,玻纤同树脂间界面的面积也就越大,界面间粘结力也就越大,树脂受到的荷载就能转移至玻纤上,使MC尼龙复合材料力学性能得到明显提高。玻纤增强热塑性的塑料材料其冲击能力吸收主要是通过纤维脱出、纤维断裂、树脂变形断裂这三种形式实现。玻纤的长度增长,玻纤脱出时消耗能量增多,带动了冲击强度提高。且纤维的端部为裂纹增长引发点,同样玻纤含量之下,玻纤的长度越长,端部数量就会越少,材料的填充性能就越好,使得MC尼龙复合材料耐热性及冲击强度均得到提高。

玻纤长度达到12 mm以后,MC尼龙复合料力学性能基本不变。所以笔者认为12 mm是一个比较适宜的长度。

对玻纤长度大于12 mm的MC尼龙复合料的力学性能进行分析,随玻纤长度的增加,不同长度玻纤含量也会发生明显变化,玻纤的最大长度也会随之提升。从这样的数字可以分析出玻纤的长度越长,MC尼龙复合料力学性能提升效果越好,长度较长玻纤对MC尼龙复合料力学性能贡献比较大。

不同长度玻纤对MC尼龙复合材料玻纤重均长度的影响见图5。

从图5看出,随玻纤长度增加,玻纤重均长度也有所增大,而在12 mm时,玻纤重均长度的变化率最大。MC尼龙复合材料内的玻璃纤维在同样浇筑条件下,玻璃纤维切断的长度越长,玻纤的长度保存率越好,而MC尼龙复合材料在遭受同样破坏时,就可以保留较长玻纤,增加玻纤含量。因此MC尼龙复合材料中玻纤重均长度随玻纤长度增加而增大。将图3同4联立,能够得到MC尼龙复合材料弯曲强度随玻纤重均长度变化的曲线图(图6)。

从图6中可以看出MC尼龙复合材料弯曲强度同玻纤重均长度为正相关关系,是随着玻纤重均长度增大而增大的。

3 结论

1)玻纤含量50%的MC尼龙复合材料力学性能同玻纤含量40%的MC尼龙相比,冲击强度、拉伸强度、弯曲强度分别提高29.63%、5.43%,6.47%,力学性能较高。

2)MC尼龙复合材料的拉伸强度、弯曲强度及冲击强度都随纤维长度的增长而增加;玻纤的长度越长,MC尼龙复合料力学性能提升效果越好。

3)MC尼龙复合材料弯曲强度同玻纤重均长度为正相关关系,是随着玻纤重均长度增大而增大的。

参考文献

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[7]王婧,祝海峰,高红梅,等.LFT-D碳纤维增强尼龙性能研究[J].玻璃钢/复合材料,2013(2):74-76.

纤维增强玻璃陶瓷 篇5

通过对玻璃纤维增强塑料夹砂管的环刚度、管刚度、刚度等级概念进行分析, 明确了环刚度的内涵是管道在外载作用下抵抗变形的一种能力, 管刚度与环刚度并不是同一个概念, 而刚度等级是管材初始特定环刚度的级别。由环刚度的相关概念分析了环刚度设计与测试的基本方法, 并根据设计规范的要求对实际工程中所需要的刚度等级从变形和稳定性两个方面进行了分析, 得到了确定刚度等级的基本原则和方法及其与埋设条件之间的关系。对正确理解玻璃纤维增强塑料夹砂管的环刚度以及环刚度的设计、测试及选择都具有一定的参考意义。

(摘自玻璃纤维网)

纤维增强玻璃陶瓷 篇6

关键词：硅烷偶联剂,玻璃纤维,PA6,力学性能

尼龙6(PA6,聚己内酰胺),可以制成强度很高的纤维[1]。与纯尼龙相比,增强尼龙的机械强度、刚性、耐热性、耐蠕变性和耐疲劳强度大幅度提高,伸长率、模塑收缩率、吸湿性和耐磨性下降[2,3]。因此,通常选用增强材料来提高PA6的性能,常用的增强材料有玻璃纤维(GF)、石棉纤维、碳纤维和钛金属等[4,5,6]。

在纤维增强树脂基复合材料中,改善界面黏结性能是复合材料界面控制技术的关键因素之一[7],这方面的研究国内外已有较多报道[8,9]。用偶联剂处理GF表面既可保护纤维不受磨损,也可为GF与聚合物基体间的粘结提供良好的界面,从而达到提高复合材料性能的目的[10]。

本研究采用硅烷偶联剂KH550处理GF,对PA6进行增强改性,研究了硅烷偶联剂处理液浓度对复合材料性能及形态的影响。

1 实验部分

1.1 试剂与仪器

硅烷偶联剂(KH550),青岛旭昕化工有限公司;GF(560A),浙江巨石集团;PA6(A28GF301),黑龙江省尼龙厂。

真空烘箱(DZG-6050型),杭州卓驰仪器有限公司;电子天平(HZQ-B10000型),福州华志科学仪器有限公司;双螺杆挤出机(SJSH30型),南京橡塑机械厂;傅里叶变换红外光谱仪(AVATAR -360型),美国Nicolet仪器公司;扫描电子显微镜(SEM,JSM-5600型),日本电子公司;悬臂梁冲击实验机(AJU-22型),承德材料实验机厂;万能拉力机(AGS-H型),日本岛津公司;热失重分析仪(TG,Perkin Elmer TGA-7型),美国PE公司。

1.2 GF表面处理

GF经过高温处理,400℃加热1h,以此除去附着于其表面的成束助剂等,通常高温处理后的GF成散状纤维,不再成束,将处理后的GF装袋,备用。

将水和硅烷按一定比例配制成硅烷处理液,浓度分别为0.2%、0.8%、1.5%、2%、3%、5% (wt,质量分数,下同)。在3L三口瓶中依次加入GF 200g,硅烷处理液2L(GF∶处理液=1∶10),通入氮气保护,开启搅拌桨,速度为200r/min,升温至70℃,达到70℃后保持2h,滤除硅烷处理液,取出GF;用乙醇洗涤GF 3次,将GF放入恒温烘箱中60℃烘干,装袋,封口,待用。

1.3 复合材料制备

PA6使用前置于真空烘箱中于105℃烘干48h,取处理过的GF与PA6于袋中混合均匀,GF含量为15%。挤出温度200~230℃,主机转速为110r/min,进料速度为25r/min,经过切料机切粒,真空烘干,为了使GF与PA6混合均匀,需进行2次挤出。样品烘干后,取出,装袋,待用。

复合材料在鼓风烘箱中于80℃ 烘干6h,按ASTM D256和ASTM D638 注成标准样条,注塑温度240℃,模具温度60℃。

1.4 性能测试

采用热分析仪(PYRIS 1型)对GF进行热失重分析,氮气气氛20mL/min,升温速率10℃/min,测试时样品首先升温至150℃进行去水处理30min,降温后再从室温开始测试,升温范围从室温到800℃。

按照ASTM D638标准在(23±2)℃ 条件下进行拉伸测试,拉伸速率50mm/min,每个样品至少测试5个样条,测量结果取平均值。冲击样条在侧面加工缺口,缺口深度2.5mm,缺口尖端半径0.25mm。按照ASTM D256 进行悬臂梁缺口冲击强度测试。每个样品至少测试5个样条,测量结果取平均值。

采用红外分析仪(IS50FT-IR型),用ATR附件对改性后的GF进行反射测试。测试前GF经过乙醇充分洗涤,以排除表面附着硅烷的影响。

采用扫描电子显微镜对PA6/GF共混物的冲击断面进行形态观察,观察前表面进行喷金处理。

2 结果与讨论

2.1 GF处理效果分析

为了表征硅烷偶联剂与GF是否发生反应以及不同浓度的硅烷偶联剂与GF的反应程度,对硅烷偶联剂处理过的GF进行热失重测试,结果见图1。

从图1可以看出,不同浓度硅烷偶联剂处理液处理的GF均发生了不同程度的失重。0.2%、0.8%、2%、3%和5%浓度的硅烷偶联剂处理GF后,GF的失重率随处理液浓度的增加逐渐升高,失重率约1%,处理液浓度为1.5%时失重率最大,接近4%。

随着硅烷偶联剂浓度的增加,GF的失重率逐渐增加,说明与GF反应的硅烷偶联剂增加,但增加量并不明显,只有浓度为1.5%时失重最多,说明在这个浓度下,GF与硅烷偶联剂反应最充分,为最佳浓度。

2.2 硅烷偶联剂与GF反应确证

将未经过处理的GF和浓度为1.5% 硅烷偶联剂处理的GF进行红外分析,见图2。

图2中谱线1为未处理的GF,谱线2为经过硅烷偶联剂处理的GF。 谱线1 中未出现明显峰值,而谱线2 明显在2973、2884、1442、1389、1073、954、765cm-1处出现峰值。经过和硅烷偶联剂的红外峰值对照分析可知,2973、2884、1442、1389、1100、954cm-1为Si—O—CH2CH3的基团特征峰,1442cm-1是甲基(—CH3)的不对称伸缩振动和弯曲振动的特征吸收峰,1073cm-1为硅氧键(Si—O)的特征吸收峰,1576cm-1处为氨基(—HN2)的变形振动峰,1000~1100cm-1是线性聚硅氧烷Si—O—Si键的对称伸缩振动峰。由红外光谱图比较,可知硅烷偶联剂与GF表面发生了化学反应;测试用的GF均经过乙醇反复洗涤,排除了其他因素,如GF表面处理助剂或残留于GF表面未参与反应的硅烷偶联剂等,因此硅烷偶联剂与GF确实发生了化学键的连接。

2.3 PA6/GF力学性能测试分析

GF经过硅烷偶联剂处理后,与PA6共混,对比各样品中GF含量均为15%。

硅烷偶联剂处理液的浓度对PA6/GF复合材料弹性模量的影响见图3。可以看到,经过硅烷偶联剂处理的PA6/GF复合材料其弹性模量要高于未经过处理的复合材料;随着硅烷偶联剂浓度增加,弹性模量提高,浓度为1.5%时,弹性模量最高,达到1495MPa,增加了12.91%;浓度超过1.5% 后,弹性模量略有降低,但仍高于未经硅烷偶联剂处理的PA6/GF弹性模量,由此可见并不是硅烷偶联剂越多其效果越显著。

图4为硅烷偶联剂处理液的浓度对PA6/GF断裂强度的影响。从图4可知,经过硅烷偶联剂处理的PA6/GF其断裂强度要高于未经过处理的PA6/GF;随着硅烷偶联剂浓度增加,断裂强度提高,硅烷偶联剂浓度为1.5%时,断裂强度达到最大值66MPa,增加了24.83%,硅烷偶联剂浓度继续增加,断裂强度逐渐降低,但仍高于未经硅烷偶联剂处理的PA6/GF的断裂强度。

硅烷偶联剂处理液的浓度对PA6/GF冲击强度的影响见图5。从图5可以看出硅烷偶联剂处理液浓度对冲击强度的影响并不明显,不同浓度硅烷偶联剂处理的PA6/GF的冲击强度均在80J/m左右,说明硅烷偶联剂处理液的浓度对PA6/GF的冲击强度影响较小。

GF加入到复合材料中,以纤维单丝的形式随机存在,在PA6/GP受力时,每根GF都起到一定的抗拉抗变形作用。GF含量越多,复合材料中的单丝分散的越均匀,承担的作用越大,当复合材料受到外力时,通过界面,力传到GF上,GF承担一部分力,因此无论是拉伸还是断裂,都要使GF断裂或拔出,GF与PA6粘结的越好,需要的应力越大。

硅烷偶联剂为单体硅化合物,其中一端的乙氧基(又称无机端)首先水解形成硅醇,初生态的硅醇羟基十分活泼,很容易与GF表面上的羟基反应,与GF表面形成牢固的化学结合;另一端的氨基(又称有机端)可与PA6分子上的梭基发生反应,从而把无机GF和有机树脂紧密结合起来。同时,GF经过硅烷偶联剂处理后表面变得粗糙,更牢的结合于复合材料中。故硅烷偶联剂处理GF能有效提高PA6/GF的综合力学性能。

随着硅烷偶联剂浓度增加,GF和硅烷偶联剂反应的越多,在PA6/GP中GF附着越牢固,但是其浓度有一定的饱和度,并不是硅烷偶联剂越多越有利。

2.4 PA6/GP断面形态分析

根据热失重及力学性能测试结果,选取失重率最大和最小的2 个样品进行观察。 选取硅烷偶联剂处理液浓度为0.2%和1.5%处理的PA6/GF的冲击断面进行观察,见图6。

[(a)硅烷偶联剂处理液浓度为0.2%;(b)硅烷偶联剂处理液浓度为1.5%]

图6中的圆柱状物质为GF。图6(a)中,GF多数被拔出,留下一些孔洞;相比之下图6(b)GF在基体界面断裂的数目更多,分布更均匀,所以图6(b)GF承担的力更多,作用愈明显。PA6/GP受到冲击,力由基体表面传递到内部,内部的GF分担受力,部分GF拔出,留下一些空洞,部分GF嵌入到PA6基体中,根部与PA6紧密粘结,GF在界面处断裂的越多、拔出的越少,说明GF承担的力越强,PA6/GP的性能越好。这也是在同等条件下经过浓度为1.5% 硅烷偶联剂处理的PA6/GP性能更好的原因。

为了进一步观察GF经过硅烷偶联剂处理对PA6/GP性能的影响,对比观察GF是否经过硅烷偶联剂处理的PA6/GP的冲击断面,见图7。

图7(a)是GF未经过硅烷偶联剂处理的PA6/GF冲击断面的SEM照片,由图可看出,残留在断面上的GF比较光滑。图7(b)是GF经过1.5%硅烷偶联剂处理后,PA6/GP的断面形态,残留在断面上的GF表面粗糙,并有在断面处被拉断的GF。这是由于硅烷偶联剂与GF表面发生反应,更易附着PA6基体。因此处理过的GF在PA6/GP中有更强的粘结力,与PA6的相容性更好,界面粘性强度提高,增强效果明显。

[(a)GF未处理PA6/GF的冲击断面;(b)GF经处理后PA6/GF的冲击断面]

3 结论

(1)硅烷偶联剂可以与GF发生反应,反应的程度和数量受硅烷偶联剂浓度影响。

(2)同等条件下,经硅烷偶联剂处理的GF制备的PA6/GF的拉伸性能优于未经硅烷偶联剂处理的GF制备的PA6/GP。

(3)随硅烷偶联剂处理液浓度增加,硅烷偶联剂处理后的GF制备的PA6/GP的弹性模量和断裂强度先增加后降低,在硅烷偶联剂处理液浓度为1.5%时最佳,与GF未经硅烷偶联剂处理制备的PA6/GP相比,弹性模量提高了12.91%,断裂强度提高了24.83%。

(4)是否采用硅烷偶联剂处理GF以及硅烷偶联剂浓度对PA6/GP的冲击强度影响不大。

参考文献

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纤维增强玻璃陶瓷 篇7

玻璃纤维是一种人造无机纤维材料, 其主要原料的资源贮量很大。玻璃纤维的比表面积大, 直径为5~9μm的纤维比表面积达0.2~0.55g/m2, 玻璃纤维的表面有Si-OH基团覆盖, 可以同其它材料相结合。玻璃纤维的强度非常高, 直径为8~10μm的玻璃纤维, 拉伸强度高达18~25×102Mpa[4]。玻璃纤维的这些优良特性, 使其成为重要的增强材料。据统计[5], 在玻璃纤维的总产量中, 约有70%用作复合材料的增强材料。

本试验利用玻璃纤维比强度高的性能, 作为增强材料, 使其与杨木单板层积材结合, 增强层积板的弯曲性能。笔者在杨木LVL中对称插入玻璃纤维, 压制层积板, 探讨了层积板弯曲性能的增强效果。

1 试验材料与方法

1.1 试验材料

试验用木质单板:杨木单板, 取自江苏省连云港市某人造板工厂, 单板厚度为2mm, 含水率为10%~12%。

胶粘剂:水溶性酚醛胶, 取自江苏省连云港市某人造板工厂, 性能指标为:含量为47.6%;粘度180m Pa·s;p H值为11.5。

增强材料:玻璃纤维毡, 取自美国某公司, 重量为110g/mm2。

1.2 试验设备

试验热压机:型号QLB-D400×400×2, 总压力0.5MN, 上海第一橡胶机械厂。

SANS微机控制电子万能试验机:型号CMT6104, 最大负荷10KN, 深圳市新三思计量技术有限公司。

1.3 制造工艺

组坯:杨木单板采用水溶性PF浸胶, 浸渍5min;玻璃纤维毡已涂胶, 按“单板/玻璃纤维/单板/玻璃纤维/单板”的结构组坯。

热压:本试验热压工艺采用冷进冷出方式, 热压压力0.02MPa, 热压温度135℃~140℃, 热压时间按1min/mm板坯计算, 8min左右。热压后, 冷却至40℃卸板, 得到3.5mm厚玻璃纤维增强杨木单板层积材。

1.4 性能测试

弯曲性能参照GB17657—1999的规定进行测试, 即采用三点弯曲的方法。本次试验中试件尺寸为80mm×10mm×3.5mm, 跨距70mm, 弯曲加载速度为2mm/min。

2 试验结果

试件弯曲性能的测试结果采用被测试件静曲强度和弹性模量的平均值表示, 其结果如表1所示。

单位:Mpa

注:杨木单板层积材作为对比试件, 考察增强效果。

3 弯曲性能增强效果分析

3.1 静曲强度增强效果分析

静曲强度是确定试件在最大载荷作用时的弯矩和抗弯截面模量之比。从表1中将增强试件与参考试件相应值比较可以看出, 静曲强度增强比较明显的。纵向静曲强度由131 MPa增加到156 MPa, 提高了19.1%;横向静曲强度由7.27MPa增加到13.06MPa, 提高了79.6%。与纵向静曲强度相比, 横向静曲强度提高的幅度更大。

玻璃纤维增强杨木单板层积材属于复合材料, 而复合材料的强度不仅与基体的强度有关, 而且与增强体的强度也有关, 具有复合效应。玻璃纤维的强度非常高, 直径为8~10μm的玻璃纤维, 拉伸强度高达18~25×102MPa, 因而玻璃纤维可以大大增强杨木单板的静曲强度。

试验采用的杨木单板本身是各向异性的, 纵横向强度差异大, 横向强度低, 而玻璃纤维毡结构具有各向同性、铺层均匀的特点, 纵横向强度差异小。因而当杨木单板与玻璃纤维复合时, 横向静曲强度的增强效果更明显。

3.2 弹性模量增强效果分析

弹性模量是确定试件在材料的弹性极限范围内, 载荷产生的应力与应变之比。从表1中可以看出, 弹性模量的增强效果也比较明显。纵向弹性模量由13300 MPa增加到15200MPa, 提高了14.3%;横向弹性模量由604.7MPa增加到968.48MPa, 提高了60.2%。横向弹性模量的增强效果更明显。

玻璃纤维增强杨木单板层积材的弯曲性能通过静曲强度和弹性模量来表示, 试验过程中静曲强度和弹性模量的测试采用同一个试件。因而弹性模量的增强以及横向弹性模量相对纵向增强效果更明显的原理与静曲强度的相同。

4 结论

玻璃纤维对杨木单板层积材的MOE、MOR性能的增强效果显著, 其中横向MOE、MOR的增大幅度更明显。当玻璃纤维对称插入三层杨木层积材时, 增强试件的MOE、MOR值比参考试件的MOE、MOR值分别提高了79.6%、60.2%。可见, 玻璃纤维用于增强杨木单板层积材的弯曲性能具有重大的意义。

参考文献

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