周志宏　吳娜

摘要：纖維增強復(fù)合材料簡稱FRP，這種材料中有較大的強度和較良好的耐久性，這是其他材料都無法比擬的。碳纖維增強環(huán)氧樹脂復(fù)合材料相比其他材料具有較好的耐高溫、耐腐蝕、質(zhì)量輕等特點。文章對玻璃纖維布及碳纖維布增強酚醛環(huán)氧樹脂復(fù)合材料性能進行了研究。

關(guān)鍵詞：玻璃纖維布；碳纖維布；復(fù)合材料；力學(xué)性能；纖維復(fù)合材料 文獻標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TQ050 文章編號：1009-2374（2017）10-0039-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.10.019

纖維復(fù)合材料，簡稱FRP，因其較大的強度和較良好的耐久性，獲得了材料學(xué)界的廣泛關(guān)注，其中碳纖維增強環(huán)氧樹脂復(fù)合材料具有其他材料都沒有的良好的耐高溫和耐腐蝕性，作為玻璃鋼一大分支的玻璃纖維增強環(huán)氧樹脂復(fù)合纖維，比重小，比強度高是它的一大優(yōu)點，良好的耐化學(xué)性使它的可使用范圍更加廣泛。另外，碳纖維增強環(huán)氧樹脂復(fù)合纖維和玻璃纖維增強環(huán)氧樹脂復(fù)合纖維都具有質(zhì)量輕和力學(xué)性能優(yōu)良的特點，在當(dāng)下材料短缺的現(xiàn)狀下，如果能將這些材料應(yīng)用于各行各業(yè)中，將會降低部分產(chǎn)品的高成本，解決原料短缺的問題，促進材料學(xué)以及社會經(jīng)濟的一大發(fā)展。

1 碳纖維增強環(huán)氧樹脂復(fù)合材料

1.1 碳纖維的發(fā)展歷程

碳纖維作為一種無機高分子化學(xué)材料，主要組成元素是碳元素，碳纖維是一種纖維狀碳化合物，是在惰性氣氛和高溫條件下有機纖維碳化而形成的，有纖維、布料等多種形式，也有多種分類，按照其力學(xué)性能的不同，可以分為高強度、超高強度等，根據(jù)其元素的不同可分為纖維素基、酚醛基和瀝青基等，碳纖維主要是在復(fù)合材料中充當(dāng)增強材料，根據(jù)不同的基體材料以及復(fù)合方式可以達到不同的效果。碳纖維復(fù)合材料具有較好的耐高溫性和耐疲勞性。很久以前，就有很多科學(xué)家從碳纖維入手，成功制備了力學(xué)性能較好的黏膠基碳纖維和聚丙烯腈基碳纖維，后來，碳纖維的應(yīng)用范圍不斷擴大，在運動領(lǐng)域、航空、人造衛(wèi)星等多個領(lǐng)域都有其應(yīng)用。

1.2 碳纖維增強環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的力學(xué)性能

通過查閱資料我們可以知道，碳纖維力學(xué)性能非常好，相比其他材料來說，碳纖維的抗拉強度和彈性模量都比其他纖維高出不少。

為了研究成型壓力對其拉伸性能的影響，我們進行了一系列實驗，運用控制變量法，選取成分含量相同的樹脂溶液，使用相同的碳纖維單向布，改變成型壓力，制備不同的碳纖維增強環(huán)氧樹脂好復(fù)合材料，通過壓力測試，對不同的碳纖維復(fù)合材料拉伸性能做出評價。最后試驗結(jié)束，在拉伸的過程中，不同的成型壓力的復(fù)合材料會出現(xiàn)不同的斷裂程度，因此我們能夠得到下列結(jié)論，增加復(fù)合材料的成型壓力可以在一定范圍內(nèi)增加復(fù)合材料的拉伸程度和彈性模量，這說明在一定的范圍內(nèi)，成型壓力的適當(dāng)增加對樹脂基體對纖維的浸潤程度有促進作用，可以提高樹脂與纖維之間的粘合性，因此復(fù)合的效果也就越好，材料的拉伸性能也就越高。

2 玻璃纖維增強環(huán)氧樹脂復(fù)合材料

2.1 玻璃纖維的發(fā)展歷程

玻璃纖維制品被廣泛應(yīng)用在各行各業(yè)，它是一種具有較高性能的無機非金屬材料，具有較好的耐熱性和耐腐蝕性，主要成分是二氧化硅，根據(jù)其形態(tài)和長度可分為連續(xù)纖維、定長纖維和玻璃棉，根據(jù)玻璃中堿的含量可以分為無堿玻璃纖維、中堿玻璃纖維和高堿玻璃纖維，因為其良好的絕緣性和耐熱性，常作為電絕緣性材料和保溫材料出現(xiàn)在我們的生活中。玻璃纖維和碳纖維一樣，常作為增強材料，被廣泛應(yīng)用在各個領(lǐng)域。玻璃纖維是玻璃鋼的一種因此它的性能較鋼的性能要高出許多。玻璃纖維作為增強材料，其中最出名的就是玻璃纖維增強環(huán)氧樹脂復(fù)合材料，環(huán)氧樹脂是一種性能優(yōu)良的熱固性樹脂，與其他不聚酯樹脂相比較，力學(xué)性質(zhì)更優(yōu)良，點絕緣性能越高，耐化學(xué)藥品性、耐熱性以及粘合性能也越好，當(dāng)環(huán)氧樹脂與玻璃纖維形成復(fù)合材料時，由于它較強的粘結(jié)性，因此可得到較高的界面剪切強度，復(fù)合材料使環(huán)氧樹脂本就優(yōu)良的力學(xué)性質(zhì)耐化學(xué)性得到更好的發(fā)揮。

2.2 玻璃纖維增強環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的力學(xué)性能

通過下表中玻璃纖維與鋼性能的對比可以知道，玻璃纖維具有很好的力學(xué)性質(zhì)，因此，它是一種較好的復(fù)合材料中的增強材料。

玻璃纖維是單項排列在樹脂基體內(nèi)的，所以當(dāng)纖維含量達到一定值時，當(dāng)外力通過樹脂基體作用到纖維上時，由于各向異性的影響，外力的作用方向會發(fā)生改變，開始沿著纖維取向的方向發(fā)展，在一定程度上使力的作用發(fā)生分散，從而對復(fù)合材料的破壞程度降解到最低，提高了復(fù)合材料的力學(xué)性能，但是當(dāng)復(fù)合材料中纖維材料含量過多時，部分纖維很難被樹脂基體完全浸潤，造成材料中許多結(jié)合界面結(jié)合力減弱，當(dāng)外力作用到材料上時，力的傳遞失去了它本應(yīng)有的效果，從而使材料的性能下降。

3 結(jié)語

經(jīng)過多年的發(fā)展，我國的復(fù)合材料也躍居世界前位，但在很多領(lǐng)域我們或許對碳纖維以及玻璃纖維增強環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的研究還有很多缺陷。碳纖維以及玻璃纖維增強環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的耐腐蝕性、絕緣性、耐化學(xué)性以及耐熱性相比之其他材料都是非常優(yōu)良的，由于其剛性好、強度高，因此可以廣泛應(yīng)用于航天航空以及運輸領(lǐng)域，對這些優(yōu)良性能材料的開發(fā)可以有效降低產(chǎn)業(yè)開發(fā)所需的高成本和能源短缺的嚴(yán)重問題，所以，總的來說，這些新型材料的發(fā)展在未來的高新產(chǎn)業(yè)肯定會有美好前途，會產(chǎn)生大的作為。

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（責(zé)任編輯：黃銀芳）