梁繼才　龔光耀

摘? 要：玄武巖纖維是一種新型環(huán)保的高性能纖維，RTM成型是一種成本低，效率高，生產(chǎn)過程對人體友好的復(fù)合材料成型方式。該文將玄武巖纖維替代玻璃纖維應(yīng)用于汽車導(dǎo)流罩生產(chǎn)中。將玄武巖纖維進(jìn)行改性處理，對比改性玄武巖纖維以及多種纖維在RTM成型導(dǎo)流罩上的應(yīng)用，對比不同纖維類型及不同纖維織物形式增強(qiáng)的復(fù)合材料的力學(xué)性能差異，探究鋪設(shè)方式對制品性能的影響，以及復(fù)合材料厚度不同給力學(xué)性能帶來的差異，綜合考量玄武巖纖維在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞：玄武巖纖維? 復(fù)合材料? RTM成型

中圖分類號(hào)：TB332 ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2019）07（b）-0051-02

1? 研究背景

玄武巖纖維（Basalt Fiber，BF）符合當(dāng)今的綠色發(fā)展理念，是性能優(yōu)異的硅酸鹽纖維，它是由分布廣，易獲得的玄武巖礦石，加熱成熔融狀態(tài)后通過專門的漏板孔制成的纖維[1-3]。礦石的主成分是二氧化硅，同時(shí)還有部分氧化鈣及少量其他金屬氧化物存在。此外，玄武巖纖維的生產(chǎn)過程封閉且較為環(huán)保，基本無污染物的排放問題，纖維屬于玄武巖礦石物理轉(zhuǎn)變后的存在形式，廢棄在自然生態(tài)中，也不會(huì)對生態(tài)產(chǎn)生不好的影響，全程綠色環(huán)保[4]。

樹脂傳遞模塑成型（簡稱RTM）與傳統(tǒng)的手糊成型及噴射成型相比，有著生產(chǎn)更高效、制品的尺寸精度更好、表面狀況優(yōu)良、苯乙烯揮發(fā)物更少等諸多優(yōu)勢。該文嘗試采用玄武巖纖維（BF）來替代玻璃纖維（GF）氈用于RTM成型制備汽車駕駛室導(dǎo)流罩。首先對玄武巖纖維進(jìn)行改性處理，得到改性玄武巖纖維（Modified Basalt Fiber，MBF）。對比不同纖維及改性前后的玄武巖纖維在RTM成型應(yīng)用時(shí)的優(yōu)劣表現(xiàn)，探究制品厚度對力學(xué)性能的影響。

2? 實(shí)驗(yàn)對比

2.1 纖維改性及RTM成型工藝介紹

玄武巖纖維采用的是平紋布，特點(diǎn)是纖維層數(shù)低時(shí)具有較好的縱橫雙向性能穩(wěn)定性。對其中兩組玄武巖纖維布進(jìn)行改性處理，用硅烷偶聯(lián)劑改性后的硅炭黑懸濁液對纖維進(jìn)行附著改性。

將由玄武巖纖維布、玻纖氈、碳纖維布（CF）3種纖維的不同組合方案用于RTM成型，每組方案均有GF氈做內(nèi)襯。

采用RTM成型工藝生產(chǎn)的汽車導(dǎo)流罩制品如圖1所示，不同區(qū)域的數(shù)字標(biāo)注為不同的纖維組合方案。

2.2 力學(xué)性能測試

方案1中采用的是雙層GF作為增強(qiáng)材料，其拉伸強(qiáng)度遠(yuǎn)低于其余方案;方案2為單層BF加上單層GF的組合方案，復(fù)合材料的拉伸性能有了大幅提高，BF布在復(fù)合材料的拉伸性能上的作用要好于GF氈;方案3中經(jīng)過改性處理后的玄武巖纖維（MBF）復(fù)合材料，其拉伸性能與未改性相比，有了一定的提高;當(dāng)復(fù)合材料中的玄武巖纖維鋪設(shè)層數(shù)為2層時(shí)（方案4和方案5），其拉伸性能較單層又有了提高;方案6中的CF面密度較小，纖維含量大致相同的CF復(fù)合材料與BF復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度相當(dāng)，略低于MBF復(fù)合材料。

方案1中的純GF氈增強(qiáng)復(fù)合材料的彎曲性能較好，要好于方案2和方案3中單層BF+GF的強(qiáng)度表現(xiàn)，方案3中的MBF+GF復(fù)合材料相比于方案2（BF+GF），彎曲強(qiáng)度提升了約11%。方案6中的CF+GF復(fù)合材料與方案2、3相比，彎曲強(qiáng)度要好于大致相同含量的玄武巖纖維復(fù)合材料。方案5與方案4的鋪設(shè)均為2層BF布，但方案5采用的是MBF，彎曲強(qiáng)度提高了26.6%。

3? 結(jié)語

對比不同類型纖維在RTM成型中的實(shí)際應(yīng)用效果，純GF氈類的拉伸強(qiáng)度明顯不足，彎曲性能較好;BF增強(qiáng)方案與純GF增強(qiáng)方案相比，拉伸性能提升約75%，提升幅度較大，主要?dú)w因于纖維氈和纖維布的整體結(jié)構(gòu)差異。相同纖維含量時(shí)，同為纖維布結(jié)構(gòu)的CF，其彎曲性能要高于BF復(fù)合材料;拉伸性能高于BF復(fù)合材料，低于MBF復(fù)合材料。

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