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          玻璃钢浮标材料的增强改性探讨

           

          单向合成复合材料的面内力学性能不均匀,而面外性能和损伤容限低,通过纺织复杂排列纤维,能使面内性能均匀并改善面外性能和损伤容限。上世纪80年代后期,新型的二维和三维机织和编织工艺研究成功,多轴向编织技术及织物的多层缝合技术的成功,提供了沿厚度方向的增强件。三维结构的纤维不仅通过二维平面,而且通过厚度方向,在空间相互交织形成整体结构,克服了复合材料层板层间性能弱的缺点,具有良好的整体性、层间性能、抗冲击性等性能,还可以直接整体织造成型各种复杂形状的大小构件,防止了后加工对纤维的损伤,从而提高了构件的损伤容限,降低了制造成本。由两种或两种以上的纤维与基体复合得到的混杂纤维复合材料,具有独特性能。混杂纤维复合材料的性能与组成各单一纤维复合材料的性能、铺层顺序和混杂结构等有关。研究结果表明,将玻璃纤维与碳纤维混杂可以提高玻璃钢的平面剪切模量,并且碳纤维置于外层的混杂纤维玻璃钢的平面剪切模量较高而且玻璃钢的刚度主要是碳纤维保证的[24]。另外,混杂纤维不仅能改善玻璃钢的力学性能,而且对阻尼性能也产生影响。玻璃纤维含量越多,玻璃钢阻尼越高,碳纤维含量越多,阻尼越小,玻璃纤维在外层的玻璃钢的阻尼性能高于其在内层时的情况,在抑制振动、降低噪音的能力方面,混杂纤维玻璃钢优于金属的。我国每年因腐蚀总经济损失可达5000亿元以上,约占国民生产总值(GNP)的5%,而海洋腐蚀的损失约占1/3。因此,人们在不断探索、研究耐腐蚀的材料,尽管玻璃钢存在一些不足(弹性模量较小,刚性、耐磨性较差,层间剪切强度较小等),但还是能很好满足这一要求,因此玻璃钢得到了广泛的应用。为了更充分的发挥玻璃钢的性能,人们对玻璃钢进行了一系列改性。随着这些改性技术不断成熟,玻璃钢将在浮标材料中占的比例不断增大,甚至有可能代替钢铁,占主导地位。由上述浮标用的玻璃钢情况看,对其发展方向做如下展望:对于改善玻璃钢的强度、层间剪切强度,研究一种粒子(如纳米稀土)加到玻璃纤维中,能与基体发生化学反应,并且使玻璃纤维与基体生成三维网状结构。对于改善玻璃钢的耐磨性,研究在基体中加入某种粒子(如SiC),产生弥散作用,达到改善玻璃钢的耐磨性。(3)对于浮标用的玻璃钢,人们希望其是同性材料,因此我们可以利用TYVEK的成型技术等类似的方法研究制造玻璃布、玻璃毡等玻璃纤维制品,达到玻璃钢制品近似同性。
          单向合成复合材料的面内力学性能不均匀,而面外性能和损伤容限低,通过纺织复杂排列纤维,能使面内性能均匀并改善面外性能和损伤容限。上世纪80年代后期,新型的二维和三维机织和编织工艺研究成功,多轴向编织技术及织物的多层缝合技术的成功,提供了沿厚度方向的增强件。三维结构的纤维不仅通过二维平面,而且通过厚度方向,在空间相互交织形成整体结构,克服了复合材料层板层间性能弱的缺点,具有良好的整体性、层间性能、抗冲击性等性能,还可以直接整体织造成型各种复杂形状的大小构件,防止了后加工对纤维的损伤,从而提高了构件的损伤容限,降低了制造成本。由两种或两种以上的纤维与基体复合得到的混杂纤维复合材料,具有独特性能。混杂纤维复合材料的性能与组成各单一纤维复合材料的性能、铺层顺序和混杂结构等有关。研究结果表明,将玻璃纤维与碳纤维混杂可以提高玻璃钢的平面剪切模量,并且碳纤维置于外层的混杂纤维玻璃钢的平面剪切模量较高而且玻璃钢的刚度主要是碳纤维保证的[24]。另外,混杂纤维不仅能改善玻璃钢的力学性能,而且对阻尼性能也产生影响。玻璃纤维含量越多,玻璃钢阻尼越高,碳纤维含量越多,阻尼越小,玻璃纤维在外层的玻璃钢的阻尼性能高于其在内层时的情况,在抑制振动、降低噪音的能力方面,混杂纤维玻璃钢优于金属的。我国每年因腐蚀总经济损失可达5000亿元以上,约占国民生产总值(GNP)的5%,而海洋腐蚀的损失约占1/3。因此,人们在不断探索、研究耐腐蚀的材料,尽管玻璃钢存在一些不足(弹性模量较小,刚性、耐磨性较差,层间剪切强度较小等),但还是能很好满足这一要求,因此玻璃钢得到了广泛的应用。为了更充分的发挥玻璃钢的性能,人们对玻璃钢进行了一系列改性。随着这些改性技术不断成熟,玻璃钢将在浮标材料中占的比例不断增大,甚至有可能代替钢铁,占主导地位。由上述浮标用的玻璃钢情况看,对其发展方向做如下展望:对于改善玻璃钢的强度、层间剪切强度,研究一种粒子(如纳米稀土)加到玻璃纤维中,能与基体发生化学反应,并且使玻璃纤维与基体生成三维网状结构。对于改善玻璃钢的耐磨性,研究在基体中加入某种粒子(如SiC),产生弥散作用,达到改善玻璃钢的耐磨性。(3)对于浮标用的玻璃钢,人们希望其是同性材料,因此我们可以利用TYVEK的成型技术等类似的方法研究制造玻璃布、玻璃毡等玻璃纤维制品,达到玻璃钢制品近似同性。
           

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