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          改性玻璃纤维横断面形状

           

          众多研究者通过对玻璃纤维复合材料界面的研究,从理论上合理解释了界面层的形成和作用,也先后提出适合玻璃纤维增强复合材料界面作用的机理,并由此产生了表面形态理论。该理论认为,玻璃纤维复合材料界面性能主要取决于玻璃纤维表面的物理状态,包括玻璃纤维的表面积、粗糙度等。而玻璃纤维断面形状通常呈圆形,为了提高玻璃纤维材料的性能,根据表面形态理论,人们开始研究对玻璃纤维断面形状进行改性,并由此产生异形玻璃纤维。从总体上看,异形玻璃纤维分3类,一类是恒截面异形纤维,即纤维截面形状和截面积在长度方向上保持不变;另一类是变截面异形纤维,纤维截面形状和截面积呈周期性变化;还有一类是圆形/异形空心纤维。与圆形纤维相比,异形玻璃纤维比表面积大,有利于提高纤维和树脂的界面粘结力,这对提高玻璃钢的强度具有重要意义,并且有利于提高纤维本身的力学性质。由于圆纤维之间近似线接触,而带凹部的纤维之间近似面接触,与当量圆纤维(即截面积相同的圆纤维)相比,异形纤维的刚性和抗拉强度都高出许多,表面带凹部纤维相互交缠性好,纤维与纤维之间不易分离、滑动。变截面异形纤维的瘤状突起部分起钉铆作用,阻止纤维与树脂相对滑移的作用,这同样有利于提高玻璃钢抗拉强度。另外,空心纤维有利于提高玻璃钢的刚性。玻璃钢具有很高的强度特性,主要是由于应力能够从低强度、低模量的树脂到高强度、高模量的纤维之间进行有效的传导。因此,玻璃钢的性能除了决定于所选用的增强材料与基体性能外,在很大程度上还决定于增强材料与基体界面结合的状况。这就使人们开始研究玻璃纤维表面的处理剂。处理剂的作用在于它能与玻璃纤维表面反应或被吸附到表面,又能与基体反应而形成一个具有增强材料与基体中间性能的“相界层”。处理剂的应用改善了玻璃纤维-树脂界面的状态。


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