玻璃纤维增强环氧树脂复合材料的研究进展

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1、JIUJIANGUNIVERSITY毕业论文题目环氧树脂玻璃纤维复合材料的研究进展院系化学与环境工程学院专业应用化工技术姓名张飘洋年级B1021指导教师刘康强二零一二年十二月.目录摘要…………………………………………………………………………………1引言…………………………………………………………………………………11玻璃纤维增强环氧树脂的性能……………………………………………………11.1复合材料的弹性模量分析……………………………………………………21.2复合材料的强度分析32成型工艺32.1手糊成型42.2树脂传递成型

2、42.3纤维缠绕成型法52.4结构反应注射成型62.5拉挤成型72.6真空袋法成型.82.7树脂膜熔浸成型…………………………………………………………………92.8预浸料（高压釜）成型102.9.低温固化预浸料成型112.10西曼复合材料公司树脂渗透成型法…………………………123玻璃纤维增强环氧树脂的应用………………………………………123.1在航空、航天工业中的应用……………………………………133.2在民用工业中的应用134发展趋势及展望14参考文献14玻璃纤维增强环氧树脂复合材料研究进展摘要：玻璃纤维增强环氧树脂是

3、玻璃钢的一种。本文综述了玻璃纤维增强环氧树脂的一些性能，尤其是力学性能，并介绍了它的成型方法。概述了玻璃纤维增强环氧树脂的一些应用并提出了展望。关键词：玻璃纤维；环氧树脂；复合材料；制备前言：玻璃纤维增强热固性塑料是指玻璃纤维作为增强材料，热固性塑料（包括环氧树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯树脂等）作为基体的纤维增强塑料。因其比重小，比强度高，比最轻的金属铝还要轻，而比强度比高级合金钢还要高，所以又称为玻璃钢。而玻璃纤维增强环氧树脂是GFRP中综合性能最好的一种。相比传统材料，复合材料具有一系列不可替代的特性，自二次大战以来发展

4、很快。尽管产量小（据法国Vetrotex公司统计，2003年全球复合材料达700万吨），但复合材料的水平已是衡量一个国家或地区科技、经济水平的标志之一。美、日、西欧水平较高。北美、欧洲的产量分别占全球产量的33%与32%，以中国（含台湾省）、日本为主的亚洲占30%。中国大陆2003年玻璃纤维增强塑料逾90万吨，已居世界第二位环氧树脂(EP)是优良的热固性树脂。它与目前大量应用的不饱和聚酯(UP)树脂相比,具有更优良的力学性能、电绝缘性、耐化学药品性、耐热性和粘合性能。众所周知,在国内,EP除用作粉末涂料、地坪、封装料、粘合

5、剂等以外,在纤维增强复合材料领域中更是大显身手。EP/玻璃纤维(GF)复合材料是目前研究比较成熟、应用最广的一种复合材料。EP/GF复合材料具有质量轻、强度高、模量大、耐腐蚀性好、电性能优异、原料来源广泛、工艺性好、加工成型简便、生产效率高等特点,并具有材料可设计性及特殊的功能性如屏蔽电磁波、消音等特点,现已成为国民经济、国防建设和科技发展中无法代替的重要材料,如防弹头盔、防弹服、直升飞机机翼、预警机雷达罩、各种高压压力容器、民用飞机直板、体育用品、各类耐高温制品及近期报道的性能优异的轮胎帘子线等。1玻璃纤维增强环氧树脂的

6、性能在玻璃钢产业中可以采用很多种树脂材料做基体，那为什么要采用环氧树脂呢？这是因为环氧树脂（EP）是优良的热固性树脂，它与目前大量应用的不饱和聚酯（UP）树脂相比，具有更优良的力学性质、电绝缘性、耐化学药品性、耐热性和粘合性能［1］。环氧树脂固化收缩率低，仅1%-3%，而不饱和聚酯树脂却高达7%-8%。它的粘结力最强，与玻璃纤维复合时，界面剪切强度最高。可低压固化，挥发份甚低，固化后力学性能、耐化学性佳，电绝缘性能良好。下表为以FW(纤维缠绕)法制造的玻纤增强环氧树脂的产品为例与钢性能的对比：表1GF/EPR（玻纤含量80

7、wt%)AISI1008冷轧钢相对密度2.087.86拉伸强度551.6Mpa331.0MPa拉伸模量27.58GPa206.7GPa伸长率1.6%37.0%弯曲强度689.5MPa弯曲模量34.48GPa压缩强度310.3MPa331.0MPa悬臂梁冲击强度2385J/m燃烧性（UL-94）V-O比热容535J/kg·k233J/kg·k 膨胀系数4.0×10-6k-16.7×10-6k-1 热变形温度204ºC(1.82MPa)热导率1.85W/m·k33.7W/m·k 介电强度11.8×106V/m吸水率0.5%(2

8、4h)1.1复合材料的弹性模量分析以环氧树脂浇注体为参照,当基体中填加不同体积分数的玻璃纤维后，所得复合材料试样的弹性模量变化如图所示：图11.2复合材料的强度分析图2图3由于玻璃纤维是单向排列于树脂基体中,所以当纤维含量达到一定值后,当外力由基体传递至纤维时,由于各向异性的影响,会使力的作用方向发生变