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1、作者简介:曾珊琪(1954-),女,浙江嘉兴人,陕西科技大学教授、硕士生导师,主要研究方向为材料成型及工艺。纤维增强复合包装材料结构与性能的研究曾珊琪,张慧,丁毅(陕西科技大学,西安710021)摘要:为了给纤维增强复合包装材料的选材和应用提供依据,选用聚丙烯和玻璃纤维作为基体和增强纤维,用不同配比的网络筋增强结构建造模型,采用热压法制备成复合材料,并对其进行力学性能测试。实验结果表明,该复合材料力学性能不仅与组成成分有关,还与网络增强结构的分布及纤维的粗细有关。关键词:纤维增强复合材料;包装材料;网络筋增强;力学性能中图分类号:TB484;TB332 文献标识码:A 文
2、章编号:1001-3563(2010)09-0018-04AnalysisofStructureandPropertyofFiberReinforcementCompositePackagingMaterialsZENGShan-qi,ZHANGHui,DINGYi(ShaanxiUniversityofScience&Technology,Xi'an710021,China)Abstract:UsingPEasthebasicbodyandglassfibersasthereinforcingfibers,themodelswasbuiltbydifferentcomb
3、inationsofthenetworkstructure,thecompositematerialswaspreparedbyhotpressingmethod,andthemechanicalpropertiesofthematerialswastested.Experimentalresultsshowedthatthecompositionofmateri-als,thenetworksstructureandthefibersthicknesshavegreateffectsonpropertiesofthecompositematerials.Keywords
4、:FRP;packingmaterial;webreinforcement;mechanicalproperty 近年来包装工业的快速发展,对托盘的需求量越来越大,性能要求越来越高。具有关资料显示:我国目前托盘使用的总数量超过5000万~7000万个,并以约2000万片/年的速度递增,其中主要是木质托盘[1]和塑料托盘。木质托盘不仅消耗木材资源,还造成自然环境的破坏,塑料托盘具有易老化、强度低等缺点。虽然塑木材料做托盘在材耗和性能上都优于两者,但由于工艺成本较高未得到广泛应用。而纤维增材料复合材料具有坚固、轻质、耐压、成本低、不燃、防水、耐老化、无毒、无放射、工艺性好等
5、特点,用于做托盘的材料,具有强度高、工艺性能好、经济性好等优点。纤维增强材料复合材料是以合成树脂为基体,以玻璃纤维为增强材料,经过特殊的加工工艺制成。其增强效果主要取决于纤维的特征、纤维与基体间的结合强度、纤维的体积分数、尺寸和分布等。分析纤维的粗细和分布对纤维增强复合材料性能的影响,从而得到一种性能更加优越的新型包装复合材料[2-4,10]。1 材料性质聚丙烯[4]具有无毒、无味、密度小等优点,但其强度较低、硬度小、耐热性不好,且在低温时易变脆和老化。而玻璃纤维[6]的优点是强度高、熔点高、耐热性以及回弹性和耐化学腐蚀性优良,缺点是性脆、耐磨性较差。因此为了改善材料的性
6、能,常将纤维材料用于树脂的增强。制造复合材料的玻璃纤维一般采用无捻粗纱,无捻纱中的单纤维是平行排列的,其拉伸强度比同成分的有捻纱高。无捻纱没有捻度,单纤维比较疏松,树脂基体容易浸透,因此选用无捻E-玻璃长纱。为了改善材料的强度、耐磨性等力学性能,将玻璃纤维作为增强骨架,聚丙烯作为基体,采用热压成型的方式制备网络增强结构复合材料。 曾珊琪等 纤维增强复合包材料结构与性能的研究19 2 复合材料结构模型的建立主要选用规格为200tex(细纤维)和2400tex(粗纤维)的无碱玻璃纤维。保持纤维密度不变,将2种纤维按不同比例和不同铺设方式排列,由此建立8种不同配比的网络筋增
7、强结构的复合材料模型3 实验3.1 原料的选择采用聚丙烯薄膜:规格P1104,上海俄邦公司;玻璃纤维:规格200tex和2400tex的无碱玻璃纤维,杭州玻璃集团公司;脱模剂:规格450mL,鹰牌。3.2 复合材料的制备将聚丙烯薄膜切成直径为5cm的圆片形;将玻璃纤维按比例排放好,见图2;开启XBL平板硫化机,将温度调到170℃,加压时间设为10min;将脱模剂喷在模具型腔表面,将排列好的材料放入模具中,当温度达到170℃时,将模具放在XBL平板硫化机工作台上,按启动按钮,开始热压加压到规定时间后停机冷却50min,将复合材料
