纳米颗粒填充玻璃纤维增强环氧树脂复合材料的力学性能

为探究纳米颗粒[纳米氧化铁(NFe)、纳米二氧化硅(NS)、多壁碳纳米管(MWCNT)]填充玻璃纤维增强环氧树脂复合材料(GFRP)的力学性能,对纳米颗粒质量分数分别为0.1%、0.2%、0.5%、1.0%的纳米颗粒/GFRP材料开展了拉伸、压缩、弯曲及冲击力学性能试验,并结合扫描电镜(SEM)分析了纳米颗粒的种类及质量分数对试件力学性能的影响规律。结果表明,随着纳米颗粒质量分数的增加,试件拉伸强度均先增大后降低,纳米颗粒的良好分散性及与树脂间的黏聚力能够提升试件的拉伸强度,但过量纳米颗粒的掺入会形成积聚现象,使得试件拉伸强度降低。相较于GFRP试件,掺入纳米颗粒的质量分数为0.1%、0.2%、0.5%和1.0%时,MWCNT/GFRP抗压强度的增幅分别为25.31%、36.04%、26.84%和27.25%,弯曲强度的增幅分别为58.74%、63.21%、40.89%及43.11%,纳米颗粒的掺入使得试件抗压强度、弯曲强度、冲击强度均得到改善,颗粒种类及质量分数的不同使得试件力学性能提升效果存在差异。SEM试验结果表明,外荷载作用下纤维出现断裂、分层现象,纤维与纳米颗粒间存在的摩擦效应增强其力学性能,颗粒的积聚使得试件力学性能降低。

玻璃纤维增强环氧树脂表面电痕化显微特征影响分析

为探究玻璃纤维增强环氧树脂复合绝缘材料的表面放电过程及其显微特征,本文通过搭建斜板电极实验平台,采用恒定电痕化电压法对试样进行表面电痕化和蚀损试验,并结合理想液体的伯努利方程分析了电痕的形成机理。还测试了不同电痕蚀损阶段下环氧树脂材料的官能团变化情况、表面粗糙度以及三维形貌。结果表明:绝缘复合材料的潮湿污秽区域极易产生泄漏电流并发生放电,且电痕放电和最严重的损蚀情况总是首先出现在下电极处;随着试样表面电痕腐蚀程度增加,环氧树脂分子链中环氧基、羟基、氨基、醛基逐渐分解,羰基产生后又不完全分解;材料的表面形貌逐渐变得粗糙和不规则,表面粗糙度呈上升趋势,其中爆发期的粗糙度约为起始期的2.8倍。

水分含量影响玻璃纤维增强环氧树脂电树枝生长特性研究

绝缘拉杆是气体绝缘金属封闭开关设备(GIS)断路器和隔离开关的关键部件,用于将运动从接地部分传送到高电位部分,以实现电气连接的通断。但在出厂试验、运输和安装过程中,绝缘拉杆容易吸收空气中的水分,造成局部受潮,影响其绝缘可靠性。该文以GIS绝缘拉杆用玻璃纤维增强环氧树脂(GFRP)为对象,研究了水分含量对GFRP电树枝生长特性的作用规律。结果表明,GFRP受潮后,电树枝通道数量增多,生长速度先减小后增大,电树枝会沿着垂直电场方向的界面发展。分析认为GFRP中水分侵入会导致界面处产生离子交换,破坏界面化学键,加之界面处存在较大的湿失配应力,造成界面脱粘、开裂等现象,降低界面的击穿场强;同时水分会提高界面处相对介电常数,在工频电压下造成局部电场畸变,使电树枝劣化加剧。

套管用玻璃纤维增强环氧树脂老化后强度与色差演化研究

环氧树脂老化是高压套管常见事故,掌握高压套管外部环氧树脂老化规律,探索其老化监测手段对于高压套管服役具有重要意义。为此,对玻璃纤维增强环氧树脂(EP/GF)进行不同温度(85~145℃)180 h老化,采用拉伸与弯曲试验测试老化后样件强度,结合拉、弯实验断口形貌,分析其强度下降原因。利用比色计监测老化后色度、光泽度变化,建立色差变化与强度变化曲线,尝试提出采用色差监测老化程度的技术路线。结果表明:热老化降低EP/GF拉伸强度和弯曲强度,且温度越高下降越明显;同时EP/GF复合材料断裂形式从低温下塑性断裂转变为脆性断裂,其原因在于EP树脂老化引起的粉化,导致树脂与纤维出现分离。热老化同时带来明显的色差变化,因此采用色差变化来反映老化程度这一技术路线可行。

侧面封边对玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料吸湿规律的影响

采用称量法和排水法联合,研究了侧面封边和未封边单向玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料层合板试件的吸湿量和体积变化率与浸泡时间的关系,结果显示,复合材料侧面吸湿的速度远大于表面吸湿速度;侧面封边复合材料试件的饱和吸湿量为1.30%,而未封边试件的为2.26%,即与侧面封边试件相比,未封边试件的饱和吸湿量(质量比)增加了73.8%;对于表观最大溶胀率,侧面封边复合材料试件的为0.67%,而未封边试件的为2.05%,即未封边试件的表观最大溶胀率(体积比)升高了200.1%。这些实验结果表明,复合材料吸湿存在开孔吸湿与闭孔吸湿两种机制,开孔吸湿以液态水的扩散为主,而闭孔吸湿以气态水的扩散为主。

玻璃纤维增强环氧树脂低温收缩应变的计算模型及应用

设计了玻璃纤维增强环氧树脂(GFEP)在低温条件下收缩应变的计算模型,通过对GFEP进行低温实验,得到了GFEP的力学响应。结果表明:温度低于50 K时,随着温度的升高,GFEP的横纵向收缩率均变化不大;温度高于50 K时,随着温度的升高,其横纵向收缩率均增加较快;GFEP在-30℃时的拉伸强度、弹性模量较常温时大。实验测试数据与采用有限元计算的90°方向的应力-应变曲线比较吻合,两者的拉伸应力几乎无差别,验证了材料本构方程的正确性。引入有限元分析可以对GFEP的本构方程进行检验。通过Umat软件,可实现预测0°方向及90°方向材料的拉伸应力-应变曲线的非线性行为。

玻璃纤维增强环氧树脂单向复合材料的研究

采用连续玻璃纤维与环氧树脂相复合，通过单向缠绕成型工艺，制备出具有良好力学性能的单向复合材料板．研究了复合材料的成型工艺及配方组成对单向复合材料力学性能的影响，结果表明：采用成型工艺方法和配方组成的复合材料的拉伸强度为１１４ＧＰａ、弯曲强度为２７８ＭＰａ、冲击强度为３４７ＭＰａ；同时利用扫描电镜对复合材料的界面进行了分析．

单向玻璃纤维增强环氧树脂在冲击拉伸时的一维本构方程

本文在自行研制的冲击拉伸装置上首次实现了单向玻璃纤维增强环氧树脂的冲击拉伸加卸载试验，结合试件在冲击拉伸过程中的瞬态温升和能量分析的结果，提出了完整的复合丝束模型，推出了冲击拉伸时的一维本构方程；并对该材料在３００～２０００ｓ￣－１的应变范围内进行了全面的冲击拉伸试验，通过对试验结果的数值统计分析和应变率相关性分析拟合出具体的本构方程，结果表明这个方程是有效的，有明显的物理意义。

玻璃纤维增强环氧树脂单向复合材料力学性能分析

采用连续玻璃纤维与环氧树脂相复合,通过金属模压成型工艺,制备出单向玻璃纤维/环氧树脂复合材料。通过三点弯曲实验论证单向纤维对树脂基体的增强作用,从而研究不同纤维含量下复合材料的弹性模量、纵向拉伸强度、纵向压缩强度的变化趋势。结果表明:随着纤维含量的增加,复合材料的力学性能均增强,当纤维体积含量为50%时,其各项性能均较好,弹性模量为40 GPa,纵向拉伸强度为1 200 MPa,纵向压缩模量为700 MPa。此外,对复合材料的其他常用力学性能参数进行检测。

玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料的低温性能研究

对S玻璃纤维和E玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料的常温和低温力学性能进行实验,结果表明:玻纤/环氧树脂单向复合材料力学性能随着纤维含量增加而增强,当纤维体积含量为50%时,复合材料具有较好的综合力学性能,且复合材料的强度随着温度的降低呈增加趋势。当温度降到76 K时材料的强度达到最高值,S玻纤/环氧复合材料的拉伸强度最高值可达2.1 GPa;E玻纤/环氧复合材料的最大拉伸强度也达到1.4 GPa。其原因是由于低温下玻璃纤维的横向收缩比树脂基体小,界面摩擦力得到增强,从而获得高的界面粘接强度。

耐高温玻璃纤维增强环氧树脂基拉挤电绝缘芯棒的研制

采用烯丙基双酚Ａ改性双马来酰亚胺的预聚体对酸酐／环氧树脂体系进行耐高温化改性实验，获得了一种耐高温玻璃钢拉挤芯棒用树脂基体配方．对该改性的环氧树脂体系的固化反应、固化反应动力学参数及树脂基体固化物和其玻璃纤维增强的拉挤芯棒的机、电、热性能进行了实验研究．结果表明：该树脂基体满足拉挤工艺要求，其性能达到ＩＥＣ－１１０９－９２技术指标要求．

短切玻璃纤维增强环氧树脂胶粘剂的耐温性能研究

以短切玻璃纤维作为环氧树脂(EP)的增强剂,并以PA650/T31(聚酰胺650/改性胺类曼尼希型固化剂)作为复合固化剂,制备了综合性能良好的胶粘剂。研究结果表明:复合固化剂可有效改善胶粘剂的性能,当m(EP)∶m(PA650)∶m(T31)=10∶4∶2、常温固化时间为18 h时,胶粘剂的拉伸剪切强度相对最大(15.64 MPa);加入1.2%玻璃纤维的胶粘剂在230℃时的拉伸剪切强度提高了32.06%;玻璃纤维增强EP使得胶粘剂的热分解温度提升至300℃,同时热失重率从63.55%下降至56.09%。

复配酰胺酸乳液改性玻璃纤维增强环氧树脂界面性能的研究

实验合成了酰胺酸乳液(SA-1),并添加聚乙烯吡咯烷酮进行复配(SA-2),通过纳米粒度分析仪、透射电子显微镜(TEM)和傅里叶红外光谱仪(FT-IR)测定乳液粒径及干燥成分的官能团结构。利用扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)研究处理前后玻璃纤维的表面形貌,并分别用单丝拉伸和微脱黏法测定单纤维的拉伸性能和复合材料的界面剪切性能(IFSS)。结果表明,SA-2乳液平均粒径为99 nm,分布范围为21 nm^220 nm,优于SA-1。SA-1乳液涂覆处理的膜层光滑,平均厚度为0.20μm,而SA-2处理后,玻璃纤维的表面粗糙度增大,膜层厚度为0.12μm。SA-1处理后玻璃纤维单丝拉伸性能从1.401 GPa降至1.369 GPa,GF/环氧树脂复合材料IFSS从20.06 MPa增至26.84 MPa;SA-2处理后单丝拉伸强度降至1.383GPa,复合材料IFSS为32.70 MPa,提升了63.01%。

玻璃纤维增强环氧树脂复合材料的力学性能

玻璃纤维增强环氧树脂复合材料是国防科技、航天航空、建筑、交通及智能电网自动化等领域的重要材料,具有轻质高强,抗疲劳性能、耐久性能和绝缘性能好等特点。测试了玻璃纤维增强环氧树脂复合材料试样在沿纤维方向和垂直纤维方向的力学性能。结果表明:玻璃纤维增强环氧树脂复合材料呈各向异性,沿纤维方向的力学性能明显优于垂直于纤维方向;材料没有明显的屈服极限,为脆性材料;其综合力学性价比较高,可替代普通钢材,应用范围广泛。

玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料的性能研究

本研究以玻璃纤维作为增强体,环氧树脂作为基体,甲基四氢苯酐为固化剂,制备了玻璃纤维/环氧树脂基复合材料。力学性能测试和热性能测试结果表明:玻璃纤维的含量为1wt%时,可以提高环氧树脂复合材料的韧性和强度,同时提高了玻璃化转变温度。

偶联剂对玻璃纤维增强环氧树脂复合材料力学性能的影响

在使用三种偶联剂对玻璃纤维进行预处理的基础上,采用手糊成型工艺制备了玻璃纤维增强环氧树脂复合材料.并用万能拉伸试验机对其进行力学性能测试,比较不同偶联剂预处理和未处理的玻璃纤维增强环氧树脂复合材料拉伸性能的差异.结果表明,偶联剂A-151预处理法使抗拉强度提高最为显著,提高了51.1%;钛酸酯偶联剂401使抗拉强度提高了47.5%,硅烷偶联剂KH-550使抗拉强度提高了27.4%.

单向玻璃纤维增强环氧树脂低温冲击拉伸性能的试验研究

在经改进后配有低温装置的杆-杆型冲击拉伸装置上,对单向玻璃纤维增强环氧树脂在室温、-50℃、-100℃和-150℃的冲击性能进行了研究。结果表明该材料有温度相关性,所研制的装置性能良好,便于应用。

玻璃纤维增强环氧树脂力学性能研究

为了进一步提高玻璃纤维/环氧树脂(GF/EP)复合材料的机械性能,充分了解GF/EP复合材料在各种条件下的力学性能,通过使用ETM105D型微机控制电子万能试验机、Zwick/RoellZ005型万能材料试验机和分离式霍普金森压杆实验装置,对以环氧树脂(EP)为基体,以玻璃纤维(GF)为增强体的复合材料以不同的配比,分别进行了不同温度准静态载荷下及常温动态载荷下的压缩试验,得到了不同配比试样在不同温度下准静态压缩的屈服强度和在不同应变率下动态压缩的屈服强度.结果表明:在准静态载荷下,温度越高,试件的屈服强度越低,试件的弹性模量和屈服强度具有明显的温度依赖性;GF含量的增加,在一定程度上增大了试件的韧性;试样在一定应变率下,GF/EP试件并不具有应变率效应,但当应变率超过某个临界值时,又能体现出应变率效应.

玻璃纤维增强环氧树脂隔声性能的研究

玻璃纤维布对提高隔声性能和增强结构的强度具有重要的影响,本文以双酚A型环氧树脂E51、长链聚醚胺固化剂D400和EWR200型玻璃纤维布,所制备的玻璃钢板为研究对象,利用隔声室测试隔声性能,考察玻璃纤维布层数对隔声性能的影响规律,为玻璃钢板隔声性能层数的优化提供基础理论依据。研究结果表明,随着玻璃纤维布层数的增加,隔声性能不断的提高,变化规律复合单层均质材料的隔声特性曲线,吻合效应向低频移动,同时减弱了阻尼控制区的共振。

导电炭黑对玻璃纤维增强环氧树脂复合材料电性能的影响

以导电炭黑填充玻璃纤维增强环氧树脂复合材料，通过测定复合材料的静电屏蔽电压、静电衰减时间、表面电阻率数值，对影响电性能的几个主要因素进行了研究。结果表明，导电炭黑填充复合材料的防静电效果显著，导电炭黑适宜用量为1．1～1．2份，粒度为7～9nm；填充时，将导电炭黑直接加入到环氧树脂体系中，然后用高速分散机搅拌10～15min。