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复合材料三要素及其作用

复合材料三要素及其作用

无论是采用何种生产工艺,业界专家在探讨玻璃钢性能时,大多数人关注的焦点都集中在增强材料、树脂以及助剂上。这种关注并无不妥,但往往容易忽略一个核心要素:玻璃钢的强度和模量要达到最佳状态,其本质关键在于玻璃纤维和树脂之间的界面粘合质量及其耐久性。这恰恰是影响玻璃钢制品基本性能和质量的关键三要素之一,即“纤维、树脂和界面”。

每当玻璃钢制品出现质量问题时,我们都可以从这三个核心因素中找到原因。这三大要素的重要性,如同铁律一般,需要我们时刻铭记。

在玻璃纤维拉丝的过程中,有一种专用表面处理剂发挥着至关重要的作用。这种处理剂被称为玻璃纤维浸润剂,它在玻璃纤维表面形成一层以有机物乳状液或溶液为主体的多相结构。在复合材料中,它的主要功能是促进玻璃纤维与被增强的高分子聚合物的结合。

玻璃纤维浸润剂对玻纤增强复合材料的界面具有重要影响。它介于玻璃纤维表面与基体树脂之间,充当着中间粘结层,并承担着传递应力的作用。当玻璃纤维在复合材料中的含量达到15%以上时,复合材料的强度便主要依赖于玻璃纤维。如下图所示:

当复合材料在x轴方向上受力时,其强度受到纤维与基体树脂间粘结作用的影响。如果界面粘结力较弱,那么应力主要作用于基体树脂上,此时基体树脂会迅速变形拉长,玻璃纤维与基体树脂之间产生相对位移,无法有效传递应力,玻璃纤维的增强作用无法发挥。而当界面粘结力达到或超过玻璃纤维的强度时,复合材料的强度和模量将达到最优值。要获得理想的复合材料性能,最核心的是要解决玻璃纤维与基体树脂之间的界面问题。这个界面被认为是玻璃纤维复合材料三要素中最关键的一环,它承担着将玻璃纤维或基体的应力传递给对方的任务,从而形成整体的宏观力学行为。


复合材料三要素及其作用

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