试样厚度对手糊玻璃钢力学性能的影响
时间：2020-10-19 14:53:31 来源：达达文档网 本文已影响 人 
张勇 张洪毅+王晓曼 吴青玉 唐靖义
摘 要：文章对不同厚度的手糊玻璃钢进行了力学性能试验，并对测试结果进行分析。结果表明：玻璃钢厚度小于6mm时，其拉伸强度和拉伸模量呈增加趋势；
厚度达到6mm后，随厚度的增加，拉伸强度和拉伸模量基本不增加。玻璃钢弯曲强度和弯曲模量随厚度变化很小。
关键词：手糊工艺；
厚度；
力学性能
手糊成型工艺是以手工作业把玻璃纤维织物和树脂交替铺层在模具上然后固化成玻璃钢（FRP）制品的工艺。虽然这种工艺相对原始，而且新的成型工艺不断出现，但是手糊成型工艺具有独特而又不可替代的特点，使其永远不会成为一种落后的工艺。
何宇声在《人品+技术=产品质量》一文中提到，手糊成型工艺在玻璃钢成型技术中是最基本、最简易、最普遍，同时也是技术最复杂的一种工艺技术。即使在工业发达国家，如美国手糊成型工艺在玻璃钢产品生产中仍占有相当大的比重（约占30%左右），许多产品需要靠手糊成型工艺才能解决，尤其是对一些量少、异形、体积大、强度要求不高的产品，采用手糊成型比其他工艺方法的确显得优越得多。
文章通过测试不同厚度的拉伸强度和拉伸弹性模量、弯曲强度和弯曲弹性模量，并对其进行分析，为玻璃钢手糊工艺设计提供一些数据。
1 试验材料及方法
1.1 试验材料
本次试验选用的原材料：
（1）树脂：酚醛型乙烯基树脂，双酚A型乙烯基樹脂。
（2）纤维：400g/m2的E型无碱玻璃纤维布。
（3）引发剂：阿克苏LPT。
（4）促进剂：环烷酸钴，钴含量6%，紫色澄清液体。
1.2 主要试验设备
（1）上海慧泰生产的DHG-9245A鼓风干燥箱。
（2）长春机械科学研究院生产的DDL300电子万能试验机。
（3）邢台市星灿数控科技有限公司生产的小型精雕机。
1.3 FRP试样制作
（1）裁剪400mm×450mm纤维织物。
（2）在玻璃钢模具上均匀涂抹高效脱模剂，风干10min。
（3）树脂配制，树脂：促进剂：引发剂=100：0.5：0.5，25℃凝胶时间控制在30min。树脂含量对复合材料力学性能影响很大，根据每种厚度用到的纤维质量称量树脂，使FRP板树脂含量控制在40%。
（4）采用手糊成型工艺制作FRP板，按上述配比，在搅拌容器中先加入树脂，再加入促进剂，用玻璃棒逆时针搅拌均匀，最后加入引发剂搅拌3min，使树脂、促进剂、固化剂充分混合均匀。在模具上均匀涂刷一层树脂，然后铺设玻纤织物，采用压辊使纤维与树脂完全融合入，每铺2层玻纤织物用压辊滚压一次，重复上述操作，达到设计厚度1.2mm。
（5）按上述方法，分别制作厚度为2mm、4mm、6mm、8mm、12mm、15mm的FRP板。
（6）常温固化24h后，把FRP放进鼓风干燥箱80℃恒温24h。
1.4 试验方法
（1）制样：根据《GB/T1447-2005纤维增强塑料拉伸性能试验方法》和《GB/T1449-2005纤维增强塑料弯曲性能试验方法》，用小型精雕机制样。
（2）性能测试：按照《GB/T1447-2005纤维增强塑料拉伸性能试验方法》测试不同厚度试样的拉伸强度和拉伸弹性模量，按照《GB/T1449-2005纤维增强塑料弯曲性能试验方法》测试不同厚度试样的弯曲强度和弯曲弹性模量。
（3）依据测试结果，以厚度为横坐标，以强度/模量为纵坐标绘制曲线图。
2 分析与小结
2.1 拉伸强度和弯曲强度
图1可以看出，当厚度小于6mm时，随着厚度的增加，拉伸强度随之增加；
当厚度超过6mm后，拉伸强度几乎不增加。弯曲强度比较稳定，不同厚度的试样弯曲强度相差不大。
2.2 拉伸弹性模量和弯曲弹性模量
图2可以看出，当厚度小于6mm时，随着厚度的增加，拉伸弹性模量随之增加；
当厚度超过6mm后，拉伸弹性模量几乎不增加。弯曲弹性模量比较稳定，不同厚度的试样弯曲弹性模量相差不大。
3 结语
使用文章中叙述的原材料、工艺制备的7种不同厚度的玻璃纤维增强塑料板，依据GB/T1447-2005《纤维增强塑料拉伸性能试验方法》和GB/T1449-2005《纤维增强塑料弯曲性能试验方法》测试其拉伸强度、拉伸弹性模量、弯曲强度和弯曲弹性模量。可以得出以下结论：
（1）随着样品厚度的增加，拉伸强度和拉伸弹性模量增加；
但当试样厚度达到6mm后，试样的拉伸强度和拉伸弹性模量略有增加但不明显。
（2）厚度对手糊玻璃钢弯曲强度和弯曲弹性模量的影响不大。
参考文献
[1] 何宇声等.人品+技术=产品质量[J].纤维复合材料，2001（04）.
[2] 赵华俊，毕松海，李建.玻璃纤维的含量对复合材料的力学性能影响及表征研究[J].安徽工程科技学院学报，2009（01）.
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