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玻璃鋼浮標材料的增強改性探討

 

單向合成復合材料的面內力學性能不均勻,而面外性能和損傷容限低,通過紡織復雜排列纖維,能使面內性能均勻并改善面外性能和損傷容限。上世紀80年代后期,新型的二維和三維機織和編織工藝研究成功,多軸向編織技術及織物的多層縫合技術的成功,提供了沿厚度方向的增強件。三維結構的纖維不僅通過二維平面,而且通過厚度方向,在空間相互交織形成整體結構,克服了復合材料層板層間性能弱的缺點,具有良好的整體性、層間性能、抗沖擊性等性能,還可以直接整體織造成型各種復雜形狀的大小構件,防止了后加工對纖維的損傷,從而提高了構件的損傷容限,降低了制造成本。由兩種或兩種以上的纖維與基體復合得到的混雜纖維復合材料,具有獨特性能?;祀s纖維復合材料的性能與組成各單一纖維復合材料的性能、鋪層順序和混雜結構等有關。研究結果表明,將玻璃纖維與碳纖維混雜可以提高玻璃鋼的平面剪切模量,并且碳纖維置于外層的混雜纖維玻璃鋼的平面剪切模量較高而且玻璃鋼的剛度主要是碳纖維保證的[24]。另外,混雜纖維不僅能改善玻璃鋼的力學性能,而且對阻尼性能也產生影響。玻璃纖維含量越多,玻璃鋼阻尼越高,碳纖維含量越多,阻尼越小,玻璃纖維在外層的玻璃鋼的阻尼性能高于其在內層時的情況,在抑制振動、降低噪音的能力方面,混雜纖維玻璃鋼優于金屬的。我國每年因腐蝕總經濟損失可達5000億元以上,約占國民生產總值(GNP)的5%,而海洋腐蝕的損失約占1/3。因此,人們在不斷探索、研究耐腐蝕的材料,盡管玻璃鋼存在一些不足(彈性模量較小,剛性、耐磨性較差,層間剪切強度較小等),但還是能很好滿足這一要求,因此玻璃鋼得到了廣泛的應用。為了更充分的發揮玻璃鋼的性能,人們對玻璃鋼進行了一系列改性。隨著這些改性技術不斷成熟,玻璃鋼將在浮標材料中占的比例不斷增大,甚至有可能代替鋼鐵,占主導地位。由上述浮標用的玻璃鋼情況看,對其發展方向做如下展望:對于改善玻璃鋼的強度、層間剪切強度,研究一種粒子(如納米稀土)加到玻璃纖維中,能與基體發生化學反應,并且使玻璃纖維與基體生成三維網狀結構。對于改善玻璃鋼的耐磨性,研究在基體中加入某種粒子(如SiC),產生彌散作用,達到改善玻璃鋼的耐磨性。(3)對于浮標用的玻璃鋼,人們希望其是同性材料,因此我們可以利用TYVEK的成型技術等類似的方法研究制造玻璃布、玻璃氈等玻璃纖維制品,達到玻璃鋼制品近似同性。
單向合成復合材料的面內力學性能不均勻,而面外性能和損傷容限低,通過紡織復雜排列纖維,能使面內性能均勻并改善面外性能和損傷容限。上世紀80年代后期,新型的二維和三維機織和編織工藝研究成功,多軸向編織技術及織物的多層縫合技術的成功,提供了沿厚度方向的增強件。三維結構的纖維不僅通過二維平面,而且通過厚度方向,在空間相互交織形成整體結構,克服了復合材料層板層間性能弱的缺點,具有良好的整體性、層間性能、抗沖擊性等性能,還可以直接整體織造成型各種復雜形狀的大小構件,防止了后加工對纖維的損傷,從而提高了構件的損傷容限,降低了制造成本。由兩種或兩種以上的纖維與基體復合得到的混雜纖維復合材料,具有獨特性能?;祀s纖維復合材料的性能與組成各單一纖維復合材料的性能、鋪層順序和混雜結構等有關。研究結果表明,將玻璃纖維與碳纖維混雜可以提高玻璃鋼的平面剪切模量,并且碳纖維置于外層的混雜纖維玻璃鋼的平面剪切模量較高而且玻璃鋼的剛度主要是碳纖維保證的[24]。另外,混雜纖維不僅能改善玻璃鋼的力學性能,而且對阻尼性能也產生影響。玻璃纖維含量越多,玻璃鋼阻尼越高,碳纖維含量越多,阻尼越小,玻璃纖維在外層的玻璃鋼的阻尼性能高于其在內層時的情況,在抑制振動、降低噪音的能力方面,混雜纖維玻璃鋼優于金屬的。我國每年因腐蝕總經濟損失可達5000億元以上,約占國民生產總值(GNP)的5%,而海洋腐蝕的損失約占1/3。因此,人們在不斷探索、研究耐腐蝕的材料,盡管玻璃鋼存在一些不足(彈性模量較小,剛性、耐磨性較差,層間剪切強度較小等),但還是能很好滿足這一要求,因此玻璃鋼得到了廣泛的應用。為了更充分的發揮玻璃鋼的性能,人們對玻璃鋼進行了一系列改性。隨著這些改性技術不斷成熟,玻璃鋼將在浮標材料中占的比例不斷增大,甚至有可能代替鋼鐵,占主導地位。由上述浮標用的玻璃鋼情況看,對其發展方向做如下展望:對于改善玻璃鋼的強度、層間剪切強度,研究一種粒子(如納米稀土)加到玻璃纖維中,能與基體發生化學反應,并且使玻璃纖維與基體生成三維網狀結構。對于改善玻璃鋼的耐磨性,研究在基體中加入某種粒子(如SiC),產生彌散作用,達到改善玻璃鋼的耐磨性。(3)對于浮標用的玻璃鋼,人們希望其是同性材料,因此我們可以利用TYVEK的成型技術等類似的方法研究制造玻璃布、玻璃氈等玻璃纖維制品,達到玻璃鋼制品近似同性。
 

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