玻璃纤维表面处理技术研究进展

玻璃纤维表面处理技术研究进展 曹淑伟 张大海 管艳丽 高永栓 范锦鹏 (航天材料及工艺研究所先进功能复合材料技术国防科技重点实验室，北京100076) 文摘为了充分发挥玻璃纤维在玻璃纤维增强树脂基复合材料中的承载作用，需对其表面进行预处理， 以便形成有效的界面粘结，可大大提高复合材料综合性能。本文阐述了玻璃纤维增强树脂基复合材料界面改 性研究近况，并讨论了目前存在的主要问题及发展方向。 关键词玻璃纤维，树脂基复合材料，界面 SurfaceModificationTechnologyofGlassFiber CaoShuweiZhangDahaiGuanYanliGaoYongshuanFanJinpeng (NationalKeyLaboratoryofAdvancedFunctionalCompositeMaterials，AerospaceResearch InstituteofMaterials&ProcessingTechnology．Beijing100076) AbstractInordertoimprovetheperformanceofglassfiberreinforcedresinmatrixcomposite，thesurfaceofthe glassfibersshouldbetreatedtoexerttheirreinforcingeffect．Inthispaper，progressonthesurfaceofglassfiberrein- forcedresinmatrixcompositeisexpatiatedandthemainproblemsanddevelopmentdirectionarealsodiscussed． KeywordsGlassfiber，Resinmatrixcomposite，Interface l 引言 玻璃纤维增强树脂基复合材料，是目前技术比较 成熟且应用广泛的一类复合材料，具有良好的易成型 性、绝缘性能好、抗腐蚀和疲劳损伤等优异性能和低 廉的成本。由于玻璃纤维与树脂基体之间的模量相 差很大，且二者间不易润湿，所以其复合材料界面结 合较弱。为了充分发挥其承载作用，应提高玻璃纤维 与树脂基体的相容性、浸润性和反应性，在纤维和基 体间制备性能优异的界面层。本文阐述了玻璃纤维 增强树脂基复合材料界面改性研究近况，并讨论了目 前存在的主要问题及发展方向。 2常用表面处理 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 2．1热处理 刘雄亚心1发现热处理的最佳温度为350℃，处理 时间为6S，可除去玻璃纤维的吸附水或润滑剂。 “旧1等认为热处理的最佳温度为450。C，处理时间为 1 h，还应将经过热处理的玻璃纤维在肥皂水中超声 清洗5min，并用蒸馏水清洗。热处理法工艺简单、实 用，但是单独使用效果欠佳。 2．2酸碱刻蚀处理 刻蚀处理足通过酸碱在纤维表面进行化学反应形 成一些凹陷或微孔，使玻璃纤维表面产生大量的Si— OH键，待纤维与基体复合时，一些高聚物的链段进入 到空穴中，起到类似锚固作用，增加了玻璃纤维与聚合 物界面之问的结合力，同时增加了玻璃纤维表面具有 反应性硅烷醇的数量HJ，此种方法的最终处理效果主 要与酸碱种类、浓度、处理时间和处理温度有关。 柳华实p1等将玻璃纤维在1脚L／L盐酸中浸泡 30min后，用扫描电子显微镜发现玻璃纤维表面形成 了少量微孔，处理后的纤维和石膏界面接触紧密，玻 璃纤维增强石膏复合材料抗折强度提高20％。孙文 强∞1等发现碱对玻璃纤维刻蚀作用强烈，难于控制， 导致玻璃纤维强度明显下降，但用碱处理后的玻璃纤 维表面仍很光滑；稀HCI和稀H：sO。可以有效的增加 其表面积，改善玻璃纤维表面的浸润性。但是玻璃纤 维在被酸碱刻蚀后，表面层遭到破坏，很容易造成应 力集中，使其自身强度有所下降。Tomao⋯等发现将 玻璃纤维置于20％的HCl中，100℃下处理6h后，可 以在提高纤维表面羟基含量和纤维自身强度的下降 之问得到最好的处理效果。从力学性能的角度来说， 玻璃纤维酸碱刻蚀工艺不是一种有效的表面处理方 法，但在增加玻璃纤维表面积和反应性官能团数量方 收稿日期：2008—09—20 作者简介：曹淑伟，1984年出生，硕士，主要从事陶瓷基复合材料的研究。E—mail：caoshuwei@126．corn 宇航材料工艺2009年第1期 一5一 万方数据 面具有显著作用。 2．3偶联剂处理 对于玻璃纤维增强热固性树脂或极性热塑性树 脂复合材料，可采用偶联剂对玻璃纤维进行表面处 理，使树脂与玻璃纤维表面形成化学键，从而获得有 效的界面粘结旧qJ。Lee等L10J采用RTM工艺并采用 硅烷偶联剂对玻璃纤维进行表面改性，测试和分析了 玻璃纤缈UPR(不饱和聚脂)复合材料的孔隙含量 和弯曲强度，结果发现，用硅烷偶联剂^y—MPS[(一 甲基丙烯酰氧基)丙基三甲基氧硅烷]处理玻璃纤维 后，复合材料中的孑L隙含量低于未处理过的复合材 料。由于玻璃纤维表面和UPR界面结合力的提高以 及在树脂浸润的过程中孔隙含量的减少，经Y—MPS 处理过的玻璃纤维增强的UPR树脂复合材料的弯曲 强度和弯曲模量都高于未经偶联剂处理的复合材料。 Park等¨u采用1一氨氧丙基三乙氧基硅烷(APS) 和1一(甲基丙烯酰氧基)丙基三甲氧基硅烷(MPS)的 不同浓度的溶液(质量分数为0．1％一0．5％)处理玻 璃纤维，并测量了UPR／玻璃纤维的层间剪切强度、临 界应力强度因子以及经硅氧烷处理过的玻璃纤维的接 触角。结果表明，经硅氧烷处理过的玻璃纤维的表面 自由能增加了。偶联剂也提高了复合材料的层间剪切 强度。用质量分数为0．2％的MPS／APS处理的玻璃 纤维复合材料的应力强度因子达到最大值，约为3．98 MPa／m2；当继续增加MPS／APS的浓度时，复合材料的 力学性能降低，这主要是由于MPS上的C—O和APS 上的一NH之间的氢键的形成，说明玻璃纤维与偶联剂 之间的氢键发挥着莺要的作用。 对于玻璃纤维增强聚丙烯等非极性热塑性树脂 复合材料u2，17J，由于此类材料的分子链是饱和的和 非极性的，不能与偶联剂反应，很难获得有效的界面 粘接。目前以硅烷偶联剂处理为基础的方法主要有 两种：一是采用浸润剂对玻璃纤维直接浸润，浸润剂 中除了含有偶联剂以外，还有聚合物成膜剂；二是对 玻璃纤维表面进行接枝，先对玻璃纤维表面进行偶联 剂处理，然后引入过氧化物、功能化聚丙烯或者柔性 橡胶层，该法具有很好的应用价值。此外，向聚丙烯 基体中添加功能化聚丙烯也可有效地提高界面粘接 强度，所谓功能化聚丙烯是马来酸酐或丙烯酸与聚丙 烯的接枝共聚物，它可以为基体提供极性基团与偶联 剂形成化学键，从而提高复合材料的界面强度。 张志谦等【1引在聚丙烯基体中加入马来酸酐接枝 改性的聚丙烯，显著提高了复合材料的界面强度。通 过对比改性前后复合材料样品的拉伸性能，结果表明 基体中加入20％接枝聚丙烯，复合材料的拉伸强度 提高了33％。 易长海【1引等利用盯一IR方法研究了经硅烷偶 联剂处理的玻璃纤维，结果发现，经硅烷偶联剂处理 的玻璃纤维虽然表面能有所降低，但玻璃纤维表面产 生与玻璃纤维有化学键合的活性官能团。 Iglesias幽4等发现在界面区内互穿网络的分子结 构对界面强度的提高贡献最大，并证明了水解作用导 致界面强度下降主要原因是由于界面上原有的Si— O—si键水解造成的。Iglesias心刊等研究了界面区的分 子结构与力学性能的关系以及界面相疲劳损伤机理。 硅烷偶联剂在使用中易于自缩聚成硅氧烷低聚物，实 际的利用率很低，一般只占偶联剂总量的10％一20％， 且与玻璃纤维表面的有效化学键合还极易水解僻1。 陈育如旧1发现利用铝酸酯偶联剂对玻璃纤维的 表面处理比用沃兰(甲基丙稀酰氯化铬络合物)、硅 烷偶联剂处理的效果要好，其弯曲、拉伸强度、弯曲模 量都高于后者处理的结果。 硅烷偶联剂与其他助剂一起使用，能够显著提高 处理效果。ParkⅢo等将MPS接枝到聚丁二烯主链 上，可在玻璃纤维和MiX3间形成硅氧键，同时在乙烯 基酯树脂和聚丁二烯之间化学键合。Lee滔1等验证 了以上结论。LauraⅢ1等采用了含有酸酐、环氧基和 氨基的三种反应型硅烷偶联剂对玻璃纤维进行处理， 结果发现，当体系中不含有增韧剂乙丙橡胶时，三种 硅烷偶联剂基本不起作用；当增韧剂的质量分数达到 20％，含有酸酐的硅氧烷效果最好；复合材料的弹性 模量与采用的偶联剂种类无关，而屈服极限和冲击强 度则与所使用的偶联剂种类密切相关。 3其他表面处理方法 3．1等离子体表面处理 采用等离子体聚合技术改善玻璃纤维的浸润性和 表面粗糙度，但在提高复合材料强度的同时造成了其 模量下降。V．Cech憎刊等发现分别经氩等离子体和乙 烯基三乙氧基硅烷(VTEO)处理的玻璃纤维增强聚酯 复合材料的界面剪切强度基本一致，但低于单独使用 甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(A一174)处理的 IFSS70．8％；A一174处理后的玻璃纤维再经氩等离 子体处理，其复合材料的层问剪切强度下降了50％。 李志军Ⅲo发现，等离子体会使玻璃纤维表面的官能团 发生变化，并在纤维表面产生轻微刻蚀，提高了基体对 玻璃纤维的浸润状况，复合材料界面黏合增强。采用 等离子体处理的玻璃纤维，其复合材料力学性能比未 处理的高2～3倍，还能改善耐湿热稳定性。 3．2稀土元素处理 稀土元素通过化学键合与物理吸附被吸附到玻 璃纤维表面并在靠近纤维表面产生畸变区，吸附在玻 璃纤维表面上的稀土元素改善了玻璃纤维与基体的 宇航材料工艺2009年第1期 万方数据 界面结合力。但是过多的稀土元素，会减弱了界面结 合力并导致复合材料拉伸性能下降。程先华和薛玉 君L舢圳研究了SGS(含1．O％氨基硅烷偶联剂SG— Si900的酒精溶液)、RES(含稀土元素0．1％～0．8％ 的酒精溶液)和SGS／RES(含1．0％SG—Si900和稀 土元素的酒精溶液)三种表面改性剂处理玻璃纤维 的最佳用量及其对玻璃纤维增强mE复合材料冲 击磨损和拉伸性能的影响，结果发现RES比SGS／ RES和SGS能够更好地提高玻璃纤维与胛FE之间 的界面结合力和提高复合材料的摩擦磨损性能，且当 稀土元素在表面改性剂中的质量分数为0。3％时复 合材料的拉伸性能最佳。 4展望 玻璃纤维增强树脂基复合材料的界面研究较为 成熟，玻璃纤维的改性方法也较多而且已经得到普遍 的应用。目前，采用硅烷类偶联剂对玻璃纤维进行表 面处理，制得树脂基复合材料其处理效果较好，但是 其利用率低。因此，提高硅烷偶联剂与玻璃纤维表面 的键接效率，将成为今后的研究重点。 参考文献 1李新中．玻璃纤维增强HDPE及其硅烷交联改性研 究．2006 2刘雄亚，谢怀勤．复合材料工艺及设备．武汉：武汉工 业大学出版社，1997 3 LiZF，RuckensteinE．Strongadhesionandsmoothcon- ductivesurfaceviagraftpolymerizationofanilineonamodified das8fiberSHrface。JoumalofColloidandInterfaceScience，2002； 251：343～349 4 GonzalezBJ，BaselgaJ，AznarAJ．Mierostructuraland wettabilitystudyofsurfacepretreatedglassfibres．JournalofMate- rialsProcessingTechnology，1999；92～93：129～134 5柳华实，葛曷～，王冬至等．玻璃纤维表面处理对玻璃 纤维／石膏复合材料力学性能的影响．山东建材，2004；25(5)： 34～36 6孙文强，曾辉，牛兰刚等．耐高温复合材料用玻璃纤维 表而处理研究(1)酸碱刻蚀处理的研究．玻璃钢／复合材料， 2000；(1)：33—35 7 TomaoV，SiouffiAM，DenoyelR．Influenceoftimeand temperatureofhydrothermaltreatmenton{；l船sfiberssurface． JournalofChromatoGraphyA，1998；829：367—376 8 PlueddelnamannEP．SilaneCouplingAgeptsPlenum． NewYork，1982 9 lshidaH．AReviewofrecentprogressinthestudiesof molecularandmicrostructureofcouplingagentsandtheirfunc- tionsincomposites，coatingsandadhensivejoints．PolymerCom— posites，1984：5：101 10keGW，LeeNJ．JangVJ eta1．Effectsofsurface modificationontheresin．transfermouldingofglass—fiber／unsatu— rated—polyestercomposites．CompositesScienceandTechnology， 2002；62：9～16 11 ParkSooJin，JinJoongSeong．Effectofsilanecoupling agentoninterphaseandperformanceofd鹏sfibers／unsaturated polyestercomposites。JournalofColloidandInterfaceScience， 宇航材料工艺2009年第1期 2001；242：174—179 l2 ThomasonJ L．SchoolenbergGE．Anlnvestigationof glassfiber／polypropyleneinterfacestrength&itseffectoncom- positeproperties．Composite，1994；25：197—203 13 SchohensBJR．BrackmanJ C．PaperpresentedatIC— CI—Vconferen．Goteborg．Swenden．June．1994 14 MaderJacobaschHJ．GrnndkeK．Influenceofanopti— mizedinterphaseonthepropertiesofpolypropylene／glassfibre composites．Composites，1996；27A：079 15 ThomasonJL．鸭einterfaceresioninglassfibre—rein— forcedepoxyresincomposites：1．Samplepreparation，voidcon— tentandinterracialstrength．Composites。1995；26：467—475． 16 LindseyKA，RuddCD，DwenM．Effectsoffibresize formulationsonthemechanicalpropertiesofunidirectionalrein。 forcedglassfibre／polyesterresinlaminates．Mater．SCi．Lett．， 1995；14：942—947 17周晓东，郭文军，戴干策．接枝改性聚烯烃在玻璃纤 维浸润剂中的应用．玻璃钢／复合材料；2000；1：10—13 18张志谦，龙军，刘立洵等．玻璃纤维增强聚丙烯复合 材料界面改性研究．宇航材料工艺，2002；32(4)：28～3l 19易长海，周奇龙，许家瑞等．硅烷偶联剂处理玻璃纤 维表面的形态及活化机理．荆州师范学院学报，2001；24(2)： 93～96 20 IglesiasJG，GonzalezBenitoJ，AznarAJeta1．Effectof glassfibersurfacetreatmentsOilmechanicalstrengthofepoxy basedcompositematerials．JournalofColloidandInterfaceSci· enee．2002；250：251～260 21 TomozawaM．PengYL．Surfacerelaxationasamecha- nismofstaticfatigueofpristinesilicaglassfibers．JournalofNon— CrystallineSolids．1998；240：104—109 22WangW．DibenedettoAT．Amodifiedsilanetreatment forsuperiorhydrolyticstabilityofglassreinforcedcomposites． JournalofAdhesion，1998；68(3—4)：183—201 23陈育如．铝锆偶联剂的应用．塑料工业，2001；29(6)： 44—46 24 RohehoonPark，JyongsikJang．Astudyoftheimpact propertiesofcompositesconsistingofsurface-modifiedglassfibers invinylesterresin．ComposiresScienceandTechnology，1998； 58：979—985 25LeeGW．LeeNJ，JangJ eta1．Effectsofsurfacemodi— ficationontheresin—transfermoulding(RTM)ofglass—fibre／un- saturated．polyestercomposites．CompositesScienceandTechnolo． gY．2002；62：9一16 26LauraDM，KeskkulaH。BarlowJWeta1．Effectof—as8 fibersurfacechemistryonthemechanicalpropertiesofgIassfiber reinforced，rubber—toughenednylon6．Polymer，21302；43：4673-4687 27 CechV，PrikrylR，BalkovaReta1．Plasmasurface treatmentandmodificationofglassfibers．Composites：PartA， 2002：33：1367～1372 28李志军，程光旭，韦玮．离子体处理在玻璃纤维增强 聚丙烯复合材料中的应用．中困塑料，2000；14(6)：45～49 29程先华，薛玉君，谢超英．稀土元素表面处理对玻璃 纤维填充金属一塑料多层复合材料冲击磨损性能的影响．中 国稀土学报，2001；19(4)：373～375 30薛玉君，程先华．稀土元素表面处理玻璃纤维增强啪 复合材料的拉伸性能．中国稀土学报，2002；20(1)：4l，44 (编辑吴坚) 一7一 万方数据 玻璃纤维表面处理技术研究进展 作者： 曹淑伟， 张大海， 管艳丽， 高永栓， 范锦鹏， Cao Shuwei， Zhang Dahai， Guan Yanli， Gao Yongshuan， Fan Jinpeng 作者单位： 航天材料及工艺研究所先进功能复合材料技术国防科技重点实验室,北京,100076 刊名： 宇航材料工艺 英文刊名： AEROSPACE MATERIALS & TECHNOLOGY 年，卷(期)： 2009，39(1) 引用次数： 0次 参考文献(30条) 1.李新中 玻璃纤维增强HDPE及其硅烷交联改性研究 2006 2.刘雄亚.谢怀勤 复合材料工艺及设备 1997 3.Li Z F.Ruckenstein E Strong adhesion and smooth conductive surface via graft polymerization of aniline on a modified glass fiber surface 2002 4.Gonzalez B J.Baselga J.Aznar A J Microstructural and wettability study of surface pretreated glass fibres 1999 5.柳华实.葛曷一.王冬至.李国忠 玻璃纤维表面处理对玻璃纤维/石膏复合材料力学性能的影响[期刊 论文 政研论文下载论文大学下载论文大学下载关于长拳的论文浙大论文封面下载 ]-山东建 材 2004(5) 6.孙文强.曾辉.牛兰刚.顾有伟 耐高温复合材料用玻璃纤维表面处理研究(1)--酸碱刻蚀处理的研究[期刊论文]-玻 璃钢/复合材料 2000(1) 7.Tomao V.Siouffi A M.Denoyel R Influence of time and temperature of hydrothermal treatment on glass fibers surface 1998 8.Plueddelnamann E P Silane Coupling Agepts Plenum 1982 9.Ishida H A Review of recent progress in the studies of molecular and microstructure of coupling agents and their func tions in composites,coatings and adhensive joints 1984 10.Lee G W.Lee N J.Jang V J Effects of surface modification on the resin-transfer moulding of glass- fiber/unsaturated-polyester composites 2002 11.Park Soo Jin.Jin Joong Seong Effect of silane coupling agent on interphase and performance of glass fibers/unsaturated polyester composites 2001 12.Thomason J L.Schoolenberg G E AnInvestigation of glass fiber/polypropylene interface strength & its effect on composite properties 1994 13.Scholtens B J R.Brackman J C Paper presented at IC-CI-V conferen 1994 14.Mader Jacobasch H J.Grnndke K Influence of an optimized interphase on the properties of polypropylene/glass fibre composites 1996 15.Thomason J L The interface region in glass fibre-reinforced epoxy resin composites:1.Sample preparation,void content and interfacial strength 1995 16.Lindsey K A.Rudd C D.Dwen M Effects of fibre size formulations on the mechanical properties of unidirectional reinforced glass fibre/polyester resin laminates 1995 17.周晓东.孙斌.郭文军.戴干策 接枝改性聚烯烃在玻璃纤维浸润剂中的应用[期刊论文]-玻璃钢/复合材料 2000(1) 18.张志谦.龙军.刘立洵.金政.王卓 玻璃纤维增强聚丙烯复合材料界面改性研究[期刊论文]-宇航材料工艺 2002(4) 19.易长海.周奇龙.许家瑞 硅烷偶联剂处理玻璃纤维表面的形态及活化机理 2001(2) 20.Iglesias J G.Gonzalez Benito J.Aznar A J Effect of glass fiber surface treatments on mechanical strength of epoxy based composite materials 2002 21.Tomozawa M.Peng Y L Surface relaxation as a mechanism of static fatigue of pristine silica glass fibers 1998 22.Wang W.Dibenedet to A T A modified silane treatment for superior hydrolytic stability of glass reinforced composites 1998(3-4) 23.陈育如 铝锆偶联剂的应用[期刊论文]-塑料工业 2001(6) 24.Rohchoon Park.Jyongsik Jang A study of the impactproperties of composites consisting of surface- modified glass fibers in vinyl ester resin 1998 25.Lee G W.Lee N J.J ang J Effects of suFface modification on the resin-transfer moulding(RTM)of glass-fibre/unsaturated-polyester composites 2002 26.Laura D M.Keskkula H.Barlow J W Effect of glass fiber surface chemist ry on the mechanical properties of glass fiber reinforced,rubber-toughened nylon 6 2002 27.Cech V.Prikryl R.Balkova R Plasma surface treatment and modification of glass fibers 2002 28.李志军.程光旭.韦玮 等离子体处理在玻璃纤维增强聚丙烯复合材料中的应用[期刊论文]-中国塑料 2000(6) 29.程先华.薛玉君.谢超英 稀土元素表面处理对玻璃纤维填充金属-塑料多层复合材料冲击磨损性能的影响[期刊论 文]-中国稀土学报 2001(4) 30.薛玉君.程先华 稀土元素表面处理玻璃纤维增强PTFE复合材料的拉伸性能[期刊论文]-中国稀土学报 2002(1) 相似文献(10条) 1.会议论文 何芳.王玉林.万怡灶.黄远.洪亮 玻璃纤维增强光固化树脂基复合材料性能研究 2004 以光固化丙烯酸类树脂为基体、玻璃纤维为增强体,制备了光固化树脂基复合材料.研究了玻璃纤维表面处理、体积分数对复合材料力学性能的影响 ,同时将树脂、连续纤维增强复合材料以及三维编织纤维增强复合材料的性能进行了比较.结果表明,表面处理能够有效改善复合材料的力学性能;随着纤 维体积分数的增加,复合材料力学性能大幅度提高.三维编织纤维增强复合材料具有更为优异的综合性能. 2.学位论文 何芳 玻璃纤维增强光固化树脂基复合材料的制备及性能研究 2003 该实验采用可见光固化技术制备了两种丙烯酸类高聚物,经过反复试验,确定了基体单体优选配比.同时将可见光固化技术与传统复合材料制备方法相 结合,以玻璃纤维作为增强体制备出玻璃纤维增强树脂基复合材料,并对其力学性能、摩擦磨损性能及体积收缩等情况进行了研究;利用扫描电镜(SEM)及 差热扫描量热仪(DSC)等测试手段对各类断口、磨损面及材料的热性能进行了分析.研究结果表明,将光固化技术用于制备玻璃纤维增强树脂基复合材料是 完全可能的;纤维的加入可有效提高树脂材料的各项力学性能,同时随着纤维体积含量的提高,力学性能也呈上升趋势;玻璃纤维偶联处理能有效改善纤维 与树脂基体之间的结合,从而提高复合材料的力学性能.对于EEP及其G3D/EEP复合材料,单体、光敏引发剂含量和纤维体积分数对材料的玻璃化转变温度均 有不同程度的影响.磨损条件对材料的耐磨性能影响较大.模拟体液润滑可有效降低材料的磨损率.同时纤维的加入可有效提高材料的耐磨性;在模拟体液 润滑条件下,三维编织纤维增强复合材料的耐磨性较好;同时载荷及滑动速度对材料的耐磨性也有一定的影响.与其他甲基丙烯酸类树脂相比,EEPE树脂的 聚合收缩率比较低.相同纤维体积分数的GL/EEPE复合材料与G3D/EEPE复合材料固化收缩率相差不大.该实验结合了光固化技术与复合材料的优势,制备工 艺简单,材料性能好,能够基本克服传统骨折外固定材料,如小夹板及石膏等的固有缺点,为新型骨折外固定材料提供了一个发展方向.但是今后对光固化机 理、光固化质量影响因素及实际应用等方面的研究还需要进一步深入. 3.会议论文 鲍红权.刘强华.崔凯.张成 镀金属(铝、镍)玻璃纤维制备及应用 2000 通过玻璃纤维表面金属化,使纤维在保持原有优异力学性能的基础上又具有了其表面金属层良好的导电、导热等一系列新性能,这使纤维在新型结构 功能一体化树脂基复合材料的研制开发方面具有广泛的应用前景.本文综述了镀金属(铝、镍)玻璃纤维制备技术及其在功能材料开发方面的应用,着重讨 论了它在树脂基电磁屏蔽材料方面的应用. 4.学位论文 杨忠清 玻璃纤维增强树脂基复合材料疲劳行为研究 2008 玻璃纤维增强树脂基复合材料在航空、汽车、船舶以及民用工业都得到了广泛应用，虽然玻璃纤维增强树脂基复合材料的疲劳现象无处不在，但现 在还没有办法从疲劳现象出发对其疲劳本质作出恰如其分描述，同时也没有对其进行疲劳寿命分析的通用方法。本文对玻璃纤维增强复合材料的疲劳行 为进行了系统的实验和理论研究。 论文首先回顾了纤维增强复合材料疲劳行为研究领域已经取得的研究成果，并对这些成果进行了分析和论述 ，通过实验数据的计算比较，给出了各种分析模型的适应性和解决实际问题的符合程度。 论文完成了6种层合板162个有效的玻璃纤维增强树脂基 复合材料层合板试验件的测试，其中50个试件用于静强度测试，112个试件用于疲劳性能测试。获得了比较系统的玻璃纤维增强复合材料层合板的疲劳性 能数据。给出了同种试件在不同的加载比下的刚度降曲线，以及不同种类试件在相同加载比下的刚度降曲线，并从材料内部微观损伤扩展机理的角度解 释了刚度随损伤单调下降原因。在疲劳试验的基础上对玻璃纤维增强复合材料层合板的疲劳行为开展了理论研究：给出了定义玻璃纤维增强复合材料层 合板在轴向应力作用下的状态函数，提出了一个由0°和90°单向板的S—N曲线来获得任意偏角层合板的S—N曲线的疲劳寿命模型；基于玻璃纤维增强复 合材料层合板的疲劳破坏机理，提出了一个由0°和90°单向板的S—N曲线来获得任意铺层层合板S—N曲线的模型；提出了一个描述层合板刚度退化的模 型，该模型可以很好地描述玻璃纤维增强复合材料层合板的刚度退化规律。 研究结果表明：论文中提出的理论分析模型和实验结果吻合的很好。 本文所获得的实验结果可直接用于玻璃纤维增强树脂基复合材料结构的设计，所提出的理论分析模型可用于任意铺层的玻璃纤维增强复合材料层合板结 构的分析计算。 5.期刊论文 李黎.孙斌.戴干策 稀相喷动流化床的流动特性 -华东理工大学学报（自然科学版）2004,30(5) 根据玻璃纤维毡增强热塑性树脂基复合材料(GMT)制备新工艺特点,提出了稀相喷动流化床的操作方式.测量了床内颗粒速度分布,考察了操作条件、 体系结构等因素对流化床流动特性的影响.结果表明:稀相喷流床中环隙区颗粒的下降速度比传统喷动床高出一个数量级;床内颗粒的喷动和输送的主要影 响因素是喷动气,亦受到流化气、导向管、喷嘴内径的影响.另外对中试装置内物料的流动特性进行了研究,为工艺的开发、设计和操作提供理论依据. 6.期刊论文 梁辉.徐庭献.杨德安.董向红 玻璃纤维增强双马来酰亚胺树脂基复合材料表面金属化的研究 -材料工 程2001(11) 采用化学方法对玻璃纤维增强双马来酰亚胺树脂基复合材料的表面进行镀前处理,以提高金属化镀层的质量.金属化工艺过程包括:材料的镀前处理 ,化学沉积铜,电镀铜和电镀光亮镍.实验结果表明,复合材料表面的粗化工艺对于镀层的质量具有重要的作用,经过适当的化学处理,使材料表面具有均匀 适当的粗糙度,同时改善表面的亲水性,提高表面对活性钯催化剂的均匀吸附能力,能够提高镀层与基体的结合力. 7.学位论文 裴清钢 短纤维增强聚酰亚胺树脂基复合材料 1998 采用常压模压成型工艺制备了应用于电连接器的短纤维增强双马来酰亚胺树脂基合材料.讨论了玻璃纤维长度与含量、玻璃纤维热处理、偶联剂处理 等对复合材料性能的影响因素.首次采用纳米级的凹凸棒土提高双马来酰亚胺树脂基体强度的方法,发现4ˉ5%wt含量的凹凸棒土对复合材料的强度提高显 著.提出了以硅灰石改善短纤维的强复合材料力学性能和工艺性的方法,妈得了令人满意的结果,同时研究了复合材料的力学性能和热性能. 8.会议论文 吴妙生.罗维奇.潘钢梁.卜裕国.王海娟 玻纤毡增强聚丙烯研究及性能对比 1998 该文介绍玻纤毡增强聚丙烯研究中的玻纤毡选择及表面处理，聚丙烯选择及改性。文中列出该所ＧＭＴ与其他复合材料性能对比，供产品选材应用 。 9.期刊论文 陈现景.戚德海.岳云龙.徐言超.于晓杰.CHEN Xian-jing.QI De-hai.YUE Yun-long.XU Yan-chao.YU Xiao-jie 玻纤增强热塑性树脂基复合材料的界面改性 -济南大学学报（自然科学版）2008,22(1) 综述玻璃纤维增强热塑性树脂基复合材料及其界面优化的国内外研究现状.当前改进界面相容性的方法,主要包括树脂基体的改性,如等离子体、表面 接枝、玻璃纤维偶联剂涂覆、浸润剂浸润等表面处理.在改善界面性能的诸多方法中,对玻璃纤维进行表面处理工艺比较简单,且随时可调整浸润剂配方和 加入其他助剂,如改性聚烯烃,可满足生产的需要.此种方法较适合大规模工业生产,是最具有发展前景的改性方法之一. 10.学位论文 张彦 纤维增强复合材料层合结构冲击损伤预测研究 2007 汽车制造业不断发展新材料和新技术以适应汽车轻量化设计的要求.具有比强度大、比刚度和比吸能高等优点的纤维增强树脂基复合材料在汽车轻量 化耐撞性结构设计(保险杠、前纵梁)中得到了越来越广泛地关注.在低速冲击作用下复合材料结构与传统金属结构的能量吸收和损伤破坏机理存在很大的 差异,而且非常复杂.由于影响因素众多,尽管目前有许多预测复合材料低速冲击作用下的损伤和响应过程的计算模型,但仍然存在以下问题:纤维增强树脂 基复合材料在冲击作用下将产生各种形式的损伤,如基体开裂、层间脱层和纤维断裂等,并且各种损伤相互作用.基于强度理论的预测模型不能很好地预测 各种损伤的产生与扩展过程.因此需要建立描述各种损伤的力学模型,提出有效、可靠的适用于工程应用的数值预测方法,对复合材料结构的冲击响应和损 伤问题作进一步深入系统的研究.因而,研究和建立一套有效的纤维增强树脂基复合材料结构的耐撞性数值仿真分析模型具有重大的意义和应用价值. 本文在充分吸收国内外树脂基纤维增强复合材料结构冲击作用下响应和损伤破坏机制的理论和实验研究基础上,针对冲击作用下复合材料结构内部产生 的各种损伤模式,将其分为层内和层间两类损伤,并提出了一个有效的层合结构力学模型:将层合结构作为复合材料子层结构和界面层结构通过粘接装配而 成.在此基础上,基于粘接域理论建立了界面层脱层损伤产生与扩展的分析模型;基于连续介质损伤力学建立了复合材料单层板层内各种损伤产生与扩展的 分析模型.最后,基于显式有限元程序ABAQUS/Explicit,建立了适合于工程需要的预测纤维增强树脂复合材料层合结构冲击作用下层内和层间损伤及变形 机理的有限元分析模型.主要创新性研究工作如下: (1)纤维增强复合材料层合结构脱层损伤分析模型建立针对纤维增强树脂基复合材料层合结构冲 击作用下产生的脱层损伤这一基本的损伤形式,采用三维界面单元来模拟复合材料层合结构中产生脱层处的界面层;基于粘接域(Cohesive zone)理论,建 立了统一的预测界面层脱层损伤行为的数学模型,采用损伤力学理论和断裂力学理论相结合的方法来模拟脱层损伤产生与扩展的整个过程,基于预测.修正 的方法推导了该模型的数值算法,建立了预测层间脱层损伤产生与扩展的数值模型,并通过ABAQUS/Explicit的材料本构模型用户子程序接口实现.进行了 单一开裂模式、混合开裂模式和低速冲击作用下碳/环氧复合材料层合结构(T300/914)脱层损伤产生与扩展的预测分析,验证了脱层损伤预测模型的正确 性. (2)基于连续介质损伤力学的复合材料单层板损伤本构模型建立针对复合材料结构的层内损伤,建立了考虑了各种层内损伤的单层板本构模型 .该模型基于连续介质损伤力学理论,引入了三个损伤变量分别用于描述层内的纤维断裂、基体开裂和纤维和基体界面脱粘损伤模式,并考虑了裂纹闭合效 应对损伤的影响;基于应变加法分解的假设,考虑了复合材料基体与剪切方向的非弹性应变;在热力学第二定律框架下推导了该本构模型的状态方程;基于 各向异性塑性力学理论,建立了考虑损伤耦合情况下非弹性应变的硬化方程;基于损伤力学理论建立了各损伤变量的损伤演化方程.基于预测-修正的方法 推导了该本构模型的数值算法,通过显式有限元程序ABAQUS/Explicit的材料本构模型用户子程序接口实现.通过 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 的复合材料力学试验,建立了一具体 织物型玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料的损伤本构模型,验证了所建立模型的正确性,并为该复合材料层合结构冲击作用下损伤预测分析提供了材料参 数. (3)复合材料层合结构冲击作用下层内损伤与层间损伤预测分析基于层合结构力学模型,建立了预测层内和层间损伤产生与扩展的有限元模型 .通过标准的复合材料断裂力学试验,确定了脱层损伤分析模型中的材料特性参数.进行了两种不同铺层方式的织物型玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料条 形层合板的落锤在不同高度下的冲击试验和相同条件下的复合材料结构受冲击的数值仿真分析,验证了模型的正确性.在此基础上进行了汽车典型复杂结 构-保险杠横梁在不同冲击速度下的结构损伤与响应的预测仿真分析. 本论文在充分吸收和借鉴前人成果的基础上,对纤维增强树脂基复合材料层合 结构在冲击作用下结构响应和损伤预测的数值模型进行了研究,并具体应用于复合材料层合结构的分析.本文建立的数值模型为纤维增强树脂基复合材料 的耐撞性分析提供了一套有效的数值仿真分析工具. 本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_yhclgy200901003.aspx 下载时间：2010年2月8日