复合材料测试技术复习

1、n1.11.1前言前言n1.2CM1.2CM试验的特点及其主要内容试验的特点及其主要内容n1.3CM1.3CM试验的标准试验的标准n1.41.4试验设计方法试验设计方法复合材料的一般分类方法 金属基复合材料 (MMCs) 陶瓷基复合材料 (CMCs) 聚合物基复合材料 (PMCs) 全世界的所有复合材料的生产量中，树脂基复合材料占90%以上，其中95%是玻璃纤维增强高分子基复合材料。 60年代年代 树脂基复合材料应用日益广泛；缺点：耐热性差树脂基复合材料应用日益广泛；缺点：耐热性差70年代年代 金属基复合材料；克服了树脂基复合材料的耐热差金属基复合材料；克服了树脂基复合材料的耐热差 和不导电、

2、导热性差的缺点和不导电、导热性差的缺点80年代年代 陶瓷基复合材料（耐热部件）；不足指出：提高韧性陶瓷基复合材料（耐热部件）；不足指出：提高韧性（3 3）CMCM的产品检验逐渐占有重要的地位，成为的产品检验逐渐占有重要的地位，成为CMCM试验技术不可分割的一部分。试验技术不可分割的一部分。 CM试验试验的的大体大体趋势趋势（P1）（2 2）对）对CMCM微观结构的研究，几乎应用了所有近微观结构的研究，几乎应用了所有近代测试仪器；代测试仪器；（1 1）对材料基本性能的测试，普遍要求提高其）对材料基本性能的测试，普遍要求提高其准确度和精密度；准确度和精密度；（2 2） CMCM的各向异性决定了试验

3、方法的复杂的各向异性决定了试验方法的复杂性。性。特点特点（1 1）处于不断完善、不断进步的过程中；）处于不断完善、不断进步的过程中；为了使试验中获得可以互相沟通，相互比较的试验为了使试验中获得可以互相沟通，相互比较的试验结果，以得到最佳社会效益，就必须制定标准。结果，以得到最佳社会效益，就必须制定标准。标准是经社会公认的，权威当局批准的，标准是经社会公认的，权威当局批准的，为了统一特定活动的，并要求共同实施为了统一特定活动的，并要求共同实施各项规则的文件。各项规则的文件。1.3 CM试验标准试验标准标准资料的分类标准资料的分类 按内容分按内容分基础标准、产品标准、工艺装备标准、原材料标基础标准

4、、产品标准、工艺装备标准、原材料标准和工艺方法标准五种；准和工艺方法标准五种；2) 按使用范围分按使用范围分有国际标准、区域性标准、国家标准、专业标准有国际标准、区域性标准、国家标准、专业标准、军用标准、企业标准六种；、军用标准、企业标准六种；3) 按技术成熟程度分按技术成熟程度分有法定标准、推荐标准、试行标准和标准草案四有法定标准、推荐标准、试行标准和标准草案四种。种。从从CM及其制品形成的过程可知，影响及其制品形成的过程可知，影响CM性能的性能的因素很多。如果我们能够合理安排试验程序，也就因素很多。如果我们能够合理安排试验程序，也就是通过试验设计，可以显著节省试验过程中人力，是通过试验设计

5、，可以显著节省试验过程中人力，财力和时间的消耗，财力和时间的消耗，以最少的试验次数寻找到最好以最少的试验次数寻找到最好的试验结果的试验结果。 1.4试验设计方法试验设计方法单因素优化实验设计步骤 确定实验范围 x：实验点 axb 确定目标 根据实际及实验要求，科学安排实验点单因素试验方法分类 均分法 对分法 黄金分割法（0.618法） 当两个因素当两个因素A A和和B B同时影响试验结果时，我们采同时影响试验结果时，我们采用陡度法来寻找最佳试验结果。用陡度法来寻找最佳试验结果。 先在一个平面内将因素先在一个平面内将因素A A和和B B取为坐标的水平轴取为坐标的水平轴和垂直轴。在该坐标内取不在一

6、条直线上的四个点和垂直轴。在该坐标内取不在一条直线上的四个点，四点分别为，四点分别为x1(A1,B2)，x2(A2,B2)，x3(A3,B3)，x4(A4,B4)四点的试验结果分别是四点的试验结果分别是f（x1），），f（x2），），f（x3），），f（x4）。定义）。定义x1-x2的陡度为的陡度为: 双因素优选双因素优选法：陡度法法：陡度法2212121212()()()()x xf xf xAABB 按上述定义可以求得六个陡度值。比较它们可按上述定义可以求得六个陡度值。比较它们可知哪个陡度大，陡度大的方向又哪一个试验结果好。知哪个陡度大，陡度大的方向又哪一个试验结果好。假设假设x1x4最大

7、，且最大，且f(x4)比比f(x1)好好, 则沿陡度大的方向则沿陡度大的方向x1x4探索，做试验探索，做试验x5，然后再进行分析，确定，然后再进行分析，确定x6，直至找到最佳点。直至找到最佳点。x5x4x3x2x1AB试验正交设计方法 水平 在正交设计中，每个因素在试验中所存在的状态称为水平。 试验指标 表示试验结果好坏的物理量为试验指标。 在一次试验中，试验指标可以是单个，也可以是多个。如温度为一因素，具体取如温度为一因素，具体取值值80、90、100，即，即为为3个水平。个水平。正交设计方法包括两个步骤：正交设计方法包括两个步骤： 选用正交表安排试验；选用正交表安排试验；正交试验结果的数据

8、分析。正交试验结果的数据分析。 正交表是正交设计的工具。正交表用Ln(mk)符号表示。 L9(34)表示4 个因素，每个因素各取3 个水平的问题，需做9 次试验的配列方法的正交表。 正交表的选用正交表的选用正交设计的优点正交设计的优点(1) 用较少试验次数找到好的试验结果。用较少试验次数找到好的试验结果。(2) 通过试验结果分析，容易区别各因素影响试通过试验结果分析，容易区别各因素影响试验结果的主次关系。验结果的主次关系。 (3) 从试验数据中容易了解每个因素各水平影响从试验数据中容易了解每个因素各水平影响试验结果的基本趋势。试验结果的基本趋势。(4) 除找到好的试验结果外，还能明确进一步试除

9、找到好的试验结果外，还能明确进一步试验的方向。验的方向。1.3 试验误差与数据处理测量误差 测量试验指标的实质是将被测量与规定的作为标准的量进行比较并确定比值的过程。测量值并不是客观存在的真值。测量值与客观真值的偏差称为误差。试验中，误差是不可避免的。 可分为系统误差、过失误差和随机误差三类。 1.3.1 试验误差分析试验误差分析 A 列表法B 图解法1.3.3 试验结果的表示方法（试验结果的表示方法（P12）C 函数表示法作业作业1.复合材料试验的特点及发展趋势是怎样的？复合材料试验的特点及发展趋势是怎样的？ 2.单因素单因素0.618法安排实验的基本原理是怎样的？法安排实验的基本原理是怎样

10、的？3.双因素法安排实验的基本原理是怎样的？双因素法安排实验的基本原理是怎样的？A.单丝直径 单丝直径的测试方法很多，常用的是显微镜法。显微镜法是采用透射式或反射式具有分格线目镜的显微镜。2.1.1单丝单丝的主要测试项目有直径、密度、强度和模量。利用单丝与周围介质对光透射率和反射率的差异可以在视野中清晰地看到单根纤维的轮廓。通过数纤维两边缘间的格数，再进行计算，就可以得到单丝直径。测试原理（作业） d=p.N p:目镜中每分格的标定宽度; N:格数. 至少应测量25根纤维，取平均值。透射式显微镜法制备试样的方法是：剪一小截纤维束放在载物玻片上，加一滴甘油，用干净针尖拨散纤维，盖上盖玻片。试样制

11、备和测试过程（P31）反射式显微镜法制备试样的方法是：将多束平行排布的纤维浇上已加固化剂的环氧树脂。固化后，在垂直纤维轴方向切断，将断面湿法磨平，抛光，洗净，擦干既可。测定纤维密度的方法有比重瓶浸液法，浮沉法和密度梯度管法。 B.纤维密度比重瓶浸液法一定质量的纤维（或粉料）在一定容积的比重瓶中，当液体对其完全浸润时，它占容积大小一定是它空间体积的大小。测试原理（）整个过程需要温度恒定，否则L不同，影响测量结果。 密度梯度管法（P32）先配好一组不同密度的混合液体，然后将液体由轻到重依次通过一个插到管底部的漏斗，注入管中。注入时避免对液体搅动和震荡（保证有密度梯度），使液体在管中自上到下保持由轻

12、到重的密度梯度状态。对此管内放入标准密度空心小球，标定管中高度h与密度的对应值，并画成图，要求h成直线关系。由公式可计算出纤维密度。混合定律公式（2-4）注意：配制的液体不能对试样起化学反应或溶解溶胀 。 C 单丝强度与模量在测量单丝拉伸强度和模量时，我们采用很灵敏的拉力机。测试前必须对仪器进行校核。用标准砝码对仪器进行调满和1/2量程校正，并用秒表对走纸速度和拉伸速度进行校正。 先以坐标纸做成纸框，再用镊子夹一根足够长的单丝，置于纸框空格中央，用浆糊固定，使纤维与纸框边平行，再用另一半纸框折叠盖压将单丝夹于中间，试样就准备好了。试样制备（3） S=4P/d2 E=4pl/d2l将试样夹好，使

13、纸框中线与夹具中线重合，然后打开记录仪开关。用剪刀将纸框剪断，留单丝独立承载，最后计算得到：A 纤维束拉伸强度在拉伸纤维束时，有可能各单丝受力不均而断裂参差不齐，这是由于夹头对各根纤维夹力松紧不一，或各单根纤维伸直的程度不一所致。如果用树脂将纤维粘结起来，依靠树脂传递应力，则可较好地克服上述缺点，其试验步骤与单丝的基本一致。2.1.2纤维束纱的粗细通常以支数表示，其定义是：每股纤维1克质量的长度米数值，量纲与线密度互为倒数。 B 纤维束线密度定义为单位长度纤维束地质量.可按下式计算线密度: t=m/l线密度越大 代表纤维越粗支数越大 代表纤维越细 ABC在一水平线上，中间悬挂一小重物（23g）

14、,使纤维呈ADB绷紧状态。当温度升高时，纤维束长度发生变化，D点的位置就下移到E点或上升到E点，根据公式可求得平均热膨胀系数）单位温度内纤维丝长度变化率 C 平均热膨胀系数中垂法（P36）粉状填料的测试 粉状填料的主要测试项目有：视密度，平均粒径和吸油值。2.2.1 视密度（表观密度）将漏斗与量筒安装好，漏斗下口与量筒入口对正并相距2030mm，用平板堵住漏斗下口，将粉料自由下落流入漏斗中，然后抽撤平板，使粉料自由落入量筒内，不允许震动或敲击量筒。待装满后，刮去量筒上多余的粉料，称量筒内粉料质量m，按下式计算粉料的视密度 =m/v v量筒的容积视密度定义为单位体积粉状料的质量。平均粒径及粒径分

15、布是粉料的常规指标，它直接与表面积有关，其测量方法有筛目分级、沉积天平分级及激光测粒仪。2.2.2平均粒径吸油值反映粉料比表面积大小和表面吸附能力吸油值反映粉料比表面积大小和表面吸附能力强弱，其定义为强弱，其定义为 1 g1 g炭黑吸附邻苯二甲酸二丁炭黑吸附邻苯二甲酸二丁酯的毫升数。广义说来，也有定义颜料和其它酯的毫升数。广义说来，也有定义颜料和其它粉料吸附亚麻仁油的，单位都是粉料吸附亚麻仁油的，单位都是ml/gml/g. . 2.2.2吸油值 其操作要点：用天平称粉料若干，放于洁净干燥的其操作要点：用天平称粉料若干，放于洁净干燥的玻板上，用精度为玻板上，用精度为0.1ml0.1ml滴定管将油

16、滴加到粉料上，滴定管将油滴加到粉料上，并不断搅拌，用玻棒滚压，逐渐滴入油，直至粉并不断搅拌，用玻棒滚压，逐渐滴入油，直至粉料全部粘在棒上，且玻板上无油状粉迹。料全部粘在棒上，且玻板上无油状粉迹。 1.1.试述显微镜法测单丝直径的原理。试述显微镜法测单丝直径的原理。2.2.试述纤维密度的测试原理，并说明测试过程中对试述纤维密度的测试原理，并说明测试过程中对浸液有什么要求？浸液有什么要求？3.3.测单丝强度及纤维束强度时试样应如何制备，为测单丝强度及纤维束强度时试样应如何制备，为什么这样？什么这样？4.4.吸油值反应了粉料的什么性能，测试前应怎样处吸油值反应了粉料的什么性能，测试前应怎样处理试样，

17、为什么？理试样，为什么？5.5.吸油值测试的吸油值测试的操作要点是操作要点是怎样的？怎样的？6. 试述中垂法测纤维束热膨胀系数的原理？试述中垂法测纤维束热膨胀系数的原理？ 环氧值是环氧树脂的一个重要指标，它反映树脂分子中环氧基团的含量和树脂与助剂反应的能力。3.1.1环氧值的测定定义为100克环氧树脂中环氧基团的物质的量。 CH CH2 + HX CH CH2X O OH 环氧基是一个醚键形式，是一个三元环，具有较大的张力和活性，能与许多试剂发生加成反应，导致三元环破裂。测定环氧值就是利用环氧基与卤化氢的加成反应。环氧树脂溶解于盐酸丙酮溶液，环氧基与稍过量的盐酸反应生成氯醇，多余的盐酸以甲基红

18、（红到黄）为指示剂用NaOH标准滴定液滴定。由空白实验和试样消耗的NaOH差值计算环氧值。原理环氧值= 100 x /m = (V0-V)N/10m V0 空白实验消耗NaOH溶液的体积，ml V 试样消耗NaOH溶液的体积，ml m 试样的质量 N NaOH溶液的浓度，mol/LCH CH2 + HX CH CH2X O OH 1 1 x 10-3 (V0-V) N（2）相对分子量高，环氧值低的树脂，不宜采用此 法。 注意事项（1）盐酸与丙酮相溶性不好，需现配现用；酸值是酯类树脂的一个重要参数，它表征树脂中游离酸的含量，也表示聚合反应转化的程度。3.1.2酸值的测定和羟值的测定中和通过乙酰化

19、反应与1g不饱和聚酯树脂生成的乙酸，所消耗KOH的毫克数。酸值为中和1g试样所需KOH的毫克数。将一定量树脂试样溶解于适宜的溶剂中，然后在酚酞存在下，用KOH标准溶液滴定,由消耗KOH溶液的体积计算酸值。 测定酸值的原理 酸值=56.1(V-V0)N/m V0 空白实验消耗KOH溶液的体积，ml V 试样消耗KOH溶液的体积，ml m树脂试样的质量 N KOH溶液的浓度，mol/LR-OH + (CH3CO)2O CH3COOR + CH3COOH(CH3CO)2 + H2O 2CH3COOHCH3COOH + KOH CH3COOK + H2O羟值表征树脂中羟基的含量。中和通过乙酰化反应与1

20、g不饱和聚酯树脂生成的乙酸，所消耗KOH的毫克数.其原理是酸酐与羟基酰化，对照空白实验，则可知与羟基酰化的酸酐消耗量。该消耗量就是中和滴定时少使用的标准氢氧化钾的毫克数。游离酚含量是酚醛树脂的主要技术指标，通常 以质量百分含量表示。 3.1.3 游离酚含量的测定合成酚醛树脂常采用单体苯酚，这样的话，树脂就会或多或少的有一些游离酚存在。酚能腐蚀橡胶和合金，遇热、明火、氧化剂、静电可燃，对皮肤、粘膜有强烈的腐蚀作用，也可抑制中枢神经系统或损害肝、肾功能，因此树脂中不宜过多的含有游离酚。以过量的KBrO3和KBr在酸性水溶液中反应生成Br2 , Br2与游离酚发生反应生成三溴苯酚。剩余的Br2与KI

21、反应生成I2,然后用Na2S2O3标液在淀粉指示剂下滴定。测定游离酚含量的原理 5KBr+KBrO3+6HCl 3Br2+6KCl+3H2O C6H5OH+3Br2 C6H2OHBr3+3HBr Br2+2KI I2+2KBr I2+2Na2S2O3 2NaI+Na2S4O6游离酚的含量=（V0-V）Nx0.01568x40/m C6H5OH 6Na2S2O3 94 158x6 x 158x10-3 x = 94x10-3/6 = 0.01568合成环氧树脂用到环氧氯丙烷，因为有机合成不可能达到100%的转化率，并且缩合时生成的NaCl也不可能完全洗净，所以树脂中往往存在微量氯。氯的存在对树脂

22、性能有较大的影响，尤以电性能最为显著。在树脂生产和使用时总是将氯含量作为重要指标加以控制，氯含量定义为树脂中氯元素占的百分比。通常规定应低于1%。 3.1.4氯含量氯的存在方式无机氯有机氯 A 无机氯的测定无机氯与树脂是一种混和状态，采用丙酮溶解树脂，在硝酸介质存在下使无机氯与AgNO3反应，多余的AgNO3用硫氢酸钾标液回滴。KSCN与AgNO3量的差值即为无机氯的量。 X=35.5(N1V1-N2V2)/10m N1V1-为AgNO3的浓度与用量体积之积 N2V2-为KSCN的浓度与用量体积之积 m-为试样质量B 有机氯的测定经KOH水解将有机氯从有机物上脱下，接下来的操作步骤与无机氯的测

23、定相同。通常氯含量指的是无机氯和有机氯的总和。聚合反应是放热反应，反应速度快放热速度快，出现峰值时间就短，在相同放热条件下，只要测定反应中各温度点的时间即可衡量反应活性大小，我们用放热峰温度，凝胶时间和固化时间三个量来衡量P51-52。不饱和聚脂树脂的活性和稳定性80 时的反应活性定义为在加入常量引发剂后（不加促进剂），80 时树脂的反应速度。3.1.5树脂固化和反应活性试验 80 时的热稳定性25 凝胶时间在80 温度环境中，液体不饱和聚酯树脂（不加引发剂和促进剂）从试验开始到倒置试样瓶气泡不能上升的时间。实质上它是表征树脂的自交联活性或贮存稳定性。定义为以苯乙烯为交联剂的不饱和聚酯树脂在常

24、量引发剂和促进剂条件下，25 环境中发生凝胶的时间。称量1001g树脂试样，加入40.2g过氧化物糊（含量50），充分搅拌后，用25水浴恒温，用滴管加入20.2g促进剂，开始搅拌，并同时计时。25凝胶时间测定A.如用手动搅拌，当出现挑丝即断时，记下时间即为凝胶时间；B.如用搅拌器，当试样沿杆上爬时，记下时间即为凝胶时间；C.如用凝胶时间测定仪，当树脂凝胶，粘度上升，往复运动阻力太大，测定仪自动停止运动，记下时间。粘度的测试方法很多，如用旋转粘度计和落球粘度计测的粘度，以PaS为单位；用粘度杯法测定的粘度以时间的长短来表示粘度大小。 3.1.7粘度测定是流体流动时内部互相摩擦程度的表征，是剪切应

25、力与变形速率的比值。粘度杯分涂1和涂4粘度计两种。其原理是由杯内通过规定口径的底孔流出等体积恒温液体时间的长短来判断粘度大小，时间越长粘度越大，时间越短粘度越小。 B粘度杯法(参照GB1723)涂1和涂4粘度计的区别试样在某温度下从恩氏计中流出200ml所需的时间与流出相同体积的20蒸馏水所需的时间之比。ET=tT/K20 C恩格勒粘度计（参照GB266）原理一重球在粘性流体中自由下落，开始时其速度越来越快，随着速度加快，流体剪切应力变大，从而阻碍钢球的力加大（粘性阻力），最后可达到平衡，使球下落到某一距离时开始匀速下落，由匀速下落速度可推出粘度。d2(0-)g/18v D落球粘度计原理不饱和

26、聚酯树脂中的酯基易受到碱的侵蚀，并发生不可逆反应，其浇铸体试样在碱溶液中浸泡，会发生变化，测定试样在试验前后的物理性能，即可比较耐碱性。 3.1.8不饱和聚酯树脂浇铸体耐碱性试验 原理= %100112MMM%10012MM试验结果1.从外观（光泽、龟裂、发粘）判断耐碱性2.从试样试验前后物理量变化率和保留率判断耐碱性3.2.2热塑性树脂熔点和软化点的测定A毛细管法（参照GB617） 设备毛细管，可调电炉，烧杯，温度计操作取长100mm, 内径为1 mm一端封闭的薄壁毛细管，装入少量干燥研细的试样，礅实，然后将毛细管捆在温度计上，使试样与温度计水银泡靠齐，放入油浴中加热，开始升温较快，最后按1

27、/min速度升温，观察试样开始熔化到全部熔化的温度，该温度范围即为熔点。 偏光显微镜或具加热炉透射显微镜。B显微镜观察法原理将试样置于显微镜下观察，如果是晶体或半晶体聚合物，可观察到双折射消失，非晶态聚合物可观察到熔化透明过程，这两种状态都可为熔点判断点。设备升温速度对结果影响很大，对于未知熔点范围的试样，最好先试做一次。粗略知道熔点范围，然后再正式测定。注意事项维卡软化点测定(参照GB1633)将材料试样置于液体传热介质中，在一定负荷，一定等速升温条件下，试样被1mm2的压针头压入1mm深时的温度。黑黄点数测定(参照HG2-775-74)100g树脂粉中黑黄杂质的点数。黑黄点数是表征树脂清洁

28、度的一个重要指标。熔融指数（MI）测定熔融指数又称熔体指数，是表征热塑性树脂相对分子质量与加工流动性能的一个指标。MI越大，说明流动性越好，相对分子质量越小。在恒定负荷下，聚合物熔体在规定温度下10min内通过标准出料模孔流出熔体质量的克数。1.环氧值和酸值各反应了哪种树脂的哪种特性？环氧值和酸值各反应了哪种树脂的哪种特性？试述盐酸试述盐酸丙酮法测环氧值的原理及该法的缺点。丙酮法测环氧值的原理及该法的缺点。2.试述盐酸试述盐酸丙酮法测环氧值的所用的指示剂是什麽丙酮法测环氧值的所用的指示剂是什麽 ，它是，它是如何变色的如何变色的3.试述测酸值的原理及用途？试述测酸值的原理及用途？4.试述游离酚含

29、量的测试原理试述游离酚含量的测试原理5.氯元素是以哪两种形式存在于环氧树脂中的，其含量是怎氯元素是以哪两种形式存在于环氧树脂中的，其含量是怎样测试的？样测试的？6.不饱和聚酯树脂固化过程中粘度、硬度、及放热量是如何不饱和聚酯树脂固化过程中粘度、硬度、及放热量是如何变化的？变化的？ 7.试举例说明树脂固化过程中应怎样判断其凝胶点？试举例说明树脂固化过程中应怎样判断其凝胶点？8.测粘度有哪些方法，其原理是怎样的？测粘度有哪些方法，其原理是怎样的？9.涂涂1、涂、涂4粘度计的区别是什么？粘度计的区别是什么？10.如何判断聚酯树脂耐碱性？如何判断聚酯树脂耐碱性？11.试述热塑性树脂的熔点测试方法及原理

30、。试述热塑性树脂的熔点测试方法及原理。底孔底孔孔长孔长水浴水浴终点判断终点判断涂涂15.6mm14mm有有流体流出流体流出50ml涂涂44.0mm4.0mm无无室温室温流出物流完，流出物流完，连续线中断成连续线中断成滴状滴状涂1和涂4粘度计的区别按照国家标准(GB1446-83)的规定：温度为232，湿度为4555。标准环境试样状态调节试样数量试样状态调节规定，试验前，试样在标准环境中至少放置24h;不具备标准条件者，试样可在干燥器中至少放置24h。每项至少5个。制备玻璃钢制品加工试样性能测试（1）树脂及固化剂（2）增强材料（3）脱模剂（4）填料玻璃纤维方格布，必须按规定尺寸事先裁剪好。191

31、不饱和聚酯树脂、引发剂及促进剂。脱模剂种类很多，一般分为片状、溶液型、油蜡型三类。实验中用到的是聚酯薄膜。主要有碳酸钙、滑石粉、石英、氯化石蜡等。实验中用到的是滑石粉。1、原材料一、制备玻璃钢板材纤维增强材料表面处理裁剪树脂胶液配制模具涂脱模剂干燥备用手糊修边脱模固化（1）手糊首先涂刷胶衣树脂，手工涂刷胶衣一般为两遍，两次涂刷的方向应该相互垂直。一般胶衣层厚度控制在0.3mm-0.5mm之间，涂刷量约为300g/500g/，不宜太厚或太簿。当胶衣层开始凝胶时，立即铺放玻璃纤维表面毡。这样既可以增强胶衣层，又有利于胶衣与结构层的粘合。涂刷胶衣需要用短毛刷，毛质要柔软。接下来，进行玻璃纤维布的铺层

32、施工。即刷一层树脂胶液，铺一层玻璃纤维布。 当制品的厚度超过10mm时，分两次或多次成型。如果实行多次成型，只有将前一次已固化的毛刺、气泡打磨掉才能继续施工。（2）固化手糊成型制品一般采用室温固化，也可以采用加热固化。固化温度应保持在15以上，相对湿度不高于70%，温度太低、湿度过高都不利于不饱和聚酯树脂的固化。（3）脱模当制品固化达到脱模强度，便可进行脱模。对于玻璃钢制品，一般在成型24h可达到脱模强度，脱模后再放置一周左右即可使用。但要达到最高强度值，往往需要很长的时间。脱模最好采用木制工具，以避免损伤模具或制品。（4）修整 修整分两种：一种是尺寸修整，另一种是缺陷修补。尺寸修整 成型后的

33、制品，按设计尺寸切去超出多余部分。修整又分湿法和干法两种。 （3）增强材料要进行表面处理；（4）引发剂和促进剂不能同时加入；手糊玻璃钢板实验中的注意事项（1）固化时，环境温度在15以上，相对湿度低于70%；（2）胶液粘度应控制在0.20.8pa.s之间；（7）应先刷树脂，后铺玻璃纤维布；（8）刷树脂应由内向外。（5）板材较厚时，必须分层固化，注意在多次成型时，只有将前一次已固化表面打磨干净，才能继续施工；（6）铺玻璃纤维布时，玻璃布之间的接缝应相互错开；试样尺寸: （2001）mm（150.5）mm（100.2）mm（100.2）mm（100.2）mm(10b/3.46) mm（501）mm(

34、501)mm原厚(1cm)二、试样加工每组5个样，每个样都必需编号、测量尺寸。1.1.在手糊玻璃钢板的实验中，用到哪些原材料，在手糊玻璃钢板的实验中，用到哪些原材料，其作用是什么？其作用是什么？2.2.在手糊玻璃钢板的实验中，应该注意哪些事项？在手糊玻璃钢板的实验中，应该注意哪些事项？3. 试述玻璃钢制品有哪些优缺点？试述玻璃钢制品有哪些优缺点？习题6.16.1拉伸拉伸 拉伸试验是指在规定条件下，在试样上沿纵轴拉伸试验是指在规定条件下，在试样上沿纵轴方向施加拉伸载荷使其破坏。在拉伸实验中，对于方向施加拉伸载荷使其破坏。在拉伸实验中，对于玻璃纤维织物增强热塑性和热固性塑料板材采用玻璃纤维织物增强

35、热塑性和热固性塑料板材采用I I型型试样。测玻璃纤维织物增强热固性塑料板材亦可采试样。测玻璃纤维织物增强热固性塑料板材亦可采用用型试样。测定模压短切玻璃纤维增强塑料的拉型试样。测定模压短切玻璃纤维增强塑料的拉伸强度采用伸强度采用型试样。型试样。 按试样尺寸加工好试样之后，对试样进行编号，按试样尺寸加工好试样之后，对试样进行编号，测量试样测量试样工作段工作段任意三处的宽和厚，取算术平均值。任意三处的宽和厚，取算术平均值。夹持试样使其中心线与上下夹具的中心线对准，然后夹持试样使其中心线与上下夹具的中心线对准，然后对其施加均匀连续的拉伸载荷直至试样破坏。对其施加均匀连续的拉伸载荷直至试样破坏。 施加

36、的初载荷为破坏载荷的施加的初载荷为破坏载荷的5%左右，测量不同参左右，测量不同参数时，载荷的加载方式不同。（数时，载荷的加载方式不同。（P112 方法说明）方法说明） 对于对于I型试样，若试样破坏在明显内部缺陷处，夹型试样，若试样破坏在明显内部缺陷处，夹具内或圆弧处应予作废。具内或圆弧处应予作废。6.2压缩压缩 玻璃纤维增强塑料压缩试验是基于在规定条玻璃纤维增强塑料压缩试验是基于在规定条件下对标准试样两端施加压缩载荷，直至破坏或件下对标准试样两端施加压缩载荷，直至破坏或达到最大载荷时，求得压缩性能参数的一种实验达到最大载荷时，求得压缩性能参数的一种实验方法。方法。 在实验前我们必须准备好试样。

37、试样种类很在实验前我们必须准备好试样。试样种类很多，根据实际情况选择正方棱柱体或矩形棱柱体多，根据实际情况选择正方棱柱体或矩形棱柱体试样。对于试样的要求：试样。对于试样的要求：1、上下端面平行，且、上下端面平行，且与试样中心线垂直；与试样中心线垂直；2、长细比（等截面柱体的、长细比（等截面柱体的高度与其最小惯性半径之比）一定高度与其最小惯性半径之比）一定，长细比大，长细比大，摩擦力影响小，应适当增大长细比，过大，则出摩擦力影响小，应适当增大长细比，过大，则出现失稳现象。一般取现失稳现象。一般取10，若试样中发现有失稳现，若试样中发现有失稳现象可减小到象可减小到6。 6.3 6.3弯曲弯曲 复合

38、材料弯曲实验中试样的受力状态比较复杂，复合材料弯曲实验中试样的受力状态比较复杂，有拉力，压力，剪力等。实验采用三点加载简支梁，有拉力，压力，剪力等。实验采用三点加载简支梁，即将试样放在两支点上，在两支点的试样上施加集中即将试样放在两支点上，在两支点的试样上施加集中载荷，使试样变形直至破坏。试样在中性层以上部分载荷，使试样变形直至破坏。试样在中性层以上部分受压力，在中性层以下部分受拉力，层间还有剪切应受压力，在中性层以下部分受拉力，层间还有剪切应力力。 将 试 样 放 置 在 支 座 上 ， 上 压 头 以将 试 样 放 置 在 支 座 上 ， 上 压 头 以10mm/min速度下移，当试样在挠

39、度小于或速度下移，当试样在挠度小于或等于等于1.5h时破坏，记录破坏载荷；当试样在时破坏，记录破坏载荷；当试样在挠度等于挠度等于1.5h时不呈现破坏，记录此时的载时不呈现破坏，记录此时的载荷，停止实验。将数据代入公式计算可得弯荷，停止实验。将数据代入公式计算可得弯曲强度：曲强度：=3pl/2bh2 试样呈层间剪切破坏，有明显内部缺陷试样呈层间剪切破坏，有明显内部缺陷或在试样中间的或在试样中间的1/3跨距以外破坏的试样应跨距以外破坏的试样应予以作废。予以作废。实验说明：仲裁实验实验说明：仲裁实验 跨厚比跨厚比 90 6.4 剪切测试原理剪切测试原理 试样在受剪切力的作用时，其受力情况可用下图加以

40、说试样在受剪切力的作用时，其受力情况可用下图加以说明：作用在试样两侧面上外力的合力大小相等，方向相明：作用在试样两侧面上外力的合力大小相等，方向相反，作用线相隔较远，并将各自推着所作用的试样部分反，作用线相隔较远，并将各自推着所作用的试样部分沿着与合力作用线平行的受剪面发生位移，直至试样破沿着与合力作用线平行的受剪面发生位移，直至试样破坏为止坏为止F FF F试样试样 6.5冲击冲击 冲击试验是用来衡量复材在经受高速冲击载荷时的韧性或冲击试验是用来衡量复材在经受高速冲击载荷时的韧性或对断裂的抵抗能力的试验方法对断裂的抵抗能力的试验方法。韧性是指材料在破坏前吸收外加能量的能力。韧性是指材料在破坏

41、前吸收外加能量的能力。 冲击强度是材料在冲击强度是材料在高速冲击高速冲击下的韧性大小和抗断裂能力的参下的韧性大小和抗断裂能力的参数，是标准试样在冲击断裂时单位面积上所消耗的能量。材数，是标准试样在冲击断裂时单位面积上所消耗的能量。材料抗冲击性能与其冲击过程所消耗的能量有关，所消耗的能料抗冲击性能与其冲击过程所消耗的能量有关，所消耗的能量越大，韧性越好。它描述了高分子材料在高速冲击作用下量越大，韧性越好。它描述了高分子材料在高速冲击作用下抵抗冲击破坏的能力和材料的抗冲击韧性，有重要工艺意义。抵抗冲击破坏的能力和材料的抗冲击韧性，有重要工艺意义。但它不是材料基本常数，其量值与实验方法和实验条件有关

42、。但它不是材料基本常数，其量值与实验方法和实验条件有关。 悬臂梁式（悬臂梁式（Izod）简支梁式（简支梁式（Charpy）抗冲击强度抗冲击强度的测定方法的测定方法高速拉伸试验高速拉伸试验落球式冲击试验落球式冲击试验摆锤式冲击试验摆锤式冲击试验冲击强度的测定方法 6.6硬度硬度 材料硬度是表示材料硬度是表示材料材料抵抗其它较硬物体压入的抵抗其它较硬物体压入的性能性能,是材料软硬程度有条件性的定量反映。是材料软硬程度有条件性的定量反映。复合材复合材料硬度试验方法有些是根据金属硬度测试方法发展而料硬度试验方法有些是根据金属硬度测试方法发展而来的，如布氏、洛氏硬度。它是将一定直径的钢球，来的，如布氏、

43、洛氏硬度。它是将一定直径的钢球，在一定载荷作用下压入材料表面，测试试样表面的压在一定载荷作用下压入材料表面，测试试样表面的压痕直径，即可计算材料的硬度；有些是复材独有的测痕直径，即可计算材料的硬度；有些是复材独有的测试方法，如巴氏、邵氏硬度等。它们是用具有一定载试方法，如巴氏、邵氏硬度等。它们是用具有一定载荷的标准压印器，以压入表面深度衡量试样的硬度值。荷的标准压印器，以压入表面深度衡量试样的硬度值。 巴氏硬度是一种十分简便而有效的测量方法。巴氏硬度是一种十分简便而有效的测量方法。它它是以特定压头在标准弹簧的压力作用下压入试样，以是以特定压头在标准弹簧的压力作用下压入试样，以压痕的深浅来表征试

44、样的硬度压痕的深浅来表征试样的硬度 。 巴氏硬度计有三种型号，对于不同的材料制品巴氏硬度计有三种型号，对于不同的材料制品我们可以选择不同的硬度计，对于硬质塑料和复合材我们可以选择不同的硬度计，对于硬质塑料和复合材料选用料选用GYZJ934-1和和HBa-1型型。该仪器的主要部件是。该仪器的主要部件是一淬火钢压头。压头为一淬火钢压头。压头为26角的截头圆锥体，其顶端角的截头圆锥体，其顶端平面直径为平面直径为0.157mm,指示仪刻度盘有指示仪刻度盘有100分度，每一分度，每一分度相当于分度相当于0.0076mm，压痕深度为，压痕深度为0.76mm时，表时，表头读数为头读数为0，压痕深度为，压痕深

45、度为0mm时，表头读数时，表头读数100；读；读数越高材料越硬。数越高材料越硬。 计算：读数：计算：读数：70 压痕深度？压痕深度？30*0.0076=0.228mm 试样：试样：表面应光滑平整，无缺陷损伤，标表面应光滑平整，无缺陷损伤，标准试样厚度不小于准试样厚度不小于1.5mm，试样大小应满足任一，试样大小应满足任一压痕到试样边缘或二压痕间距不小于压痕到试样边缘或二压痕间距不小于3mm。 操作：保持整机在同一水平上工作，手握操作：保持整机在同一水平上工作，手握硬度计机壳，以足够压力平稳，快速的推压，避硬度计机壳，以足够压力平稳，快速的推压，避免试样受压弯曲，记录刻度盘上最大读数，对于免试样

46、受压弯曲，记录刻度盘上最大读数，对于纤维增强塑料，由于压头遇到树脂和纤维的阻力纤维增强塑料，由于压头遇到树脂和纤维的阻力不同，所以读数的离散性较大，其巴氏硬度大于不同，所以读数的离散性较大，其巴氏硬度大于50时，测试时，测试10次；小于或等于次；小于或等于50时测时测20次。次。 影响因素：影响因素： 1.测试环境的影响测试环境的影响 周围环境的温度、湿度，尤其是温度对测试结周围环境的温度、湿度，尤其是温度对测试结果影响较大。同一试样在不同温度下，其巴氏硬度果影响较大。同一试样在不同温度下，其巴氏硬度随温度的上升而下降。所以在测试中应按同样的试随温度的上升而下降。所以在测试中应按同样的试验条件

47、进行。验条件进行。 2.试样材料组成的影响试样材料组成的影响 测试时，当压头压入试样遇着纤维或其它填料测试时，当压头压入试样遇着纤维或其它填料时其读数比遇到树脂时高。时其读数比遇到树脂时高。 应用应用（1 1）树脂固化度与硬度的关系）树脂固化度与硬度的关系先呈指数型增加，最终趋于稳定。先呈指数型增加，最终趋于稳定。（2 2）巴氏硬度计测玻璃钢的固化度）巴氏硬度计测玻璃钢的固化度 开始时无硬度。经数小时即行固化，硬度随开始时无硬度。经数小时即行固化，硬度随时间增长逐渐增加。时间增长逐渐增加。18h18h后硬度达后硬度达4545，以后随时，以后随时间增长减慢增长。间增长减慢增长。22h22h后趋于

48、稳定。因此可以把后趋于稳定。因此可以把巴氏硬度趋于稳定值作为固化度达到完善的巴氏硬度趋于稳定值作为固化度达到完善的最低最低指标指标。n7.47.4马丁耐热与热变形温度马丁耐热与热变形温度n7.67.6电阻系数电阻系数 n7.77.7介电系数和介质损耗角正切介电系数和介质损耗角正切n7.137.13光泽度光泽度在工业部门，往往采用马丁耐热来判断复合材料在工业部门，往往采用马丁耐热来判断复合材料的耐热性能。其原理是：标准试样在规定的外力的耐热性能。其原理是：标准试样在规定的外力作用下，按规定的等速升温速度加热，以试样达作用下，按规定的等速升温速度加热，以试样达到规定形变时的温度来表示其耐热性。到规

49、定形变时的温度来表示其耐热性。马丁耐热与热变形温度比较（马丁耐热与热变形温度比较（P144）7.1马丁耐热马丁耐热两个电极与试样接触或嵌入试样内，加于两电极两个电极与试样接触或嵌入试样内，加于两电极上的直流电压和流经电极间的全部电流之比为绝上的直流电压和流经电极间的全部电流之比为绝缘电阻。绝缘电阻是由体积电阻和表面电阻两部缘电阻。绝缘电阻是由体积电阻和表面电阻两部分组成。分组成。7.6电阻系数电阻系数加于两电极上的直流电压和流经电极间加于两电极上的直流电压和流经电极间的试样体积内的电流之比为体积电阻。的试样体积内的电流之比为体积电阻。由体积电阻、电极面积和试样厚度可以由体积电阻、电极面积和试样

50、厚度可以计算出体积电阻系数计算出体积电阻系数在试样的一个面上放置两电极，施于两电极间在试样的一个面上放置两电极，施于两电极间的直流电压和沿两电极间试样表面层上的电流的直流电压和沿两电极间试样表面层上的电流之比为表面电阻。由表面电阻和电极尺寸可以之比为表面电阻。由表面电阻和电极尺寸可以计算出表面电阻系数计算出表面电阻系数 在电场作用下，能产生极化的一切物质又被称在电场作用下，能产生极化的一切物质又被称之为电介质。如果将一块电介质放入一平行电场中之为电介质。如果将一块电介质放入一平行电场中，则可发现在介质表面感应出了电荷，即正极板附，则可发现在介质表面感应出了电荷，即正极板附近的电介质感应出了负电

51、荷，负极板附近的介质表近的电介质感应出了负电荷，负极板附近的介质表面感应出正电荷。这种电介质在电场作用下产生感面感应出正电荷。这种电介质在电场作用下产生感生电荷的现象，称之为电介质的极化。生电荷的现象，称之为电介质的极化。基本概念：基本概念： 介电常数：以材料为介质与以真空为介质制介电常数：以材料为介质与以真空为介质制成同尺寸电容器的电容量之比值。成同尺寸电容器的电容量之比值。 它表示在单位它表示在单位电场中，单位体积内积蓄的静电能量的大小。是表电场中，单位体积内积蓄的静电能量的大小。是表征电介质极化并储存电荷的能力，是个宏观物理量征电介质极化并储存电荷的能力，是个宏观物理量。7.7 7.7

52、介电常数和介质损耗角正切介电常数和介质损耗角正切 电介质材料在交变电场作用下的能量损耗称为介质电介质材料在交变电场作用下的能量损耗称为介质损耗。介质损耗角正切则是电介质在交变电场作用损耗。介质损耗角正切则是电介质在交变电场作用下的能量损耗的一个参数。下的能量损耗的一个参数。介质损耗以内部发热介质损耗以内部发热( (温度升高温度升高) )形式表现出来的能量损耗。形式表现出来的能量损耗。. 耐燃烧性耐燃烧性. 吸水性吸水性8.3耐化学腐蚀性耐化学腐蚀性8.4老化老化氧指数是指在规定条件下，试样在氧指数是指在规定条件下，试样在氧氮混合气流中，维持平稳燃烧所氧氮混合气流中，维持平稳燃烧所需的最低氧气浓

53、度，以氧所占的体需的最低氧气浓度，以氧所占的体积百分数的数值表示。积百分数的数值表示。为了衡量制品的耐燃烧性，我们必须对其进行为了衡量制品的耐燃烧性，我们必须对其进行测试。测试方法有间接火焰法测试。测试方法有间接火焰法(P168)，直接火，直接火焰法焰法(P169)以及氧指数法等。通常采用氧指数以及氧指数法等。通常采用氧指数法。法。8.1耐燃烧性耐燃烧性尺寸尺寸: :（50501 1）mmmm(50(501)mm1)mm原厚原厚试样表面应平整光滑无缺陷。试样表面应平整光滑无缺陷。 试样（试样（5个个 1组组1个大烧杯）个大烧杯）8.2吸水性吸水性试样擦净后，在试样擦净后，在70下干燥下干燥4h

54、后放入干燥器内后放入干燥器内冷却冷却，或在或在1050C下干燥下干燥1h后放入干燥器内冷却。后放入干燥器内冷却。 将合格试样编号后测量尺寸浸入蒸馏水中。试将合格试样编号后测量尺寸浸入蒸馏水中。试样相互间及与容器壁均不接触（木棍样相互间及与容器壁均不接触（木棍 试样浸入试样浸入水中），水中），24h后取出，用滤纸吸干表面水分后立后取出，用滤纸吸干表面水分后立即称量即称量G1，整个过程需在，整个过程需在1min内完成。试样再内完成。试样再在与预处理相同的条件下干燥后称量得在与预处理相同的条件下干燥后称量得G2 。 吸水质量吸水质量 W=G1-G2单位面积吸水量单位面积吸水量 WS=(G1-G2)/

55、S吸水率吸水率 W=（G1-G2)/G2 100% 复合材料在长期使用中会发生老化现象复合材料在长期使用中会发生老化现象，其颜色变其颜色变黄黄，且材料发脆以至龟裂且材料发脆以至龟裂, ,表面失去光泽表面失去光泽，物理化物理化学性能也随之下降学性能也随之下降。影响老化的因素很多，而且是影响老化的因素很多，而且是交叉作用，机理非常复杂，其主要影响因素有光、交叉作用，机理非常复杂，其主要影响因素有光、氧、臭氧的作用以及水解降解作用。氧、臭氧的作用以及水解降解作用。 8.4老化老化另一方面，材料本身的不纯性，造成了受破坏另一方面，材料本身的不纯性，造成了受破坏的突破口的突破口, ,结果加速了材料降解。

56、结果加速了材料降解。光老化的原因来自两方面光老化的原因来自两方面一方面，光的能量使树脂共价键发生断裂，从一方面，光的能量使树脂共价键发生断裂，从而破坏材料的结构；而破坏材料的结构；自然老化实验数据可靠真实，但实验周期长。自然老化实验数据可靠真实，但实验周期长。材料通过各种途径制备出来以后，必须测试其耐材料通过各种途径制备出来以后，必须测试其耐老化性能，以评估其使用期和贮存期。老化实验老化性能，以评估其使用期和贮存期。老化实验方法分为两类：一类是自然老化实验方法，包括方法分为两类：一类是自然老化实验方法，包括大气暴露，加速大气暴露，仓库贮存实验方法；大气暴露，加速大气暴露，仓库贮存实验方法；另一

57、类是人工老化实验方法。另一类是人工老化实验方法。习题：习题：1：复合材料老化的主要原因是什么，一般采取：复合材料老化的主要原因是什么，一般采取什么方法提高其耐老化性能？（什么方法提高其耐老化性能？（P181） 加抗氧化剂和紫外光吸收剂加抗氧化剂和紫外光吸收剂1 1破坏性检验；破坏性检验； 复合材料制品检验的分类复合材料制品检验的分类2 2无损检验。无损检验。 即制品通过检验后质量有明即制品通过检验后质量有明显的损害，甚至完全破坏，显的损害，甚至完全破坏，已降低使用价值或失去使用已降低使用价值或失去使用价值。价值。即制品通过检验后，不产生即制品通过检验后，不产生任何质量变化或变化甚微，任何质量变

58、化或变化甚微，因而可以适用于每一个制品。因而可以适用于每一个制品。 目前，无损检验的目的已不再仅仅限于判别复合材料目前，无损检验的目的已不再仅仅限于判别复合材料制品是否合格，而更着眼于定量检测材料破坏时其微制品是否合格，而更着眼于定量检测材料破坏时其微观结构（包括界面）的变化，判断复合材料使用寿命观结构（包括界面）的变化，判断复合材料使用寿命以及评价修复复合材料构件损伤的措施是否得当等。以及评价修复复合材料构件损伤的措施是否得当等。 实验项目：实验项目： 1 1手糊玻璃钢板手糊玻璃钢板 2 2试样加工试样加工 3 3力学性能测试（压缩、弯曲、硬度）力学性能测试（压缩、弯曲、硬度） 4 4粘度测

59、定粘度测定 5 5吸水性测定吸水性测定试样尺寸试样尺寸: : 200mm 200mm15mm15mm10mm10mm（10100.20.2）mmmm（10100.20.2）mmmm(10b/3.46)(10b/3.46)（50501 1）mmmm(50(501)mm1)mm原厚原厚 每组每组5 5个样，每个样都必需编号、测量尺寸。个样，每个样都必需编号、测量尺寸。 1.名词解释名词解释 标准：是经公认的、权威当局批准的、为了统一标准：是经公认的、权威当局批准的、为了统一特定活动的、并要求共同实施各项规则的文件。特定活动的、并要求共同实施各项规则的文件。 支数：每股纤维支数：每股纤维1g质量的长

60、度米数值。质量的长度米数值。 吸油值：是填料炭黑的一个重要指标，它既反映吸油值：是填料炭黑的一个重要指标，它既反映粉料的比表面积大小，又反映粉粒表面吸附能力粉料的比表面积大小，又反映粉粒表面吸附能力强弱。定义为质量为强弱。定义为质量为1g的炭黑吸收邻苯二甲酸二的炭黑吸收邻苯二甲酸二丁酯的毫升数。丁酯的毫升数。 酸值：是酯类树脂的一个特定参数，它表征树脂酸值：是酯类树脂的一个特定参数，它表征树脂中游离酸的含量，也表示聚合反应转化的程度。中游离酸的含量，也表示聚合反应转化的程度。定义为中和定义为中和1g试样所需试样所需KOH的毫克数。的毫克数。 羟值：表征树脂中羟基的含量。定义为中和通过羟值：表征