【《玻璃钢材料国内外探析现状国内外文献综述》4100字】

玻璃钢材料国内外研究现状国内外文献综述若是跟过去的诸如铝和钢等无机金属材料进行比较，玻璃纤维通常情况下都具有比强度高、比刚度高、以及低密度等众多优点。因此，玻璃纤维增强复合材料在应用方面受到全球范围的人们的较为广泛的关注。无论是就耐腐蚀和低密度，还是就高强度而言，相关的玻璃纤维增强热固性树脂得益于众多的优点而引起很多科学家的研究[4]。作为工程塑料，以工艺特性较为优良和机械性能尤其突出为基本特征的不饱和聚酯树脂基复合材料，在热固性树脂里面得到了最广泛运用的。现如今为止，包括环氧树脂、不饱和聚酯、酚醛树脂等的玻璃纤维增强热固性树脂树脂已经引起了世界范围内的广大学者的研究。尤其是不饱和聚酯复合材料这种以玻璃纤维予以增强的。这些材料已经率先取得了工业化生产。下表列出一些常见工程材料的性能比较。表1常见工程材料的性能比较材料塑料玻璃钢铝合金钢比强度（MPa）80-10580-21080-23045-95拉伸强度(Mpa)20-80100-410190-610300-710密度（g/m3）1.0-1.31.6-2.02.77.8不管是测试的具体条件、加工的条件以及具体的加工方法，还是玻璃纤维和基体之间的界面，抑或是玻璃纤维的用量，都跟基体一样，都对玻璃纤维增强不饱和聚酯这样一种材料的力学性能产生一定影响[5]。就不饱和聚酯树脂而言，其固化过程实际上为自由基聚合反应。尽管其固化在加热的情况下是能够实施的，不过，这方面固化存在反应的诱导时间过长问题，并且反应只要开始了，其反应速率快，放热量大，会导致粘度急剧增大，不容易控制反应。所以，引发剂是不饱和聚酯树脂的固化情况下通常都是伴随同时加热，还借助于促进剂和引发剂的加入通过室温固化这种方法[6]。1.1以玻璃纤维作为增强材料研究在将玻璃纤维毡和不饱和聚酯分别作为增强的材料和基体的情况下，张林等研究人员做到了将固化剂和促进剂的加入为重要的前提，借助于常温的固化制得。在对这样的板材实施了诸如冲击强度和拉伸强度等方面性能的测试的基础上，在各不相同的配比之下，研究者还对成分以及材料力学方面性能影响的研究。相关的研究结果显示：就短切玻璃纤维毡而言，材料拉伸和冲击性能在其跟不饱和聚酯的质量比为1：3的情况下为最佳[7]。聚焦于偶联剂的改性，张一帆等研究人员所组成的科研团队实施了其所研究的短切玻纤方面改性效果的研究。围绕着短切玻纤/低密度不饱和聚酯树脂样品，在将下述的三个变量作为重要的因素的情况下，研究者们进行了其力学方面的性能和最佳的制备条件的验证：一是成型的具体温度；二是发泡剂的掺量；三是短切玻纤的加入量。这方面的研究结果显示的为：在比压缩强度和压缩强度方面，样品分别为跟玻璃纤维长度的变化呈负相关，以及没有添加短切玻纤的低密度不饱和聚酯树脂更优异[8]。围绕着以短切玻璃纤维增强改性为基本特征的不饱和聚酯树脂，在将其作为芯板的情况下，赵利亚等以玻璃纤维布为面层，制备玻纤增强不饱和聚酯树脂夹层板。对于夹层板复合材料来说，借助于对芯层短切玻璃纤维方面具体含量的改变，实施的一系列研究所得到的结果：复合板的力学性能，在短切玻璃纤维含量不足一半的情况下，会随纤维含量的增加而逐渐增强；而复合板力学性能在这方面的含量恰恰为一半的情况下会达到最优[5]。上官倩芡等在研究了纤维类型对复合材料模压工艺以及力学性能的影响的基础上，做了跟不饱和聚酯基复合材料方面的一系列的对比。就以连续纤维跟短切纤维混合为基本特征的增强复合材料而言，结果表明：无论是在弯曲的性能方面，还是在拉伸的性能方面，材料的性能都是略有下降的。不过，不管是压缩的性能，还是模压工艺的性能，都是有所提升的，以散乱分布和相互交叉为局部特征的纤维的在分布方面还是较为均匀的[9]。1.2基体树脂的选择研究诸如羟基和羰基以及羧基等极性基团在一般纤维的表面都是含有的。基体应具有与之能够反应或相适应的基团。这样，无论是范德华作用的发生，还是化学键的作用，在其结合情况下都有可能的。所以一个完整的界面能在纤维和基体之间构成[6]。除了多元醇和饱和二元羧酸以外，缩聚而成的线型高聚物，也就是不饱和聚酯树脂，还有不饱和二元羧酸。在不饱和聚酯缩聚反应结束的情况下，会因为弹体交联的共聚而具备立体网状结构，基本特征的聚合物得以形成。由乙烯基单体和线性不饱和聚酯组成的两种物质的聚合物溶液通常情况下称作不饱和聚酯树脂不饱和聚酯树脂的优点有：（1）成型工艺简单，能够做到常温和常压之下就可以固化成型。（2）机械性能特别好。（3）光透明性良好，耐光老化。（4）其表面的粗糙度，在耐酸碱腐蚀而坚韧情况下不高。（5）尽管价格低廉，这种材料的用途特别广泛。同时，不饱和聚酯也有一些缺点：一方面，无论是毒性，还是气味，在成型的情况下都比较大。对于身体的健康来说，在长期接触的情况下，会因为吸入体内而非常不利；对于应用方面，保质期和耐热性，在固化体积收缩率大的情况下较差[10]。下面的表2所列示的即为几种常见的热固性树脂一系列数据的比较[11-12]：表2常见几种热固性树脂的比较性能不饱和聚酯环氧树脂有机硅树脂密度（g/cm3）1.1-1.461.11-1.221.65-1.8924h吸水率（%）0.16-0.450.11-0.140.05以下热变形温度（℃）65-100125——线膨胀系数10-6（℃）80-10060306洛氏硬度（M）1149045收缩率（%）4-61-24-7粘连力一般优异较差1.3玻璃钢复合材料配方中固化剂及促进剂的研究无论是促进剂，还是固化剂的加入，常温下，在不饱和聚酯树脂中加入都会起到使得树脂交联固化。如此一来，以三维交联状态为基本特征的下不溶的体型结构就会形成了。其结果是，除了制品的机械强度和表面的粘结性较大之外，固化方面不完全甚至会造成制品损坏而报废等问题就会在产品质量方面出现[13]。为了对促进剂和固化剂在配比和加入量两个方面变化情况下所产生的材料的力学性能方面影响进行探索，将异辛酸钴和过氧化甲乙酮以及玻璃纤维毡分别作为促进剂和固化剂以及增强材料的情况下，周莉等以不饱和聚酯为基体，常温固化得到玻璃钢复合材料。他们的研究显示：上述两种添加剂通过加入量的变化，能够对样品的两个方面性能产生比较显著的影响：一是冲击；二是拉伸[14]。为了对不饱和聚酯树脂实施固化反应过程的探索，王庆等将固化方面动力学和工艺相关参数借助于DSC曲线予以解释。其研究的结果显示：对于固化方面的特性来说，引发剂所产生的影响是较大的。其加入量最适宜宜为不饱和聚酯树脂的1％-2％[15]。1.4玻璃钢成型工艺及填料的研究裂纹的产生，在将无机填料加入到树脂基体的情况下就可能降低。在较高温度下，树脂的流动性因为填料的加入而减少。不过，复合材料方面某些的机械性能下降会因为填料的加入而降低。围绕着复合材料的配方，李爽娜实施了一系列的设计与实验的研究。就以碳酸钙填充为基本特征的复合材料体系而言，研究的结果表明，复合材料的弯曲强度在碳酸钙用量是50份情况下，为171.74MPa。而复合材料的冲击强度和弯曲强度，就以二氧化硅作为填料为基本的前提，在二氧化硅用量是50份的情况下分别是38.24kJ/m2和141.20MPa[10]。在以真空灌注成型加以利用的前提条件之下，陈显明所生产出来的复合材料制品。就真空辅助树脂传递模塑而言，既做到了成本低廉又做到了高性能的LCM技术。对于制品之中诸如孔隙等缺陷起到了减少作用的上述工艺技术之中的真空负压，将驱动力直接地提供给了树脂的充填流动。最优的工艺参数是借助于多次实验而得出来的。以此为基础，为了做到对工程相关要求的完全满足，无论是铺层，还是编排的方式，都做到了在设计方面将性能方面具体的要求作为重要的依据[16]。YounèsMenail等利用真空成型的方法实现了用SR1500环氧树脂与SD2505复合材料的玻璃纤维板材制备[17]。参考文献[1]叶林忠.废玻璃钢粉填充丁腈橡胶的性能研究[J].再生资源与循环经济,2009.2(11):39-41.[2]FilipP,WeissZ,RafajaD.Onfrictionlayerformationinpolymermatrixcompositematerialsforbrakeapplications[J].Wear,2002,252(3):189-198.[3]PickeringSJ.Recyclingtechnologiesforthermosetcompositematerials—currentstatus[J].CompositesPartA,2005,37(8):1206-1215[4]CunliffeAM,WilliamsPT.Characterisationofproductsfromtherecyclingofglassfibrereinforcedpolyesterwastebypyrolysis[J].Fuel,2003,82(18):2223-2230.[5]赵利亚,陈修敏,李又兵,刘小祥,徐吉婷.玻璃纤维增强不饱和聚酯夹层板复合材料性能研究[J].化工新型材料,2018,46(09):80-83.[6]董卫卫.玻璃纤维/不饱和聚酯树脂层合板的抗冲击性能研究[D].天津工业大学,2007.[7]张林,周莉,张建中.短切玻璃纤维毡增强不饱和聚酯树脂复合材料的性能研究[J].当代化工,2010,39(06):622-624.[8]张一帆，王晓钧,盛浩强,黄佳倩.短切玻纤/低密度不饱和聚酯树脂材料的力学性能[J].热固性树脂,2017,32(01):44-49.[9]上官倩芡,蔡泖华.玻璃纤维增强不饱和聚酯基复合材料的力学性能[J].机械工程材料,2012,36(04):71-72.[10]李爽娜.玻璃纤维/不饱和聚酯树脂复合材料配方与性能的研究[D].哈尔滨工业大学,2012.[11]肖红波,王钧,杨小利,蔡浩鹏.树脂的粘度及表面张力对浸润速率影响研究[J].武汉理工大学学报,2006(07):15-17.[12]鲁蕾,付敏,郭宝星.玻璃纤维增强塑料的基体/玻纤界面粘接及其老化机理研究[J].绝缘材料,2003(02):37-40.[13]于同福,毕鸿琴,唐世珩,吕鹏,张颜萍,唐家铎.不饱和聚酯树脂的常温固化[J].热固性树脂,2006(03):50-53.[14]周莉,张建中,张林.玻璃纤维毡增强不饱和聚酯树脂复合材料中促进剂及固化剂加入量的探讨[J].矿冶,2011,20(02):49-51.[15]王庆,王庭慰,魏无际.不饱和聚酯树脂固化特性的研究[J].化学反应工程与工艺,2005(06):492-496.[16]陈显明.VARTM工艺玻璃纤维增强不饱和聚酯复合材料的制备与性能研究[D].南昌大学,2014.[17]方园,赵华伟,张冰洁,张强先.纳米TiO2改性环氧涂层对玻璃纤维/不饱和聚酯复合材料紫外-凝露老化特性的影响[J].复合材料学报,2021,38(05):1407-1415.[18]郝名扬,潘复生,刘奇,曾庆文,汤爱涛,罗成云,姚远,韩利雄.界面强度对玻璃纤维增强不饱和聚酯复合材料静态和动态力学性能影响[J].玻璃纤维,2019(03):14-20.[19]于海宁,高长星,王艳华.高性能纤维环氧树脂基复合材料力学性能分析研究[J].高科技纤维与应用,2021,46(01):63-67.[20]李金柱,李明静,李海生,黄风雷.玻璃钢-聚氨酯泡沫夹层板抗破片侵彻贯穿研究[J].北京理工大学学报,2021,41(02):121-129.[21]张辰,饶云飞,李倩倩,李炜.碳纤维-玻璃纤维混杂增强环氧树脂复合材料低速冲击性能及其模拟[J].复合材料学报,2021,38(01):165-176.[22]马开宝,高守臻,李大勇,王晓立,罗长宏,魏化震,郑志才,于广.玻璃纤维/甲基丙烯酸改性环氧树脂复合材料制备[J].工程塑料应用,2020,48(07):44-49.[23]RuiW.PredictionofMechanicalPropertiesofGlassFiberReinforcedEpoxyRe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