試樣厚度對(duì)手糊玻璃鋼力學(xué)性能的影響

張勇　張洪毅+王曉曼　吳青玉　唐靖義

摘 要：文章對(duì)不同厚度的手糊玻璃鋼進(jìn)行了力學(xué)性能試驗(yàn)，并對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行分析。結(jié)果表明：玻璃鋼厚度小于6mm時(shí)，其拉伸強(qiáng)度和拉伸模量呈增加趨勢(shì)；厚度達(dá)到6mm后，隨厚度的增加，拉伸強(qiáng)度和拉伸模量基本不增加。玻璃鋼彎曲強(qiáng)度和彎曲模量隨厚度變化很小。

關(guān)鍵詞：手糊工藝；厚度；力學(xué)性能

手糊成型工藝是以手工作業(yè)把玻璃纖維織物和樹(shù)脂交替鋪層在模具上然后固化成玻璃鋼（FRP）制品的工藝。雖然這種工藝相對(duì)原始，而且新的成型工藝不斷出現(xiàn)，但是手糊成型工藝具有獨(dú)特而又不可替代的特點(diǎn)，使其永遠(yuǎn)不會(huì)成為一種落后的工藝。

何宇聲在《人品+技術(shù)=產(chǎn)品質(zhì)量》一文中提到，手糊成型工藝在玻璃鋼成型技術(shù)中是最基本、最簡(jiǎn)易、最普遍，同時(shí)也是技術(shù)最復(fù)雜的一種工藝技術(shù)。即使在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，如美國(guó)手糊成型工藝在玻璃鋼產(chǎn)品生產(chǎn)中仍占有相當(dāng)大的比重（約占30%左右），許多產(chǎn)品需要靠手糊成型工藝才能解決，尤其是對(duì)一些量少、異形、體積大、強(qiáng)度要求不高的產(chǎn)品，采用手糊成型比其他工藝方法的確顯得優(yōu)越得多。

文章通過(guò)測(cè)試不同厚度的拉伸強(qiáng)度和拉伸彈性模量、彎曲強(qiáng)度和彎曲彈性模量，并對(duì)其進(jìn)行分析，為玻璃鋼手糊工藝設(shè)計(jì)提供一些數(shù)據(jù)。

1 試驗(yàn)材料及方法

1.1 試驗(yàn)材料

本次試驗(yàn)選用的原材料：

（1）樹(shù)脂：酚醛型乙烯基樹(shù)脂，雙酚A型乙烯基樹(shù)脂。

（2）纖維：400g/m2的E型無(wú)堿玻璃纖維布。

（3）引發(fā)劑：阿克蘇LPT。

（4）促進(jìn)劑：環(huán)烷酸鈷，鈷含量6%，紫色澄清液體。

1.2 主要試驗(yàn)設(shè)備

（1）上?；厶┥a(chǎn)的DHG-9245A鼓風(fēng)干燥箱。

（2）長(zhǎng)春機(jī)械科學(xué)研究院生產(chǎn)的DDL300電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)。

（3）邢臺(tái)市星燦數(shù)控科技有限公司生產(chǎn)的小型精雕機(jī)。

1.3 FRP試樣制作

（1）裁剪400mm×450mm纖維織物。

（2）在玻璃鋼模具上均勻涂抹高效脫模劑，風(fēng)干10min。

（3）樹(shù)脂配制，樹(shù)脂：促進(jìn)劑：引發(fā)劑=100：0.5：0.5，25℃凝膠時(shí)間控制在30min。樹(shù)脂含量對(duì)復(fù)合材料力學(xué)性能影響很大，根據(jù)每種厚度用到的纖維質(zhì)量稱量樹(shù)脂，使FRP板樹(shù)脂含量控制在40%。

（4）采用手糊成型工藝制作FRP板，按上述配比，在攪拌容器中先加入樹(shù)脂，再加入促進(jìn)劑，用玻璃棒逆時(shí)針攪拌均勻，最后加入引發(fā)劑攪拌3min，使樹(shù)脂、促進(jìn)劑、固化劑充分混合均勻。在模具上均勻涂刷一層樹(shù)脂，然后鋪設(shè)玻纖織物，采用壓輥使纖維與樹(shù)脂完全融合入，每鋪2層玻纖織物用壓輥滾壓一次，重復(fù)上述操作，達(dá)到設(shè)計(jì)厚度1.2mm。

（5）按上述方法，分別制作厚度為2mm、4mm、6mm、8mm、12mm、15mm的FRP板。

（6）常溫固化24h后，把FRP放進(jìn)鼓風(fēng)干燥箱80℃恒溫24h。

1.4 試驗(yàn)方法

（1）制樣：根據(jù)《GB/T1447-2005纖維增強(qiáng)塑料拉伸性能試驗(yàn)方法》和《GB/T1449-2005纖維增強(qiáng)塑料彎曲性能試驗(yàn)方法》，用小型精雕機(jī)制樣。

（2）性能測(cè)試：按照《GB/T1447-2005纖維增強(qiáng)塑料拉伸性能試驗(yàn)方法》測(cè)試不同厚度試樣的拉伸強(qiáng)度和拉伸彈性模量，按照《GB/T1449-2005纖維增強(qiáng)塑料彎曲性能試驗(yàn)方法》測(cè)試不同厚度試樣的彎曲強(qiáng)度和彎曲彈性模量。

（3）依據(jù)測(cè)試結(jié)果，以厚度為橫坐標(biāo)，以強(qiáng)度/模量為縱坐標(biāo)繪制曲線圖。

2 分析與小結(jié)

2.1 拉伸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度

圖1可以看出，當(dāng)厚度小于6mm時(shí)，隨著厚度的增加，拉伸強(qiáng)度隨之增加；當(dāng)厚度超過(guò)6mm后，拉伸強(qiáng)度幾乎不增加。彎曲強(qiáng)度比較穩(wěn)定，不同厚度的試樣彎曲強(qiáng)度相差不大。

2.2 拉伸彈性模量和彎曲彈性模量

圖2可以看出，當(dāng)厚度小于6mm時(shí)，隨著厚度的增加，拉伸彈性模量隨之增加；當(dāng)厚度超過(guò)6mm后，拉伸彈性模量幾乎不增加。彎曲彈性模量比較穩(wěn)定，不同厚度的試樣彎曲彈性模量相差不大。

3 結(jié)語(yǔ)

使用文章中敘述的原材料、工藝制備的7種不同厚度的玻璃纖維增強(qiáng)塑料板，依據(jù)GB/T1447-2005《纖維增強(qiáng)塑料拉伸性能試驗(yàn)方法》和GB/T1449-2005《纖維增強(qiáng)塑料彎曲性能試驗(yàn)方法》測(cè)試其拉伸強(qiáng)度、拉伸彈性模量、彎曲強(qiáng)度和彎曲彈性模量。可以得出以下結(jié)論：

（1）隨著樣品厚度的增加，拉伸強(qiáng)度和拉伸彈性模量增加；但當(dāng)試樣厚度達(dá)到6mm后，試樣的拉伸強(qiáng)度和拉伸彈性模量略有增加但不明顯。

（2）厚度對(duì)手糊玻璃鋼彎曲強(qiáng)度和彎曲彈性模量的影響不大。

參考文獻(xiàn)

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