1、 2.1纤维及其织物纤维及其织物增强材料主要有增强材料主要有玻璃纤维玻璃纤维，碳纤维碳纤维，聚丙烯纤，聚丙烯纤维，维，钢纤维钢纤维，植物纤维，植物纤维，芳纶纤维芳纶纤维等。常用的等。常用的增强材料是玻璃纤维及其织物。增强材料是玻璃纤维及其织物。我们所说的玻璃通常是以二氧化硅为主要成分，我们所说的玻璃通常是以二氧化硅为主要成分，加入各种金属氧化物或碳酸盐，经高温熔融，加入各种金属氧化物或碳酸盐，经高温熔融，在末析出结晶时即被急剧冷却凝固而成的无定在末析出结晶时即被急剧冷却凝固而成的无定形物质。其结构是形物质。其结构是SiO4-4四面体组成四面体组成的无规则网络，网络的空隙间嵌有结合力较弱的的无规
2、则网络，网络的空隙间嵌有结合力较弱的各种金属离子。玻璃纤维就是把熔化后的玻璃拉各种金属离子。玻璃纤维就是把熔化后的玻璃拉成品质均匀的直径为成品质均匀的直径为0.50.530um30um的细丝，具有不的细丝，具有不燃烧、耐腐蚀、拉伸强度高、光学性能好、价廉燃烧、耐腐蚀、拉伸强度高、光学性能好、价廉及原材料易得等优点。它是玻璃钢中的主要承力及原材料易得等优点。它是玻璃钢中的主要承力组分，不仅能提高基体的强度与弹性模量，而且组分，不仅能提高基体的强度与弹性模量，而且能减少收缩、提高热变形温度。能减少收缩、提高热变形温度。 玻纤高强的原因玻纤高强的原因（1）微裂纹假说。微裂纹假说认为，玻璃的理）微裂纹
3、假说。微裂纹假说认为，玻璃的理论强度取决于分子或原于间的引力，其理论强度论强度取决于分子或原于间的引力，其理论强度很高，可达到很高，可达到2000l2000MPa，而实际强度，而实际强度达不到理论强度，这是因为在玻璃中存在着数量达不到理论强度，这是因为在玻璃中存在着数量不等、尺寸不同的微裂纹，大大降低了强度。微不等、尺寸不同的微裂纹，大大降低了强度。微裂纹分布在玻璃或玻璃纤维的整个体积内，但以裂纹分布在玻璃或玻璃纤维的整个体积内，但以表面的微裂纹危害最大。在外力作用下，危害大表面的微裂纹危害最大。在外力作用下，危害大的微裂纹处产生应力集中而发生破坏。的微裂纹处产生应力集中而发生破坏。玻璃纤维比
4、玻璃的强度高得多，这是因为玻璃纤玻璃纤维比玻璃的强度高得多，这是因为玻璃纤维经高温成型时，减少了玻璃熔液的不均一性，维经高温成型时，减少了玻璃熔液的不均一性，使微使微裂裂纹产生的机会纹产生的机会减减少。此外，玻璃纤维的断少。此外，玻璃纤维的断面面积小，面面积小，微裂纹微裂纹存在的机率也减少，所以纤维存在的机率也减少，所以纤维的强度高。的强度高。 （2 2）“冻结冻结” ” 高温结构假说。该理论认为，玻璃高温结构假说。该理论认为，玻璃纤维在成型过程中由于冷却速度很快，使熔融态纤维在成型过程中由于冷却速度很快，使熔融态玻璃的结构冻结，因而玻璃纤维中的结晶及微观玻璃的结构冻结，因而玻璃纤维中的结晶及
5、微观分层等都较块状玻璃少得多，使玻璃纤维的强度分层等都较块状玻璃少得多，使玻璃纤维的强度提高。提高。 （3 3）分子取向假说。该理论认为，在玻璃纤维成）分子取向假说。该理论认为，在玻璃纤维成形过程中，由于拉丝机的牵引力作用，使玻璃纤形过程中，由于拉丝机的牵引力作用，使玻璃纤维分子产生定向排列，从而提高了玻璃纤维的强维分子产生定向排列，从而提高了玻璃纤维的强度度。玻纤的生产工艺玻纤的生产工艺浸润剂的作用是使纤维粘合集束，润滑耐磨，消除浸润剂的作用是使纤维粘合集束，润滑耐磨，消除静电。浸润剂分为两类静电。浸润剂分为两类:一类称为纺织型浸润剂，一类称为纺织型浸润剂，主要是适应纺织加工的需要，其成分中
6、含有石蜡、主要是适应纺织加工的需要，其成分中含有石蜡、凡士林、硬脂酸，固色剂等，这类浸润剂的缺点是凡士林、硬脂酸，固色剂等，这类浸润剂的缺点是减弱了树脂与玻璃纤维的粘结力，因此使用时要经减弱了树脂与玻璃纤维的粘结力，因此使用时要经脱蜡处理。脱蜡处理。 另一类是增强型浸润剂、如聚醋酸乙烯型浸润剂、另一类是增强型浸润剂、如聚醋酸乙烯型浸润剂、聚酯型浸润剂等，在制造玻璃钢时不需清除这类浸聚酯型浸润剂等，在制造玻璃钢时不需清除这类浸润剂。润剂。生产玻璃纤维制品的主要设备是纺纱机和织布机。生产玻璃纤维制品的主要设备是纺纱机和织布机。A.单丝直径单丝直径 单丝直径的单丝直径的测试测试方法很多，常用的是显微
7、镜法。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。的显微镜。2.1.1单丝单丝单丝的主要测试项目有直径，密度，强度和模量。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，就可以得数纤维两边缘间的格数，再进行计算，就可以得到单丝直径。到单丝直径。测试原理测试原理 d=p.N p:目镜中每分格的标定宽度目镜中每分格的标定宽度;
8、 N:格数格数. 至少应测量至少应测量25根纤维，取平均值。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。纤维，盖上盖玻片。试样制备试样制备反射式显微镜法制备试样的方法是：将多束平行排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，洗垂直纤维轴方向切断，将断面湿法磨平，抛光，洗净，擦干既可。净，擦干既可。测
9、定纤维密度的方法有比重瓶浸液法，浮沉法和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，下面一一介绍。密度梯度管法，下面一一介绍。 B.纤维密度纤维密度比重瓶浸液法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。是它空间体积的大小。测试原理测试原理已知比重瓶重量已知比重瓶重量m0, 纤维质量纤维质量mf, 总重量总重量msL及比重瓶及比重瓶中装满液体时的总重量中装满液体时的总重量mL。则纤维密度：则纤维密度：f=mf/vf=mfL/(m
10、L-msL+mf) 比重瓶的总容积：比重瓶的总容积：V= (mLm0)L加入纤维后液体所占体积：加入纤维后液体所占体积：VL=(msL- m0-mf)/L纤维所占体积：纤维所占体积：Vf=V-VL=(mL-msL+mf)/L整个过程需要温度恒定，否则整个过程需要温度恒定，否则L不同，影响测量不同，影响测量结果。结果。 密度梯度管法密度梯度管法先配好一组不同密度的混合液体，然后将液体由轻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。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，使液体在管中自上注入时避免对液体搅动和震荡，使液体在
11、管中自上到下保持由轻到重的密度梯度状态。对此管内放入到下保持由轻到重的密度梯度状态。对此管内放入标准密度空心小球，标定管中高度标准密度空心小球，标定管中高度h与密度与密度的对的对应值，并画成图，要求应值，并画成图，要求h成直线关系。由公式成直线关系。由公式可计算出纤维密度。可计算出纤维密度。注意：配制的液体不能对试样起化学反应或溶解溶注意：配制的液体不能对试样起化学反应或溶解溶胀胀 。 C 单丝强度与模量单丝强度与模量在测量单丝拉伸强度和模量时，我们采用很灵敏的在测量单丝拉伸强度和模量时，我们采用很灵敏的拉力机拉力机。测试前必须对仪器进行校核。用标准砝码。测试前必须对仪器进行校核。用标准砝码对
12、仪器进行调满和对仪器进行调满和1/2量程校正，并用秒表对走纸量程校正，并用秒表对走纸速度和拉伸速度进行校正。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框边平行，再用另一半纸框折叠盖压将单丝夹于中于中间，间，试样试样就准备好了。就准备好了。试样制备试样制备 S=4P/d2 E=4pl/d2l将试样夹好，使纸框中线与夹具中线重合，然将试样夹好，使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
13、剪断，留单后打开记录仪开关。用剪刀将纸框剪断，留单丝独立承载，最后计算得到：丝独立承载，最后计算得到：A 纤维束拉伸强度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较好地克服上述缺点，其试验步骤与单丝的基本一致。一致。2.1.2纤维束纤维束纱的粗细通常
14、以支数表示，其定义是：每股纤纱的粗细通常以支数表示，其定义是：每股纤维维1克质量的长度米数值，量纲与克质量的长度米数值，量纲与线密度线密度互为互为倒数。倒数。 B 纤维束线密度纤维束线密度定义为单位长度纤维束地质量定义为单位长度纤维束地质量.可按下式计算线密度可按下式计算线密度: t=m/l ABC在一水平线上，中间悬挂一小重物（在一水平线上，中间悬挂一小重物（23g）,使纤维呈使纤维呈ADB绷紧状态。当温度升高时，纤维束绷紧状态。当温度升高时，纤维束长度发生变化，长度发生变化，D点的位置就下移到点的位置就下移到E点或上升到点或上升到E点，根据公式可求得平均热膨胀系数点，根据公式可求得平均热膨
15、胀系数AC=BC=l） C 平均热膨胀系数平均热膨胀系数中垂法中垂法该法的优点是只要该法的优点是只要CD与与CB的比例选择得当，纤的比例选择得当，纤维长度的微小变化即可由维长度的微小变化即可由DE或或DE的大小反映出的大小反映出来。来。M=DE/(BE-BD)为放大倍数，不能过大，否为放大倍数，不能过大，否则重物使纤维绷的过紧，会给测量带来误差。则重物使纤维绷的过紧，会给测量带来误差。2.1.3纤维织物（布）纤维织物（布）布面厚度：布面厚度：GB7689.1规定布应自然铺平，施规定布应自然铺平，施加加98Kpa压力，读取布面厚度值。压力，读取布面厚度值。经，纬密度：经，纬密度：GB7689.2
16、定义经，纬密度分别定义经，纬密度分别为经向和纬向每厘米宽度各自纱线的根数。当布为经向和纬向每厘米宽度各自纱线的根数。当布自然铺平后，查点宽度为自然铺平后，查点宽度为50mm或或100mm的的纱根数纱根数ni，经，纬密度：，经，纬密度： Ni=ni10/l单位面积质量（参阅单位面积质量（参阅GB6007GB6007）：以正方形的平滑）：以正方形的平滑且直的金属模框取样，将待测织物平放于平台上，且直的金属模框取样，将待测织物平放于平台上，不加张力，距布边沿不少于不加张力，距布边沿不少于50mm50mm，将模框正压其，将模框正压其上，用小刀沿边框划割织物，取样至少上，用小刀沿边框划割织物，取样至少3
17、 3块，按块，按下式计算织物单位面积质量：下式计算织物单位面积质量：P PA A=m/A=m/A经纬断裂强力（参阅经纬断裂强力（参阅GJB84）：经纬方向单位）：经纬方向单位宽度上的断裂载荷，宽度上的断裂载荷，Si=P/b 2.2粉状填料粉状填料 粉状填料的主要测试项目有：视密度，平均粉状填料的主要测试项目有：视密度，平均粒径和吸油值。粒径和吸油值。2.2.1 视密度（表观密度）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将漏斗与量筒安装好，漏斗下口与量筒入口对正并相距相距2030mm，用平板堵住漏斗下口，将粉料，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
18、粉料自由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，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，称量筒内粉料质量刮去量筒上多余的粉料，称量筒内粉料质量m，按，按下式计算粉料的视密度下式计算粉料的视密度 =m/v v量筒的容积量筒的容积视密度定义为单位体积粉状料视密度定义为单位体积粉状料的质量。的质量。平均粒径及粒径分布是粉料的常规指标，它直接平均粒径及粒径分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、沉积天与表面积有关，其测量方法有筛目分级、沉积天平分级及平分级及激光测粒仪。激光测粒仪。2.2.2平均粒径平均粒
19、径标准筛目是指一平方英寸的正方形分成标准筛目是指一平方英寸的正方形分成x2个目数，个目数，具有具有x2个大小相等的筛孔。筛孔是由丝线织网形个大小相等的筛孔。筛孔是由丝线织网形成的，形状为正方形。在单位面积中丝线占有相成的，形状为正方形。在单位面积中丝线占有相当多的位置，所以筛孔的大小与丝线的粗细有关。当多的位置，所以筛孔的大小与丝线的粗细有关。在标准中对丝线的规格作了严格规定。在标准中对丝线的规格作了严格规定。A标准筛标准筛分分级级 由于筛孔孔径还没有真正统一。平常选用粉料只由于筛孔孔径还没有真正统一。平常选用粉料只称目数，所称目数是该目的筛下物。它的粒径对称目数，所称目数是该目的筛下物。它的
20、粒径对应筛目以下的所有级分。如应筛目以下的所有级分。如170目粉料，它的粒目粉料，它的粒径是径是88微米以下的所有级分。微米以下的所有级分。 过筛分级有湿法和干法两种。湿法是用水冲洗筛过筛分级有湿法和干法两种。湿法是用水冲洗筛上物，使之顺利通过筛孔。用水分散粉料，防止上物，使之顺利通过筛孔。用水分散粉料，防止粉料分散和成团。通常平均粒径小于粉料分散和成团。通常平均粒径小于100m的的粉料用湿法过筛更准确。粉料用湿法过筛更准确。均匀分散在液体中的微粒，由于液体粘度作用使均匀分散在液体中的微粒，由于液体粘度作用使其沉降速度随粒径的不同而不同。处于同一高度其沉降速度随粒径的不同而不同。处于同一高度的
21、微粒，大颗粒沉降的快，小颗粒沉降的慢。各的微粒，大颗粒沉降的快，小颗粒沉降的慢。各物理量之间的关系可用斯托克斯公式表示：物理量之间的关系可用斯托克斯公式表示： B.颗粒沉积天平分级颗粒沉积天平分级v=h/t=d2(f-l)g/18 沉积天平工作原理：当颗粒开始沉降时称盘中沉积天平工作原理：当颗粒开始沉降时称盘中逐渐有试样沉积积累。天平横梁产生倾斜，固逐渐有试样沉积积累。天平横梁产生倾斜，固定在横量上的遮光片也随之产生倾斜。当称盘定在横量上的遮光片也随之产生倾斜。当称盘中沉积量达中沉积量达2mg时，遮光片移至使光电二极管时，遮光片移至使光电二极管受光照产生电流，使控制器开动，驱动计录器受光照产生
22、电流，使控制器开动，驱动计录器和加载装置，使天平平衡，重新遮断光路。第和加载装置，使天平平衡，重新遮断光路。第二次沉降积累二次沉降积累2mg,上述过程再循环一次，最后上述过程再循环一次，最后记录纸上得到一曲线。对曲线进行分析和计算，记录纸上得到一曲线。对曲线进行分析和计算，可得到颗粒粒径分布情况可得到颗粒粒径分布情况 。 c衍射式激光测粒仪衍射式激光测粒仪激光器发出的光束经针孔滤波及扩速器后变成一直径激光器发出的光束经针孔滤波及扩速器后变成一直径为为810mm的平行单色光。当该光照射到测量区中的平行单色光。当该光照射到测量区中的颗粒群时便会发生衍射现象。衍射光的强度分布与的颗粒群时便会发生衍射
23、现象。衍射光的强度分布与测量区中被照射的颗粒直径和数量有关。用接收透镜测量区中被照射的颗粒直径和数量有关。用接收透镜使各个颗粒散射出来的相同方向的光聚焦到焦平面上，使各个颗粒散射出来的相同方向的光聚焦到焦平面上，用多元光电探测器接收衍射光，然后转换成电信号输用多元光电探测器接收衍射光，然后转换成电信号输出，通过计算机处理，可以很快得到颗粒的粒径分布。出，通过计算机处理，可以很快得到颗粒的粒径分布。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1g1g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
24、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/g. ml/g. 2.2.2吸油值吸油值 其操作要点：用天平称粉料若干，放于洁净干燥其操作要点：用天平称粉料若干，放于洁净干燥的玻板上，用精度为的玻板上，用精度为0.1ml滴定管将油滴加到粉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，料上，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。直至粉料全部粘在棒上，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，为什么？理试样，为什么？ 芳纶芳纶 玻璃纤维网格布玻璃纤维网格布 玻璃纤维纱玻璃纤维纱单丝拉力机单丝拉力机 标准筛标准筛
