連續(xù)玄武巖纖維復(fù)合材料制備技術(shù)研究.pdf

1、連續(xù)玄武巖纖維是由單一的玄武巖礦石為原料在高溫下熔化和拉絲制造而成，其生產(chǎn)原料是天然存在的，同時由于玄武巖熔化過程中沒有硼和其它堿金屬氧化物排出，使玄武巖連續(xù)纖維的制造過程對環(huán)境危害較小。玄武巖連續(xù)纖維增強的復(fù)合材料其強度、化學穩(wěn)定性、電絕緣性能均較好，因此廣泛用于航空航天、石油化工、建筑、汽車等領(lǐng)域。 本文采用熱壓工藝制備了不同連續(xù)玄武巖纖維復(fù)合材料，研究了材料體系、纖維表面處理、復(fù)合材料結(jié)構(gòu)對材料力學性能的影響。同時研究了連

2、續(xù)玄武巖纖維復(fù)合材料的RTM成型工藝及后加工工藝。 對不同熱固性塑料的性能以及不同樹脂為基體的連續(xù)玄武巖纖維復(fù)合材料力學性能進行了對比，結(jié)果表明乙烯基酯樹脂不僅具有良好的力學性能、化學穩(wěn)定性能、耐腐蝕性能，同時還具有良好的加工性能，因此可作為連續(xù)玄武巖纖維復(fù)合材料的基體樹脂。而對于增強纖維，減小纖維直徑不僅可以有效抑制材料缺陷的產(chǎn)生，還可增加纖維/基體之間的拔脫功，從而提高復(fù)合材料強度。 采用不同的處理劑與處理工藝對玄武

3、巖纖維表面進行了處理，研究了表面處理對纖維表面及其復(fù)合材料力學性能的影響。結(jié)果表明，經(jīng)過表面處理以后，不僅修復(fù)了纖維表面的缺陷，使纖維強度提高，還改善了基體與纖維之間的界面，使纖維與基體的結(jié)合力增強，對外力的抵抗作用增加，從而強度和彈性性能均得到提高。采用KH550處理劑效果比采用沃蘭處理劑效果要稍好，而增加處理時間對復(fù)合材料力學性能影響不明顯。纖維、基體以及處理劑之間化學作用占主要因素。 對不同織物結(jié)構(gòu)、纖維體積含量、織物面密

4、度與纖維鋪層方向的連續(xù)玄武巖纖維復(fù)合材料的力學性能進行了研究，結(jié)果表明織物結(jié)構(gòu)對復(fù)合材料強度性能影響較大，單向布與雙軸向布結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料強度較高。隨著纖維體積含量的增大，復(fù)合材料的力學性能先升高后降低，在50％～65％左右達到最大值。而面密度對復(fù)合材料力學性能的影響不明顯。不同鋪層方向上復(fù)合材料力學性能也不相同，平行于纖維的0°方向力學性能最優(yōu)，垂直于纖維的90°方向力學性能最差。對于正交復(fù)合材料，0°/90°正交鋪層比±45°正交鋪層

5、時的力學性能要好。 研究了利用RTM成型工藝連續(xù)玄武巖纖維復(fù)合材料時，促進劑含量對凝膠時間以及促進劑、固化劑用量對凝膠時間的影響。結(jié)果表明隨著固化劑、促進劑含量的增加，凝膠時間降低。同時研究了不同注射位置、溫度以及纖維方向?qū)渲鲃忧颁h形態(tài)的影響。 對連續(xù)玄武巖纖維復(fù)合材料高壓水切割加工技術(shù)進行了研究，研究了磨料種類、纖維體積含量、材料厚度對切割速度的影響。結(jié)果表明加入磨料可以大大提高切割速度，加入金剛砂的效果最優(yōu)，對切