試樣厚度對手糊玻璃鋼力學性能的影響

張勇　張洪毅+王曉曼　吳青玉　唐靖義

摘 要：文章對不同厚度的手糊玻璃鋼進行了力學性能試驗，并對測試結果進行分析。結果表明：玻璃鋼厚度小于6mm時，其拉伸強度和拉伸模量呈增加趨勢；厚度達到6mm后，隨厚度的增加，拉伸強度和拉伸模量基本不增加。玻璃鋼彎曲強度和彎曲模量隨厚度變化很小。

關鍵詞：手糊工藝；厚度；力學性能

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

何宇聲在《人品+技術=產品質量》一文中提到，手糊成型工藝在玻璃鋼成型技術中是最基本、最簡易、最普遍，同時也是技術最復雜的一種工藝技術。即使在工業發達國家，如美國手糊成型工藝在玻璃鋼產品生產中仍占有相當大的比重（約占30%左右），許多產品需要靠手糊成型工藝才能解決，尤其是對一些量少、異形、體積大、強度要求不高的產品，采用手糊成型比其他工藝方法的確顯得優越得多。

文章通過測試不同厚度的拉伸強度和拉伸彈性模量、彎曲強度和彎曲彈性模量，并對其進行分析，為玻璃鋼手糊工藝設計提供一些數據。

1 試驗材料及方法

1.1 試驗材料

本次試驗選用的原材料：

（1）樹脂：酚醛型乙烯基樹脂，雙酚A型乙烯基樹脂。

（2）纖維：400g/m2的E型無堿玻璃纖維布。

（3）引發劑：阿克蘇LPT。

（4）促進劑：環烷酸鈷，鈷含量6%，紫色澄清液體。

1.2 主要試驗設備

（1）上海慧泰生產的DHG-9245A鼓風干燥箱。

（2）長春機械科學研究院生產的DDL300電子萬能試驗機。

（3）邢臺市星燦數控科技有限公司生產的小型精雕機。

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，風干10min。

（3）樹脂配制，樹脂：促進劑：引發劑=100：0.5：0.5，25℃凝膠時間控制在30min。樹脂含量對復合材料力學性能影響很大，根據每種厚度用到的纖維質量稱量樹脂，使FRP板樹脂含量控制在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脂，再加入促進劑，用玻璃棒逆時針攪拌均勻，最后加入引發劑攪拌3min，使樹脂、促進劑、固化劑充分混合均勻。在模具上均勻涂刷一層樹脂，然后鋪設玻纖織物，采用壓輥使纖維與樹脂完全融合入，每鋪2層玻纖織物用壓輥滾壓一次，重復上述操作，達到設計厚度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放進鼓風干燥箱80℃恒溫24h。

1.4 試驗方法

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

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

（3）依據測試結果，以厚度為橫坐標，以強度/模量為縱坐標繪制曲線圖。

2 分析與小結

2.1 拉伸強度和彎曲強度

圖1可以看出，當厚度小于6mm時，隨著厚度的增加，拉伸強度隨之增加；當厚度超過6mm后，拉伸強度幾乎不增加。彎曲強度比較穩定，不同厚度的試樣彎曲強度相差不大。

2.2 拉伸彈性模量和彎曲彈性模量

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

3 結語

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塑料板，依據GB/T1447-2005《纖維增強塑料拉伸性能試驗方法》和GB/T1449-2005《纖維增強塑料彎曲性能試驗方法》測試其拉伸強度、拉伸彈性模量、彎曲強度和彎曲彈性模量。可以得出以下結論：

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

（2）厚度對手糊玻璃鋼彎曲強度和彎曲彈性模量的影響不大。

參考文獻

[1] 何宇聲等.人品+技術=產品質量[J].纖維復合材料，2001（04）.

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