國(guó)產(chǎn)玻璃纖維縫編織物性能研究

紀(jì)亭賀，劉宏亮，江一杭，劉鮮紅

(天津東汽風(fēng)電葉片工程有限公司 天津300480)

國(guó)產(chǎn)玻璃纖維縫編織物性能研究

紀(jì)亭賀，劉宏亮，江一杭，劉鮮紅

(天津東汽風(fēng)電葉片工程有限公司 天津300480)

測(cè)試并比較了國(guó)產(chǎn)玻璃纖維紗線縫編織物和進(jìn)口玻璃纖維紗線編織布的力學(xué)性能，發(fā)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)紗線編織布的性能與進(jìn)口紗線編織布的性能基本相當(dāng)，能夠滿足纖維增強(qiáng)塑料復(fù)合材料的設(shè)計(jì)要求。

國(guó)產(chǎn)玻璃纖維 性能 纖維增強(qiáng)塑料復(fù)合材料

1 研究背景

玻璃纖維是復(fù)合材料用編織增強(qiáng)材料的常用纖維之一，玻璃纖維縫編織物在復(fù)合材料中獲得了日漸增多的應(yīng)用。玻璃纖維縫編織物是 20世紀(jì) 90年代迅速發(fā)展的一類產(chǎn)品。它將增強(qiáng)纖維以不同方向分層鋪放，用細(xì)軟的縫編線穿過(guò)纖維層，形成線圈，將主體纖維聯(lián)結(jié)固定。

玻璃纖維縫編織物一般以無(wú)捻粗紗為主體纖維，縫編線通常采用有機(jī)纖維紗(典型為聚酯纖維紗)，必要時(shí)也可用玻璃纖維紗，甚至碳纖維紗。構(gòu)成編織物的纖維層數(shù)可為單層或多層(迄今見(jiàn)諸報(bào)道的最多為8層)。多層縫編織物亦稱為多軸向織物，纖維層的典型取向?yàn)?1～4 向(0,°，90,°，＋45,°，－45,°)，也是經(jīng)常使用的玻璃纖維布。

玻璃纖維的性能決定了其縫編織物的性能，本文經(jīng)過(guò)對(duì)比測(cè)試，給出了不同紗線縫編織物的性能測(cè)試結(jié)果。

2 實(shí)驗(yàn)部分

2.1 試驗(yàn)材料

進(jìn)口玻璃纖維紗線縫編織物 A：?jiǎn)蜗虿紴?A1，兩向布為A2，三向布為A3。

國(guó)產(chǎn)玻璃纖維紗線縫編織物B：?jiǎn)蜗虿紴锽1，兩向布為 B2，三向布為 B3。3種布的編織方式和克重分布如表1所示：

表1 不同纖維布的編織方式和克重Tab.1 Woven method and mass per unit of different fiber cloths

2.2 測(cè)試性能

①靜態(tài)力學(xué)性能：拉伸性能、壓縮性能、面內(nèi)剪切性能等。②動(dòng)態(tài)力學(xué)性能：拉-拉疲勞性能。

2.3 試驗(yàn)步驟

①采用真空灌注工藝，根據(jù)相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)分別制作拉伸、壓縮和剪切和疲勞樣板。②纖維織物采用DQ200,E＋204,H真空灌注成型，固化制度為：常溫16,h、70,℃，8,h后固化完成后，制作標(biāo)準(zhǔn)試樣，根據(jù)相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行性能測(cè)試。

2.4 測(cè)試設(shè)備

萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)，日本島津 AG-IC 100,kN；馬弗爐，天津中環(huán)實(shí)驗(yàn)電爐；分析天平，梅特勒-托利多。

3 結(jié)果與討論

3.1 基本性能(見(jiàn)表2)

從測(cè)試結(jié)果來(lái)看，進(jìn)口玻璃纖維紗線縫編布和國(guó)產(chǎn)玻璃纖維紗線縫編布在含水率、單位面積質(zhì)量(g)、浸潤(rùn)性等方面均能滿足設(shè)計(jì)要求，且各項(xiàng)測(cè)試結(jié)果差別不大，對(duì)兩種纖維布力學(xué)性能的比較影響不大。

表2 基本性能測(cè)試結(jié)果Tab.2 Test result of basic properties

3.2 靜態(tài)力學(xué)性能(見(jiàn)表3)

表3 3種纖維布靜態(tài)力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果Tab.3 Test result of static mechanical properties of 3 fibre cloths

由以上性能數(shù)據(jù)可以看出，進(jìn)口玻璃纖維紗線和國(guó)產(chǎn)玻璃纖維紗線縫編的 3種玻璃纖維布的力學(xué)性能在拉伸性能方面相差不大；國(guó)產(chǎn)紗線玻璃纖維布?jí)嚎s性能小于進(jìn)口紗線玻璃纖維布，但是這3種布的測(cè)試結(jié)果均能滿足玻璃鋼設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

3.3 疲勞試驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)為拉-拉疲勞試驗(yàn)，應(yīng)力比 R＝0.1，共進(jìn)行4個(gè)應(yīng)力水平下的疲勞實(shí)驗(yàn)，加載系數(shù)(最大應(yīng)力/靜強(qiáng)度)分別為 75%、65%、55%、45%，用于繪制 S-N 曲線，加載頻率為3,Hz。

圖 1和圖 2分別是兩種纖維紗線編織單向布疲勞試驗(yàn)的S-N方程曲線圖，根據(jù)圖 1和圖 2實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)所確定的 S-N曲線方程為：進(jìn)口紗線玻璃纖維布LogN＝－10.03,logS＋31.37，即 m 值為 10.03。國(guó)產(chǎn)紗線玻纖布玻璃纖維布為 LogN＝-10.0,logS+29.87，

圖1 進(jìn)口玻璃纖維紗線縫編織物S-N曲線圖Fig.1 S-N curve of imported fiberglass yarn stitched fabrics

即 m值為 10.01。按照玻璃鋼疲勞設(shè)計(jì)要求，m值需大于10。

圖2 國(guó)產(chǎn)玻璃纖維紗線縫編織物S-N曲線圖Fig.2 S-N curve of domestic fiberglass yarn stitched fabrics

由此可得，國(guó)產(chǎn)紗線玻纖布玻璃纖維布在疲勞性能方面與進(jìn)口紗線玻璃纖維布基本相當(dāng)，也滿足玻璃鋼疲勞設(shè)計(jì)要求。

4 結(jié) 論

通過(guò)以上性能測(cè)試和研究，國(guó)產(chǎn)玻璃纖維紗線縫編織物在含水率、單位面積質(zhì)量、浸潤(rùn)性等方面與進(jìn)口玻璃纖維紗線縫編織物基本相同的情況下，其力學(xué)性能(靜態(tài)力學(xué)和動(dòng)態(tài)力學(xué))與進(jìn)口玻璃纖維紗線縫編織物的力學(xué)性能基本相當(dāng)，能夠滿足相關(guān)玻璃鋼部件的設(shè)計(jì)指標(biāo)。

Performance Study on Domestic Fiberglass Stitched Fabrics

JI Tinghe，LIU Hongliang，JIANG Yihang，LIU Xianhong
(TianJin DongQi Wind Turbine Blade Engineering Co.，LTD.，Tianjin 300480，China)

Mechanical properties of both domestic and imported fiberglass yarn stitched fabrics were tested and analyzed through comparison. It is found that the two kinds of fabrics were of equivalent properties and the homemade fabrics could also meet requirements for the design of fiber reinforced plastic composites.

domestic fiberglass；performance；fiber reinforced plastic composites

TS156

A

1006-8945(2014)06-0014-02

2014-05-09