1 前言
GFRP 絲材因其具有比強(qiáng)度高、質(zhì)量輕、抗沖擊、耐腐蝕、絕緣、隔熱等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于電工、建筑、交通及娛樂等領(lǐng)域[1-3]。為滿足減輕質(zhì)量及特殊環(huán)境條件的需要，制作石油開采的抽油稈、混凝土預(yù)應(yīng)力筋、懸索橋的高應(yīng)力索等材料發(fā)生了重大變革，用GFRP絲材取代高強(qiáng)度鋼絲的趨勢正逐年增加[4]。然而，由于我國目前還無法實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度玻璃纖維的工業(yè)化生產(chǎn)，國外又對此實(shí)行封鎖，致使國內(nèi)高強(qiáng)度玻璃纖維奇缺，限制了高強(qiáng)度GFRP絲材在我國的應(yīng)用領(lǐng)域。
GFRP主要由玻璃纖維、樹脂、玻璃纖維/樹脂間的界面組成。大量研究表明，纖維和樹脂間界面的粘結(jié)強(qiáng)度對纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料的力學(xué)性能影響顯著[51。因此可通過增加纖維/樹脂間界面的粘結(jié)強(qiáng)度提高GFRP絲材的拉伸強(qiáng)度，擴(kuò)大GFRP絲材的應(yīng)用領(lǐng)域。
2 試驗(yàn)研究
2.1原材料
玻璃纖維選用1200TEX的無堿、無捻粗紗，其新生態(tài)纖維抗拉強(qiáng)度為3568MPa，彈性模量為76GPa; 樹脂選用環(huán)氧乙烯基樹脂、間苯型不飽和聚酷、鄰苯型不飽和聚醋三種，它們的耐熱性均能達(dá)到120℃以上;脫模劑選用哈爾濱玻璃鋼研究所生產(chǎn)的專用于拉擠工藝的硬脂酸鋅;引發(fā)劑選用天津阿克蘇諾貝爾過氧化物有限公司生產(chǎn)的過氧化碳酸酷。
2.2 成型工藝
GFRP 絲材采用拉擠成型工藝生產(chǎn)，該工藝具有自動化程度高、原材料利用率高和產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，其工藝流程如圖1所示。
GFRP 絲材的制備方法是將樹脂、引發(fā)劑與脫模劑按一定的重量比混合，攪拌均勻后注入樹脂浸漬槽，玻璃纖維浸漬樹脂后在模具內(nèi)連續(xù)拉擠固化成型。將GFRP絲材截取若干個300 mm長的樣條，在電子萬能材料試驗(yàn)機(jī)上測量其拉伸性能。
3 試驗(yàn)結(jié)果與分析
3.1 選擇樹脂
不同樹脂制成的GFRP絲材的抗拉強(qiáng)度如圖2所示，由圖2可知，玻璃纖維增強(qiáng)環(huán)氧乙烯基樹脂的抗拉強(qiáng)度最高，其斷裂形式為崩裂:而玻璃纖維增強(qiáng)間苯型聚酷樹脂的斷裂形式為崩斷，這說明該樹脂與玻璃纖維的浸潤性很差，樹脂沒有起到傳遞載荷的作用，因此其抗拉強(qiáng)度最低。
圖2 不同樹脂的抗拉強(qiáng)度值
將玻璃纖維增強(qiáng)環(huán)氧乙烯基樹脂的樣條放在烘箱內(nèi)，分別在1200C.1 50℃下保溫500h.8 00h和1000h后取出，在電子萬能材料試驗(yàn)機(jī)上測量其拉伸性能，結(jié)果如圖3、圖4所示。
圖3 GFRP絲材在120℃下的抗拉強(qiáng)度和斷裂延伸率間的關(guān)系曲線
圖4 GFRP絲材在150℃下的抗拉強(qiáng)度和斷裂延伸率間的關(guān)系曲線
4 結(jié)論
(1) 在所選用的三種樹脂中，以玻璃纖維增強(qiáng)環(huán)氧乙烯基樹脂的效果最好，其抗拉強(qiáng)度最高，高于同規(guī)格鋼絲的抗拉強(qiáng)度。
(2) 斷裂時的抗拉強(qiáng)度和延伸率隨加熱溫度的升高和保溫時間的延長而降低，但仍接近于同等條件下的鋼絲。
(3) 在GFRP實(shí)際應(yīng)用時，應(yīng)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上考慮其沒有屈服點(diǎn)，且在高溫下使用時應(yīng)避免承受較大的彎曲應(yīng)力。(end)
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