玻纤不饱和复材耐冲击性能2

    广泛应用的玻璃钢材料在使用中经常要承受冲击载荷,如火车开车停车时承受的冲击,汽车相撞时车体的受撞变形等。玻璃钢由于其较高的强度和低廉的价格,而广泛用于汽车工业中,特别是制作保险杠和车身。据汽车的这些零部件的抗冲击性能,是衡量其力学性能的重要指标之一。复合材料在使用过程中受到低能冲击时,大部分情况并没有明显的目视损伤,但却在层合表面会生成不可视的浅表面分层,从而形成潜在的危险,内部损伤的存在可造成复合材料,在强度和刚度上的很大损失。不饱和树脂网专家表示,已经对复合材料层合板的低能量冲击损伤机理,及特点作了广泛深入的研究。Giuseppe Sala和Dai Gil Lee等在这方面做了很多工作。国内的一些研究人员也做了相类似的工作,取得了一些成果。对复合材料铺层优化设计方面的研究也比较多,但就铺层方式对复合材料耐冲击性能的影响方面的研究却不多。为设计生产出更加安全稳定的玻璃钢产品,专家对玻璃纤维增强不饱和聚酯树脂复合材料,采用不同的铺层工艺,进行了低能量冲击性能的比较分析。
    1.2、复合材料层合板的制备
    织物铺层方向的改变,可能会影响增强纤维在层合板受力时的承载情况,从而使层合板的力学性能发生变化。
    层合板是由若干层织物以不同方向叠合而成。如果各层主方向都沿一个方向则称为单向层合板,各层主方向不同则称为多向层合板。若铺层纤维方向与层合板X轴方向重合,该层就叫0°铺层;若铺层纤维方向与层合板X轴方向垂直则为90°铺层。整个层合板中只有0°和90°铺层,称为正交铺设层合板如图1。若铺层方向只有+Φ和-Φ两种则称斜交(角交)铺设层合板,如图2。


    本实验增强材料为玻璃纤维布,所以选取经纱方向与层合板X轴方向的夹角标记层合板的铺层方向,即:当织物铺设角为θ时,2层玻璃布经纱间的角度为θ。在本研究中设计了4种铺层方式分别为0°/0°/0°/0°;0°/90°/0°/90°;0°/+45°/+45°/0°和+45°/0°/-45°/90°。
    本实验采用真空辅助树脂注塑(vacuum assisted resin infusion,VARI)成型技术对玻璃纤维/不饱和聚酯树脂层合板进行试样的复合。VARI是一种新型的低成本的玻璃纤维增强材料大型构件的成型技术。它是在真空状态下排除纤维增强体中的气体,通过树脂的流动、渗透,实现对纤维及其织物的浸渍,并在室温下进行固化,形成一定纤维/树脂比例的工艺方法。层合板的尺寸为300mm×300mm,根据冲击实验要求,试样裁剪成95mm×95mm的试件。