第2章玻璃纤维

综合实验研究玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料的制备院系：航空航天工程学部专业：高分子材料与工程专业指导教师：于祺学生姓名：王娜目录第1章概述1.1 玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料的研究现状 1.2 本次试验的目的及方法第2章手糊法制备玻纤/环氧树脂复合材料2.1实验原料2.1.1环氧树脂2.1.2玻璃纤维2.1.3咪唑固化剂2.1.4活性稀释剂2.2手糊成型简介2.4实验部分2.4.1实验仪器2.4.2实验步骤第3章力学性能测试3.1剪切强度3.2弯曲强度3.3实验数据的分析3.3.1 浸胶的用量及均匀度3.3.2 固化时间与温度的影响3.3.3 活性稀释剂的用量第4章结论与展望4.1结论与展望参考文献第1章概述1.1 玻璃纤维增强环氧树脂复材的研究现状EP/玻璃纤维(GF)复合材料是目前研究比较成熟、应用最广的一种复合材料。

EP/GF复合材料具有质量轻、强度高、模量大、耐腐蚀性好、电性能优异、原料来源广泛、工艺性好、加工成型简便、生产效率高等特点,并具有材料可设计性及特殊的功能性如屏蔽电磁波、消音等特点,现已成为国民经济、国防建设和科技发展中无法代替的重要材料。

且复合材料的研究水平已成为一个国家或地区科技经济水平的标准之一。

目前美，日，西欧的水平较高，北美，欧洲，日本的产量分别占33%，32%，30%。

毋庸置疑，EP/玻璃纤维(GF)复合材料的质量轻，高强度等优于金属的特性，会在某些领域更广泛的使用，目前复材的粘接性能与力学性能成为主要的研究方面。

目前主要的成型方法有手糊成型，缠绕成型，热压管成型，RTM成型，拉挤成型。

1.2 本次试验的目的及方法实验由学生自行设计采用一种固化体系，用手糊成型方法制备EP/玻璃纤维(GF)复合材料，再测量材料的力学性能如，弯曲，剪切。

目的在于1，了解材料科学实验所涉及到的设备的基本使用。

2，掌握环氧树脂固化体系的配置及设计。

3，对手糊成型操作了解，及查找文献完成论文的能力。

第二章第4节新材料及其应用一、单选题1.碳化硅纤维是一种陶瓷纤维类材料，具有高强度、耐高温、抗腐蚀、易加工编织等特性，用做增强材料时，常与碳纤维、玻璃纤维、金属铝复合，具有耐磨损、质轻、耐疲劳等特性。

下列可以直接用碳化硅纤维来制作的是（）A. 喷气式飞机的刹车片B. 体育用品C. 过滤高温气体的滤布D. 汽车部件2.各种新材料正在提高我们的生活品质，坚硬的纳米材料一石墨烯，就是其中的一种，它几乎是完全透明的，并有着出色的导电性和导热性。

下列物体中不适合使用石墨烯制作的是（）A. 防弹衣B. 电脑元件C. 隔热手套D. 太阳能电池3.清华大学的研究人员发明一种新型陶瓷，既可以像海绵一样变形，也能像陶瓷一样隔热、绝缘，同时具有超轻、高韧性等特点这种材料适合用来制造下列哪种物品（）A. 自行车的车架B. 新型消防服C. 输电导线D. 便携式水果刀4.近年来，我国在科研领城不断取得新的突破，一些研究和应用已经步入世界先进行列。

下列研究中我国与世界先进国家还存在较大差距，需要努力追赶的是（）A. 量子科技B. 5G通信C. 北斗导航系统D. 芯片设计制造5.“智能纤维”是一种新型材料，能对外界环境和内部状态的变化做出响应．其中，相变纤维能够通过吸热、放热来实现对温度的调节；凝胶纤维能够对温度做出反应；电子纤维能够导电以及消除静电；记忆纤维能够在特定环境下恢复原状．下列说法正确的是（）A. 相变纤维制成的衣服可以调节体温是通过做功来实现的B. 用凝胶纤维有可能制成显示体温的衣服C. 电子纤维是一种绝缘体D. 记忆纤维发生形变后无法恢复原状6.纳米陶瓷作为高科技材料应用广泛，它具有耐磨、耐腐蚀、耐高温、防浸透、完全无磁性等特点，但它不可用于下列哪项技术中（）A. 纳米陶瓷刀B. 公交IC卡C. “嫦娥二号”外表涂层D. 装浓硫酸的容器7.纳米磁性材料采用磁性颗粒作为记录介质，具有记录密度大、矫顽力高、记录质量好等特点，下列器件可用纳米磁性材料制成的是（）A. 洗衣机内壁B. 耐腐蚀容器C. 计算机存储器D. 高性能防弹背心8.“纳米材料”的出现成了人们谈论的热门话题，下列关于“纳米材料”的说法正确的是（）A. 人们找到了一种特殊的“纳米材料”，制成了“纳米抗菌奶瓶”B. “纳米防水布”是利用纳米能防水的特性制成的C. 只要认真的去探究寻找还可以找到许许多多的纳米材料D. 某些物质的尺度加工到1﹣100nm，它们的物理性质或化学性能发生了异常变化，这就是我们说的纳米材料9.下列现象中有悖文明的做法是（）A. 将秤砣内部用密度小的材料填充B. 用黄金制作首饰C. 将纳米技术应用于生活之中D. 用铝这种轻质材料制造飞机10.纳米陶瓷作为高新科技材料应用广泛，它具有坚硬、耐磨、耐腐蚀、耐高温、完全无磁性等特点，它不能应用于（）A. 公交IC卡B. 切割硬物的刀具C. “嫦娥二号”外表涂层D. 装浓硫酸的容器11.2010年诺贝尔物理学奖授予英国两位科学家，他们研究的石墨烯是只有一个原子厚度的碳纳米新型材料，该材料属性奇特，其中还具有良好的导电性．则下列说法错误的是（）A. 研究和生产石墨烯需要纳米技术B. 纳米技术是微观范围内的科学技术C. 石墨烯虽然是非金属但可以作为导体使用D. 石墨烯是超导体材料12.下列关于纳米的叙述错误的是（）A. 纳米是一个长度单位，符号是nmB. 人们在纳米尺度内发现很多新的现象，给技术上带来很多新进展C. 纳米技术是现代科学技术的前沿，我国在这方面的研究具有世界先进水平D. 所有的高科技产品都与纳米技术有关13.纳米技术在研究电学材料、光学材料、高密度材料方面有广泛的应用前景，纳米是下列哪种物理量的计算单位（）A. 长度B. 体积C. 质量D. 时间14.纳米陶瓷是一种高新科技材料，具有耐磨、耐腐蚀、耐高温、防渗透、完全无磁性等特点，以下选项中哪项可以利用纳米陶瓷材料制造（）A. 高压输电线B. 装浓硫酸的容器C. 银行储蓄卡D. LED发光二极管15.在下列有关现象的解释中，正确的是（）A. 纳米材料颗粒能制造出很多特殊功能的物体，但它并不是分子B. 封闭在容器内的液体很难被压缩，说明分子间仅有排斥力C. 用手捏海绵，海绵的体积变小了，说明分子间有吸引力D. 铅笔笔芯在白纸上划出一条断断续续的细线，说明分子间有空隙二、填空题16.纳米技术是以0.1～100nm这样的尺度为研究对象的前沿科学，目前我国在纳米技术的研究方面已经跻身世界前列，我国制造出来的最薄的金箔的厚度为91nm=________dm．17.纳米是________的单位．1nm=________m，纳米技术是________尺度内的极微科学技术．18.石墨烯被证实是世界上已经发现的最薄、最坚硬的物质，它的导电性能好、导热性能强，熔点超过3000℃．你认为用石墨烯做成的导线________用来做保险丝（即熔丝）；________用来做高压输电线（选填“能”或“不能”）．科学试验表明：向空烧杯内倒入酒精与水的混合物（如图所示），盖紧石墨烯薄膜，一个月后，检查发现薄膜覆盖紧密完好，烧杯内只剩余酒精，再以后，烧杯内液体体积保持不变．在一个月时间内，烧杯内剩余液体的密度________（选填“变大”“变小”或“不变”）．此实验说明石墨烯薄膜能使________的分子通过（选填“酒精”或“水”）．19.纳米技术是在0.10纳米至100纳米的空间内，研究电子、原子和分子运动规律和特性的崭新技术．纳米技术研究领域被公认为是21世纪最具有前途的科研领域之一．纳米是________的单位．（填写物理量的名称）20.我国对纳米技术的研究具有世界先进水平，纳米实际上是________单位，1nm=________m．21.经过纳米方法处理的领带具有很强的________性能，不沾水也不沾油．用纳米陶瓷粉制成的陶瓷具有一定的________性，不易碎．22.纳米技术是高新科学技术和工作技术．纳米（nm）是________单位，若一个原子的直径为10nm，合________m．把________个原子一个挨一个地排列起来长度是1mm．三、解答题23.我们学习了新材料及其作用，除了纳米材料、“绿色”能源、记忆合金外，写出你还知道的一种新材料的名称．答案解析部分一、单选题1.【答案】C【考点】纳米材料及其应用【解析】【解答】碳化硅纤维主要用做耐高温材料和增强材料，耐高温材料包括热屏蔽材料、耐高温输送带、过滤高温气体的滤布等。

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..................................................................................... ７§1.1.7 研究工作概况 ..................................................................................... ８§1.2 可行性研究结论 ........................................................................................... ８§1.2.1 市场预测和项目规模 ......................................................................... ８§1.2.2 原材料、燃料和动力供应 ................................................................. ９§1.2.3 厂址 ..................................................................................................... ９§1.2.4 项目工程技术方案 ............................................................................. ９§1.2.5 环境保护 ............................................................................................. ９§1.2.6 工厂组织及劳动定员 ......................................................................... ９§1.2.7 项目建设进度 ..................................................................................... ９§1.2.8 投资估算和资金筹措 ..................................................................... １０§1.2.9 项目财务和经济评论 ..................................................................... １０§1.2.10 项目综合评价结论 ....................................................................... １０§1.3 主要技术经济指标表 ............................................................................... １０§1.4 存在问题及建议 ....................................................................................... １０第2章玻璃纤维项目背景和发展概况 ................................................................. １１§2.1 项目提出的背景 ....................................................................................... １１§2.1.1 国家或行业发展规划 ..................................................................... １１§2.1.2 项目发起人和发起缘由 ................................................................. １１§2.2 项目发展概况 ........................................................................................... １１§2.2.1 已进行的调查研究项目及其成果 ................................................. １１§2.2.2 试验试制工作情况 ......................................................................... １２§2.2.3 厂址初勘和初步测量工作情况 ..................................................... １２§2.2.4 项目建议书的编制、提出及审批过程 ......................................... １２§2.3 投资的必要性 ........................................................................................... １２第3章市场分析与建设规模 ................................................................................. １４§3.1 市场调查 ................................................................................................... １４§3.1.1 拟建项目产出物用途调查 ............................................................. １４§3.1.2 产品现有生产能力调查 ................................................................. １４§3.1.3 产品产量及销售量调查 ................................................................. １４§3.1.4 替代产品调查 ................................................................................. １５§3.1.5 产品价格调查 ................................................................................. １５§3.1.6 国外市场调查 ................................................................................. １５§3.2 市场预测 ................................................................................................... １５§3.2.1 国内市场需求预测 ......................................................................... １５§3.2.2 产品出口或进口替代分析 ............................................................. １６§3.2.3 价格预测 ......................................................................................... １６§3.3 市场推销战略 ........................................................................................... １６§3.3.1 推销方式 ......................................................................................... １７§3.3.2 推销措施 ......................................................................................... １７§3.3.3 促销价格制度 ................................................................................. １７§3.3.4 产品销售费用预测 ......................................................................... １７§3.4 产品方案和建设规模 ............................................................................... １７§3.4.1 产品方案 ......................................................................................... １７§3.4.2 建设规模 ......................................................................................... １８§3.5 产品销售收入预测 ................................................................................... １８第4章建设条件与厂址选择 ................................................................................. １９§4.1 资源和原材料 ........................................................................................... １９§4.1.1 资源评述 ......................................................................................... １９§4.1.2 原材料及主要辅助材料供应 ......................................................... １９§4.1.3 需要作生产试验的原料 ................................................................. ２０§4.2 建设地区的选择 ....................................................................................... ２０§4.2.1 自然条件 ......................................................................................... ２１§4.2.2 基础设施 ......................................................................................... ２１§4.2.3 社会经济条件 ................................................................................. ２１§4.2.4 其它应考虑的因素 ......................................................................... ２２§4.3 厂址选择 ................................................................................................... ２２§4.3.1 厂址多方案比较 ............................................................................. ２２§4.3.2 厂址推荐方案 ................................................................................. ２３第5章工厂技术方案 ............................................................................................. ２５§5.1 项目组成 ................................................................................................... ２５§5.2 生产技术方案 ........................................................................................... ２５§5.2.1 产品标准 ......................................................................................... ２５§5.2.2 生产方法 ......................................................................................... ２５§5.2.3 技术参数和工艺流程 ..................................................................... ２６§5.2.4 主要工艺设备选择 ......................................................................... ２６§5.2.5 主要原材料、燃料、动力消耗指标 ............................................. ２６§5.2.6 主要生产车间布置方案 ................................................................. ２７§5.3 总平面布置和运输 ................................................................................... ２７§5.3.1 总平面布置原则 ............................................................................. ２７§5.3.2 厂内外运输方案 ............................................................................. ２７§5.3.3 仓储方案 ......................................................................................... ２８§5.3.4 占地面积及分析 ............................................................................. ２８§5.4 土建工程 ................................................................................................... ２８§5.4.1 主要建、构筑物的建筑特征与结构设计 ..................................... ２８§5.4.2 特殊基础工程的设计 ..................................................................... ２９§5.4.3 建筑材料 ......................................................................................... ２９§5.4.4 土建工程造价估算 ......................................................................... ２９§5.5 其他工程 ................................................................................................... ２９§5.5.1 给排水工程 ..................................................................................... ２９§5.5.2 动力及公用工程 ............................................................................. ２９§5.5.3 地震设防 ......................................................................................... ３０§5.5.4 生活福利设施 ................................................................................. ３０第6章环境保护与劳动安全 ................................................................................. ３１§6.1 建设地区的环境现状 ............................................................................... ３１§6.1.1 项目的地理位置 ............................................................................. ３１§6.1.2 地形、地貌、土壤、地质、水文、气象 ..................................... ３１§6.1.3 矿藏、森林、草原、水产和野生动物、植物、农作物 ............. ３１§6.1.4 自然保护区、风景游览区、名胜古迹、以及重要政治文化设施 . ３１§6.1.5 现有工矿企业分布情况； ............................................................. ３１§6.1.6 生活居住区分布情况和人口密度、健康状况、地方病等情况； . ３１§6.1.7 大气、地下水、地面水的环境质量状况； ................................. ３２§6.1.8 交通运输情况； ............................................................................. ３２§6.1.9 其他社会经济活动污染、破坏现状资料。

新兴材料 53、精细控制下的煅烧以获得微细陶瓷粒子。

溶胶－凝胶法可用来制备陶瓷和玻璃，其产物可以是纤维、也可以是粉末。

蒸馏提纯的醇盐（由金属氧化物与酒精反应形成）的水解也是溶胶－凝胶法的一个变量。

从溶体中沉淀出的氢氧化物是形状统一的球形亚微米粒子，而烧结不会明显改变这些人们期望的特征。

尽管溶胶－凝胶法的处理成本较高、生产周期也很长，但因溶体制备、成型和烧结工艺简便，形成的陶瓷性能突出，对于氧化物粉末，诸如氧化铝、氧化锆和氧化钛等，它仍不失为一种颇具吸引力的制备方法。

近来，关于溶胶蒸发相的方法成为研究热点，它可以获得粒径小至10~20nm 的微细陶瓷粉末(如氧化物、碳化物、氮化物、硅化物和硼化物等)，这种方法需要一个具有高能量输出的蒸发热源，如电弧、等离子射流或者激光束等，而粉末在载气中致密化后被碰撞过滤器或静电收集器从气流中分离出来，有时在化学气相沉积（CVD ）工艺中，会直接在基体上致密化成膜。

先进陶瓷材料的制备往往分为多个步骤或数段操作，每个操作由若干交互作用的变量(时间、温度、压力等)决定，这些变量通过对材料宏观和微观组织的特殊作用机制影响最终产品的质量。

当延性良好的金属材料通过塑性变形成型时，每一步的加工都会对材料施加载荷并可以暴露材料的缺陷(例如：奥氏体不锈钢具有冷拔加工到细小皮下注射针头尺寸的能力，就强有力地证明了其组织结构的完整性)。

单个陶瓷粒子通常是脆性不可变形的，因此，陶瓷材料的制备流程一般会避免塑性变形加工；同时，因缺陷会在加工后继续存在，但变得不可见或会导致实际上的局部破坏，也存在巨大的固有风险。

先进陶瓷的最终性能对各种形式的结构性异质是高度敏感的，特种陶瓷和高新产品技术的进步使得无损监测技术在陶瓷制备的关键阶段得到长足的应用。

在先进陶瓷的设计阶段，应特别强调对整个产品制备计划应用下列指导方针： 1、先驱体材料，特别是超细粉末，应科学地确定其特征参数； 2、每一步工艺操作都应该精确地研究和控制； 3、应将整个操作流程与无损检测技术有机结合。

[业务]玻璃纤维的生产工艺及流程玻璃纤维的生产工艺及流程玻璃纤维生产工艺流程及产品基础知识第一章概论 20世纪30年代未自E玻璃纤维问世并且出现环氧树脂和不饱和聚酯以来迎来了了无机材料相结合而成的、具有新型功能的复合材料时代为玻璃纤维电气层压材料和玻璃纤维增强塑料FRP的发展奠定了基础。

时至今日玻璃纤维生产已发展成为一门独立的工业体系成为现代非金属材料家族中具有独特功能的材料它们属微米级玻璃态纤维又借鉴了传统的纺织技术创造出独特的后加工体系制造出玻璃纤维材质的制品在机械、电气、光学、耐腐蚀、绝热及吸声等方面发挥出独特的性能应用领域很快遍及电子、电器、交通、建筑、航空、航天、环保和国防军工等国民经济的各个部门。

上世纪五十年代未玻璃纤维池窑拉丝工艺获得了成功标志着玻璃纤维制造技术上的一次飞跃。

池窑拉丝工艺具有生产温度制度合理节省能源消耗生产工艺稳定产品产量、质量提高等优点在池窑拉丝工艺线上很快就实现了大规模化生产。

并且很快实施了最先进的全自动控制技术劳动生产率大幅度提高。

因此池窑拉丝工艺已成为当今国际上通用的主流技术。

目前全世界已经有95以上的玻璃纤维都是采用池窑拉丝法进行生产的。

第二章无碱玻璃纤维生产原理及工艺流程一、无碱玻璃概念无碱玻璃系指成分中碱金属含量小于0.8的铝硼硅酸盐玻璃。

国际上通常叫做“E”玻璃。

最初是为电气应用研制的但今天E玻璃的应用范围已远远超出了电气用途成为一种通用配方。

国际上玻璃纤维有90以上用的是E玻璃成份。

E玻璃成份的基础是SiO2 、Ai2O3、 CaO三元系统其组成为 SiO2 、 62 、 Ai2O3、 14.7 、 CaO 22.3 在此基础上添加B2O3代替SiO2添加MgO代替部分CaO形成现在通用的E玻璃成份。

各国生产的E玻璃大体相仿仅在不大的范围内稍有不同。

变动范围大致如下 SiO2 55-57 CaO 12-25 Ai2O3 10-17 MgO 0-8 玻璃中各氧化物的变动会改变玻璃的性能。