展琳琳，柏玉婷，李国忠：植物纤维增强石膏复合板力学性能研究
植物纤维增强石膏复合板力学性能研究
展琳琳。柏玉婷。李国忠
（济南大学材料科学与工程学院，山东济南２５００２２）
摘要：参照纤维复合材料的测试方法得出几种植物纤维增强石膏复合板的基本力学性能测试数据。并对不
同植物纤维种类及不同的纤维掺量对复合板性能的影响进行讨论。
关键词：植物纤维；石膏复合板；力学性能
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｔｅｓｔｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｆｉｂｅｒ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ，ｔｈｅ ｔｅｓｔｉｎｇ ｄａｔａ ｏｆ ｂａｓｉｃ ｍｅｃｈａｎｉｃ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ
ｓｏｍｅ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｆｉｂｅｒ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｇｙｐｓｕｍ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｂｏａｒｄ ｃａｎ ｂｅ ｏｂｔａｉｎｅｄ．Ｔｈｅ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｐｌａｎｔ ｆｉｂｅｒｓ
ａｎｄ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ａｄｄｉｎｇ ｑｕａｎｔｉｔｙ ｏｆ ｐｌａｎｔ ｆｉｂｅｒ ｏｎ ｔｈｅ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｂｏａｒｄ ａｒｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｐｌａｎｔ ｆｉｂｅｒ；ｇｙｐｓｕｍ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｂｏａｒｄ；ｍｅｃｈａｎｉｃ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ
０引言 增强石膏板的力学性能。改种复合板主要经过配
植物纤维石膏板是以天然植物纤维作增强材 料、搅拌、铺装、压制、锁模、保压、脱模、切割等工艺
料，以石膏作基体的一种复合材料。传统的纤维增 制成。测定材料的各种性能时．测试方法的科学性
强复合材料是由聚丙烯纤维、玻璃纤维或碳纤维等 和统一性至关重要。由于系统研究天然纤维复合材
化学纤维组成，一般都存在着能耗大、造价高、易污 料的历史较短以及天然纤维复合材料自身问题的
染环境等问题。而各种植物纤维具有廉价、可回收、 复杂性，至今对天然纤维复合材料的性能仍无统一
1 总论
1） 复合材料概念、命名、分类及其基本性能;
概念：复合材料是由两种或两种以上物理和化学性质不同的物质组合而成的一种多相固体材料;
命名：将增强材料的名称放在前面,基体材料的名称放在后面,再加上“复合材料”;
基本性能：可综合发挥各种组成材料的优点,使一种材料具有多种性能,具有天然材料所没有的性能;可按对材料性能的需要进行材料的设计和制备;可制成所需的任意形状的产品;性能的可设计性是复合材料的最大特点;
2） 聚合物基复合材料的主要性能
比强度、比模量大；耐疲劳性能好；减震性好；过载时安全性好；具有多种功能性；有很好的加工工艺性;
3） 金属基复合材料的主要性能
高比强度、高比模量；导热、导电性能好；热膨胀系数小、尺寸稳定性好；良好的高温性能；耐磨性好；良好的疲劳性能和断裂韧性；不吸潮、不老化、气密性好;
4） 陶瓷基复合材料的主要性能
强度高、硬度大、耐高温、抗氧化,高温下抗磨损性好、耐化学腐蚀性优良,热膨胀系数和相对密度较小
5） 复合材料的三个结构层次
一次结构：由基体和增强材料复合而成的单层材料,其力学性能决定于组份材料的力学性能、相几何和界面区的性能;
二次结构：单层材料层合而成的层合体,其力学性能决定于单层材料的力学性能和铺层几何;
三次结构：工程结构或产品结构,其力学性能决定于层合体的力学性能和结构几何;
6） 复合材料设计的三个层次
单层材料设计：包括正确选择增强材料、基体材料及其配比,该层次决定单层板的性能;
铺层设计：包括对铺层材料的铺层方案做出合理安排,该层次决定层合板的性能;
结构设计：确定产品结构的形状和尺寸;
2 基体材料
1金属基体材料
选择基体的原则、金属基结构复合材料的基体、金属基功能复合材料的基体
原则：金属基复合材料的使用要求；金属基复合材料组成特点；集体金属与增强物的相容性;
结构复合材料的基体可大致分为轻金属基体和耐热合金基体两大类;
金属基功能复合材料的基体是纯铝及铝合金、纯铜及铜合金、银、铅、锌等; 2无机胶凝材料
……………………………………………………… 《复合材料概论》复习资料 ……………………………………………………………
1
第一章 总论
一．复合材料是由两种或两种以上物理和化学性质不同的物质组合而成的一种多相固体材料。★
二．复合材料的命名和分类★
1．按增强材料形态分类
(1)连续纤维复合材料:作为分散相的纤维，每根纤维的两个端点都位于复合材料的边界处;
(2)短纤维复合材料:短纤维无规则地分散在基体材料中制成的复合材料;
(3)粒状填料复合材料:微小颗粒状增强材料分散在基体中制成的复合材料;
(4)编织复合材料:以平面二维或立体三维纤维编织物为增强材料与基体复合而成的复合材料。
2. 按增强纤维种类分类
(1)玻璃纤维复合材料;
(2)碳纤维复合材料;
(3)有机纤维(芳香族聚酰胺纤维、芳香族聚酯纤维、高强度聚烯烃纤维等)复合材料;
(4)金属纤维(如钨丝、不锈钢丝等)复合材料;
(5)陶瓷纤维(如氧化铝纤维、碳化硅纤维、硼纤维等)复合材料。
如果用两种或两种以上纤维增强同一基体制成的复合材料称为混杂复合材料
3．按基体材料分类
(1)聚合物基复合材料:以有机聚合物(主要为热固性树脂、热塑性树脂及橡胶)为基体制成的复合材料;
(2)金属基复合材料:以金属为基体制成的复合材料，如铝基复合材料、钛基复合材料等;
(3)无机非金属基复合材料:以陶瓷材料(也包括玻璃和水泥)为基体制成的复合材料。
4.按材料作用分类
(1)结构复合材料:用于制造受力构件的复合材料;
(2)功能复合材料:具有各种特殊性能(如阻尼、导电、导磁、换能、摩擦、屏蔽等)的复合材料。
三．复合材料是由多相材料复合而成，其共同的特点是: ★
(1)可综合发挥各种组成材料的优点，使一种材料具有多种性能，具有天然材料所没有的性能。
(2)可按对材料性能的需要进行材料的设计和制造。例如，针对方向性材料强度的设计，针对某种介质耐腐蚀
本栏编辑：孙爱玲
棉秆皮纤维增强石膏复合材料的性能研究
张卫豪 刘明荣李国忠 （济南大学材料科学与工程学院，山东 济南 ２５００２２）
摘要：以棉秆皮纤维增强石膏制成棉秆皮纤维增强石膏复合材料，通过测试棉秆皮纤维增强石膏材料
的力学性能．确定了棉秆皮纤维的掺加工艺、最佳长度和掺量；在棉秆皮纤维最佳掺加工艺、最佳长度
的条件下．研究了纤维掺量对棉秆皮纤维增强石膏复合材料基本性能的影响。
关键词：石膏：棉秆皮纤维；复合材料
中图分类号．ＴＵ５２６文献标识码．Ａ文章编号：１００１－６９４５（２０１１）０１－００３１－０３
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｃｏｔｔｏｎ ｓｔａｌｋ ｆｉｂｅｒ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｇｙｐｓｕｍ
ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｍａｔｅｒｉａｌ
ＺＨＡＮＧ Ｗｅｉ。。ｈａｏ ＬＩＵＭｉｎｇ‘。ｒｏｎｇ ＬＩ Ｇｕｏ。。ｚｈｏｎｇ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ ｃｏｔｔｏｎ ｓｔａｌｋ ｆｉｂｅｒ ａｎｄ ｇｙｐｓｕｍ ａｒｅ ｕｓｅｄ ａｓ ｔｈｅ ｒａｗ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｔｏ ｐｒｅｐａｒｅ ｃｏｔｔｏｎ
ｓｔａｌｋ ｆｉｂｅｒ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｇｙｐｓｕｍ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｍａｔｅｒｉａ１．Ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｅｓｔ ｏｎ ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｃｓ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ
ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｍａｔｅｒｉａｌ，ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｕｍ ｆｉｂｅｒ ｌｅｎｇｔｈ ａｎｄ ｔｈｅ ｆｉｂｅｒ ａｄｄｉｔｉｖｅｓ ａｒｅ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ．Ｏｎ ｔｈｉｓ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｅ
ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｆｉｂｅｒ ａｄｄｉｔｉｖｅｓ ｏｎ ｔｈｅ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ｉｓ ｒｅｓｅａｒｃｈｅｄ．
Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ：ｇｙｐｓｕｍ，ｃｏｔｔｏｎ ｓｔａｌｋ ｆｉｂｅｒ，ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｍａｔｅｒｉａｌｓ
