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一、 環(huán)氧樹(shù)脂與玻璃纖維復(fù)合材料的性能研究
環(huán)氧樹(shù)脂與玻璃纖維復(fù)合材料俗稱環(huán)氧玻璃鋼，以其質(zhì)量輕、耐腐蝕好、強(qiáng)度高、使用壽命長(zhǎng)、施工方便、價(jià)廉等許多優(yōu)點(diǎn)而深受人們的重視和推崇，廣泛應(yīng)用于工業(yè)和民用的許多領(lǐng)域，因此選擇此類材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
1 、環(huán)氧樹(shù)脂與玻璃纖維復(fù)合材料制備所用原料分析
環(huán)氧樹(shù)脂與玻璃纖維復(fù)合材料所用原料有環(huán)氧樹(shù)脂、增強(qiáng)用玻璃纖維、固化劑、增韌劑、稀釋劑及填料。
環(huán)氧樹(shù)脂：主要起粘結(jié)、固化的作用，具有很高的粘結(jié)性能、固化收縮性低、優(yōu)良的韌性 ( 已固環(huán)氧樹(shù)脂的韌性比已固酚醛樹(shù)脂的韌性約大 7 倍 ) ；良好的耐蝕性能 ( 在已固化的環(huán)氧樹(shù)脂結(jié)構(gòu)中，含有穩(wěn)定的苯環(huán)、醚鍵及脂肪羥基，因而具有良好的耐酸、堿侵蝕性能 ) 、良好的工藝性能 ( 環(huán)氧樹(shù)脂可與多種樹(shù)脂互溶，易溶于酒精、丙酮、甲苯等溶劑中，易在常溫下固化成型 ) 、優(yōu)良的物理機(jī)械性能。由于環(huán)氧樹(shù)脂是含環(huán)氧基團(tuán)的許多種樹(shù)脂的泛稱，采用雙酚 A 型環(huán)氧樹(shù)脂 E-44 ，軟化點(diǎn) 12 ℃ ～ 20 ℃ ，環(huán)氧值 0 ． 41 ～ 0 ． 47( 當(dāng)量 / 100g ) ，分子量 350 ～ 400 。
玻璃纖維：在復(fù)合材料中起增加強(qiáng)度的作用，制備環(huán)氧玻璃鋼采用 0.2mm 厚的無(wú)堿無(wú)捻方格玻璃布，由于無(wú)堿玻璃纖維的耐水性比有堿玻璃纖維優(yōu)良。所用玻璃布的纖維為中級(jí)纖維，纖維直徑為 10 μ m ～ 20 μ m, 拉伸強(qiáng)度為 2500kg /cm 2 ～ 8000kg/cm 2 ，彈性模量為 0.3 × 10 6 kg /cm 2 ～ 0.7 × 10 6 kg /cm 2 。
固化劑：不同種類的環(huán)氧樹(shù)脂固化劑，對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂與玻璃纖維復(fù)合材料的性能影響較大，選用的固化劑為芳香胺類低毒環(huán)保型環(huán)氧樹(shù)脂固化劑，該固化劑摻量低，在低溫及潮濕環(huán)境下可以和環(huán)氧樹(shù)脂發(fā)生反應(yīng)，交聯(lián)為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)使環(huán)氧樹(shù)脂充分固化。
增韌劑：為使固化后的材料具有一定的韌性，采用鄰苯二甲酸二丁酯作為環(huán)氧樹(shù)脂玻璃鋼的增韌劑。稀釋劑：為了減小樹(shù)脂本身的粘度、改善樹(shù)脂對(duì)玻璃布的浸潤(rùn)，采用非極性溶劑丙酮作為稀釋劑。
填料：采用石英粉，填料的加入可以降低樹(shù)脂收縮性、降低固化時(shí)的放熱效應(yīng)和熱膨脹系數(shù)、提高粘結(jié)性并改善機(jī)械性能。
2 、環(huán)氧樹(shù)脂膠液配合比的確定
環(huán)氧樹(shù)脂膠液的配合比對(duì)復(fù)合材料的制備以及各項(xiàng)物理化學(xué)性能影響較大。不同固化劑摻量對(duì)固化時(shí)間的影響很大，丙酮加入量的多少直接影響到膠液對(duì)玻璃纖維的浸潤(rùn)程度和成品的膠含量，過(guò)多的填料直接沉淀在容器底部。經(jīng)過(guò)常溫下對(duì)不同配合比的試驗(yàn)，在環(huán)氧樹(shù)脂 E-44 為 100g 和鄰苯二甲酸二丁酯的量為 5g 不變的情況下，分別加入 20g ， 25g ， 30g 丙酮，試驗(yàn)?zāi)z液對(duì)玻璃纖維的浸潤(rùn)程度，當(dāng)丙酮加入量在 20g 時(shí)，膠液對(duì)玻璃纖維浸潤(rùn)較慢，影響操作；當(dāng)丙酮加入量在 25g 時(shí)即能使膠液對(duì)玻璃纖維快速浸潤(rùn)；當(dāng)丙酮加入量在 30g 時(shí)也能使膠液對(duì)玻璃纖維快速浸潤(rùn)，但由于丙酮終會(huì)全部揮發(fā)，因而造成經(jīng)濟(jì)上的浪費(fèi)；所以丙酮加入量在 25g 即可。在環(huán)氧樹(shù)脂 E-44 和鄰苯二甲酸二丁酯的量不變的情況下，丙酮加入量在 25g 時(shí)，分別加入 16g ， 18g ， 20g ，環(huán)氧樹(shù)脂固化劑攪拌均勻，涂在玻璃布上，常溫放置，固化時(shí)間分別為 12h ， 8h 和 6.5h ，考慮到本研究終用途為工程應(yīng)用，為了施工方便，選用的環(huán)氧樹(shù)脂固化劑的加入量為 18g ，即確定的環(huán)氧樹(shù)脂膠液的配合比見(jiàn)表 1 。
表 1 環(huán)氧樹(shù)脂膠液的配合比
材料名稱
用量 /g
環(huán)氧樹(shù)脂 E-44
100
丙 酮
25
鄰苯二甲酸二丁酯
5
環(huán)氧樹(shù)脂固化劑
18
石 英 粉
20
3 、環(huán)氧樹(shù)脂與玻璃纖維復(fù)合材料的制備工藝及力學(xué)性能
（ 1 ）環(huán)氧樹(shù)脂與玻璃纖維復(fù)合材料的制備工藝
按照上述配合比稱取定量的環(huán)氧樹(shù)脂 E-44 ，加入定量的丙酮、鄰苯二甲酸二丁酯和石英粉，攪拌均勻后，加入環(huán)氧樹(shù)脂固化劑，進(jìn)一步攪拌均勻，立即用玻璃纖維布浸透上述配制好環(huán)氧樹(shù)脂膠液后在涂有脫模劑的平板玻璃上層疊，直至所需厚度，待完全固化后加工成標(biāo)準(zhǔn)試件，常溫放置 7d 后進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)。
（ 2 ）力學(xué)性能測(cè)試（見(jiàn)表 2 ）
表 2 環(huán)氧樹(shù)脂與玻璃纖維復(fù)合材料的力學(xué)性能
物化指標(biāo)
拉伸強(qiáng)度 MPa
抗壓強(qiáng)度 MPa
耐稀酸
耐水性
與混凝土的粘結(jié)性強(qiáng)度 MPa
結(jié)果
265
112
優(yōu)
優(yōu)
＞ 30
（ 3 ）結(jié)果分析
1 ）根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)測(cè)試結(jié)果，說(shuō)明環(huán)氧樹(shù)脂與玻璃纖維復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度與抗壓強(qiáng)度都很高，達(dá)到了 265MPa 和 112MPa ； 2 ）上述配合比的膠料對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂玻璃纖維復(fù)合材料和混凝土試件的粘結(jié)具有很高的強(qiáng)度（＞ 30MPa ），可以保證該材料與混凝土的良好粘結(jié)； 3 ）環(huán)氧樹(shù)脂玻璃纖維復(fù)合材料制備簡(jiǎn)單方便，易于成型，且材料致密，耐水耐酸性能優(yōu)良，可以作為不透水的整體性優(yōu)良的防腐防水材料。
