篇一：玻璃纤维复合材料在建筑中的应用
玻璃纤维的化学组成主要为二氧化硅、三氧化硼，它们对玻璃纤维的性质和工艺特点其 决定作用。玻璃纤维具有高强度、低伸缩、耐腐蚀、电绝缘、不燃烧等许多优异性能。将特定组分的玻璃熔融后经小孔流出，再抽拉成极细的纤维，可以制成织物，品种繁多。常的有玻璃纤维布、玻璃纤维毡及无纺布等。但短纤维增强复合材料在强度、刚度和抗疲劳性能等
方面，远不如同类长纤维增强复合材料在纤维方向的性能。但由于短纤维生产率高，可以制成形状复杂的部件且价格便宜，因而具有广泛的应用。短切玻璃毡铺复性好，无定向性，增强的复合材料比没有纤维增强的基体材料(工程塑料)在强度尤其是刚度和热稳定性方面要好得多；比单向连续纤维增强复合材料的横向拉伸强度和剪切强度要高得多；比单向(和叠层)复合材料的层间拉伸强度和剪切强度要高很多。
近年来，长玻纤增强热塑性复合材料得到迅速发展，它是将长玻璃纤维通过特制的
浸润装置，在一定条件下用树脂充分浸润制得的，常用的热塑性树脂有聚丙烯、尼龙、 聚酯和聚碳酸酯等。长纤维增强热塑性塑料以其优异的特性成为汽车工业实现低成本高 效益目标的理想材料[12]。而且在航天航空、化工及电子行业也得到了广泛应用，在国际 上有很多学者、专家致力于这种复合材料。
1.2.1长纤维增强热塑性复合材料的.发展历史
最初的长纤维增强热塑性复合材料是由美国于20世纪60年代初制得的。10年之后， 一种商品名称为Azdel的中长玻璃纤维毡增强PP的片材出现在市场上，从此，长纤维 增强热塑性复合材料受到越来越多学者的关注。特别是近些年来，随着长纤维增强热塑 性复合材料制品越来越受到各国产业界的重视，热塑性树脂对长玻璃纤维的浸渍技术， 长玻璃纤维增强热塑性复合材料制品的成型工艺及应用等方面得到长足发展。国内外先 后发展起了熔融浸渍技术、粉体浸渍技术、溶液浸渍技术和纤维共织等技术，近年来还 有学者发明了在线共混技术，省去了挤出造粒的中间过程。在解决了长纤维的浸渍问题 后，长纤维增强热塑性复合材料得以实现工业化，并广泛应用于航天、航空、汽车、化 工、电子/电器等领域。近10年来，每年均以25%的速度增长，发展速度比热固性复合 材料高数倍[13]。表明了长纤维增强热塑性复合材料近年来的发展速度之快，它将在塑料 复合材料中占有越来越重要的地位。
近几年，美国、德国、法国、日本等发达工业国家发展长玻纤增强热塑性复合材料， 并走在世界前列。许多国际知名企业都有长纤维增强热塑性复合材料问世，如美国的杜 邦公司、Ticona公司、法国的SaintGobian公司、美国的LNP公司、日本帝人公司等。 其中美国LNP公司成功开发了长纤维增强PET复合材料，这种材料以其高性能低价格
有希望在汽车上大规模应用，代替部分金属材料，减轻汽车的重量。Ticona公司在国际 性的展览会和汽车专业会议上大力推荐他们名为Celstran的产品，这是一系列玻纤质量 分数为30%、40%或50%热塑性复合材料，基体树脂为PBT或PP，这种产品的拉伸强 度、冲击强度和弯曲强度与增强尼龙改性料几乎相同。以聚丙烯为基体的长玻纤复合材料比短玻纤复合材料的冲击强度高10MJ/m2，弯曲强度和拉伸强度分别高100Mpa以上； 以聚酯为树脂基体的长玻纤增强材料比短玻纤增强材料的冲击强度高3倍。这是因为 Celstran中的玻纤长度约为11mm，比传统玻纤增强配混料中的长度(2mm)长5倍以上， 而且这些玻纤是沿着粒子长度方向排列的。Ticona公司负责人声称，这种产品的表面质 量佳、制品翘曲很小，能够应用于汽车机罩下部件和工业部件。法国SaintGobian Vetrotex 公司推出的长玻纤增强热塑性复合材料命名为Teintex系列。该公司于2002年推向美国 市场的Twintex PET产品大受欢迎[14]，这种产品的冲击强度与Twintex PP相当，能够满 足汽车结构部件的性能要求，并且在耐疲劳性和刚性等方面还能满足电子、运动和休闲 设施、风车部件等的要求。我国的LFRTP研制工作起步较晚，20世纪80年代后期才取得了一些成果。杨卫疆[15]提出了聚丙烯树脂浸渍连续玻璃纤维毡的工艺路线，并研究了该工艺与复合材料性能的关系；高志秋[16]采用熔体浸渍工艺制备了长玻纤增强尼龙6(LGF/PA6)预浸料，并且对玻纤初始长度、含量、增韧剂等方面对复合材料性能的影响做了研究；咸贵军[17]等研究了模具和注塑工艺对注塑试样拉伸强度的影响，并在此基础上开发出一种长玻纤增强聚丙烯预浸装置；姜润喜、余木火[18]等利用另一种浸润装置制备了长玻璃纤维增强PET复合材料，并研究了产品的机械性能。近年来，国内多所重点大学如浙江大学、东华大学等都开展了相关内容的研发工作。另外国内几家技术力量雄厚的大型塑料企业如航天 科技集团等也致力于该项目的研究开发。
1.2.2长玻璃纤维增强热塑性复合材料特性
a、作为纤维增强复合材料的树脂基体，热塑性树脂较热固性树脂有许多优势[19]：
热塑性树脂的种类多，且具有良好的耐化学药品和耐水性；韧性和冲击去强度高；可热 成型，成型周期短，生产效率高；可以选择多种成型方法，工艺简单；可重复加工、回 收再利用；并且采用热塑性树脂制备的预浸料保存期限几乎不受限制。
b、长纤维增强复合材料表现出比短纤维增强复合材料更佳的刚性和耐蠕变性，它
的压缩强度、弯曲强度以及热变形温度都比短纤维增强材料高。同时长纤维增强能使复 合材料的冲击强度成倍的提高，并且在高温高湿下仍能保持良好的力学性能。在长纤维
增强复合材料中，长纤维相互缠结、翻转和弯曲，在制品中呈三维立体结构，不像短纤 维混合料那样沿流动方向排列，因此长纤维增强复合材料制品与短纤维增强复合材料相 比，各向同性程度较高，平直度较好，翘曲较小。
c、玻璃毡增强热塑性复合材料是长纤维增强热塑性复合材料的早期形式，它的成
型方法单一，因此玻璃毡增强热塑性复合材料制品虽然具有良好的力学性能，但应用领 域却相对有限。与之相比，长纤维增强复合材料不仅具有较高的力学性能，而且具有良 好的成型加工性能，它可以采用注射、挤出、压制层压等多种成型方法加工，可用于成 型形状非常复杂的构件。
