国产玻璃纤维缝编织物性能研究

纪亭贺，刘宏亮，江一杭，刘鲜红

(天津东汽风电叶片工程有限公司 天津300480)

国产玻璃纤维缝编织物性能研究

纪亭贺，刘宏亮，江一杭，刘鲜红

(天津东汽风电叶片工程有限公司 天津300480)

测试并比较了国产玻璃纤维纱线缝编织物和进口玻璃纤维纱线编织布的力学性能，发现国产纱线编织布的性能与进口纱线编织布的性能基本相当，能够满足纤维增强塑料复合材料的设计要求。

国产玻璃纤维 性能 纤维增强塑料复合材料

1 研究背景

玻璃纤维是复合材料用编织增强材料的常用纤维之一，玻璃纤维缝编织物在复合材料中获得了日渐增多的应用。玻璃纤维缝编织物是 20世纪 90年代迅速发展的一类产品。它将增强纤维以不同方向分层铺放，用细软的缝编线穿过纤维层，形成线圈，将主体纤维联结固定。

玻璃纤维缝编织物一般以无捻粗纱为主体纤维，缝编线通常采用有机纤维纱(典型为聚酯纤维纱)，必要时也可用玻璃纤维纱，甚至碳纤维纱。构成编织物的纤维层数可为单层或多层(迄今见诸报道的最多为8层)。多层缝编织物亦称为多轴向织物，纤维层的典型取向为 1～4 向(0,°，90,°，＋45,°，－45,°)，也是经常使用的玻璃纤维布。

玻璃纤维的性能决定了其缝编织物的性能，本文经过对比测试，给出了不同纱线缝编织物的性能测试结果。

2 实验部分

2.1 试验材料

进口玻璃纤维纱线缝编织物 A：单向布为 A1，两向布为A2，三向布为A3。

国产玻璃纤维纱线缝编织物B：单向布为B1，两向布为 B2，三向布为 B3。3种布的编织方式和克重分布如表1所示：

表1 不同纤维布的编织方式和克重Tab.1 Woven method and mass per unit of different fiber cloths

2.2 测试性能

①静态力学性能：拉伸性能、压缩性能、面内剪切性能等。②动态力学性能：拉-拉疲劳性能。

2.3 试验步骤

①采用真空灌注工艺，根据相应标准分别制作拉伸、压缩和剪切和疲劳样板。②纤维织物采用DQ200,E＋204,H真空灌注成型，固化制度为：常温16,h、70,℃，8,h后固化完成后，制作标准试样，根据相应标准进行性能测试。

2.4 测试设备

万能试验机，日本岛津 AG-IC 100,kN；马弗炉，天津中环实验电炉；分析天平，梅特勒-托利多。

3 结果与讨论

3.1 基本性能(见表2)

从测试结果来看，进口玻璃纤维纱线缝编布和国产玻璃纤维纱线缝编布在含水率、单位面积质量(g)、浸润性等方面均能满足设计要求，且各项测试结果差别不大，对两种纤维布力学性能的比较影响不大。

表2 基本性能测试结果Tab.2 Test result of basic properties

3.2 静态力学性能(见表3)

表3 3种纤维布静态力学性能测试结果Tab.3 Test result of static mechanical properties of 3 fibre cloths

由以上性能数据可以看出，进口玻璃纤维纱线和国产玻璃纤维纱线缝编的 3种玻璃纤维布的力学性能在拉伸性能方面相差不大；国产纱线玻璃纤维布压缩性能小于进口纱线玻璃纤维布，但是这3种布的测试结果均能满足玻璃钢设计标准。

3.3 疲劳试验

实验为拉-拉疲劳试验，应力比 R＝0.1，共进行4个应力水平下的疲劳实验，加载系数(最大应力/静强度)分别为 75%、65%、55%、45%，用于绘制 S-N 曲线，加载频率为3,Hz。

图 1和图 2分别是两种纤维纱线编织单向布疲劳试验的S-N方程曲线图，根据图 1和图 2实验数据所确定的 S-N曲线方程为：进口纱线玻璃纤维布LogN＝－10.03,logS＋31.37，即 m 值为 10.03。国产纱线玻纤布玻璃纤维布为 LogN＝-10.0,logS+29.87，

图1 进口玻璃纤维纱线缝编织物S-N曲线图Fig.1 S-N curve of imported fiberglass yarn stitched fabrics

即 m值为 10.01。按照玻璃钢疲劳设计要求，m值需大于10。

图2 国产玻璃纤维纱线缝编织物S-N曲线图Fig.2 S-N curve of domestic fiberglass yarn stitched fabrics

由此可得，国产纱线玻纤布玻璃纤维布在疲劳性能方面与进口纱线玻璃纤维布基本相当，也满足玻璃钢疲劳设计要求。

4 结 论

通过以上性能测试和研究，国产玻璃纤维纱线缝编织物在含水率、单位面积质量、浸润性等方面与进口玻璃纤维纱线缝编织物基本相同的情况下，其力学性能(静态力学和动态力学)与进口玻璃纤维纱线缝编织物的力学性能基本相当，能够满足相关玻璃钢部件的设计指标。

Performance Study on Domestic Fiberglass Stitched Fabrics

JI Tinghe，LIU Hongliang，JIANG Yihang，LIU Xianhong
(TianJin DongQi Wind Turbine Blade Engineering Co.，LTD.，Tianjin 300480，China)

Mechanical properties of both domestic and imported fiberglass yarn stitched fabrics were tested and analyzed through comparison. It is found that the two kinds of fabrics were of equivalent properties and the homemade fabrics could also meet requirements for the design of fiber reinforced plastic composites.

domestic fiberglass；performance；fiber reinforced plastic composites

TS156

A

1006-8945(2014)06-0014-02

2014-05-09