玻璃纤维是目前应用较为广泛的材料之一,其凭借耐高温、抗腐蚀、电绝缘等特性应用于国防航天、建筑选材等多方面。玻璃纤维的化学成分比较复杂,主要涉及二氧化硅、氧化钙、氧化铝等,也由此具有了抗侵蚀能力和稳定性。近年来,工作人员为了提升玻璃纤维的应用价值,纷纷进行玻璃纤维复合材料的研究,旨在优化玻璃纤维材料性能,降低制造成本,扩展玻璃纤维复合材料的运用领域,体现出更高的材料价值。
1.玻璃纤维复合材料的制备机理和性能
1.1玻璃纤维复合材料的制备添加剂
当前玻璃纤维复合材料的制备和生产已经展现出复杂化的特点,其对应生产工艺和流程已经对材料研究提出更高标准,而在玻璃纤维复合材料的具体制备过程中需要有效控制纤维尺寸,为此要在其中加入人造纤维和浆料,浆料是玻璃纤维复合材料制备过程中的添加剂,能够提升材料的各项性能,人造纤维的主要材料为聚合物,能够对玻璃纤维复合材料的类型和尺寸起到调控作用。同时,为了提升玻璃纤维复合材料的抗拉伸、抗冲击性能,可以在纤维表面加入施胶,这是提升纤维聚合物性能的主要措施,也有利于提高玻璃纤维复合材料的长短期机械性能。
1.2玻璃纤维复合材料的制备工艺
在玻璃纤维复合材料制备过程中,玻璃熔融后会流下铂合金衬套,衬套上有多个几何喷头,因此可以通过电加热形式调节温度,从而将玻璃粘度保持在恒定状态。另外,熔化后的玻璃会从喷头滴下变为细纤维,在涂抹浆料之前先喷射细水雾,后在乳化聚合物成膜剂、润滑剂以及水混合物的作用下进行冷却处理,之后纤维进入到二次加工的切割阶段,按照商业运用尺寸进行切割,一般包括0.05%-10%的固体,完成塑形与切割后会在聚合物成膜器上进行干燥处理,成膜剂与之前的聚合物性质相似即可,而目前较为常见的成膜剂有成膜剂聚酯、环氧树脂等,可以利用乳液分散技术将其应用在玻璃纤维的表面,从而形成新的玻璃纤维复合材料,优化材料结构性能。
1.3玻璃纤维复合材料的性能
在与有机材料性能对比中,玻璃纤维复合材料的耐高温、耐腐蚀、隔热隔音等性能更为优越,尤其是具有抗拉伸性,但其耐磨性不足,因此主要应用在绝缘材料、防腐材料等方面。另外,在应用添加制剂后,玻璃纤维复合材料的强度和刚度有所提升,但其本身的韧性出现降低情况,因此需要在玻璃纤维复合材料的选择中合理控制材料长度,以提高抗冲击能力,降低材料脆性。
2.玻璃纤维复合材料的具体运用
2.1基础设施建设领域
基础设施建设是社会整体发展的基础,基础设施建设项目众多,比如铁路建设、桥梁建设、公路建设、港口建设等,不同建设项目的功能和建筑需求存在差异,抗腐蚀性与荷载也有着不同的标准,因此为了解决基础设施项目的结构问题,增强建设稳定性,工作人员将玻璃纤维复合材料运用到基础设施建设领域,为基础设施的建设、加固、维修等提供保障。比如说在建筑工程方面,水泥是主要的建筑材料,水泥强度高,抗压性能好,但抗拉、抗冲击能力较弱,一般根据建筑工程需求在水泥制备中加入5%-6%的玻璃纤维复合材料即可,能够较好地弥补水泥材料的不足。另外,工作人员对沥青混凝土和玻璃纤维复合材料的性能进行研究,发现在加入玻璃纤维复合材料后能够降低沥青混凝土的水敏性,提升沥青的抗低温与高温能力,并具有较好的抗车辙性能,由此也证明玻璃纤维复合材料在基础设施建设中的运用潜力和价值。
2.2交通运输领域
当前,低碳发展和环境保护已经成为社会重点,城市汽车保有量增多,为了满足交通运行的安全性和环保性需求,可以在汽车生产制造上运用玻璃纤维复合材料,从而有效降低汽车的重量,控制汽车生产过程中的能耗和污染现象。目前,交通行业发展加快,铁路、轻轨、地铁等已经构成了完善的交通运输网络,将玻璃纤维复合材料运用其中,不仅可以降低能耗,节约资源,也为玻璃纤维复合材料的市场开拓和发展奠定基础。
2.3风力发电领域
从能源角度来讲,不可再生能源的利用和发展形式紧迫,这就使得新能源的开发和利用成为重点。风能是目前可持续能源中开发利用较好的部分,不仅具有可再生、无污染的特点,更满足新能源的可持续利用需求。风能发电改变了传统火电发电方式的不足,尤其是西北部地区的风力发电几乎代替了传统火电发电形式。风机叶片是风力发电机的关键零件,因为需要长时间运行,风机叶片需要具有强度大、重量轻、耐腐蚀性等众多优点,玻璃纤维复合材料满足上述风机叶片的性能需求,已经是叶片生产的核心材料。同时,在电力基础方面,玻璃纤维复合材料能够加工制造复合电杆和绝缘子,为电力基础设施发展提供材料,在社会电力需求逐渐加大的情况下玻璃纤维复合材料在电力领域的应用具有更大潜力。
2.4航空航天领域
最早的波音系列飞机中仅运用了10%左右的复合材料,运用位置为客舱地板、尾翼等。目前玻璃纤维复合材料的性能逐渐优化,具有阻热、透波等功能,波音系列飞机玻璃纤维复合材料的运用范围已经达到了50%-60%,主要应用位置也发生改变,由原本的非支撑部位转到了舱门、蒙皮、发动机罩等承力位置,甚至飞机制造中玻璃纤维复合材料的应用比例成为了判断飞机先进性的指标之一。
2.5体育用品领域
身体健康是人们的主要关注点,人们会拿出更多时间参加体育运动,而良好的体育运动器材自然是运动必不可少的。目前,玻璃纤维复合材料在体育器材中的应用能够减少器材重量,改变原有结构,主要运用在滑雪板、高尔夫球杆、自行车等方面。另外,玻璃纤维复合材料在体育器材中的运用呈现出专业化的倾向,即通过体育器材的优化增强专业运动员的训练趣味性和安全性,不仅可以提高成绩,也能够降低对身体的伤害。
结语:玻璃纤维复合材料的运用得益于玻璃纤维的优越性能,复合材料的抗腐蚀性、强度、抗拉伸性等性能较强,这也成为其应用于基础设施、航空航天、道路交通等领域的主要原因。不过,玻璃纤维复合材料的未来发展需要加强制备方法和工艺的创新,解决复合材料制备过程中存在的问题,完成在高分子领域的深度突破,从而更好地改变人们生产生活,为各项事业的发展做出贡献。
参考文献:
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