玻璃纤维增强石膏复合材料的性能研究.pdf

济南大学硕十学位论文摘要石膏是一种传统的气硬性无机胶凝材料,在装饰、墙体以及保温、防火、吸声等领域得到了广泛的应用。但其抗拉强度及抗冲击性能较低,易碎及防水性能差等缺点限制了其使用范围。为了改善石膏的性能,人们用增强和填充的方法,研究成功了石膏复合材料,扩大了其使用范围。因为纤维具有的较大的拉伸强度和断裂韧性,在纤维增强石膏基复合材料受力时,石膏复合材料中的纤维可吸收较大的能量,抑制石膏基体的微裂纹扩展,使其强度提高。玻璃纤维的化学稳定性好,且价格低廉来源广泛。不同成分的玻璃纤维对水、酸和弱碱的化学稳定性较好;机械强度高,弹性模量大,电绝缘性好;吸湿性小,具有较好的保温隔热性,吸声性能优良。因此玻璃纤维增强石膏复合材料具有更好的推广应用前景。本文研究内容包括:采用不同的掺加工艺,研究其对玻璃纤维在石膏基复合材料的分散性的影响,研究了相应的复合材料性能;采取不同的改性方法对玻璃纤维进行表面处理,研究相应的复合材料性能,并探讨了界面结合机理;在得到较好的掺加工艺和改性方法的基础上,研究了玻璃纤维的掺量对石膏基复合材料的物理力学性能的影响;研究了各种外加剂对石膏复合材料性能的影响;研究玻璃纤维石膏复合材料的微观结构,探讨了增强机理。实验研究表明,先将玻璃纤维和石膏干拌再加水湿拌的掺加工艺效果理想,玻璃纤维的工艺参数最佳值为:纤维长度为15mm,%时,%,%。界面牢固结合时表征复合材料性能的一个重要方面,因此需要对玻璃纤维进行表面处理,优化增强体与基体的界面粘结度。玻璃纤维经过热处理、酸处理以及硅烷偶联剂处理后,改善了玻璃纤维表面的粗糙度,提高了玻璃纤维与石膏基体的界面粘结强度,这对于复合材料性能的提高非常有利。经过表面处理的纤维复合材料的力学性能和耐水性能都有提高。现实中石膏的拌和需水量远远高于理论值,过多水分的加入直接影响复合材料的力学性能,我们加入了减水剂来解决这一问题。萘系减水剂和多羧酸系减水剂减水效果比较明显,并使复合材料的力学性能大幅度提高。但是二者的减水作用机理并不相 V 玻瑁多f维增强石臂复合材料的性能研冗同。石膏遇水快速凝结硬化,而缓凝剂的加入可以满足石膏对不同施工方面的要求。分别研究柠檬酸和骨胶对复合材料的缓凝效果,二者都不同程度的引起复合材料强度的降低。二者的作用机理也存在不同之处。探讨玻璃纤维的增强机理,玻璃纤维的加入可以有效地阻止或阻碍裂纹的发展, 缓解裂纹尖端的应力集中现象,减少裂缝源的数量,提高复合材料的性能;改性后的玻璃纤维与石膏基体具有良好的界面结合,对材料的力学性能非常有利;当玻璃纤维掺加量过大或长度过长时,会产生结团现象,在石膏基体内部产生缺陷,使玻璃纤维不能充分发挥其增强作用。在石膏复合材料中掺入玻璃纤维,可以改善复合材料的抗折、抗压、等力学性能。纤维的表面处理和掺加工艺以及外加剂的掺加,都会显著影响复合材料的性能。关键词:玻璃纤维;石膏;复合材料;改性;外加剂Ⅵ济南人学硕士学位论文 ABSTRACT The gypsunl is one traditionalairhardening anic gelledmaterial,inmany domains such asdecoration,wall as wellas heatpreservation,fire protection,sound absorption and SO on obtained thewidespread itstensilestrength and theanti—impact properties are low,brittleandpoor waterresistance havelimited order to improve theperformance ofgypsum,people essfully studied pound materialswith theenhancementand thepacking method,expanded itsapplications. Because the fiberhas greater tensilestrength and fracturetoughness,when pound materials sufcr stress,fiber may absorbenergy in pound materials,inhibites themicro fracture ofgypsum substrate propagation,enhances its fiber'schemical sta