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1、实 验 指 导 书实验名称 ： 玻璃钢的制备及性能表征编写人 ：范红青材料学院复合材料系实验： 玻璃钢的制备及性能表征玻璃纤维增强不饱和聚酯复合材料简称聚酯玻璃钢， 玻璃钢制品在日常生活以及工业生产中的应用日趋广泛。本实验采用手糊成型的方法制备复合材料板，并按测试要求制成试样。 通过对其分别进行拉伸强度、 冲击强度、 表面硬度的力学实验的测试目前世界上使用最多的成型方法有六种：手糊法、缠绕法、喷射法、模压法、法、拉挤法 , 我国有 90%以上的玻璃钢是用手糊法生产的 , 从世界各国来看 , 手糊仍占相当比重。手糊成型工艺属于低压成型工艺，所用设备简单，投资少，见效快，有时还可现场制造某些制品，
2、方便运输，所以在国内有很多中小企业仍然是以手糊为主要生产方式， 大型企业中手糊工艺也经常被用来解决一些临时的、单件的生产问题。据有关资料统计，复合材料的制品产量很高的日本，手糊制品约占总产量的 1/3。手糊成型工艺最大的特点是灵活，适宜于多品种、小批量生产。目前，在国内采用手糊成型生产的产品有浴缸、 波纹瓦、 雨阳罩、 冷却塔、 活动房屋、 贮槽、贮罐、渔船、游艇、汽车壳体、大型圆球屋顶、天线罩、卫星接受天线、舞台道具、航空模型、设备护罩或屏蔽罩、通风管道、河道浮标等。因此，掌握手糊成型工艺技术很有必要。一、实验目的1、掌握手糊成型工艺的要点、操作程序和技巧。2、合理裁剪玻璃布和铺设玻璃布。3
3、、进一步理解不饱和聚酯树脂配方、凝胶、脱模强度、富树脂层等物理概念和实际意义。4、熟练测试玻璃钢的力学性能。二、实验内容1、玻璃钢的制备手糊成型法2、玻璃钢的拉伸性能测试3、玻璃钢的洛氏硬度的测试4、玻璃钢的冲击性能的测试三、实验原理不饱和聚酯树脂中的苯乙烯既是稀释剂又是交联剂，粘度较小，工艺性好，在固化过程中不放出小分子，所以手糊制品几乎 90%是采用不饱和聚酯树脂。本实验采用液体树脂浸渍玻璃布， 以手糊的方法将其铺敷在玻璃板模具上制作玻璃钢平板。树脂固化后，从玻璃板模具上脱模，得到玻璃钢平板。然后测试其力学性能。四、实验仪器和药品1、原材料： 191 树脂（是丙二醇、顺丁烯二酸、邻苯二甲酸
4、聚酯的苯乙烯溶液，适用制作刚性、半透明制品） 、引发剂、促进剂等2、模具材料：玻璃板、薄膜3、手糊工具：毛刷、烧杯4、主要仪器：电子台秤、万能电子拉力机、洛氏硬度计五、实验步骤（一）玻璃钢的制备1、模具准备将 500mm 500mm 玻璃平板表面擦洗干净、干燥，作为模具备用。2、玻璃布剪裁估算玻璃布的层数，用剪刀剪裁长、宽各 350mm 的玻璃布若干块。3、手糊成型操作（ 1）用塑料薄膜作为脱膜剂，将其平整地铺敷在玻璃板上。为了避免塑料薄膜在手糊过程中移动，可用透明胶布将其固定在玻璃板上。（ 2）将 1 2 层玻璃布铺放在玻璃板的塑料薄膜上。（ 3）根据自定的力学性能目标进行设计配方、层数等，
5、按设计配方将引发剂与不饱和聚脂树脂配合搅匀， 然后加入促进剂搅匀， 马上淋浇在玻璃布上， 并用毛刷正压（不要用力涂刷，以免玻璃布移动） ，使树脂浸透玻璃布，观察不应有明显的气泡。（ 4）铺放下一层玻璃布，并立即涂刷树脂，一般树脂含量约 50%；紧接着第二层、 第三层依次重复操作， 注意玻璃布接缝错开位置， 每层之间都不应该有明显的气泡，即不应有直径 1mm以上的气泡。（ 5）达到所需厚度时，手糊成型完成。为了达到玻璃钢板双面平整、光滑的表面效果，可将一层塑料薄膜铺放在玻璃钢板上并盖上一块玻璃平板。（ 6）手糊完毕后需待玻璃钢达到一定强度后才能脱模，这个强度定义为能使脱模操作顺利进行而制品形状和
6、使用强度不受损坏的起码强度， 低于这个强度而脱模就会造成损坏或变形。通常气温 15 25、 24h 即可脱模； 30以上10h 对形状简单的制品可脱模；气温低于 15则需要加热升温固化后再脱模。（ 7）玻璃钢板脱模后，修理毛边，并美化装饰。4、自我质量评定（ 1）表面质量是否平整光滑，是否肉眼可看见气泡、分层？（ 2）形状尺寸与设计尺寸是否相符？（二）玻璃钢的性能测试（具体操作祥见后面附录） ：1拉伸性能的测试，试验方法参照（ GB1446-83）2冲击性能的测试，试验方法参照 (GB1451-83) 3洛氏硬度的测试，试验方法参照 (GB3854-83) 附录一 ：玻璃钢的冲击性能的测试一、
7、 实验目的掌握塑料简支梁冲击试验方法理和基本结构。二、实验原理本方法的原理是将试样安放在简支梁冲击机的规定位置上， 然后利用摆锤自由落下， 对试样施加冲击弯曲负荷、 使试样破裂。 用试样单位截面积所消耗的冲击功来评价材料的耐冲击韧性。图 1 所示为摆锤式简支梁冲击试验机的工作原理。三、实验仪器及试祥1 实验仪器国产 XJJ 50 摆锤式简支梁冲击机该机主要技术参数符台 GB1043 93 和 ISO179 1982 标准的要求。图 1 摆锤式简支梁冲击试验机原理示意图(1) 机体结构及性能 见图 1 ，本试验机由机体、试样安放架、冲击锤、操纵机构及读数装置等五个部分组成。机体部分包括机体、操纵
8、机构、测量机构、摆轴和试样安放架组成，为确保安装平稳、准确，在机体上面设有水准泡 17 ，方便调试。试样安放架一由固定支座 1 、 紧固螺钉 2 、 活动试样支座 3 、 支承刀刃 4 组成。 试验前， 应调整好活动试样支座间的距离， 将试样紧靠在支座刀刃的支承面上。冲击锤由摆轴 8 、上连接套 12 、摆杆 13 、调整套 14 、摆体 15 、冲击刀刃 16 等件组成。该机共有五种能量摆锤供选用，其冲击储能分别为2 7J 、 7 5J 、 15J 、 25J 、 50J 。操纵机构由手柄 9 、挂钩 l 等件组成。当冲击摆扬起所需角度(160 ) 时，挂钩将摆上的调整套钩住。搬动手柄时，挂
9、钩脱开，冲击摆自由落下，对试样进行冲击试验。测量装置一其作用是将试样受冲击后所消耗的能量指示出来， 试样所消耗的冲击功数值按下式计算。式中 P d 一冲击摆的冲击常数 冲击前摆锤扬角 一一冲击后摆锤升角该机由于冲击摆常数和扬角均为常数， 因此， 只要测出试样冲断后摆锤的升角， 就可计算出试样冲断时所消耗的能量。 该机读数刻度盘就是根据此原理来设计刻度的。 试验时， 可以直接从度盘上读取冲断功， 度盘上有五种能量范围的刻度。2 试验试样图 2 简支梁冲击试样形状(a) 无缺口试样 (b) 缺口试样试样的形状如图 2 ，其尺寸见表 1 。表 1 简支梁冲击试样尺寸 单位： mm 试样、摆锤刀、支座
10、支座三者的相互关系如图 3 。图 3 试样摆锤刀、支座三者的相互关系四、实验步骤1. 按 GBl039 92 规定调节试验环境并处理试样。2. 测量试样尺寸。 试验前对每个试样的尺寸要进行仔细测量， 带缺口的试样要测量缺口处的剩余厚度，准确至 0 05mm ，每个试样的宽度、厚度尺寸各测量三点，取其算术平均值，每三个试样为一组。3. 根据试样的抗冲击韧性， 选用适当的能量摆锤， 所选的摆捶应使试样断裂所消耗的能量在摆锤总储量的 10 一 80 范围内。4. 安装冲击摆杆并调整好指针 ( 如图 1) 。安装好摆锤后，为使冲击后指针能正确指示，应使摆锤处于铅垂位置，检查指针被动针 5 是否与主动针
11、 6 靠紧，被动针所指示的位置是否于最大能量处。如不重合则需松开紧固螺母 7 ，将被动指针指在最大能量处，然后将螺母 7 拧紧。5. 空击试验。托起冲击摆，使其固定在 160 扬角位置，调整被动指针与主动指针重合，搬动手柄，让冲击摆自由落下，此时，被动指针应被拨到“零”位置， 若超过误差范围， 则应调整机件间的摩擦力， 一直至指针示值在误差范围之内。6. 根据试样规格， 调整活动支座 3 间的距离 ( 如图 1) ， 可使用机中配套的对中板来调整，其方法是：松开紧固螺针 2 ，将对中样板放在两活动支座的平面上， 使对中样板的两侧面与支承刀刃相接触， 摆锤冲击刀刃对准样板中心的 V 型缺口， 保
12、证上述条件到位后拧紧螺钉 2 、 通过固定座1 将活动支座 3 固定在正确位置上。该机对中样板跨度的规格有四种，分别为： 40mm 、 60mm 、 70mm 和 95mm 。7. 放置试样。 试样应放置在两活动支座的上平面上， 其测面与支撑承刀刃靠紧，测试带有缺口的试样，把冲锤放下，让冲击刀刃对正缺口的背面，再把冲锤回复到扬角位置挂住。8. 冲击试验。 完成上述准备工作后， 便可以进行正式冲击试验。 首先检查冲击摆是否处于所需的扬角位置， 调整好废盘上的被动指针与主动指针互相接触。然后搬动手 柄 9 ，摆锤即自由落下，冲断试样。当摆锤在空中瞬时静止时应及时接住，使其止动并读取度盘上被动指针的
13、指示数值。9. 能量损失的修正。 当摆锤最大冲击能量小于或等于 4J 时， 能量损失除达到有关标准要求的规定外，还必须进行修正。修正后的能量值压 ( 即试样断裂所吸收的能量 ) 按下式计算：式中 F 摆锤力距， N 2 m 摆锤预扬角实测值 摆锤空击后的升角 试样断裂后摆锤的升角为了计算方便， 该仪器这一档的修正值已制成表格。 试验时， 只需从度盘上读取试样断裂后的数值，就可以从能量损失修正表中查修正后的能量值。当摆锤冲击能量大于 4J 时，能量值从读数盘上直接读取。五）、实验结果与数据处理1. 无缺口试样简支粱冲击强度 n (KJ m 2 ) 由下式求得：式中 E 一一试样吸收的冲击能， J
14、 a 试样的厚度尺寸， mm b 一一试样的宽度尺寸， mm 2. 缺口试样简文梁冲击强度 k (KJ m 2 ) 由下式求得：式中 一一缺口试样吸收的冲击能， J a k 一一试样缺口处剩余厚度尺寸， mm b 试样的宽度尺寸， mm 3. 计算强度值的算术平均值 ，标准偏差，由下式求得：式中 单位测定值一一组测定值的算术平均值n 一一测定值个数六、实验报告或实验记录的内容? 被测试材料的名称、规格、来源、制造厂家? 试样的制备及缺口加工方法，取样方向。? 试样的形状、尺寸。? 试样的预处理。? 试验环境：温度、湿度。? 试验机的型号，所用摆锤最大能量值。? 试验速度。? 试样的数量、破裂个
15、数。? 冲击强度值的算术平均值、? 试验日期、人员。七、实验注意事项? 因试验机的安装正确与否直接影响其精度，因此，实验前对仪器的状态要进行检查，观察水泥台是否坚固，机座水平度是否到位，地脚螺钉有没有拧紧，发现问题及时纠正。? 对注射成型试样，有的可能由于冷却或定型处理不当而有轻微收缩或变形，测量尺寸时特别要注意试详边缘相中间之差异，误差超过规定范围的必须剔除。? 试验机上被动指针压紧钢珠的松紧程度影响着指示能量消耗的准确性，试验前要调整适当，以免位能量损失超值。? 为避免冲断试样飞出伤人，试验时应在试样飞出方向设置防护罩。玻璃钢洛氏硬度的测试一、实验目的：掌握塑料洛氏硬度压痕的测定方法。二、实验原理：用一定直径的球压头， 在初试验力和总试验力先后作用下， 压入试件， 在受力作用后， 保持一定时间。 卸除总试验力， 保持主试验力的压入深度和初试验力作用下的压入深度之差来表示压痕深度的永久增量，每压入 0.002mm 为一个塑料洛式硬度三、实验仪器：洛氏硬度仪。四、实验试样：1厚度均匀，无气泡，表面平整光滑，无机械损耗以及杂质。2 厚 度 不 得 不 小 于 4MM ， 宽 度 不 小 于 15MM ， 推 荐 试 样 尺 寸 为50mmX50mmX4mm 。3每组试样不得少于 5 个。五、实验步骤：一条件选择：1、温度：
