玻璃纤维及复合材料导论

复合材料是由单个部件组成的材料，其综合物理强度超过其中任何一个单独的性能。在复合材料层合板的情况下，有两个基本元素涉及:纤维增强(如玻璃纤维或碳纤维)和树脂。这两个元素并不是单独使用的，而是组合使用的。在此过程中，它们通过机械和化学结合形成一个坚硬的、无法重组的层压部分。

以船为例。许多船是用玻璃纤维制造的，一开始是一种纺织品，就像一卷一卷的长织物。玻璃纤维被铺设到一个模具中，用来制造船体。一种液态的树脂被催化并应用于模内玻璃纤维。它会通过化学方法固化并与玻璃纤维结合，产生大量的热量(称为热固性)。这涉及到多个层次和各种技术，但最终的结果是船。

复合材料，比如船，受欢迎的原因有很多，但主要是因为它们结合了高强度和低重量比。一般来说，它们可以被量身定制以适应不同的应用，并形成独特而复杂的形状。他们也很受欢迎的一个优越的抵抗大多数环境，可以使用大多数制造商没有重大的投资。

我们会看到一些增强材料和树脂，从中选择。首先，让我们看看实际的纤维和树脂产品的例子，为您更好地熟悉自己的复合材料行业。之后，我们将了解在使用组合时将听到的一些基本术语。

复合词汇表

成型:成型是在模具中构造零件的过程。通常情况下，预先切割的钢筋一次放入模具一层，并浸透树脂。当零件达到所需的厚度和方向时，就可以进行固化。当它脱模时，它会有模具表面的确切形状。

层压:层压最初指的是在木材等表面涂上一层薄薄的树脂和加固层。这个术语的使用已经扩大到几乎包括任何完成的复合材料部件，成型或其他。目前的一个例子是:“测试的部分是一个10层真空袋装层压板。”

纹理的时间表:这是用于构造复合材料部件的各个层和层的方向的列表，通常指定了加固的盎司重量和编织风格。

铸造:铸造是指将大量的树脂浇注到空腔中。型腔可以是铸造零件时的模具，也可以是制造模具本身时工具的背面填充物。有必要使用特殊的铸造树脂，在固化过程中产生较少的热量，从而在最后的部分产生较少的变形。可根据需要添加纤维填料以加强铸件。

雕刻:雕刻通常是通过雕刻聚氨酯泡沫塑料的形状，然后复合表面完成。这样做可以为成型过程创造一个塞子，或者在无模结构的情况下塑造一个完成的部分。

强化类型，属性和样式

复合材料的物理性能以纤维为主。这意味着当树脂和纤维结合时，它们的性能最像单个纤维的性能。例如，仅仅平均织物和树脂的拉伸强度来确定面板的强度是不令人满意的。试验数据表明，纤维增强构件是承载大部分荷载的构件。因此，在设计复合材料结构时，面料的选择至关重要。制造商今天选择三种常见的加固，包括世界杯2022入围名单 ，碳纤维,2022年世界杯抽签 ．每种方法都有不同的形式和风格，在开始任何项目之前都应该分析它们的优点和缺点。

上面，我们给出了每一种的例子以及它们最常见的用途和特征。现在，让我们仔细看看它们的物理性质。

下图是增强织物的相关性能对比图。hth华体会图例如下:P=差，F=一般，G=好，E=优秀。

形式的钢筋

这三种加固材料的购买形式和织造风格多种多样。这三种织物通常以束(纯单向纤维形式)、面纱垫和机织织物的形式存在。hth华体会玻璃纤维还提供了一种压缩短切纤维丝垫的选择。

世界杯比赛名单

这种形式的材料表现出给定纤维家族所能达到的最高性能。它们通常是在线轴上供应的，以便它们可以送入长丝绕线机，或根据选择性加强需要展开和切断。当树脂固化时，纤维必须保持张力，否则就失去了机械优势。一旦投入使用，丝束中的扭结必须先被拉直，纤维才能承受负荷。显然，最初的布料放置得越直越好。用这种材料可以缠绕非常坚固的管子。

产品的例子

项	描述
24 k碳拖	碳丝束(或纱线)是为复合材料层压板添加定向增强材料的理想选择。拖车用于在部件上建立圆角，用于翼梁加固，或与斩枪结合，以创造短切石墨纤维。
枪粗纱	这种多功能粗纱既可以切碎，也可以快速润湿干燥，用于高强度、低重量的复合材料。当与空气斩刀枪结合使用时，它可以用于喷淋系统，灌装或未灌装。

面纱垫

面纱垫是一层薄薄的连续纤维，随机地缠绕在一卷材料上。它们有薄纸的稠度。有一种轻型粘合剂将面纱固定在一起。虽然它们不是用于结构用途，但它们有两个非常重要的功能。首先，可以将纱布垫直接放置在表面涂层后面的模具中，以最大限度地减少随后应用的更重的加强布的打印透光度。这种薄的外层涂层也允许完成部分的表面砂光，而不切割到下面的加强织物。第二大用途是夹芯。可在芯上直接放置幕垫，以保持最佳粘结线厚度。当真空不使用时，面纱还能有效地防止多余的树脂流入蜂窝芯的细胞。

产品的例子

项	描述
连续链面纱堆焊垫	堆焊垫可作为表面涂层，以最大限度地减少透光性，并在砂磨时最大限度地减少对结构织物的损伤，或与夹层芯材一起使用时优化粘合线厚度。
碳纤维的面纱	在玻璃纤维上盖上一层碳纤维保护膜，可以更好地充当导体，而不是将其曝晒。同样，使用碳纤维将有助于博客RF信号。

短切毡

这种材料顾名思义。这些纤维通常有3到4英寸长，方向随机。短切毡由于纤维长度短，并不是一种非常坚固的材料。然而，它是各向同性的。这意味着它在所有方向上都是同等强度的(垫子和填料是唯一表现出这一特性的复合增强材料)。垫板是最便宜的加强形式，因此是最广泛使用。适用于模具及零件生产。这种随机取向有效地隐藏了通过凝胶涂层的织物印花，并使模具在各个方向上都同样僵硬。需要注意的是，短切毡只与聚酯树脂相容。

产品的例子

项	描述
短切毡	短切毡最常用来增加织物层间的厚度。hth华体会一般情况下，编织机会将绞碎的纤维丝撕开，而不是裁切。这样可以保持撕裂边缘的纤维长度，形成更牢固的纽带。

机织物hth华体会

机织织物是强hth华体会力的增强材料，因为纤维束成的纱只向两个方向分布。经纱和纬纱的经度分别为0度和90度。因此，织物只hth华体会有两个方向是各向异性的。hth华体会织物需要定向，使纤维纱与预期负荷平行。如果在不同的方向需要额外的强度，另一层必须以一个角度添加到第一层。最常见的角度是+/- 45度。

产品的例子

项	描述
玻璃纤维	玻璃纤维是复合材料工业的基础。自20世纪50年代以来，它已被用于许多复合材料的应用，其物理性能已经很好地了解。它重量轻，抗拉强度适中，易于操作。纤维在工业中广泛应用。2022年世界杯预选赛直播
碳纤维	从汽车比赛到航空航天，碳纤维无处不在。虽然比玻璃纤维和凯夫拉尔贵，但它拥有行业中最高的拉伸、压缩、弯曲和弯曲强度。碳纤维一般用于对强度要求较高的工程，如承重部件。2022年世界杯预选赛直播
杜邦公司注册在芳族聚酰胺纤维商品上的注册商标	凯夫拉纤维是在纤维增强塑料工业中获得认可的第一个高强度合成纤维。凯夫拉尔的亮点在于它的抗冲击和耐磨性。对于独木舟和皮划艇、飞机机身面板和压力容器等需要高冲击和磨损的部件，凯夫拉是理想的选择。

机织物的款式

有许多款式的机织织物可供选择。最常见的是平纹织物，经线和纬线交替交叉。hth华体会平纹织物通常是最不柔韧的hth华体会，但很容易剪裁和处理，因为它们不容易解开。然而，由于织物中已经存在的严重的“前屈曲”，它们的强度受到了损害。正如拉丝下面所述，纤维只有在完全直的情况下才能产生最大的强度。频繁的上下交叉会降低平纹编织类型的强度，尽管它们仍然适用于除最高性能应用程序外的所有应用程序。

斜纹织物和缎面织物比平纹织物具有更高的柔韧性和hth华体会强度。在缎面织物中，一根填充纱漂浮在三到七根其他经线上，然后再缝在另一根经线下。在这种松散编织的类型中，线更直更长，保持纤维的理论强度。显然，这些织物的柔韧性更高，容易适应复杂的形状。hth华体会然而，一旦切断，它们就会更容易解开，因为每根线都不那么紧。斜纹织物在缎面和平纹编织类型之间提供了一种折衷，以及通常令人满意的人字纹化妆品整理。

选择援军的实用指南

在开始任何项目之前，考虑完成部分的需求。该部件或结构需要有多坚固、多轻、多耐磨损或多耐损坏?一定要考虑成本。将您的清单与之前参考的材料描述和图表进行比较，以选择性能与成本相比较的最佳面料。玻璃纤维始终如一地为几乎每个项目提供价值。

一般来说，任何平纹织物都可用于在木材上复合保护层。如果层压板是船用的，应考虑不少于两层。如果保护层是透明的，比如hth华体会长条形独木舟的保护层，轻薄的面料是好的。中等重量的普通织物，每平方码6到10盎司，可能是最通用的。它们通常被称为船布，价格便宜，结实，容易成型。它们通常在造模时与垫层结合，或在无模施工中用于保护芯。

航天缎面和斜纹织物应用于需要最高物理性能的地方。

选择树脂

树脂的选择取决于织物的相容性、使用条件和成品的期望特性。有两种常见的热固性树脂可供选择:环氧树脂和聚酯树脂。模制、成型、层压和铸造操作可以用任一系统进行。环氧树脂是更高性能和更高价格的系统。它用于重量临界，高强度，和尺寸精确的应用。聚酯树脂更便宜，提供更多的耐腐蚀，比环氧树脂更宽容。因此，它们是使用最广泛的。

乙烯基酯是第三种树脂选择，通常被描述为环氧树脂和聚酯树脂之间的交叉，因为它在价格和处理特性之间。它具有良好的耐腐蚀性和耐磨性，因此非常适合于化学储罐等应用。

某些树脂并非与所有织物都相容。hth华体会例如,2022年世界杯抽签 常表现附着力问题，故应选用环氧树脂或高等级聚酯。此外，玻璃纤维垫具有聚酯可溶性粘合剂。环氧树脂可以溶解这种物质，不应该与垫子一起使用。在设计项目时要彻底检查材料的兼容性。

产品的例子

项	描述
聚酯树脂	聚酯树脂是复合材料工业中应用最广泛的树脂。聚酯树脂较便宜，具有一定的耐腐蚀性能，而且比环氧树脂更宽容。聚酯树脂使用方便，固化快，耐极端温度和催化剂。
乙烯基酯树脂	乙烯基酯树脂被认为是聚酯和环氧树脂的混合物，这意味着它的处理特性、性能和价格通常介于其他两者之间。乙烯基酯的不同之处在于它的高耐腐蚀、耐温度和耐延伸性。
环氧树脂	对于需要极限强度的复合材料部件，制造商将使用环氧树脂。除了增加强度性能，环氧树脂还通常优于聚酯和乙烯基酯的尺寸稳定性和增加与其他材料的粘合。

以下是一些较为宽松的树脂选择建议:

胶粘剂的应用:当应用程序需要粘接性能时，强烈建议使用环氧树脂。选择使用寿命最接近所需工作时间的环氧树脂。当需要时，可以将磨碎的玻璃纤维混合制成结构性填充膏体。

产品的例子

项	描述
系统1000	System 1000环氧树脂是一种低混合粘度树脂，可在铺设过程中迅速浸湿增强纤维。这允许一个更快速的制造过程。
乙烯基酯树脂	乙烯基酯树脂被认为是聚酯和环氧树脂的混合物，这意味着它的处理特性、性能和价格通常介于其他两者之间。乙烯基酯的不同之处在于它的高耐腐蚀、耐温度和耐延伸性。

模具的应用:这些是最好的执行方式聚酯成型树脂或任何中长寿命环氧树脂。预制织物加固，并保持它随时在手边。使用刷子、橡皮刮刀和饱和滚轮湿润织物。对于将在强腐蚀环境中使用的部件，选用我们的部件90号异邻苯二甲酸聚酯树脂或者我们的一部分乙烯基酯树脂。

产品的例子

项	描述
聚酯成型树脂	聚酯成型树脂是行业中最常见、最受欢迎的树脂之一。它是伟大的通用零件制造和低成本的模具。与其他原因相比，树脂很容易使用，更便宜，而且不含蜡，所以在涂层之间不需要打磨。
间苯二聚酯树脂	同一般用途的聚酯树脂相比，等邻苯二甲酸酯树脂具有更好的强度，可用于创建尺寸稳定的聚酯模具，制造需要承受高腐蚀的部件，以及用于储罐内衬的耐用修复材料。
乙烯基酯树脂	乙烯基酯树脂被认为是聚酯树脂和更耐用的环氧树脂的混合物，这意味着它的处理特性、性能和价格通常介于其他两者之间。乙烯基酯的优点是耐腐蚀、耐温度和延伸韧性。

通用修复和薄层:这些应用最好与通用树脂与苯乙烯蜡混合完成。如果选择环氧树脂，使用短寿命的版本，将固化更快，当扩展成薄片。

产品的例子

项	描述
聚酯成型树脂	聚酯成型树脂是行业中最常见、最受欢迎的树脂之一。它是伟大的通用零件制造和低成本的模具。与其他原因相比，树脂很容易使用，更便宜，而且不含蜡，所以在涂层之间不需要打磨。
苯乙烯蜡	在无蜡聚酯树脂中加入苯乙烯蜡将防止复合材料中聚酯薄片的长时间粘性。在固化过程中，蜡会浮到表面，之后必须用砂纸将其打磨掉。
系统1000	System 1000环氧树脂是一种低混合粘度树脂，可在铺设过程中迅速浸湿增强纤维。这允许一个更快速的制造过程。

最小失真:环氧树脂总是提供尺寸上最稳定的零件和模具，但高级聚酯树脂，如零件# 90等邻苯二甲酸聚酯树脂可以成功使用。

产品的例子

项	描述
间苯二聚酯树脂	同一般用途的聚酯树脂相比，等邻苯二甲酸酯树脂具有更好的强度，可用于创建尺寸稳定的聚酯模具，制造需要承受高腐蚀的部件，以及用于储罐内衬的耐用修复材料。
系统1000	System 1000环氧树脂是一种低混合粘度树脂，可在铺设过程中迅速浸湿增强纤维。这允许一个更快速的制造过程。
系统2000	System 2000环氧树脂是一种淡琥珀色层压树脂，在室温环氧树脂中具有最高的极限强度。它常用于结构应用中要求高强度的零件。

铸造:厚的部分可以用# 2000/2120慢固化环氧树脂系统或我们的任何聚氨酯铸造树脂铸造。不建议将标准树脂浇筑在足够大的浇筑物中。

产品的例子

项	描述
系统2000	System 2000环氧树脂是一种淡琥珀色层压树脂，在室温环氧树脂中具有最高的极限强度。它常用于结构应用中要求高强度的零件。
聚氨酯铸造树脂- Shore A	聚氨酯铸造树脂是完美的四浇注部分和模具制造。聚氨酯铸造树脂- Shore A用于制造坚韧、灵活的零件和模具。
聚氨酯铸造树脂- 75shore D	伟大的最终零件和短期的套管，聚氨酯铸造树脂- 75 Shore D是伟大的创造硬零件，增加细节和优越的美容质量。

选择工具

与传统的加工和工具制造相比，玻璃纤维或复合材料加工时很少需要专用工具。然而，在提高生产质量的同时，有一些项目可以使工作变得更容易。

方便之类的东西清洁混合桶、天平和其他测量设备、优质剪刀和大量手套都是经常被忽略的简单项目。橡皮扫帚,刷，和滚轮是用树脂使增强材料饱和的推荐涂敷剂。刮刀和饱和辊也可用于从层压板中抽出空气并压缩织物层数。剃刀和拼图需要修剪成品零件和模具。使用中等齿数的优质复合刀片，以加快切割速度。机械砂磨机、磨床和缓冲器对较大的工作是有帮助的，但如果有足够的时间和精力，这些工作可以用手工完成。最后的设备建议是一个织物裁剪架，用来存放材料。该机架将织物水平支撑在其筒体上，并且可以用简单的建筑材料制成。

产品的例子

项	描述
混合供应	在准备铺层工艺时，应使用物料将树脂与树脂添加剂混合。为了使树脂正常工作，催化剂和硬化剂等添加剂是必要的。其他添加剂，如填料，颜料和蜡，是可选的，并选择所需的特性，他们带来的树脂。
切割设备	几乎每一个复合项目都需要一些切割，特别是在准备阶段。一定要选择与您计划生产的复合材料部件质量相匹配的剪刀、刀具和织物辅助材料。
安全及清洁用品	安全清洁的工作环境是生产成功复合材料层压板的第一步。确保计划你的项目或相应的维修，并采取简单的措施，以确保每个项目的安全。
刷	尽管如此，一个简单的选择却会对您的项目产生重大影响。刷子可以让你选择的树脂浸透你的织物。确保您使用的画笔与项目的质量相匹配。
橡皮扫帚和辊	橡胶刮刀和滚轮可以使树脂均匀地扩散到织物上，并轻松地去除多余的树脂。不均匀的涂层会对你的复合材料部分造成破坏，但使用适当的工具时很容易避免。

估算材料重量和成本

准确的材料估算是必要的，原因有二。首先，很明显，它们是正确订购、材料储存和项目投标所需要的。2022年世界杯预选赛直播更重要的是，在开始制造之前，预估可以利用各种层压计划来计算零件的重量或成本。

与油漆时估算覆盖面积不同，树脂的使用将根据所使用的加固类型而变化。织物越重，需要的树脂就越多。一个好的手用层压板由大约50%的织物和50%的树脂组成。例如，如果一个应用程序需要3平方码的4盎司每平方码的织物(总重量是12盎司)，12盎司的树脂将需要。但是，如果选择3码10盎司每平方码的面料(总重量为30盎司)，则需要30盎司的树脂。

玻璃垫子每盎司至少需要2盎司树脂。因此，如果垫子面积为20平方英尺，每平方英尺1.5盎司，那么就需要至少60盎司树脂。记住，垫子的单位是盎司每平方英尺，而织物的单位是盎司每平方码。hth华体会切好的垫子每平方英尺1.5盎司，实际上每平方码重13.5盎司!

由于材料的组合有这么多的可能性，我们应该计算使用各种加固材料的单层的重量和成本。然后可以在理论层合板上添加或减去这些材料，直到达到设计性能。

估算材料的工作表

1)从计算项目的表面积开始。

通过测量包含锥形区域所需的近似大小的矩形来估计不规则形状。将每个矩形的长度乘以宽度，然后将所有单独的矩形相加，就得到了这个部分的总表面积。如果计算单位是平方英尺，那么除以9得到平方码。

2)列出用于层压的每一种类型的加固。

用上面计算的平方码乘以织物的盎司重量。这是一层材料的总重量。它也是饱和它所需的树脂量。当已知2到3种不同类型的材料时，就有可能计算出由这些材料组合而成的层压板的重量和成本。hth华体会把盎司重量换算成磅，除以16。那些在玻璃纤维饱和方面缺乏经验的人往往会使用太多的树脂。饱和良好的层压板是均匀半透明的，没有“乳白色”的干斑，但考虑到重量和成本，其中几乎没有多余的树脂。

3)计算凝胶涂层、底漆涂层、表面处理底漆的使用量。

除了最轻的模压片外，所有的模压片都需要凝胶涂层。这凝胶外套应该是15 - 20毫升在厚度。

每80平方英尺的模具表面，20毫升的凝胶涂层需要一加仑的凝胶涂层混合物。如果需要较轻的表面涂层，喷涂部分#1041-B Duratec堆焊底漆放入模具代替凝胶涂层。可以用稀释剂(10 - 12千)，因此更轻。Duratec也是覆盖无模泡沫或胶合板层压板的完美面漆。

当用玻璃纤维覆盖胶合板时，还需要额外的树脂来填充木材。对于大多数木材来说，每平方英尺的表面需要3盎司的树脂。这是除了树脂需要饱和玻璃纤维。为保证足够的饱和度，在原估计的基础上增加20%以上的树脂。

一个例子:

下面的例子将有助于阐明材料评估，并涵盖设计的一些方面。

一艘胶合板johnboat已经开始建造。这艘船长12英尺，底部宽4英尺，每边高2.5英尺，水梁长2英尺，宽5英尺。四分之三英寸厚的胶合板支撑着负载，但玻璃纤维需要密封并保护船的内外。选择玻璃纤维而不是KEVLAR®以保持低成本。需要多少材料，增加多少重量?

1)从计算每一块的表面积开始。

地板上
12英尺× 4英尺= 48平方英尺。英国《金融时报》。

国
12英尺× 2.5英尺= 30平方英尺英尺× 2 = 60平方英尺英国《金融时报》。

尾
2英尺× 5英尺= 10平方英尺英国《金融时报》。

总计
118平方。英国《金融时报》。

每层有118平方英尺，船的内部和外部都将增加一层。接下来，用118平方英尺除以9平方英尺，得到每层的总平方码。这种换算是必要的，这样面积就可以与以平方码为单位列出的织物重量进行比较。

118平方。英尺/ 9平方英尺英尺= 13.5平方。码

考虑中的hth华体会面料是10盎司和7.5盎司的平纹织物。织物重量将乘以表面积，以确定一层织物的总重量。

10盎司/平方。码x 13.5平方英尺Yd . = 135总盎司/ 16 = 8.5磅/层

7.5盎司/平方。码x 13.5平方英尺Yd . = 101.25盎司/16 = 6.5磅/层

当织物与树脂的比例为50/50时，树脂的重量也会与织物相同。

因为这艘船只会在沙滩附近使用，所以选择了7.5盎司的面料，每层节省了4磅。如果海岸是岩石，10盎司的织物可能是一个更好的长期耐用性的选择，尽管额外的重量。

2)按照上述计算所有额外的树脂和表面处理剂的消耗。

胶合板需要涂一层聚酯树脂。每平方英尺的表面积需要3盎司才能覆盖表面。

3盎司x 118平方英尺英尺= 354 oz. / 16 = 22磅树脂。

表面涂层将通过在零件上喷涂而产生# 1041-B Duratec堆焊底漆．在118平方英尺的空间里，一加仑的塑料就能轻易地覆盖一层12毫米厚的材料。

结论

本指南旨在帮助初学者概念化玻璃纤维复合材料的过程。由于其他高性能复合材料的最新进展和可用性，其中一些也包括在本文件中。强调了纤维选择的重要性，并列出了比较三种可用增强材料的优缺点的图表，以供参考。围绕这些织物性2022年世界杯预选赛直播能设计项目，然后选择与织物兼容的树脂系统，以及该部件将看到的最终使用条件。材料估算在设计过程中也很重要。层压板计划的变化可以在设计阶段进行比较，层压板可以根据服务条件和项目预算进行定制。三步材料评估过程的示例应该使这些评估变得轻松。显然，关于这些主题有更多可用的信息，但这些基本知识表明，复合材料的优势可以很容易地实现。