海泡石纤维水泥电缆管的力学性能
力学性能
海泡石纤维水泥电缆管的拉伸至断裂所承受的最大拉伸力或拉伸断裂负荷,是研究最多的纤维力学性能之一。在海泡石纤维水泥电缆管中纤维紧密抱合,当方格布在使用中受到撕裂或磨擦等作用时,纤维受着复杂的外力而产生多种应力。无捻粗纱拉伸断裂强度的大小和结缎纹织物组织构特点,很大程度上决定着方格布的抗拉强力和使用性能。
纺织加工工艺和纺织制品的应用都要求纺织海泡石纤维水泥应具备必需的纺织性能,包括:
1)具有柔性和弹性;
2)能承受反复的拉伸、剪切和扭转应力,有良好的耐疲劳性能和耐磨损性能;3)纤维的长度和细度符合纺织加工条件。这些纺织性能指标也就决定了海泡石纤维水泥电缆管的力学性能,所以说,海泡石纤维水泥电缆管的断裂强力综合反映了玻璃成分、纤维细度、强度和纺织工艺等指标。我国标准中海泡石纤维水泥电缆管的织物组织规定为平纹组织,拉伸断裂强力和层合板弯曲强度规定了下限值。如表4—1。
海泡石纤维水泥电缆管的力学性能
海泡石纤维水泥在制品中的分布和排列对玻璃钢制品的强度有很大影响,纤维的弹性模量比树脂的弹性模量高得多,由于物体形变的连续性,可以认为玻璃钢的内应力是由纤维来承担的。而基体承担的内应力可忽略不计、因此纤维的排列与强度关系可用图4—6表示。
从图4—6可以看出,海泡石纤维水泥平行排列具有最高强度,双向排列强度居中,杂向排列强买度最低。根据海泡石纤维水泥材料排列组合的可设计性,可以根据需要设计出某一方向比另一方向强度高的织物,即在经向或纬向采用强纱,而另一向采用弱纱织造,使经纬向具有不同的强度,对应玻璃钢不同方向的不同载荷能力,以满足使用的要求。
界面性能
聚酯层合板弯曲强度是考核电缆管作为增强材料增强效果的直接和最重要的指标,如果说其他理化性能反映了尤捻粗纱布的制造工艺质量,那么该性能反映的就是纤维与基本材料的界面状况。
使用无捻海泡石纤维水泥粗纱布制成玻璃钢的增强原则,取决于能否成功地将应力从强度和弹性模量较低的基质(如不饱和聚酯树脂)传递到强度和模量较高的无捻海泡石纤维水泥粗纱布上去。为了有效地传递应力,就必须使基质和增强材料的表面之间有良好的粘结。
海泡石纤维水泥电缆管中的海泡石纤维水泥有非常高的表面积/质量比。在形成表面时,玻璃表面层的成分会有所改变,以尽可能降低那些残存的原子间力,玻璃表面剩余的任何作用力,将主要通过吸附水分来加以平衡。也就是说玻璃表面覆盖着一吸附水层,为了使海泡石纤维水泥能有效地作为一种增强材料,偶联剂担负着将应力在疏水的不饱和聚酯树脂和亲水的玻璃表面之间有效地位传递作用。如图4—7所示。
偶联剂的增强效果,可通过测定在标准条件下制备的聚酪层合板的强度来衡量,它包括在干态和湿态(如在沸水中煮2h)下测定弯曲强度。
从海泡石纤维水泥/树脂复合材料的界面理论可以说明,偶联剂改善了玻璃钢的初始于态强度和经模拟老化条件后的强度。表4—2是几种偶联剂处理的海泡石纤维水泥电缆管所制备的聚酯层合板的性能比较。
海泡石纤维水泥电缆管的力学性能
从表4-2可看出不使用偶联剂的海泡石纤维水泥电缆管其聚酯层合板经水煮2h后,只保留有58%湿强度,大大低于使用偶联剂的制品。
这也证明了采用偶联剂的增强型浸润剂不但能加强海泡石纤维水泥与树脂界的粘结,而且能保护海泡石纤维水泥表面,是提高玻璃钢性能和防止玻璃钢老化的有效途径之一。
海泡石纤维水泥电缆管的力学性能
从表4—4可以看出无碱成分的层合板弯曲强度和湿强度保留率均大于中碱成分的制品,这主要是由于偶联剂是根据“E”玻璃的生产和应用发展起来的,对于中碱成分的海泡石纤维水泥虽然有效,但效果相对来说要差些,况且许多中碱成分的海泡石纤维水泥电缆管根本就未使用偶联剂。高碱海泡石纤维水泥的干态和湿态弯曲强度都很低,根本不能用于海泡石纤维水泥增强塑料制品上。
国内外海泡石纤维水泥电缆管的标准规定与区别
国外海泡石纤维水泥无捻粗纱厚布也是海泡石纤维水泥产品中最重要的品种之一,世界各国和地区对海泡石纤维水泥电缆管的性能要求也有所不同,表4—3列出了国内外海泡石纤维水泥电缆管的标准要求与区别。
海泡石纤维水泥电缆管的力学性能