环氧树脂与玻璃纤维复合材料的应用研究

环氧树脂与玻璃纤维复合材料的应用研究
肖生祥 　樊丁
摘要:针对防止地下水渗漏的问题,研究分析了环氧树脂与玻璃纤维复合材料配合比确定时的环氧玻璃钢的力学性 能,并根据工程实际制定了相应的技术方案,以推广该复合材料在地下水渗漏工程中的应用。
关键词:环氧树脂,玻璃纤维,力学性能,配合比
中图分类号:TU599文献标识码:A
近年来随着城市建设的发展,高层建筑物越来越多、越来越 密,致使地下水位由于压力过大而呈现逐年上涨的趋势,这使许 多原来设计及施工都未考虑地下水渗漏的检修井中充满了地下 水,即在穿线管周围、电缆托架根部以及检修井四壁及底部有大 量地下水渗出,给通信网络的畅通埋下了隐患,也给检修人员造 成许多不便与困难,为了解决此类问题,在对此隐患进行技术分 析的基础上,对所用材料进行了试验,提出了切实可行的技术方 案,成功地把环氧树脂与玻璃纤维复合材料应用到了电信电缆检 修井防止地下水渗漏的工程中,经过近四年的实际运行达到了预 期的效果。
1　环氧树脂与玻璃纤维复合材料的性能研究
环氧树脂与玻璃纤维复合材料俗称环氧玻璃钢,以其质量 轻、耐腐蚀好、强度高、使用寿命长、施工方便、价廉等许多优点而 深受人们的重视和推崇,广泛应用于工业和民用的许多领域[1], 因此选择此类材料进行实验。
1.1　环氧树脂与玻璃纤维复合材料制备所用原料分析
环氧树脂与玻璃纤维复合材料所用原料有环氧树脂、增强用 玻璃纤维、固化剂、增韧剂、稀释剂及填料。
环氧树脂:主要起粘结、固化的作用,具有很高的粘结性能、 固化收缩性低、优良的韧性(已固环氧树脂的韧性比已固酚醛树 脂的韧性约大7倍)、良好的耐蚀性能(在已固化的环氧树脂结构 中,含有稳定的苯环、醚键及脂肪羟基,因而具有良好的耐酸、碱侵蚀性能)、良好的工艺性能(环氧树脂可与多种树脂互溶,易溶 于酒精、丙酮、甲苯等溶剂中,易在常温下固化成型)、优良的物理 机械性能[2]。由于环氧树脂是含环氧基团的许多种树脂的泛称, 采用双酚A型环氧树脂E-44,软化点12℃~20℃,环氧值0.41 ~0.47(当量/100g),分子量350~400。
玻璃纤维:在复合材料中起增加强度的作用,制备环氧玻璃 钢采用0.2mm厚的无碱无捻方格玻璃布,由于无碱玻璃纤维的 耐水性比有碱玻璃纤维优良。所用玻璃布的纤维为中级纤维,纤 维直径为10μm~20μm,拉伸强度为2500kg/cm2~8000kg/cm2, 弹性模量为0.3×106kg/cm2~0.7×106kg/cm2。
固化剂:不同种类的环氧树脂固化剂,对环氧树脂与玻璃纤 维复合材料的性能影响较大,选用的固化剂为芳香胺类低毒环保 型环氧树脂固化剂JA-1型,该固化剂掺量低,在低温及潮湿环境下 可以和环氧树脂发生反应,交联为网状结构使环氧树脂充分固化。 增韧剂:为使固化后的材料具有一定的韧性,采用邻苯二甲 酸二丁酯作为环氧树脂玻璃钢的增韧剂。
稀释剂:为了减小树脂本身的粘度、改善树脂对玻璃布的浸 润,采用非极性溶剂丙酮作为稀释剂。
填料:采用石英粉,填料的加入可以降低树脂收缩性、降低固 化时的放热效应和热膨胀系数、提高粘结性并改善机械性能。
1.2　环氧树脂胶液配合比的确定
环氧树脂胶液的配合比对复合材料的制备以及各项物理化学性介质的碱度和硫酸盐反应活性、改善粉煤灰颗粒包裹层的结 构、增加粉煤灰活性成分的溶解度等途径来加快粉煤灰活性激发 速度和提高粉煤灰活性激发程度。
2　试验结果与分析
废弃混凝土粉碎过程所产生的粉料含有大量的水泥水化产 物和未水化的水泥颗粒,一方面未水化尽的水泥颗粒可以被“复 苏”水化,产生强度和激发粉煤灰的活性,其反应原理同粉煤灰与 水泥的反应机理相一致;而另一方面水泥水化物又能在胶凝材料 的水化和粉煤灰活性激发中起到“晶种”的作用,促进水化。