常用的增强材料是玻璃纤维及其织物

整个过程需要温度恒定，否则ρL不同，影响测量 结果。
浮沉法
纤维或粉料浸在某液体中时必定停留在相同密度的 液体中，否则必沉底或浮于液面上。 已知透明有机液体密度最大的是三溴甲烷，可以与 密度小的相溶则滴加重液，直至
纤维停留在混合液中，用比重计测混合液密度，即 为纤维密度。
玻纤高强的原因
（1）微裂纹假说。微裂纹假说认为，玻璃的理
论强度取决于分子或原于间的引力，其理论强度
很高，可达到2000－l2000MPa，而实际强度
达不到理论强度，这是因为在玻璃中存在着数量
不等、尺寸不同的微裂纹，大大降低了强度。微 裂纹分布在玻璃或玻璃纤维的整个体积内，但以 表面的微裂纹危害最大。在外力作用下，危害大 的微裂纹处产生应力集中而发生破坏。
第2章 增强材料常规测试技术

2.1纤维及其织物 2.2粉状填料

2.1纤维及其织物
增强材料主要有玻璃纤维，碳纤维，聚丙烯纤 维，钢纤维，植物纤维，芳纶纤维等。常用的 增强材料是玻璃纤维及其织物。
我们所说的玻璃通常是以二氧化硅为主要成分， 加入各种金属氧化物或碳酸盐，经高温熔融， 在末析出结晶时即被急剧冷却凝固而成的无定
B 纤维束线密度
定义为单位长度纤维束地质量. 纱的粗细通常以支数表示，其定义是：每股纤 可按下式计算线密度: t=m/l
维1克质量的长度米数值，量纲与线密度互为 倒数。
浸润剂的作用是使纤维粘合集束，润滑耐磨，消除 静电。浸润剂分为两类 : 一类称为纺织型浸润剂，
主要是适应纺织加工的需要，其成分中含有石蜡、
凡士林、硬脂酸，固色剂等，这类浸润剂的缺点是 减弱了树脂与玻璃纤维的粘结力，因此使用时要经 脱蜡处理。
另一类是增强型浸润剂、如聚醋酸乙烯型浸润剂、
聚酯型浸润剂等，在制造玻璃钢时不需清除这类浸
玻璃纤维比玻璃的强度高得多，这是因为玻璃纤 维经高温成型时，减少了玻璃熔液的不均一性， 使微裂纹产生的机会减少。此外，玻璃纤维的断 面面积小，微裂纹存在的机率也减少，所以纤维 的强度高。
（2）“冻结” 高温结构假说。该理论认为，玻璃
纤维在成型过程中由于冷却速度很快，使熔融态
玻璃的结构冻结，因而玻璃纤维中的结晶及微观
密度梯度管法 先配好一组不同密度的混合液体，然后将液体由轻 到重依次通过一个插到管底部的漏斗，注入管中。 注入时避免对液体搅动和震荡，使液体在管中自上
到下保持由轻到重的密度梯度状态。对此管内放入
标准密度空心小球，标定管中高度 h 与密度 ρ 的对 应值，并画成图，要求 h － ρ 成直线关系。由公式 可计算出纤维密度。
数纤维两边缘间的格数，再进行计算，就可以得
到单丝直径。
d=p.N p:目镜中每分格的标定宽度; 至少应测量25根纤维，取平均值。
N:格数.
试样制备
透射式显微镜法制备试样的方法是：剪一小截纤维
束放在载物玻片上，加一滴甘油，用干净针尖拨散
纤维，盖上盖玻片。 反射式显微镜法制备试样的方法是：将多束平行排 布的纤维浇上已加固化剂的环氧树脂。固化后，在 垂直纤维轴方向切断，将断面湿法磨平，抛光，洗 净，擦干既可。
框边平行，再用另一半纸框折叠盖压将单丝夹于中
间，试样就准备好了。
将试样夹好，使纸框中线与夹具中线重合，然
后打开记录仪开关。用剪刀将纸框剪断，留单
丝独立承载，最后计算得到： S=4P/πd2 E=4Δpl/πd2Δl
2.1.2纤维束
A 纤维束拉伸强度 在拉伸纤维束时，有可能各单丝受力不均而断裂 参差不齐，这是由于夹头对各根纤维夹力松紧不 一，或各单根纤维伸直的程度不一所致。如果用 树脂将纤维粘结起来，依靠树脂传递应力，则可 较好地克服上述缺点，其试验步骤与单丝的基本 一致。
分层等都较块状玻璃少得多，使玻璃纤维的强度
提高。
（ 3 ）分子取向假说。该理论认为，在玻璃纤维成 形过程中，由于拉丝机的牵引力作用，使玻璃纤 维分子产生定向排列，从而提高了玻璃纤维的强
度。
玻纤的生产工艺 目前生产玻璃纤维最先进的方法是池窑拉丝。熔化 成液态的玻璃，借助自重从漏板孔中流出，在迅速 冷却的过程中，用高速拉丝机拉制成直径很细的玻 璃纤维单丝，单丝经过浸润剂槽集束成原纱，原纱 经排纱器缠到绕丝筒上。
形物质。其结构是[SiO4]-4四面体组成
的无规则网络，网络的空隙间嵌有结合力较弱的
各种金属离子。玻璃纤维就是把熔化后的玻璃拉 成品质均匀的直径为 0.5 － 30um 的细丝，具有不 燃烧、耐腐蚀、拉伸强度高、光学性能好、价廉 及原材料易得等优点。它是玻璃钢中的主要承力 组分，不仅能提高基体的强度与弹性模量，而且 能减少收缩、提高热变形温度。
B.纤维密度 测定纤维密度的方法有比重瓶浸液法，浮沉法和
密度梯度管法，下面一一介绍。
测试原理 比重瓶浸液法 一定质量的纤维（或粉料）在一定容积的比重瓶 中，当液体对其完全浸润时，它占容积大小一定 是它空间体积的大小。
已知比重瓶重量m0, 纤维质量mf, 总重量msL及比重瓶
中装满液体时的总重量mL。 比重瓶的总容积：V= (mL－m0)／ρL 加入纤维后液体所占体积：VL=(msL- m0-mf)/ρL 纤维所占体积：Vf=V-VL=(mL-msL+mf)/ρL 则纤维密度：ρf=mf/vf=mfρL/(mL-msL+mf)
注意：配制的液体不能对试样起化学反应或溶解溶
胀。
C 单丝强度与模量 在测量单丝拉伸强度和模量时，我们采用很灵敏的 拉力机。测试前必须对仪器进行校核。用标准砝码 对仪器进行调满和 1/2 量程校正，并用秒表对走纸 速度和拉伸速度进行校正。
试样制备 先以坐标纸做成纸框，再用镊子夹一根足够长的单
丝，置于纸框空格中央，用浆糊固定，使纤维与纸
润剂。
生产玻璃纤维制品的主要设备是纺纱机和织布机。
2.1.1单丝 单丝的主要测试项目有直径，密度，强度和模量。 A.单丝直径
单丝直径的测试方法很多，常用的是显微镜法。
显微镜法是采用透射式或反射式具有分格线目镜
的显微镜。
测试原理 利用单丝与周围介质对光透射率和反射率的差异
可以在视野中清晰地看到单根纤维的轮廓。通过