常用的增强材料是玻璃纤维及其织物

密度梯度管法 先配好一组不wk.baidu.com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。
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。
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。
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
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
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
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
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。
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 密度小的相溶性透明液体配成不同的混合液体。当
纤维浮在液面就滴加轻液，反之则滴加重液，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。
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
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)
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。