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新型玻璃钢锚杆的试验研究

作　者: 曾新芳
导　师: 刘广建
学　校: 北京化工大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 锚杆玻璃钢混杂纤维韧性阻燃抗静电配方成型工艺
分类号: TQ320.72
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

玻璃纤维增强塑料锚杆(Glass Fiber Reinforced Polymer Bolt)是一种高效、经济的支护设备,和传统的支护用具相比,其具有质轻、高强、耐腐蚀和便于安装等特点,但也有韧性不好易脆断的缺点。目前,玻璃纤维增强塑料锚杆在国内外得到广泛应用,但对其增韧研究相对较少,也缺乏一些相关的标准。因此,开展玻璃钢锚杆增韧和成型工艺研究尤其重要。本文将玻璃钢锚杆作为研究对象,以其增韧和成型工艺研究为重点,应用增韧技术和定量测试方法,开展了锦纶-玻纤和涤纶-玻纤两种纤维混杂情况,拉伸强度,阻燃抗静电性能,加工设备和成型方法等方面的探索研究,提出并研制了锦纶-玻纤,涤纶-玻纤两种新型玻璃钢锚杆,成功实现了玻璃钢锚杆的增韧。1.提出应用价格便宜、高弹性的锦纶、涤纶分别与高强度的玻璃纤维混杂而成的锦纶-玻纤,涤纶-玻纤两种新型增韧玻璃钢锚杆,分析其纤维混杂情况,并根据纤维混杂复合材料的单层板理论,建立新型玻璃钢锚杆的混杂拉伸强度计算公式,计算不同混杂比下新型锚杆的拉伸强度性能数据。分析拉伸强度理论数据后,选择最优混杂比和设定拉伸试验参数,为试验研究提供理论基础。2.测试不同混杂比下,锦纶-玻纤和涤纶-玻纤两种新型玻璃钢锚杆的拉伸性能和断后延伸率。对比分析拉伸强度的试验数据和理论数据,发现试验数据和理论数据趋势相差不大,都是随着玻璃纤维体积含量的增加拉伸强度先减小到临界值再增大,说明理论数据可以很好的反应实际情况;分析断后延伸率的试验数据,发现韧性随着玻璃纤维体积含量的增加而降低。3.进行锦纶-玻纤和涤纶-玻纤两种新型玻璃钢锚杆抗静电阻燃的配方和试验研究。分析试验数据表明在树脂中添加1:3的氯化石蜡和三氧化二锑能达到完美的阻燃效果;添加树脂与乙炔炭黑比例为100:1能使玻璃钢锚杆的抗静电性达到国家标准。抗静电阻燃的配方和试验研究保证了玻璃钢锚杆在煤矿中的安全使用。4.分析原有的玻璃钢锚杆成型工艺,并在其工艺上进行改进,得到新型玻璃钢锚杆的加工设备和成型方法,加工出锦纶-玻纤和涤纶-玻纤两种新型增韧玻璃钢锚杆。总之,通过理论分析和试验研究,本文在新型玻璃钢锚杆增韧和成型工艺等方面取得了良好的进展。这为巷道和隧道等地下空间提供了综合性能更好的支护设备。

全文目录

摘要  5-7
ABSTRACT  7-14
第一章绪论  14-22
  1.1 玻璃钢锚杆的综述  14-17
    1.1.1 玻璃钢锚杆的特点及应用前景  14-15
    1.1.2 传统锚杆  15-16
    1.1.3 玻璃钢锚杆的增韧  16-17
  1.2 混杂纤维技术的应用与发展  17-19
    1.2.1 混杂纤维技术  17-19
    1.2.2 混杂纤维复合材料的拉伸破坏理论  19
  1.3 本课题的主要研究内容、目的意义及创新之处  19-22
    1.3.1 主要研究内容  19-20
    1.3.2 目的和意义  20
    1.3.3 本课题的创新之处  20-22
第二章混杂纤维复合材料的理论研究  22-34
  2.1 混杂纤维复合材料的组分  22-24
    2.1.1 混杂纤维复合材料的树脂基体  22-23
    2.1.2 增强材料  23-24
    2.1.3 混杂方式  24
  2.2 混杂复合材料最优混杂比的确定  24-32
    2.2.1 临界混杂比的确定  24-27
    2.2.2 混杂纤维复合材料的拉伸强度  27-31
    2.2.3 最优混杂比的选取  31-32
  2.3 本章小结  32-34
第三章新型玻璃钢锚杆的混杂试验  34-44
  3.1 试验材料  34-35
  3.2 试验装置  35-36
    3.2.1 拉挤装置  35
    3.2.2 拉伸试验装置  35-36
  3.3 试样的制作  36-37
  3.4 拉伸试验过程  37-40
  3.5 试验结果分析  40-42
  3.6 本章小结  42-44
第四章新型玻璃钢锚杆的配方改性  44-52
  4.1 玻璃钢锚杆的阻燃抗静电性的意义  44-45
  4.2 新型玻璃钢锚杆的阻燃性研究  45-48
    4.2.1 不饱和聚酯的燃烧机理  45
    4.2.2 阻燃机理和阻燃剂分类  45-46
    4.2.3 新型玻璃钢锚杆的阻燃配方  46-47
    4.2.4 阻燃性测定试验  47-48
  4.3 新型玻璃钢锚杆的抗静电研究  48-51
    4.3.1 静电产生的原因  48-49
    4.3.2 抗静电机理和抗静电剂分类  49
    4.3.3 新型玻璃钢锚杆的抗静电配方  49-50
    4.3.4 表面电阻测定试验  50-51
  4.4 本章小结  51-52
第五章新型玻璃钢锚杆的加工工艺  52-60
  5.1 连续纤维增强材料的生产成型技术  52-53
    5.1.1 预浸料技术  52-53
    5.1.2 成型技术  53
  5.2 玻璃钢锚杆成型工艺  53-55
    5.2.1 拉挤-模压成型  54
    5.2.2 拉挤-缠绕成型  54-55
  5.3 新型玻璃钢锚杆的生成型工艺  55-58
  5.4 本章小结  58-60
第六章结论  60-62
  6.1 主要结论  60
  6.2 研究展望  60-62
参考文献  62-64
致谢  64-66
研究成果及发表的论文  66-68
作者和导师简介  68-69
北京化工大学硕士研究生学位论文答辩委员会决议书  69-70

新型玻璃钢锚杆的试验研究

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