飞针穿玻璃 ▶少林武僧揭秘“飞针穿玻璃”是如何炼成的？

玻璃纤维浸渍后，模具和胶液准备好。在纸模上刷一层硅油，然后涂一层胶液，再涂一层浸渍玻璃纤维，再涂一层胶液，如此反复，直到形成五层玻璃纤维六层树脂的层状结构。固化固化48 h后，得到厚度约为2 mm、尺寸为3mm×150 mm的条形板，用于性能测试。

1.4性能测试和结构表征

拉伸性能:根据GB/T 1040—1979，拉伸速度为10毫米/分钟；冲击性能:根据GB/T 1043—1979进行测试；肖氏硬度按GB/T 2411-1980测定，每个样品选择10 ~ 15个位置。对断口进行喷金处理，并用扫描电镜分析断口形貌。电子束电压为15千伏。

2.结果和讨论

2.1增韧剂用量对环氧玻璃钢拉伸性能的影响

图1显示增韧剂用量对环氧玻璃钢拉伸性能的影响。从图1a可以看出，当DBP的质量分数增加到15%时，EP FRP的抗拉强度迅速增加，用量继续增加，抗拉强度变化不大；当SBS含量为7%时，环氧玻璃钢的拉伸强度先快速增加后快速降低。从图1b可以看出，随着DBP含量的增加，EP FRP的断裂伸长率不断增加。当SBS质量分数为7%时，环氧玻璃钢的断裂伸长率先增大后变化不大。

根据数据分析，当DBP含量为7%和15%时，环氧树脂玻璃钢的拉伸强度分别为58兆帕和74.2兆帕，当SBS含量为7%时，拉伸强度分别为65.5兆帕的89%和113%。增韧剂质量分数小于15%时，SBS改性环氧玻璃钢的断裂伸长率比SBS改性环氧玻璃钢高23%以上。

2.2增韧剂用量对环氧玻璃钢冲击性能的影响

图2显示增韧剂用量对环氧树脂玻璃钢冲击性能的影响。从图2可以看出，随着DBP用量的增加，EPFRP的冲击强度呈缓慢增加的趋势；当SBS质量分数为7%时，环氧玻璃钢的冲击强度先增大后迅速减小。根据数据分析，当DBP含量为7%和15%时，EP FRP的冲击强度分别为34.4kJ/m2和37.5 kJ/m2，分别比SBS含量为7%时的31.3 kJ/m2高10%和20%左右。

不难看出，增韧剂含量在7%左右时，DBP和SBS对EP FRP的增韧效果相当，拉伸性能、冲击性能和硬度值非常接近。但是DBP和EP的增韧机理不同。DBP由于相对分子质量小，在EP固化前可以在分子链水平上与EP分子形成混合物，增加了EP分子链空之间的自由度，从而提高了EP FRP的韧性和强度。SBS作为一种聚合物增韧剂，只能以聚集态与EP基体混合，以SBS弹性粒子的形式分散在EP基体中，通过分散界面处的外力作用，达到增韧增强EP FRP的目的。

图5显示了含7%增韧剂的环氧树脂玻璃钢的断裂形态。从图中不难看出，DBP增韧的EP FRP基体具有韧性特征，DBP用量的增加将有利于EPFRP性能的提高；而SBS增韧EP FRP，基体中只有部分SBS弹性骨料。随着SBS含量的增加，SBS会形成较大的相畴，表现出SBS的强度较差，从而降低EP FRP的强度。