1、冀州市职教中心 教学设计 第 1 页 共 13 页 教学设计授课学科：玻璃钢 授课班级： 授课教师：马玉双授课章节：项目五 任务二 授课类型：新授 学时安排：3授课题目：璃璃钢树脂含量的测定教学目的：1、了解树脂对玻璃钢整体强度的影响2、熟悉玻璃钢树脂含量的常用测定方法 3、掌握主要测试仪器的使用方法 和测试的具体要求教学重点：1、玻璃钢树脂含量的常用测定方法 2、主要测试仪器的使用方法和测试的具体要求教学难点：玻璃钢树脂含量的常用测定方法教学方法：讲授与讨论相结合教学准备：试验仪器 教学课件设计思路：讲解 演示 总结 练习 教 学 过 程课前探究：导入新课：玻璃钢树脂含量检测的重要性和常用的
2、具体方法有哪些？教学内容: 任务二 玻璃钢树脂含量检测一、概述设计思路及时间分配冀州市职教中心 教学设计 第 2 页 共 13 页 （一）树脂对玻璃钢整体强度的影响玻璃钢是由玻璃纤维和村脂组成的复合材料，玻璃纤维是玻璃钢中的主要承力部分，而树 脂则是玻璃钢的基体，它能把松散的玻璃纤维粘结成整体，在复合材料 结构中树脂还能起应力传递作用，因此，树脂对玻璃钢整体强度的发挥起着重要作用。1、树脂与纤维的比例必须适当， 树脂含量过高，则 玻璃钢强度下降；树脂含量过低，纤维粘 结不好，不能正常 发挥玻璃 钢强度，而且气密性、耐腐蚀性能都要下降。 同时不同类型产品 对树脂含量要求也不相同。一般缠绕制品树脂
3、含量偏低，而手糊制品偏高。 2、树脂含量的测定的必要性 测定玻璃钢树脂含量的重要性玻璃钢树脂含量的测定方向可以检验玻璃钢产品质量，另一方而树脂含量也是工艺设计中必不可少的参数之 。所以对玻璃钢中 树脂含量进行测定是必要的。 、（二）玻璃钢树脂含量的测定方法 1、化学腐蚀法化学腐蚀法它是利用化学溶液在一定条件下使树脂基体完全分解而不过分地腐蚀纤维从而计算出树脂含量。常用的化学溶液有硝酸、硫酸、二甲基亚矾等。2、其他方法可采用热解重量分析法、计算法、 显微镜法及空气灼烧法。通常情况下采用空气灼烧法。因 为本方法操作方便，所用设备简单， 实验方法重复性好，易于推广。 冀州市职教中心 教学设计 第 3
4、 页 共 13 页 目前其它先进复合材料在各个领域应用也越来越广泛。如碳复合材料( 称 CFRP)、有机纤维复合材料(称 AFRP)及几种纤维混杂材料组成复合材料。这些材料树 脂含量测定均与玻璃钢不同，由于这些纤维存在着灼烧会氧化问题，因此多采用溶液消化法或几种方法结合进行树脂含量测定。本方法可参照 GB2577 玻璃钢树脂含量测定，GB3855 碳纤维增强塑料树脂含量测定及混杂纤维增强塑料纤维含量测定。IS01172 玻璃织物增强塑料烧失量测定、 ASTMD2584 固化增强树脂烧蚀量标准方法、 ASTMD3171 用基体消化法测定树脂基复合材料纤维含量、SAMPE v。23(1978)关于
5、固化的石墨环氧复合材料纤维含量测定、美国聚合物 l 工程杂志 1979 年发 表的“Kev1ar 一49 环氧复合材料纤维体积份数测定”等均可做参考。二、方法提要本方法采用灼烧法测定玻璃钢树脂含量。原理 ：原理是利用在高温下(60020) ，玻璃 钢试样中树脂能完全灼烧而纤维能保留下来的特点。从灼烧前后试样质量变化计算树脂含量( 也可 换算成 纤维含量)。在试样灼烧过程中，做为增强材料的玻璃纤维通常用辅助剂(如表面 处理剂 等) 在所规定的温度下绝大部分消失，故同树脂含量一起计算。如果玻璃纤维在所 选温度下不稳定或玻璃纤维变脆，试样内部有没完全燃烧的树脂，则 可适当调整灼烧温度。冀州市职教中心
6、 教学设计 第 4 页 共 13 页 三、试验条件（一） 仪器设备 :包括能控制在 450650控温精度为20 的马弗炉、感量01mg 的分析天平及瓷坩 埚(30mL) 、干燥器、坩埚钳等。（二）试样制备试样制备参照 GBl446 纤维增强塑料试验方法总则中有关规定。 具体要求 ：试样质量为 25g， 试样最大尺寸为 25255mm，每组 3 个试样。1、当试验材料厚度小于 5mm 时， 试样厚度取原始厚度；2、当试验材料厚度大于 5mm 时，保留原始厚度，取其它方向(长、宽) 的尺寸等于或小于 5mm。3、蜂窝夹层结构材料的试样制备应视对树脂含量要求和蜂窝大小而定，或者先取一个或几个完整蜂窝
7、编为一个试样，然后把蒙皮与芯子分开；或者先把蒙皮与芯子分开，然后分别取样。4、对于厚度特别大的制品和夹层结构取样时可按试验规定的质量和厚度，在有代表性部位酌情分层选取。对于具有不同结构层的管道如果需要可先仔细剥离后再小心分层取样，并分别测定树脂含量。 、（三）测试前试样应进行预处理预处理方式可选下列之一种： 冀州市职教中心 教学设计 第 5 页 共 13 页 室温干燥器内放置 24 小时： 80烘箱内干燥 2 小时。四、试验方法（1）恒重 首先恒重坩 埚(在 625下恒重，二次称量结果相差不超过 1mg 即为恒重了)并称其质量。精确至 0 .1mg。（2）灼烧 再把称量制备好的试样放坩埚中，由
8、室温升至 400恒温 30 分钟。再升至 625灼烧直到全部碳消失。（3）干燥、称量 把灼烧 后的坩埚及残余物取出放干燥器中冷却至室温，称量，精确至 0.1m，重复灼烧、恒温、冷却、称量。直到两次连续称量结果相差不超过 1mg 为止。五、结果计算玻璃钢树脂质量百分含量计算公式Wr=（m2 m3）/（m2 m1）100 式中 Wr 玻璃钢树脂 质量百分含量（）m1坩埚质量 （g）m2灼烧前坩埚和试样质量；m3灼烧后坩埚和试样残余物总质量（g）玻璃钢试样树脂含量以三个试样的算术平均值表示。该公式计算的玻璃钢树脂含量中还包括增强材料的浸润剂及小部分可烧掉的低分子物质，如有必要可用空白试验校正。六、影
9、响因素1. 研究发现玻璃钢试样的质量对测试结果没有影响。但试样厚冀州市职教中心 教学设计 第 6 页 共 13 页 度影响测试结果。 同 样尺寸不同厚度的玻璃钢试样 ，灼烧至树腊完全分解(恒重) 的时问是不同的。 厚度 0.5mm 的试样灼烧 20 分钟试样恒重；厚度 1.0mm 试样需灼烧 60 分钟才能恒重；而厚度为15mm 的试样灼烧到 100 分钟仍未恒重。 说明了树 脂没完全分解，而且剥开灼烧后试样发现厚 1 .0mm 及 1.5mm 的试样中间仍有残余的碳存在。说明了对同样尺寸试样来说燃烧速度只与层厚有关。 试样太厚空气不易进入中间层使之燃烧不完全。所以测定树脂含量的试样不宜太厚，
10、方法中规定样厚以等于或小于 5mm 是适宜的。2 试样预处理预处理的目的是除去玻璃钢吸附的水。为了确定预处理方式，首先对玻璃钢的吸湿性进行比较。玻璃钢无论在实验室还是在湿度较大的环境中都有吸湿现象存在。在做精确测定时需经过除湿处理。测试前预处理方式可选下列之一种： 室温干燥器内放置 24 小时： 80烘箱内干燥 2 小时 。3.灼烧温度 灼烧温度直接影响测试结果。 选择灼烧温度的原则是在该温度下树脂基本要完成分解单对玻璃纤维没有影响。为此，采用相同试样在不同温度下灼烧来选择合适的灼烧温度。试样在550 600灼烧至恒重 仅需 10 分钟；在 500下灼烧至恒重需 15分钟以上；而在 40045
11、0 下灼烧至恒重需 3050 分钟，而且灼 烧后残余物呈灰色，显然是燃 烧不完全。而 600下燃 烧后的残余物呈冀州市职教中心 教学设计 第 7 页 共 13 页 白而亮的玻璃丝状。因此，玻璃钢的最终灼烧温度选用 600.方法中规定的灼烧制度为： 室温升至 350400，恒温 30 分钟，再升到60020，恒温。直到全部碳消失。采用这种灼烧制度可以解决由于我国南北方气温相差大，马弗炉结构及功率不同等因素而导致的升温速度不同对测试结果产生的误差。冀州市职教中心 教学设计 第 8 页 共 13 页 板书设计：任务二 玻璃钢树脂含量检测一、概述（一）树脂对玻璃钢整体强度的影响1、树脂与纤维的比例必须
12、适当，树脂含量过高，则玻璃钢强 度下降；树脂含量过低，纤维粘结不好，不能正常发挥玻璃钢强度，而且气密性、耐腐蚀性能都要下降。 2、树脂含量的测定的必要性 玻璃钢树脂含量的测定可以检验玻璃钢产品质量，另一方而树脂含量也是工艺设计中必不可少的参数之 。所以对玻璃钢中树脂含量进行测定是必要的。（二）玻璃钢树脂含量的测定方法 1、化学腐蚀法作业设计：1、 玻璃钢树脂含量的测定包括哪些方法？2、 简述灼烧法测定玻璃钢树脂含量的原理3、 对灼烧法测定玻璃钢树脂含量的试验条件有哪些要求？冀州市职教中心 教学设计 第 9 页 共 13 页 化学腐蚀法它是利用化学溶液在一定条件下使树脂基体完全分解而不过分地腐蚀
13、纤维从而计算出树脂含量。常用的化学溶液有硝酸、硫酸、二甲基亚矾等。2、其他方法二、方法提要本方法采用灼烧法测定玻璃钢树脂含量。原理 ：原理是利用在高温下(60020)，玻璃钢试样中树脂能完全灼烧而纤维能保留下来的特点。从灼烧前后试样质量变化计算树脂含量(也可换算成纤维含量)。三、试验条件（一） 仪器设备 :包括能控制在 450650控温精度为20 的 马弗炉、感量 01mg 的分析天平及瓷坩埚(30mL) 、干燥器、坩埚钳等。（二）试样制备试样制备参照 GBl446 纤维增强塑冀州市职教中心 教学设计 第 10 页 共 13 页 料试验方法总则中有关规定。 具体要求 ：试样质量为 25g，试样
14、最大尺寸为 25255mm，每组 3个试样。试样制备参照 GBl446 纤维增强塑料试验方法总则中有关规定。 （三）测试前试样应进行预处理预处理方式可选下列两种： 、室温干燥器内放置 24 小时： t80烘箱内干燥 2 小时。四、试验方法 （1）恒重 首先恒重坩埚 (在 625下恒重，二次称量结果相差不超过1mg 即为恒重了)并称其质量。精确至0 .1mg。（2）灼烧 再把称量制备好的试样放坩埚中，由室温升至 400恒温 30分钟。再升至 625灼烧直到全部碳消失。（3）干燥、称量 把灼烧后的坩埚及残余物取出放干燥器中冷却至室温，冀州市职教中心 教学设计 第 11 页 共 13 页 称量，精确
15、至 0.1m，重复灼烧、恒温、冷却、称量。直到两次连续称量结果相差不超过 1mg 为止。五、结果计算玻璃钢树脂质量百分含量计算公式Wr=（m2 m3）/（m2 m1）100 式中 Wr 玻璃钢树脂质量百分含量（）m1坩埚质量 （g）m2灼烧前坩埚和试样质量；m3灼烧后坩埚和试样残余物总质量（g）玻璃钢试样树脂含量以三个试样的算术平均值表示六、影响因素1、试样的质量研究发现玻璃钢试样的质量对测试结果没有影响。但试样厚度影响测试结果。 2 试样预处理 室温干燥器内放置 24 小时： 冀州市职教中心 教学设计 第 12 页 共 13 页 80烘箱内干燥 2 小时 。3.灼烧温度 采用相同试样在不同温度下灼烧来选择合适的灼烧温度。.方法中规定的灼烧制度为： 室温升至 350 400，恒温 30 分钟，再升到 60020，恒温。直到全部碳消失。采用这种灼烧制度可以解决由于我国南北方气温相差大，马 弗炉结构及功率不同等因素而导致的升温速度不同对测试结果产生的误差。课堂小结：玻璃钢树脂含量的测定的方法灼烧法测定玻璃钢树脂含量的原理对灼烧法测定玻璃钢树脂含量的试验条件的要求课后反思：4、 玻璃钢中，树脂含量高低 对产品性质有什么影响？冀州市职教中心 教学设计 第 13 页 共 13 页
