纺织复合材料2课件

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1、第三章复合材料的增强材料(4学时)上一章第一节玻璃纤维第二节碳纤维第三节有机高分子纤维第四节陶瓷纤维第五节金属纤维第六节晶须第七节粉体增强材料Chapter3ReinforcedMaterialsofPolymerCompositesLearningObjectives了解玻璃纤维的组成、结构和性能；熟悉碳纤维的制造工艺、结构和性能；了解有机高分子纤维和陶瓷纤维的结构和制造工艺；增强材料的作用增强材料是复合材料的主要成分之一。它在复合材料中的作用是不仅能够提高基体材料的各种强度、弹性模量等主要力学

2、性能，而且在提高热变形温度，降低收缩率，并在热、电、磁等方面赋予新的性能。因此，在不同基体材料中加入性能不同的增强材料，其目的是在于获得更为优异的复合材料。3.0ClassificationofReinforcedmaterials纤维的专业术语1.单丝(Monofilament)——指拉丝漏板每个孔中拉出的丝;2.原纱(Strand)——指多根单丝(数目由漏板的孔数决定)从漏板拉出汇集而成的单丝束．也称纤维束丝（Tow）、单股纱或原丝。3.捻度(Twist)——亦称捻数．指有捻纱或其它纱线在每米长

3、度沿着轴向的捻回数(螺旋匝数)；捻数可用捻密度(TPI)表示，根据加捻的方向分为s和z．z为右捻．顺时针方向；s为左捻，逆时针方向。加捻可使纱线获得一定的物理性质，如增加抱合力、耐磨性扣抗疲劳性能等。国外玻纤自20世纪70年代发展的主要特点是；普遍采用池窑拉丝新技术；大力发展多排多孔拉丝工艺；用于玻璃纤维增强塑料其直径逐渐向粗的方向发展，纤维直径达14—24μm，甚至达27μm；大量生产无碱纤维及无纺织玻璃纤维织物；无捻粗纱的短切纤维毡片所占比例增加；重视纤维—树脂界面的研究，偶联剂的品种不断增加，

4、玻璃纤维的前处理受到普遍重视。3.1Fiberglassandclassification玻璃纤维是由含有各种金属氧化物的硅酸盐类，经熔融后以极快的速度抽丝而成。二、玻璃纤维的结构1.微晶结构假说2.网络结构假说三、玻璃纤维的组成四、玻璃纤维的性能1.力学性能玻璃纤维的拉伸强度可达2000MPa.（１）微裂纹假说微裂纹假说认为，玻璃的理论强度取决于分了或原子间的吸引力，其理论强度很高，可达到2000-12000MPa，但强度的实际测试效果低很多，这是因为在玻璃或玻璃纤维中存在着数量不等、尺寸不同的微

5、裂纹．因而大大降低了其强度；（２）“冻结”高温结构假说“冻结”高温结构假说认为，玻璃纤维在成型过程中，由于冷却速率很快，熔态玻璃的结构被冻结起来，因而使玻璃纤维中的结晶、多晶转变以及微观分层等都较块状玻璃少很多，从而提高了玻璃纤维的强度；（３）分子取向假说分子取向假说认为，在玻璃纤维成型过程小，出于拉丝机的牵引力作用，位玻璃纤维分子产生定向排列，从而提高玻璃纤维的强度。玻璃纤维的强度随着纤维直径和长度的减小，纤维的强度从而提高。化学组成对强度也有很大的影响，含碱量越高，强度越低。玻璃纤维的弹性模量比

6、一般金属的弹性模量低得多，但比其它人造纤维大5—8倍。影响玻璃纤维的弹性模量的主要因素是组成纤维的化学成分。经实验证明，玻璃纤维中添加BeO、MgO能提高其弹性模量。3.玻璃纤维的热、电性能玻璃纤维的耐热性较高，其线膨胀系数为4.8×10-6℃，软化点为550-850℃。在250℃以下，玻璃纤维的强度不变，不会发生收缩现象。石英和高硅氧玻璃纤维的耐热温度可达2000℃以上；在外电场的作用下，玻璃纤维内的离子产生迁移而导电。4.玻璃纤维的伸长率和热膨胀系数小，不燃烧，耐高温性能较好，缺点是不耐磨，易折

7、断，易受机械损伤，长期放置强度稍有下降；五、玻璃纤维的制造方法1.玻璃球法（坩埚拉丝法）2.直接熔融法(1)省去制球工艺，简化工艺流程，效率高;(2)池窑容量大，生产能力高；(3)因对窑温、液压、压力、流量和漏板温度可实现自动化集中控制，所得产品质量稳定；(4)适用于采用多孔大漏板生产粗玻璃；(5)废产品易于回炉。六、玻璃纤维制品及其应用：玻璃纤维制品及其应用举例：光学纤维绿色玻璃纤维玻璃纤维复合材料七、特种玻璃纤维1.高强度、高弹性模量玻璃纤维Al2O3，SiO2，MgO三元组成;CaO.Na2O

8、.Sb2O3作助溶剂；其中CaO的加入有助于提高纤维的弹性模量。SiO2,B2O3,Na2O三元组成2.高硅氧玻璃纤维高硅氧玻璃纤维是在研究玻璃分相机理的基础上发展起来的一种耐高温玻纤产品采用SiO2—R2O二元玻璃生产高硅氧产品。该玻璃具有易熔，原材料成本低，拉丝作业稳定，产量高的特点。此外由于酸沥滤纤维时溶出物少，而最终高硅氧纤维强度高、柔软。许多硅酸盐玻璃经过热处理后都会形成分离的富SiO2相和其它组成富集的相，它们或成孤立的圆滴状或成互联的蚯蚓状分布在整体玻璃