《填充与纤维增强》PPT课件

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1、4.4增强纤维的种类1、玻璃纤维2、碳纤维3、芳纶纤维4、晶须5、其他纤维1、玻璃纤维力学性能——抗拉强度比普通玻璃高几十倍，且直径越小，抗拉强度越高。——弹性模量约为7×104MPa，与纯铝相近，只有普通钢的1/3，但模量较低。——是标准的弹性体，变形与应力成正比，没有屈服点，一旦去除应力，形变可完全恢复，具有优良的尺寸稳定性。——断裂延伸率很小，约为2.6%，硬度较大，一般为莫氏6.5。1、玻璃纤维热性能——导热系数很低，约为0.86千卡/米·度，是一种良好的绝热材料。在200-250℃以下，玻璃纤维的强度不变，当温度超过250℃，玻璃纤维的强度开始下降。

2、在300℃经24小时，强度约下降20%；在400℃经24小时，强度约下降50%。这种强度下降与受热的时间有关，时间越长，强度下降越多。1、玻璃纤维耐腐蚀性能有碱玻璃纤维的耐水性很差，这是因为含碱硅酸盐在水或空气中的水分作用下，容易发生水解之故；无碱纤维的耐水性比有碱纤维好，而有碱纤维的耐酸性比无碱纤维强得多。由于比表面积的增大，总体而言，玻璃纤维耐酸碱的能力都要逊于玻璃。1、玻璃纤维介电性能玻璃纤维是一种优良的电绝缘材料。由于成分中含碱金属离子少的缘故，无碱玻璃纤维要比有碱玻璃纤维的电绝缘性能好得多。玻璃纤维的介电常数在102Hz时为6.43，在1010时为6

3、.11；介电损耗角正切值在102Hz时为0.0042，在1010时为0.006。1、玻璃纤维玻璃纤维的表面处理方法①后处理法此法过程是首先除去玻璃纤维表面的纺织型浸润剂，然后经处理剂溶液浸渍、水洗、烘干等工艺，使玻璃纤维表面被覆上一层处理剂。②前处理法这种方法是采用增强型浸润剂，使玻璃纤维既能满足拉丝、并股、纺织各道工序的要求，又能满足制作复合材料时粘结的要求。③迁移法迁移法是将化学处理剂直接加入到树脂胶液中进行整体渗合，在浸胶的同时将处理剂施于玻璃纤维上，借助处理剂从树脂胶液至纤维表面的“迁移”作用而与纤维表面发生作用，从而在树脂固化过程中产生偶联作用。2、

4、碳纤维碳纤维是指纤维中含碳量在95%左右的碳纤维和含碳量在99%左右的石墨纤维。碳纤维由有机纤维在高温下和惰性气体保护下烧制而成。所用的有机纤维可以是粘胶纤维、聚丙烯睛纤维、木质素—聚乙烯醇等。有机纤维在烧制温度达到1千多度高温时，就已全部成为碳元素组成的纤维，其导电性可接近金属，强度和拉伸弹性模量也大大提高。2、碳纤维力学性能——理论强度远远高于玻璃纤维；实际上，高强度的碳纤维的抗张强度为2500~3500MPa，与玻璃纤维处于同一数量级，这原因就在于碳纤维在制造过程中缺陷微裂纹出现的几率远远大于玻璃纤维。碳纤维是典型的脆性材料。一般高模量碳纤维的最大延伸率

5、是0.35%，高强度碳纤维为1%；碳纤维的弹性回复为100%，说明碳纤维的刚性极大，韧性较差。2、碳纤维物理性能碳纤维的密度在1.5～2.0g/cm3之间，低于玻璃纤维，所以碳纤维的比强度，比模量较高。碳纤维的热膨胀系数与其测量的方向有关。平行于纤维方向是负值，而垂直于纤维方向是正值。碳纤维的导热率也有方向性，平行于纤维轴方向导热率高些，其导热率随温度升高而下降。碳纤维具有较好的导电性。2、碳纤维化学性能——与碳很相似，除能被强氧化剂氧化外，对一般酸碱是惰性的。在空气中，温度高于400℃时，则出现明显的氧化，生成CO和CO2；在不接触空气或氧化气氛时，碳纤维具

6、有突出的耐热性。与其他类型材料比较，碳纤维要在高于1500℃强度才开始下降，而其他材料包括Al2O3晶须的性能已大大下降。碳纤维还有良好的耐低温、耐油、抗放射、抗辐射、吸收有毒气体和减速中子等特性。2、碳纤维碳纤维表面处理方法：1.表面清洁法2.气相氧化法3.液相氧化法4.电解氧化法5.表面涂层法3、芳纶纤维——芳香族聚酰胺纤维。是一种高强度、高模量且质轻的新型合成纤维。代表品种是美国杜邦(DuPont)公司开发的Kevlar纤维，其比强度是钢丝的5倍，相对密度仅为1.43~1.45，且具有良好的耐热性。与极性聚合物，如PU、EP等，具有良好的相容性，一般不需

7、要进行表面改性处理即可获得良好的增强效果。高性能芳纶纤维具有优异性能，是制造先进复合材料最重要的增强材料和发展国防军工及国民经济的重要战略物资。4、晶须晶须是单丝形式的小单晶体，可用于制备具有优良物理力学性能的复合材料。用作晶须的材料可以是单质，如C、Fe、Ni、Cu等，也可以是无机化合物，如Al2O3、SiC、BC等。大多数晶须是由气相反应生产的。晶须既有硼纤维的高弹性模量(400～700GPa)和强度，又具有玻璃纤维的伸长率(3～4%)。缺点是价格昂贵，使应用受限。晶须对塑料的增强效果十分显著，通常如果晶须能被塑料熔体充分润湿并合理取向，塑料的抗拉强度可提

8、高10～20倍。从价格和性能两方面考虑