復(fù)合材料增強體

1、1在復(fù)合材料中，粘結(jié)在基體內(nèi)以改進其在復(fù)合材料中，粘結(jié)在基體內(nèi)以改進其機械性能的機械性能的稱為稱為。有時也稱作有時也稱作、等。等。23 如，植物纖維棉花、麻類；如，植物纖維棉花、麻類；動物纖維絲、毛；動物纖維絲、毛；礦物纖維石棉。礦物纖維石棉。天然纖維天然纖維 強度較低，強度較低，現(xiàn)代復(fù)合材料的增強材料現(xiàn)代復(fù)合材料的增強材料 用合成纖維。用合成纖維。4在復(fù)合材料中起在復(fù)合材料中起，是主要，是主要。不僅能使材料顯示出不僅能使材料顯示出和和，而且能，而且能，提高，提高和和等。等。5在很大程度上取決于在很大程度上取決于、及及。如如，加入，加入后，后，可從可從600 600 mpampa提高到提高到1

2、000 1000 mpampa，可從可從3000 3000 mpampa提高到提高到8000 8000 mpampa，其其可從可從8585提高提高到到105105 ，使使-40 -40 以下的以下的可提高可提高1010倍。倍。6 7 纖維纖維 纖維纖維 纖維纖維8是指日前巳工業(yè)化生產(chǎn)并廣泛應(yīng)是指日前巳工業(yè)化生產(chǎn)并廣泛應(yīng)用的用的。國外商品牌號叫國外商品牌號叫，我，我國暫命名為國暫命名為，有時也稱，有時也稱。 9很短，發(fā)展很快。很短，發(fā)展很快。1968午美國午美國開始研制。開始研制。1972年以年以發(fā)表了專利并提供產(chǎn)品。發(fā)表了專利并提供產(chǎn)品。1972年又研制了以年又研制了以命名的纖維。命名的纖維。

3、1973年正式登記的商品名稱為年正式登記的商品名稱為纖維。纖維。10包括三種牌號的產(chǎn)品，并包括三種牌號的產(chǎn)品，并重改名稱。重改名稱。改稱為改稱為；改稱為改稱為；改稱為改稱為。11這三種牌號纖維這三種牌號纖維的用途各不相同。的用途各不相同。主要用于主要用于橡膠增強橡膠增強，制造輪胎制造輪胎、三角三角皮帶皮帶、同步帶同步帶等；等；主要用于主要用于繩索繩索、電纜電纜、涂漆織物涂漆織物、帶帶和和帶狀物帶狀物，以及，以及防彈背心防彈背心等。等。用于用于航空航空、宇航宇航、造船工業(yè)造船工業(yè)的復(fù)的復(fù)合材料制件。合材料制件。 12自自1972年年作為商品出售以來，作為商品出售以來，產(chǎn)量產(chǎn)量逐年增加逐年增加。其

4、原因是由于該其原因是由于該，使之，使之廣泛應(yīng)用到廣泛應(yīng)用到和和各個部門。各個部門。13a 、芳綸纖維的芳綸纖維的； 、 芳綸纖維的芳綸纖維的； 、芳綸纖維的、芳綸纖維的。14芳綸纖維的特點芳綸纖維的特點是是。單絲強度。單絲強度可達可達3773 mpa；254mm長的纖維束的拉伸強度長的纖維束的拉伸強度為為2744 mpa，大約為鋁的大約為鋁的5倍。倍。芳綸纖維的芳綸纖維的，大約為石墨纖維，大約為石墨纖維的的6倍，為硼纖維的倍，為硼纖維的3倍，為玻璃纖維倍，為玻璃纖維0.8倍。倍。15的的，可達，可達1.27 1.577 mpa，比比玻璃纖維玻璃纖維高一倍，為高一倍，為碳纖維碳纖維0.8倍。倍。

5、的的在在3左右，接近左右，接近玻璃玻璃纖維纖維，高于其他纖維。，高于其他纖維。16與與混雜將能大大混雜將能大大纖維復(fù)纖維復(fù)合材料的合材料的。 的的，比重為，比重為1.44 1.45，只，只有鋁的一半。因此，它有高的有鋁的一半。因此，它有高的與與。17下表為芳綸纖維的基本性能下表為芳綸纖維的基本性能18有有，當(dāng)溫度達，當(dāng)溫度達487 時尚時尚，但開始，但開始。19因此，因此，在高溫作用下，不發(fā)生變形，在高溫作用下，不發(fā)生變形，直至分解。直至分解。如，能長期在如，能長期在180下使用；在下使用；在150下作用下作用一周后一周后、不會下降；即使在不會下降；即使在200下，下，一周后一周后15，4；另

6、外，在低溫另外，在低溫(-60)不發(fā)生不發(fā)生亦不亦不。20和碳纖維一樣，芳綸纖維的和碳纖維一樣，芳綸纖維的具有具有的特點。的特點。如，芳綸纖維的如，芳綸纖維的在在0 100時為時為-2 10 -6 / ；在在100 200時為時為-4 10 6 /。為為59 10 -6 /21具有良好的具有良好的性能，對性能，對中中性化學(xué)藥品性化學(xué)藥品的的一般是很強的，但易受一般是很強的，但易受各種各種，尤其是，尤其是；22芳綸纖維的芳綸纖維的也不好，這是由于在分子也不好，這是由于在分子結(jié)構(gòu)中存在著結(jié)構(gòu)中存在著；對纖維的影響，類似于對纖維的影響，類似于尼龍或聚酯尼龍或聚酯。在。在(20相對濕度相對濕度)下芳綸

7、纖維的吸濕率為下芳綸纖維的吸濕率為1，但在，但在(85相對濕度相對濕度)下，可達到下，可達到7。23芳綸纖維是芳綸纖維是對苯二甲酰對苯二甲酰與與對苯二胺對苯二胺的聚合體，的聚合體，經(jīng)溶解轉(zhuǎn)為經(jīng)溶解轉(zhuǎn)為液晶液晶紡絲而成。它的化學(xué)結(jié)構(gòu)式如下：紡絲而成。它的化學(xué)結(jié)構(gòu)式如下：24 從上述化學(xué)結(jié)構(gòu)可知，從上述化學(xué)結(jié)構(gòu)可知，材料的材料的基基體結(jié)構(gòu)體結(jié)構(gòu)是長鏈狀是長鏈狀，即結(jié)構(gòu)中含有，即結(jié)構(gòu)中含有，其中至少其中至少85的酰氨直接鍵合在芳香環(huán)上的酰氨直接鍵合在芳香環(huán)上.25鍵合在芳香環(huán)上鍵合在芳香環(huán)上剛硬的直線狀分子鍵在剛硬的直線狀分子鍵在是是高度定向高度定向的，各的，各聚合物鏈聚合物鏈?zhǔn)怯墒怯勺鳈M向連結(jié)。作

8、橫向連結(jié)。這種在這種在和和，是造成芳綸纖維是造成芳綸纖維的原因，即纖維的原因，即纖維的的，而，而。 26芳綸纖維的芳綸纖維的化學(xué)鏈化學(xué)鏈主要由主要由組成。這種組成。這種芳芳環(huán)結(jié)構(gòu)環(huán)結(jié)構(gòu)具有具有，并使，并使聚合物鏈聚合物鏈呈呈狀態(tài)狀態(tài)而不是而不是狀態(tài)，形成狀態(tài)，形成結(jié)構(gòu)，因而纖維具有結(jié)構(gòu)，因而纖維具有。27芳綸纖維芳綸纖維分子鏈分子鏈?zhǔn)鞘?，這又使纖維能，這又使纖維能而具有而具有的能力，在的能力，在單位體積內(nèi)可容納很多聚合物。這種高密度的聚單位體積內(nèi)可容納很多聚合物。這種高密度的聚合物具有合物具有。28由于由于具有具有，因此，因此，它具有它具有、以及在很高溫度下以及在很高溫度下等特點。等特點。29

9、通過電鏡對纖維觀察表明，芳綸是一種通過電鏡對纖維觀察表明，芳綸是一種的有規(guī)則的的有規(guī)則的。這種這種結(jié)構(gòu)的模型，可以很好地解釋結(jié)構(gòu)的模型，可以很好地解釋、及及的現(xiàn)象。的現(xiàn)象。30目前，芳綸纖維的總產(chǎn)量目前，芳綸纖維的總產(chǎn)量43用于用于(芳綸芳綸-29)，31用于用于，17.5用于用于和和，8.5用于用于。 31以以作為作為，作為作為所形所形成的成的，簡稱，簡稱kfrp，它在它在航空航天方面航空航天方面的應(yīng)用，僅次于的應(yīng)用，僅次于，成為必不可少的材料。，成為必不可少的材料。32聚乙烯纖維作為目前聚乙烯纖維作為目前一種有機一種有機纖維，它具有以下四個特點：纖維，它具有以下四個特點：、成本較低成本較低

10、。33通常情況下，通常情況下，的的大于大于106，纖維的纖維的為為3.5 gpa，彈性模量彈性模量為為116 gpa，為為3.4%，為為0.97 g / cm 3?？捎糜谥??？捎糜谥谱鲎鑫淦餮b甲武器裝甲、防彈背心防彈背心、航天航空部件航天航空部件等。等。34相比于其它各種纖維材料，相比于其它各種纖維材料，具有具有許多種許多種。如：高如：高、高、高以及以及、等。等。35的不足之處：的不足之處：（約（約135）。 因此僅能在因此僅能在100以下使用。以下使用。361、纖維纖維 2、 纖維纖維3、 纖維纖維 4 、 纖維纖維5 、氧化鋁氧化鋁纖維纖維 6、纖維纖維7 、纖維纖維 8、纖維纖維37 1

11、.1 及其及其；1.2 玻璃纖維的玻璃纖維的及及；1.3 玻璃纖維的玻璃纖維的；1.4 玻璃纖維的玻璃纖維的。38 隨著隨著工業(yè)的發(fā)展，工業(yè)的發(fā)展，工工業(yè)也得到迅速發(fā)展。業(yè)也得到迅速發(fā)展。玻璃纖維的主要特點如下：玻璃纖維的主要特點如下：39、普遍采用、普遍采用新技術(shù)；新技術(shù)；、大力發(fā)展、大力發(fā)展工藝；工藝；、用于玻璃鋼的、用于玻璃鋼的逐漸逐漸發(fā)展，發(fā)展，纖維直徑為纖維直徑為14-24um，甚至達甚至達27um；、大量生產(chǎn)、大量生產(chǎn)；40、大力發(fā)展、大力發(fā)展玻璃纖維織物玻璃纖維織物，和和所占比例增加；所占比例增加；、重視纖維、重視纖維-樹脂樹脂的研究，的研究，不斷增加，玻璃纖維的不斷增加，玻璃纖

12、維的受到普遍重視。受到普遍重視。 41我國我國誕生于誕生于1950年，當(dāng)時只能年，當(dāng)時只能生產(chǎn)生產(chǎn)絕緣材料用絕緣材料用的的。1958年以后，年以后，得到迅速發(fā)展。得到迅速發(fā)展?，F(xiàn)在全國有大、小現(xiàn)在全國有大、小玻璃纖維廠家玻璃纖維廠家200多個，玻璃多個，玻璃纖維纖維年產(chǎn)量年產(chǎn)量為為5萬噸，其中萬噸，其中無堿纖維無堿纖維占占20，中中堿纖維堿纖維占占80，纖維直徑纖維直徑多數(shù)為多數(shù)為6-8um，正向粗正向粗纖維方向發(fā)展。纖維方向發(fā)展。42正在推廣，重視正在推廣，重視的研究，的研究，不斷出現(xiàn)，許多玻璃纖維不斷出現(xiàn)，許多玻璃纖維廠使用廠使用，玻璃纖維工業(yè)的不斷發(fā)展玻璃纖維工業(yè)的不斷發(fā)展促促進了我國復(fù)

13、合材料及尖端科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。進了我國復(fù)合材料及尖端科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。43玻璃纖維的分類方法很多。通常從玻玻璃纖維的分類方法很多。通常從玻璃璃、及及等方面進行分類等方面進行分類。 44這種分類方法主要用于這種分類方法主要用于的分類。的分類。一般以不同的一般以不同的來區(qū)分：來區(qū)分：(1)玻璃纖維玻璃纖維(2)玻璃纖維玻璃纖維 (3)玻璃纖維玻璃纖維(4)玻璃纖維玻璃纖維45是以是以組成的玻璃纖維，這種纖組成的玻璃纖維，這種纖維維，和和優(yōu)良，能優(yōu)良，能，也好也好(但但)。46最大的特點是最大的特點是，因此，因此也把它稱做也把它稱做?，F(xiàn)在，國內(nèi)外大多數(shù)都使用這種現(xiàn)在，國內(nèi)外大多數(shù)都使用這種作為復(fù)合材料的

14、作為復(fù)合材料的原材料原材料。 目前，國內(nèi)規(guī)定其目前，國內(nèi)規(guī)定其不大于不大于0.5，國外一般為國外一般為1左右。左右。47(2)中堿玻璃纖維中堿玻璃纖維它是指堿金屬氧化物含量在它是指堿金屬氧化物含量在11.5 12.5之間的玻璃纖維。之間的玻璃纖維。國外沒有這種玻璃纖維，它的主要特點是國外沒有這種玻璃纖維，它的主要特點是好，但好，但不如不如e玻璃纖維高。它主要玻璃纖維高。它主要用于用于中，中，。48稱稱，類似于窗玻璃及玻璃瓶，類似于窗玻璃及玻璃瓶的的鈉鈣玻璃鈉鈣玻璃。此種玻璃由于此種玻璃由于，對，對潮氣潮氣侵侵蝕極為蝕極為敏感敏感，因而很少作為增強材料，因而很少作為增強材料。 49如由純?nèi)缬杉內(nèi)?/p>

15、元組成的三元組成的，玻璃纖維，含玻璃纖維，含纖維，纖維，纖維，纖維，纖維等。纖維等。50玻璃纖維玻璃纖維呈呈，以其，以其可以分可以分為以下幾種：為以下幾種： 纖維：纖維：30 um；纖維：纖維：20 um;纖維：纖維：10 20 um ；纖維：纖維：3 10um (亦稱亦稱纖維纖維)。對于對于小于小于4 um的玻璃纖維稱為的玻璃纖維稱為。51不同，不僅使纖維的不同，不僅使纖維的有差異，有差異，而且影響到纖維的而且影響到纖維的、和和。一般一般5 10 um的纖維作為的纖維作為使用，使用，10 14 um的纖維一般做的纖維一般做、等較為適宜。等較為適宜。 52 有有，其中有，其中有及有及有(用于紡

16、織用于紡織)、及及等。等。53根據(jù)根據(jù)具有具有可分為：可分為：玻璃玻璃纖維、纖維、玻璃纖維、玻璃纖維、玻璃纖維、玻璃纖維、玻玻璃纖維、璃纖維、玻璃纖維玻璃纖維(指指及及玻璃纖維玻璃纖維)。54的的比比高許多倍，但高許多倍，但經(jīng)研究證明，經(jīng)研究證明，的的與與相同。相同。關(guān)于玻璃結(jié)構(gòu)的假說到目前為止，比較能夠反關(guān)于玻璃結(jié)構(gòu)的假說到目前為止，比較能夠反映實際情況的是映實際情況的是“”和和“”。 55玻璃是由玻璃是由或或的的“”組成，在組成，在“”之間由之間由所填充。所填充。56玻璃是由玻璃是由、或或相互連成不規(guī)則相互連成不規(guī)則；網(wǎng)絡(luò)間的；網(wǎng)絡(luò)間的由由na、k、ca、mg等等。二氧化硅四面體的二氧化硅

17、四面體的是決定是決定的基礎(chǔ)，填充的的基礎(chǔ)，填充的na、ca等陽離子稱為等陽離子稱為。 57大量資料證明，大量資料證明，是是的。主的。主要是因為在要是因為在玻璃結(jié)構(gòu)中玻璃結(jié)構(gòu)中存在存在一定數(shù)量和大小一定數(shù)量和大小比較比較，這種規(guī)則性是由，這種規(guī)則性是由一定數(shù)目的一定數(shù)目的多面體多面體遵循類似遵循類似造成的。造成的。58但是，但是，的這種的這種不像晶體結(jié)不像晶體結(jié)構(gòu)那樣有嚴(yán)格的周期性，構(gòu)那樣有嚴(yán)格的周期性，的，的，反映到玻璃的，反映到玻璃的上是上是。59玻璃纖維的玻璃纖維的主要是主要是、等。等。玻璃纖維的玻璃纖維的對玻璃纖維的對玻璃纖維的起決定性作用，以起決定性作用，以為主的稱為為主的稱為，以，以

18、為主的稱為為主的稱為。60、等堿性氧化物為等堿性氧化物為，它可以降低玻璃的它可以降低玻璃的和和，使玻璃熔液中，使玻璃熔液中的氣泡容易排除。的氣泡容易排除。主要通過主要通過，使，使，從而達到助熔的目的。，從而達到助熔的目的。因此因此氧化鈉和氫化鉀的含量越高氧化鈉和氫化鉀的含量越高，玻璃纖維的，玻璃纖維的、和和都會相應(yīng)的降低。都會相應(yīng)的降低。61加入加入、等，能在一定條件等，能在一定條件下下，改善玻璃的某些性質(zhì)，改善玻璃的某些性質(zhì)和工藝性能。和工藝性能。例如，用例如，用取代取代可可；加入三；加入三可可62總之，玻璃纖維總之，玻璃纖維一方面要一方面要，具有良好，具有良好的的；另一方面要；另一方面要，

19、如合適的如合適的、及及。63玻璃纖維具有一系列玻璃纖維具有一系列，、和和等。等。玻璃纖維的玻璃纖維的是具有是具有，對人，對人的皮膚有刺激性等的皮膚有刺激性等。64一般一般，其表面都有較，其表面都有較深的深的；而對于而對于來說，其來說，其表面表面呈呈，其其橫斷面橫斷面幾乎都是幾乎都是。65宏觀看來，由于宏觀看來，由于，纖維之間的抱合力，纖維之間的抱合力非常小，非常小，；又由于又由于，所以玻璃纖維彼此相靠近時，所以玻璃纖維彼此相靠近時，這對于提高復(fù)合材料制品的，這對于提高復(fù)合材料制品的玻璃含量玻璃含量是有利的。是有利的。66從從1.5 25 um，大多數(shù)為大多數(shù)為4 14 um。 為為2.16 4

20、.30 gcm3，其比重較其比重較有機纖維大很多，但比一般的金屬比重要低，與鋁相有機纖維大很多，但比一般的金屬比重要低，與鋁相比幾乎一樣。所以在航空工業(yè)上用比幾乎一樣。所以在航空工業(yè)上用代替代替就成為可能。就成為可能。此外，一般情況下，此外，一般情況下，大于大于。67由于玻璃纖維的由于玻璃纖維的表面積大表面積大，使得纖，使得纖維維對對很大。很大。68玻璃纖維的最大特點是玻璃纖維的最大特點是。一般。一般的拉伸強度只有的拉伸強度只有40 100 mpa，而直徑而直徑3 9 um的的拉伸強度則高達拉伸強度則高達1500 4000 mpa，較一般合成纖維高約較一般合成纖維高約10倍，比合金鋼還高倍，比

21、合金鋼還高2倍。倍。69幾種幾種材料的強度如下表所示：材料的強度如下表所示：幾種纖維材料和金屬材料的強度幾種纖維材料和金屬材料的強度70對玻璃纖維高強的原因，許多學(xué)者提出了不對玻璃纖維高強的原因，許多學(xué)者提出了不同的假說，其中比較有說服力的是同的假說，其中比較有說服力的是。認(rèn)為，認(rèn)為，玻璃的理論強度玻璃的理論強度取決于取決于，其，其，可達到，可達到200 l 200kgmm2。71但通常情況下，玻璃或玻璃纖維的但通常情況下，玻璃或玻璃纖維的很低。這是因為，在它們當(dāng)中，存在著很低。這是因為，在它們當(dāng)中，存在著，的的，從而大大降，從而大大降低了其強度。低了其強度。72分布在分布在破璃或玻璃纖維破璃

22、或玻璃纖維的的內(nèi)，內(nèi)，但以但以危害最大。危害最大。出于出于的存在，使玻璃的存在，使玻璃在外力作用下在外力作用下，在危害最大的微裂紋處，產(chǎn)生，在危害最大的微裂紋處，產(chǎn)生，從，從而使而使。 73比玻璃的比玻璃的很多，主要有兩方很多，主要有兩方面的原因：面的原因：、玻璃纖維、玻璃纖維高溫成型時高溫成型時，使，使。、玻璃纖維的、玻璃纖維的，隨著，隨著，使，使也減少，從而使纖維強也減少，從而使纖維強度增高。度增高。74有人更明確地提出，有人更明確地提出，玻璃纖維強度玻璃纖維強度比比纖維強度高的原因是由于纖維強度高的原因是由于，從而，從而，使纖維，使纖維具有較高的強度。具有較高的強度。75a、一般情況，玻

23、璃纖維的一般情況，玻璃纖維的隨隨變細(xì)而拉伸強度增加，如下表所示：變細(xì)而拉伸強度增加，如下表所示：76玻璃纖維拉伸強度與直徑的關(guān)系玻璃纖維拉伸強度與直徑的關(guān)系77b、也與也與有關(guān)，隨著有關(guān)，隨著長長度增加度增加。如下表所示：。如下表所示： 78纖維纖維對對的影響，可用的影響，可用“”給予解釋：給予解釋：隨著纖維隨著纖維和和，纖維，纖維中中就會相應(yīng)地就會相應(yīng)地，這樣，這樣就會相應(yīng)地就會相應(yīng)地。79纖維的纖維的與玻璃與玻璃關(guān)系密切。關(guān)系密切。對于對于(即即基本組分基本組分)來說，部分來說，部分改變氧化改變氧化物的種類和數(shù)量物的種類和數(shù)量，纖維強度改變不大，纖維強度改變不大(2030)。而而(即即改變

24、它的基本組分改變它的基本組分)，強度會產(chǎn)生，強度會產(chǎn)生大幅度地變化。大幅度地變化。80一般來說，含堿量越高，纖維的強度越低。一般來說，含堿量越高，纖維的強度越低。強度明顯地高于強度明顯地高于，而，而強度更低。強度更低。研究表明，研究表明，和和由于由于、等原因，而具有很等原因，而具有很。81纖維的纖維的對對巨大。如下表所示：巨大。如下表所示：纖維強度與化學(xué)組成的關(guān)系纖維強度與化學(xué)組成的關(guān)系82從上表可以看出，當(dāng)各種纖維從上表可以看出，當(dāng)各種纖維都有微裂紋都有微裂紋時時強度相近；只有當(dāng)強度相近；只有當(dāng)表面缺陷減小到一定程度表面缺陷減小到一定程度時，時，對其對其的依賴關(guān)系才會表的依賴關(guān)系才會表現(xiàn)出來

25、?，F(xiàn)出來。83當(dāng)纖維當(dāng)纖維后，會出現(xiàn)后，會出現(xiàn)的現(xiàn)象，稱為的現(xiàn)象，稱為。主要取決于纖維對主要取決于纖維對大氣水分大氣水分的化學(xué)穩(wěn)定性。的化學(xué)穩(wěn)定性。84例如，直徑例如，直徑6 um的的和含和含17的的na2o ，在空氣濕度為，在空氣濕度為60 65的條的條件下存放，件下存放，存放后存放后，而而不斷不斷。強度變化的原因，主要是由于強度變化的原因，主要是由于對對不同所致。不同所致。 85一般是指一般是指隨隨的情況。的情況。纖維疲勞現(xiàn)象是纖維疲勞現(xiàn)象是的，當(dāng)相對濕度為的，當(dāng)相對濕度為60 65 %時，玻璃纖維在時，玻璃纖維在，都會有很，都會有很大程度的疲勞。大程度的疲勞。86受施加負(fù)荷受施加負(fù)荷的影

26、響，即的影響，即是普通存在的。是普通存在的。例如，在施加例如，在施加60的的的作用力下，的作用力下，2 6晝夜，纖維會全部斷裂。晝夜，纖維會全部斷裂。 87玻璃纖維玻璃纖維，在于，在于，即即并并中，在外力的作用中，在外力的作用下，加速裂紋的擴展。下，加速裂紋的擴展。玻璃纖維玻璃纖維取決于取決于。這與這與、等方面有關(guān)。等方面有關(guān)。88玻璃纖維玻璃纖維和和對強度也有對強度也有很大影響。很大影響。如玻璃如玻璃，拉制的，拉制的。89 纖維的延伸率纖維的延伸率(又稱又稱)是指纖維是指纖維在外力在外力作用下作用下的伸長百分率。的伸長百分率。比其它比其它有機纖維的延伸率有機纖維的延伸率，一般為一般為3左右。

27、左右。 90玻璃纖維的玻璃纖維的是指是指在彈性范圍在彈性范圍的的。 玻璃纖維的玻璃纖維的約為約為7 104 mpa，與鋁與鋁相當(dāng)，只有普通鋼的三分之一，致使復(fù)合材料的相當(dāng)，只有普通鋼的三分之一，致使復(fù)合材料的。91對玻璃纖維的對玻璃纖維的起主要作用的是其起主要作用的是其。實踐證明，加入實踐證明，加入、能夠提高玻璃能夠提高玻璃纖維的彈性模量。纖維的彈性模量。92含含beo的高的高(m)，其彈性模量比其彈性模量比(e)提高提高60。它取決于玻璃纖維。它取決于玻璃纖維，與，與直徑大小直徑大小、磨損程度磨損程度等無關(guān)。等無關(guān)。另外，另外，不同直徑的玻璃纖維不同直徑的玻璃纖維，也證明了它們具有也證明了它

28、們具有近似的分子結(jié)構(gòu)近似的分子結(jié)構(gòu)。93 玻璃纖維的玻璃纖維的是指纖維是指纖維抵抗抵抗的能力的能力；玻璃纖維的玻璃纖維的是指纖維是指纖維抵抗抵抗的能力的能力。玻璃纖維這玻璃纖維這，經(jīng)過揉搓摩擦容易受，經(jīng)過揉搓摩擦容易受傷或斷裂，這是玻纖的嚴(yán)重缺點。傷或斷裂，這是玻纖的嚴(yán)重缺點。 94當(dāng)當(dāng)纖維表面纖維表面后后能加速能加速，使纖維使纖維降低。降低。為了提高玻璃纖維的為了提高玻璃纖維的以滿足紡織工藝的以滿足紡織工藝的工求，可以采用適當(dāng)?shù)墓で螅梢圆捎眠m當(dāng)?shù)?，如?jīng)，如經(jīng)0.2陽陽離子活性劑水溶液離子活性劑水溶液處理后，玻璃纖維的耐磨性比處理后，玻璃纖維的耐磨性比未處理的高未處理的高200倍倍。 95纖

29、維的纖維的一般以一般以來來表示；表示；彎曲半徑越小，柔性越好彎曲半徑越小，柔性越好。如如直徑為直徑為9 um時，其彎曲半徑為時，其彎曲半徑為0.094 mm；而而直徑為直徑為3.6 um時，其彎曲時，其彎曲半徑為半徑為0.038 mm。96是指通過是指通過單位傳熱面積單位傳熱面積1m2，溫溫度梯度度梯度為為1度度/ m，時間時間為為1小時小時。97的的導(dǎo)熱系數(shù)導(dǎo)熱系數(shù)為為千卡千卡/米米度度時，時，但拉制成但拉制成后，其導(dǎo)熱系數(shù)只有后，其導(dǎo)熱系數(shù)只有千千卡米卡米度度時。時。98產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因，主要是產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因，主要是，所致；所致；，其，其，主要是因為，主要是因為所致；所致；越小，越小

30、，越好。越好。99對玻璃纖維的對玻璃纖維的。例如，當(dāng)玻璃纖維的使用溫度升高到例如，當(dāng)玻璃纖維的使用溫度升高到200300 ，其導(dǎo)熱系數(shù)只升高其導(dǎo)熱系數(shù)只升高10。因此，因此，是一種是一種。當(dāng)。當(dāng)玻璃玻璃纖維受潮纖維受潮時，時，導(dǎo)熱系數(shù)增大導(dǎo)熱系數(shù)增大，隔熱性能降低隔熱性能降低。100玻璃纖維玻璃纖維，軟化點為，軟化點為550 580，其其熱膨脹系數(shù)熱膨脹系數(shù)為為4.8 106 / 。 是一種是一種，不會引起燃燒。將，不會引起燃燒。將玻璃纖維加溫，直到玻璃纖維加溫，直到某一強度界限某一強度界限以前，強度基本以前，強度基本不變。不變。101玻璃纖維的玻璃纖維的是由是由決定的。決定的。一般情況下，一

31、般情況下，玻璃纖維加熱到玻璃纖維加熱到470之之前（不降溫），強度變化不大；前（不降溫），強度變化不大；和和玻璃纖維的耐熱性則可達到玻璃纖維的耐熱性則可達到2000以上。以上。 102如果將如果將玻璃纖維玻璃纖維加熱至加熱至250以上后以上后(通常稱為熱處理通常稱為熱處理)，則，則。 ，。 例如：例如：300下經(jīng)下經(jīng)24小時，強度下降小時，強度下降20； 400下經(jīng)下經(jīng)24小時、強度下降小時、強度下降50； 500下經(jīng)下經(jīng)24小時、強度下降小時、強度下降70； 600下經(jīng)下經(jīng)24小時，強度下降小時，強度下降80。103玻璃纖維的玻璃纖維的與與有關(guān)。有關(guān)。因此，因此，熱處理溫度熱處理溫度雖然很高

32、，但因雖然很高，但因，故，故。玻璃纖維玻璃纖維熱處理后熱處理后，可能是，可能是熱處熱處理理使使所引起的所引起的.104玻璃纖維的玻璃纖維的主要取決于主要取決于、和和。纖維的纖維的比比纖維優(yōu)越得多。纖維優(yōu)越得多。這主要是因為這主要是因為的緣故。的緣故。堿金屬離子越多，電絕緣性能越差；堿金屬離子越多，電絕緣性能越差；玻璃纖維的玻璃纖維的隨著隨著而而。105雖然玻璃纖維的雖然玻璃纖維的，但，但對對玻璃纖維的玻璃纖維的。濕度增加濕度增加，電阻率下降電阻率下降。如下表所示：。如下表所示：106在玻璃纖維的在玻璃纖維的中，加入大量的中，加入大量的、氧化銀氧化銀或或，會使纖維具有會使纖維具有。在玻璃纖維上在

33、玻璃纖維上涂敷涂敷，能獲得，能獲得導(dǎo)電纖維導(dǎo)電纖維。107是優(yōu)良的是優(yōu)良的透光材料透光材料，但制成，但制成制制品后，其品后，其遠(yuǎn)不如玻璃。遠(yuǎn)不如玻璃。玻璃纖維制品的玻璃纖維制品的以以、和和來表示。來表示。108是指玻璃布是指玻璃布與與之比，即之比，即0iipp式中：式中：-反射系數(shù)；反射系數(shù)； ip-反射光強度反射光強度; io -入射光強度。入射光強度。109在一般情況下，在一般情況下，與布的與布的、及及有關(guān)，平均為有關(guān)，平均為40-70;如將透光性較弱的如將透光性較弱的半透明材料半透明材料墊在下邊玻璃墊在下邊玻璃布的布的可達可達87。110是指是指與與之比，即之比，即0ii式中，式中， -

34、透光系數(shù)透光系數(shù) ； i -透過光強度；透過光強度； io-入射光強度入射光強度111 玻璃布的玻璃布的與與及及有關(guān)。有關(guān)。的玻璃布，透光系數(shù)可達的玻璃布，透光系數(shù)可達65；的玻璃布，透光系數(shù)只有的玻璃布，透光系數(shù)只有1820。112是用是用與與(標(biāo)準(zhǔn)器標(biāo)準(zhǔn)器)之比之比來測得。來測得。不同織紋玻璃布的光學(xué)性能如下表所示：不同織紋玻璃布的光學(xué)性能如下表所示：不同織紋玻璃布的光學(xué)性能不同織紋玻璃布的光學(xué)性能113 由于由于具有具有優(yōu)良的光學(xué)性能優(yōu)良的光學(xué)性能，因而可，因而可以制成以制成，進而制成各種，進而制成各種、以以傳送光束傳送光束或或光學(xué)物像光學(xué)物像。這在現(xiàn)代。這在現(xiàn)代等方面也得到了廣泛應(yīng)用。

35、等方面也得到了廣泛應(yīng)用。114除對除對、外，外，對對和和都有都有。115在很大程度上在很大程度上決定了決定了。玻璃纖維的玻璃纖維的一般認(rèn)為與一般認(rèn)為與有關(guān)。有關(guān)。 116玻璃纖維在玻璃纖維在以上的環(huán)境中存放，以上的環(huán)境中存放，強度有所下降；強度有所下降；玻璃纖維在玻璃纖維在下，強度保持率在下，強度保持率在50左右。左右。117但是，但是，即使即使，；只有在只有在中，由于玻璃纖維中中，由于玻璃纖維中所含的所含的，才會才會。118根據(jù)根據(jù)可知，可知，相互相互連結(jié)構(gòu)成連結(jié)構(gòu)成玻璃纖維結(jié)構(gòu)的骨架玻璃纖維結(jié)構(gòu)的骨架，它是很難與，它是很難與、( h3po3，hf除外除外)起反應(yīng)的。起反應(yīng)的。119在在中，

36、還有中，還有， 等金屬離等金屬離子及子及sio2與金屬離子結(jié)合的與金屬離子結(jié)合的部分；部分；當(dāng)當(dāng)與與作用時，多數(shù)是作用時，多數(shù)是溶溶解玻璃纖維結(jié)構(gòu)中的解玻璃纖維結(jié)構(gòu)中的或或破壞破壞部分；部分；對于對于、等，將使等，將使玻璃纖維結(jié)玻璃纖維結(jié)構(gòu)構(gòu)全部全部。120121中堿玻璃纖維中堿玻璃纖維是較高的，但是較高的，但是較差的；是較差的；無堿玻璃纖維無堿玻璃纖維，但，但較好較好；如下表所示：如下表所示：122123玻璃纖維和玻璃纖維和玻璃纖維，從玻璃纖維，從，二者的，二者的；如下表所示：；如下表所示：124125含含na2o，k2o比比高二十高二十多倍，多倍，受酸作用后受酸作用后，首先從表面上，有較多

37、的金，首先從表面上，有較多的金屬氧化物侵析出來，但主要是屬氧化物侵析出來，但主要是na2o ， k2o的離的離析、溶解。析、溶解。126另一方面，另一方面，受酸作用后受酸作用后，與玻璃與玻璃纖維中纖維中生成生成，而，而迅速聚合迅速聚合并并凝成凝成，結(jié)果，結(jié)果在玻璃表面上在玻璃表面上會形成一層極薄的會形成一層極薄的，這層膜使，這層膜使與與迅速減緩，使迅速減緩，使也緩慢。也緩慢。實踐證明實踐證明na2o ， k2o有利于這層保護膜的形有利于這層保護膜的形成。所以成。所以比比的的。 127水與玻璃纖維水與玻璃纖維，首先是侵蝕，首先是侵蝕玻璃纖維表玻璃纖維表面的面的，主要是，主要是的溶解，的溶解，使水

38、呈現(xiàn)使水呈現(xiàn)。隨著時間的增加，隨著時間的增加，玻璃纖維與堿液玻璃纖維與堿液繼續(xù)作用、繼續(xù)作用、直至使直至使破壞。由于破壞。由于的的堿金屬氧化物含量堿金屬氧化物含量較低，所以較低，所以較高。較高。128與與受到受到naoh溶液侵蝕后，溶液侵蝕后，幾乎幾乎，包括，包括sio2在內(nèi)，在內(nèi)，使纖維變細(xì)。使纖維變細(xì)。但是，隨但是，隨浸堿時間的增加浸堿時間的增加，基基本不發(fā)生變化本不發(fā)生變化，即，即內(nèi)部結(jié)構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu)并未破壞，因而并未破壞，因而基本不變?；静蛔儭?29總之，玻璃纖維的總之，玻璃纖維的主要取決于其主要取決于其成分中的成分中的及及的含量。的含量。顯然，顯然，而，而則會則會使化學(xué)穩(wěn)定性降使化學(xué)穩(wěn)

39、定性降低低。130在玻璃纖維成分中在玻璃纖維成分中增加增加sio2或或a12o3含量含量，或，或加入加入zro2及及tio2都可以提高玻璃纖維的都可以提高玻璃纖維的；增加增加sio2含量，或加入含量，或加入cao，zro2及及zno能能提高玻璃纖維的提高玻璃纖維的；131在玻璃纖維中加入在玻璃纖維中加入a12o3 、 zro2及及tio2等等氧化物，可大大提高氧化物，可大大提高。 、對對、的的化學(xué)穩(wěn)化學(xué)穩(wěn)定性較好定性較好，遠(yuǎn)比普通纖維高。遠(yuǎn)比普通纖維高。132 是一種非常好的是一種非常好的，但，但拉制成拉制成后，其性能遠(yuǎn)不如玻璃。后，其性能遠(yuǎn)不如玻璃。這主要是由于這主要是由于所造成的。所造成的

40、。133例如，克重的例如，克重的2 2mmmm厚的玻璃，只有厚的玻璃，只有5.15.1cmcm2 2表表面積；而克玻璃纖維面積；而克玻璃纖維( (直徑直徑5 5um)um)的表面積則有的表面積則有31003100cmcm2 2，表面積增大了表面積增大了608608倍。倍。也就是說也就是說比比玻璃大玻璃大608608倍。因此，倍。因此，比比塊玻璃塊玻璃很多很多。134同樣的玻璃纖維，受不同體積的侵蝕介同樣的玻璃纖維，受不同體積的侵蝕介質(zhì)作用，其化學(xué)穩(wěn)定性不同。質(zhì)作用，其化學(xué)穩(wěn)定性不同。135對玻璃纖維的對玻璃纖維的有很大影響。有很大影響。在在100以下以下時，溫度每升高時，溫度每升高10，纖維在

41、介質(zhì)，纖維在介質(zhì)侵蝕下的破壞速度增加侵蝕下的破壞速度增加50-l00；溫度升高到溫度升高到l00以上以上時，破壞作用將更劇烈。時，破壞作用將更劇烈。136可分可分及及兩種。兩種。一般用一般用增強型浸潤劑增強型浸潤劑，由原紗直接并，由原紗直接并股、絡(luò)紗制成。股、絡(luò)紗制成。有捻紗有捻紗則多用紡織型浸潤劑，由原紗經(jīng)過則多用紡織型浸潤劑，由原紗經(jīng)過、并股、絡(luò)紗而制成。、并股、絡(luò)紗而制成。137由于生產(chǎn)由于生產(chǎn)的的直徑直徑、支數(shù)支數(shù)及及股數(shù)股數(shù)不同，使不同，使有許多種。有許多種。有兩種表示方法；有兩種表示方法；定重法定重法 2定長法定長法138是用一克重原紗的長度來表示。是用一克重原紗的長度來表示。 纖

42、維長度纖維重量纖維長度纖維重量例如：例如：40支紗，就是指一克重的原紗長支紗，就是指一克重的原紗長40m。139是目前是目前國際統(tǒng)一使用的方法國際統(tǒng)一使用的方法，通稱，通稱“te”(公制稱號公制稱號)，是指，是指1000m長的原紗的克重量。長的原紗的克重量。例如：例如：4 “ tex ” 就是指就是指1000m原紗重原紗重4g。140是指是指纖維與纖維之間纖維與纖維之間，以捻米為單位。，以捻米為單位。捻度有捻度有和和，z捻一般稱為左捻，順時捻一般稱為左捻，順時針方向加捻；針方向加捻；s捻稱為右捻，是逆時針方向加捻。捻稱為右捻，是逆時針方向加捻。141通過通過可可提高纖維的抱合力提高纖維的抱合力

43、，改善了單，改善了單纖維的受力狀況，有利于紡織工序的進行。纖維的受力狀況，有利于紡織工序的進行。但是，當(dāng)玻璃纖維的但是，當(dāng)玻璃纖維的時時，不易被，不易被樹脂浸透。樹脂浸透。142中的纖維具有中的纖維具有、被樹脂被樹脂等特點。等特點。因此，因此，多用于纏繞多用于纏繞高壓容器高壓容器及及管道管道等，同時也用于等，同時也用于擠拉成型擠拉成型、噴射成型噴射成型等等工藝中。工藝中。 143144高強度玻璃纖維有高強度玻璃纖維有和和兩個系統(tǒng)。兩個系統(tǒng)。 145鎂鋁硅酸鹽玻璃纖維鎂鋁硅酸鹽玻璃纖維也稱也稱。其化學(xué)成分主要是其化學(xué)成分主要是sio2-65，al2o3-25，mgo-10。 s玻璃纖維與玻璃纖維

44、與e玻璃纖維相比，玻璃纖維相比，33%，提高提高20。146具有高的比強度，在高溫下有具有高的比強度，在高溫下有良好良好的強度保留率的強度保留率及及高的疲勞極限高的疲勞極限。直徑為直徑為9 um的的，經(jīng)過，經(jīng)過無水增無水增強型浸潤劑強型浸潤劑“hts”處理后，其處理后，其拉伸強度拉伸強度可達可達4900 mpa，彈性模量彈性模量為為9 104 mpa，其其耐熱性耐熱性比較高。比較高。147的拉絲溫度很高，一般要在的拉絲溫度很高，一般要在1400以上，需要特殊的拉絲工藝。以上，需要特殊的拉絲工藝。因此，國外又開始研究因此，國外又開始研究。這種纖維的化學(xué)成分為這種纖維的化學(xué)成分為sio2：40-5

45、0，a12o3：19-29，b2o3：10-20，li2o：0.1-1。148玻璃纖維的玻璃纖維的較低，不需特殊較低，不需特殊拉絲工藝條件，一般用含量拉絲工藝條件，一般用含量15-25的的鉑拉絲爐鉑拉絲爐即即可拉絲?？衫z。玻璃纖維的玻璃纖維的拉伸強度拉伸強度為為4400 mpa，彈彈性模量性模量為為7.4 l04 mpa。有時，為了提高有時，為了提高彈性模量彈性模量，常常在其配方中人為引入常常在其配方中人為引入beo。149高模量玻璃高模量玻璃，也稱，也稱或或。m玻璃纖維的玻璃纖維的模量模量為為9.4 10 4 mpa，比一般玻璃比一般玻璃纖維的模量提高纖維的模量提高1/3以上，以上，拉伸強

46、度拉伸強度和和e玻璃纖維相玻璃纖維相似，似，玻璃液相溫度玻璃液相溫度為為1110 。150由由制成的制成的玻璃鋼制品玻璃鋼制品，在外力作用下在外力作用下不易變形，更適合于要求不易變形，更適合于要求高強度和高高強度和高模量制品模量制品，以及，以及航空、宇航所用的制品航空、宇航所用的制品。國內(nèi)這種玻璃的成分質(zhì)量比如下：國內(nèi)這種玻璃的成分質(zhì)量比如下：151 152 是一種優(yōu)良的耐高溫材料，這是一種優(yōu)良的耐高溫材料，這種纖維僅限于用高純度種纖維僅限于用高純度(99.95二氧化硅二氧化硅)制成的纖維，它保持了制成的纖維，它保持了固體石英的特固體石英的特點和性能點和性能。153石英纖維的直徑一般為石英纖維

47、的直徑一般為10-100 um，由于由于其其，故紡織品價格比一般玻璃紗，故紡織品價格比一般玻璃紗高很多。高很多。石英纖維的具有以下五個方面的性能石英纖維的具有以下五個方面的性能：154 一般玻璃纖維一般玻璃纖維的的軟化溫度軟化溫度只有只有550-580 ，而而石英纖維石英纖維的的軟化溫度軟化溫度可達可達1250 以上。以上。155室溫下，室溫下，的膨脹系數(shù)為的膨脹系數(shù)為5 10 7/，當(dāng)溫度升高到當(dāng)溫度升高到1200 時、僅增大為時、僅增大為11 10 -7 / ，為普通玻璃纖維的為普通玻璃纖維的1/10-1/20。另外，另外，加熱到加熱到800-1000 后，用水后，用水冷卻，其性能無損傷。

48、冷卻，其性能無損傷。 156在高溫下在高溫下的的電絕緣性能電絕緣性能良好，其導(dǎo)良好，其導(dǎo)電率只有電率只有10-16 -1.cm 1，為一般纖維的干分之一為一般纖維的干分之一至萬分之一。至萬分之一。 157 能能100-200，但，但的能力差些的能力差些。 在在250-4700 um的光譜區(qū)內(nèi)，有較的光譜區(qū)內(nèi)，有較高的透光率。高的透光率。廣泛用在廣泛用在電機制造電機制造、光通訊光通訊、火箭火箭及及原子反應(yīng)堆工程原子反應(yīng)堆工程等方面。等方面。158是以是以高嶺土高嶺土、鋁礬土鋁礬土、藍(lán)藍(lán)晶石晶石等為原料，在高頻爐、電弧爐或其它高溫等為原料，在高頻爐、電弧爐或其它高溫爐中熔化，用爐中熔化，用制成的玻

49、璃纖維。制成的玻璃纖維。成的成的纖維較短纖維較短，可以，可以捻絲成線捻絲成線，但但強度較低強度較低。 159的的化學(xué)組成特點化學(xué)組成特點是是a12o3占占50以上，其以上，其熔化溫度熔化溫度為為1760，最高使用溫最高使用溫度度為為1260。的主要用途是作的主要用途是作和和，多用于，多用于火箭火箭、噴氣發(fā)動機噴氣發(fā)動機、原子反原子反應(yīng)堆應(yīng)堆等。等。160是采用是采用原料，用原料，用特制特制拔絲爐拔絲爐拔絲制成。拔絲制成。呈呈中空狀態(tài)中空狀態(tài)，質(zhì)輕質(zhì)輕、剛性好剛性好，制，制成玻璃鋼制品比一般的輕成玻璃鋼制品比一般的輕10以上，而且彈性模量以上，而且彈性模量較高，適用于較高，適用于航空航空與與海底

50、裝備海底裝備。161另外，另外，的的好，好，低，但性質(zhì)較脆。低，但性質(zhì)較脆?？招牟ＡЮw維的直徑為空心玻璃纖維的直徑為10-17um。是空心玻璃纖維性能的重要因素。當(dāng)體積重是空心玻璃纖維性能的重要因素。當(dāng)體積重量為量為1.6 1.8 g/ cm3時，毛細(xì)系數(shù)為時，毛細(xì)系數(shù)為0.6-0.7。1623.1 概概 述述（carbon fibre, cf或或cf）的開發(fā)歷史）的開發(fā)歷史可追溯到可追溯到19世紀(jì)末期世紀(jì)末期，美國科學(xué)家愛迪生發(fā)明的，美國科學(xué)家愛迪生發(fā)明的白熾燈燈絲，而真正作為白熾燈燈絲，而真正作為有使用價值有使用價值并規(guī)模生產(chǎn)并規(guī)模生產(chǎn)的碳纖維，則出現(xiàn)在的碳纖維，則出現(xiàn)在二十世紀(jì)二十世紀(jì)5

51、0年代末期年代末期。1631959年美國聯(lián)合碳化公司年美國聯(lián)合碳化公司(union carbide corporation，ucc)以粘膠纖維以粘膠纖維(viscose firber)為原絲為原絲制成商品名為制成商品名為“hyfil thornel”的的(rayon-based carbon firber)。1962年日本年日本炭素公司炭素公司實現(xiàn)低模量實現(xiàn)低模量(polyacry lontrile-based carbon firber，pancf)的的工業(yè)化生產(chǎn)工業(yè)化生產(chǎn);1641963年英國年英國航空材料研究所航空材料研究所(royal aircraft establishment，ra

52、e)開發(fā)出高模量開發(fā)出高模量；1965年日本群馬大學(xué)試制成功年日本群馬大學(xué)試制成功以瀝青或木質(zhì)以瀝青或木質(zhì)素為原料素為原料的的；1970年日本昊羽化學(xué)公司實現(xiàn)年日本昊羽化學(xué)公司實現(xiàn)pitch-based carbon fiber的工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)；的工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)；1651968年美國金剛砂公司研制出商品名為年美國金剛砂公司研制出商品名為“kynol”的的phenolic fibers;1980年以年以酚醛纖維為原絲酚醛纖維為原絲的的(fibrous activated carbon)投放市場。投放市場。1661988年，世界年，世界總生產(chǎn)能力為總生產(chǎn)能力為10054噸噸/年，年，其中其中為為784

53、0噸，占總量的噸，占總量的78。日本是最大的聚丙烯腈基碳纖維生產(chǎn)國，生產(chǎn)能力日本是最大的聚丙烯腈基碳纖維生產(chǎn)國，生產(chǎn)能力約約3400噸噸/年，占總量的年，占總量的43。美國的碳纖維主要用于美國的碳纖維主要用于航空航天航空航天領(lǐng)域，歐洲在領(lǐng)域，歐洲在航空航天、體育用品和工業(yè)方面的需求比較均衡，航空航天、體育用品和工業(yè)方面的需求比較均衡，而日本則以而日本則以體育器材體育器材為主。為主。167 是由是由有機纖維有機纖維經(jīng)經(jīng)固相反應(yīng)固相反應(yīng)轉(zhuǎn)變而成轉(zhuǎn)變而成的的纖維狀聚合物碳纖維狀聚合物碳，是一種非金屬材料。，是一種非金屬材料。不屬于不屬于有機纖維有機纖維范疇，但范疇，但從制備方法從制備方法上上看，它又

54、不同于看，它又不同于普通無機纖維普通無機纖維。168碳纖維具有碳纖維具有、；好，除硝酸等少數(shù)強酸外，幾好，除硝酸等少數(shù)強酸外，幾乎對所有藥品均穩(wěn)定；另外，碳纖維對乎對所有藥品均穩(wěn)定；另外，碳纖維對也穩(wěn)定。也穩(wěn)定。169具有非常優(yōu)良的具有非常優(yōu)良的x射線透過性射線透過性，阻阻止中子透過性止中子透過性，還可，還可賦予塑料賦予塑料以以和和。 以碳纖維為增強劑的復(fù)合材料以碳纖維為增強劑的復(fù)合材料具有具有的特性，是一種目前最受重視的高性能材料之的特性，是一種目前最受重視的高性能材料之一。它在航空航天、軍事、工業(yè)、體育器材等許多一。它在航空航天、軍事、工業(yè)、體育器材等許多方面有著廣泛的用途。方面有著廣泛的

55、用途。 170當(dāng)前，國內(nèi)外巳商品化的當(dāng)前，國內(nèi)外巳商品化的很多，很多，一般可以根據(jù)一般可以根據(jù)、和和等三種方法進行分類。等三種方法進行分類。171在高性能碳纖維中，有在高性能碳纖維中，有碳纖維、碳纖維、碳纖維、碳纖維、碳纖維等。碳纖維等。這類碳纖維中，有這類碳纖維中，有纖維、纖維、纖維、纖維、纖維等。纖維等。172(1)纖維；纖維；(2)碳纖維；碳纖維；(3)碳纖維；碳纖維；(4)碳纖維；碳纖維；(5)其他其他(各種天然纖維、再各種天然纖維、再生纖維、縮合多環(huán)芳香族合成纖維生纖維、縮合多環(huán)芳香族合成纖維)碳纖維。碳纖維。173(1)碳纖維碳纖維(2)碳纖維碳纖維(3)碳纖維碳纖維(吸附活性吸附

56、活性)(4)碳纖維碳纖維(5)碳纖維碳纖維(6)碳纖維碳纖維174是一種是一種以碳為主要成分以碳為主要成分的纖維狀材料。的纖維狀材料。它不同于它不同于有機纖維有機纖維或或無機纖維無機纖維，不能用，不能用熔融法或溶熔融法或溶液法液法直接紡絲，只能直接紡絲，只能以有機物為原料以有機物為原料，采用，采用制造。制造。175可分為兩種類型，可分為兩種類型，即即和和。 176是是在惰性氣氛中在惰性氣氛中，(如如烴或芳烴等烴或芳烴等)在高溫下在高溫下沉積成纖維。沉積成纖維。用這種方法只能制造用這種方法只能制造或或，不能制，不能制造造連續(xù)長絲連續(xù)長絲。177可以制造可以制造，它通常分為兩步進行：它通常分為兩步

57、進行：將將有機纖維有機纖維經(jīng)過經(jīng)過變成變成耐焰纖維耐焰纖維；178在惰性氣氛中在惰性氣氛中，于高溫下進行，于高溫下進行，使有機纖維失去，使有機纖維失去部分碳部分碳和和其它非碳其它非碳原子原子，形成，形成的纖維狀物。的纖維狀物。179天然纖維天然纖維、再生纖維再生纖維和和合成纖維合成纖維都可都可用來制備用來制備。制備制備時時，是是加熱時加熱時不熔融不熔融，可牽伸可牽伸，且，且碳纖維產(chǎn)率高碳纖維產(chǎn)率高。180制作碳纖維的制作碳纖維的有三種：有三種：人造絲人造絲(粘膠纖維粘膠纖維)；聚丙烯腈聚丙烯腈(pnn) 纖維；纖維；瀝青。瀝青。181用用人造絲人造絲、聚丙烯腈纖維聚丙烯腈纖維、瀝青瀝青為為原料

58、生產(chǎn)的碳纖維各有其不同特點。原料生產(chǎn)的碳纖維各有其不同特點。其中，制造其中，制造高強度高強度、高模量高模量碳纖維碳纖維多選多選為原料。為原料。182無論用哪一種無論用哪一種原絲纖維原絲纖維來制造碳纖維，來制造碳纖維，都要經(jīng)過都要經(jīng)過：183可用可用濕法濕法、干法干法或者或者熔融狀態(tài)熔融狀態(tài)三種三種中的任意一種方法進行。中的任意一種方法進行。184在室溫以上，通常是在室溫以上，通常是100-300 范圍內(nèi)范圍內(nèi)進行。進行。w.watt首先發(fā)現(xiàn)首先發(fā)現(xiàn)的拉伸的拉伸效應(yīng)，而且這種效應(yīng)控制著最終效應(yīng)，而且這種效應(yīng)控制著最終。 185通過通過400 加熱氧化加熱氧化的方法。的方法。400 的氧化階段的氧

59、化階段是是a. shindos 最近最近在工在工藝上藝上做出的貢獻。它顯著地降低所有的熱失重，做出的貢獻。它顯著地降低所有的熱失重，并因此保證高度并因此保證高度和取得和取得。186在在1000-2000 范圍內(nèi)進行。范圍內(nèi)進行。在在2000-3000 范圍內(nèi)進行。范圍內(nèi)進行。187在制備在制備的過程中，無論采用什的過程中，無論采用什么原材料，都要經(jīng)過上述五個階段，即么原材料，都要經(jīng)過上述五個階段，即、以以及及等，所產(chǎn)生的最終纖維，其基本等，所產(chǎn)生的最終纖維，其基本成分為碳。成分為碳。1881碳纖維的碳纖維的與與2碳纖維的碳纖維的3碳纖維的碳纖維的189材料的材料的主要決定于材料的主要決定于材料

60、的。結(jié)構(gòu)有。結(jié)構(gòu)有兩方面的含義，一是兩方面的含義，一是，二是，二是。190決定于決定于與與。對對有機纖維有機纖維進行進行、等工藝處理等工藝處理的目的是，除去的目的是，除去有機纖維中有機纖維中碳以外的元素，形碳以外的元素，形成成平面結(jié)構(gòu)。平面結(jié)構(gòu)。191在在形成的過程中，隨著原絲的不同，形成的過程中，隨著原絲的不同，重量損失可達重量損失可達10-80，因此形成了各種微小的，因此形成了各種微小的缺陷。缺陷。但是，無論用哪種原料，但是，無論用哪種原料，高模量碳纖維中高模量碳纖維中的的總是總是沿纖維軸沿纖維軸。192用用x射線射線、電子衍射電子衍射和和電子顯微鏡電子顯微鏡研究研究發(fā)現(xiàn)，真實的發(fā)現(xiàn)，真實