聚合物基增強材料

1、定義定義 聚合物基體可以是熱固性樹脂、熱塑性樹脂以及橡膠等。在復(fù)合材料中，通常有一相為連續(xù)相，成為基體；另一相為分散相，稱為增強材料。增強材料是能提高基體材料力學性能的物質(zhì)。 基本特征基本特征 增強材料應(yīng)具有明顯提高樹脂基體某種所需特征的性能 增強材料應(yīng)具有良好的化學穩(wěn)定性與樹脂有良好的浸潤性和適當?shù)慕缑娣磻?yīng)價格低廉 種類種類 u纖維纖維增強材料增強材料u片狀增強材料片狀增強材料u顆粒狀增強材料顆粒狀增強材料玻璃纖維玻璃纖維 結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：玻璃纖維是纖維狀的玻璃。玻璃纖維的外觀與玻璃纖維是纖維狀的玻璃。玻璃纖維的外觀與塊狀玻璃完全不同，而且玻璃纖維的拉伸強度比塊狀玻塊狀玻璃完全不同，而且玻璃纖維

2、的拉伸強度比塊狀玻璃高許多倍，但許多研究表明，玻璃纖維的結(jié)構(gòu)仍與玻璃高許多倍，但許多研究表明，玻璃纖維的結(jié)構(gòu)仍與玻璃相同。關(guān)于玻璃結(jié)構(gòu)的假說有多種，其中璃相同。關(guān)于玻璃結(jié)構(gòu)的假說有多種，其中“微晶結(jié)構(gòu)微晶結(jié)構(gòu)假說假說”和和“網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)假說網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)假說”比較符合實際情況。比較符合實際情況。 性能：性能：具有拉伸強度高，防火、防蛀、防霉、耐高溫和具有拉伸強度高，防火、防蛀、防霉、耐高溫和電絕緣等一些列優(yōu)異的物理性能。但具有脆性、不耐腐電絕緣等一些列優(yōu)異的物理性能。但具有脆性、不耐腐蝕、對人體皮膚有刺激性等缺點。此外玻璃纖維除對氫蝕、對人體皮膚有刺激性等缺點。此外玻璃纖維除對氫氟酸、濃堿、濃磷酸不穩(wěn)定

3、外，對所有化學藥品和溶劑氟酸、濃堿、濃磷酸不穩(wěn)定外，對所有化學藥品和溶劑都有良好的化學穩(wěn)定性。都有良好的化學穩(wěn)定性。制備：制備： n坩堝法拉絲坩堝法拉絲：是較常用的方法，其生產(chǎn)是較常用的方法，其生產(chǎn)工藝有制球、拉絲和紡織兩部分組成。工藝有制球、拉絲和紡織兩部分組成。 n池窯漏板法拉絲池窯漏板法拉絲：是將玻璃纖維配合料是將玻璃纖維配合料投入熔窯，熔化后直接拉制成各種支數(shù)的連投入熔窯，熔化后直接拉制成各種支數(shù)的連續(xù)玻璃纖維。續(xù)玻璃纖維。 玻璃纖維玻璃纖維 發(fā)展和使用情況：發(fā)展和使用情況：玻璃纖維是目前使用量最大的一種玻璃纖維是目前使用量最大的一種增強纖維。自增強纖維。自2020世紀世紀7070年代

4、開始的國外玻璃纖維的主要特年代開始的國外玻璃纖維的主要特點是：普遍采用池窯拉絲新技術(shù)；大力發(fā)展點是：普遍采用池窯拉絲新技術(shù)；大力發(fā)展多排多孔多排多孔拉絲拉絲工藝；用于玻璃纖維增強塑料的纖維直徑逐漸向工藝；用于玻璃纖維增強塑料的纖維直徑逐漸向粗粗的方向的方向發(fā)展；大量生產(chǎn)發(fā)展；大量生產(chǎn)無堿無堿纖維；大力發(fā)展纖維；大力發(fā)展無紡織無紡織玻璃纖維織物，玻璃纖維織物，無捻粗紗的短纖維氈片所占比例增加；重視纖維無捻粗紗的短纖維氈片所占比例增加；重視纖維- -樹脂界面樹脂界面的研究，新型偶聯(lián)劑不斷出現(xiàn)，玻璃纖維的前處理受到普的研究，新型偶聯(lián)劑不斷出現(xiàn)，玻璃纖維的前處理受到普遍重視。因而玻纖已被越來越廣泛地用

5、于交通、運輸、建遍重視。因而玻纖已被越來越廣泛地用于交通、運輸、建筑、環(huán)保、石油、化工、電器、電子、機械、航空、航天、筑、環(huán)保、石油、化工、電器、電子、機械、航空、航天、核能、兵器等傳統(tǒng)和產(chǎn)業(yè)部門和國防、高新技術(shù)部門。核能、兵器等傳統(tǒng)和產(chǎn)業(yè)部門和國防、高新技術(shù)部門。 玻璃纖維玻璃纖維 芳綸纖維芳綸纖維 結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：是對苯二甲酰對苯二胺的聚合體，經(jīng)溶解是對苯二甲酰對苯二胺的聚合體，經(jīng)溶解轉(zhuǎn)為液晶紡絲而成。轉(zhuǎn)為液晶紡絲而成。 性能性能n力學性能力學性能：拉伸強度高，拉伸強度高，沖擊性能好，彈性模量沖擊性能好，彈性模量高高 n熱穩(wěn)定性熱穩(wěn)定性：耐火而不熔耐火而不熔，在高溫作用下，它直至，在高溫作用下

6、，它直至分解不發(fā)生變形分解不發(fā)生變形 n化學性能化學性能：有良好的耐介質(zhì)性能，對中性化學藥有良好的耐介質(zhì)性能，對中性化學藥品的抵抗力較強，但易受各種酸堿的侵蝕品的抵抗力較強，但易受各種酸堿的侵蝕 芳綸纖維芳綸纖維 芳綸纖維芳綸纖維制備：制備：聚對苯二甲酰對苯二胺（聚對苯二甲酰對苯二胺（PPTAPPTA）是對苯二甲）是對苯二甲酰氯或?qū)Ρ蕉姿岷蛯Ρ蕉窞樵希趶姌O性溶劑酰氯或?qū)Ρ蕉姿岷蛯Ρ蕉窞樵?，在強極性溶劑中，通過低溫溶液縮聚或直接縮聚反應(yīng)而得。將縮聚中，通過低溫溶液縮聚或直接縮聚反應(yīng)而得。將縮聚反應(yīng)制得的聚合物溶于濃硫酸中配成臨界濃度以上的反應(yīng)制得的聚合物溶于濃硫酸中配成臨界濃度以上

7、的溶致液晶紡絲液，紡絲后經(jīng)洗滌、干燥或熱處理，可溶致液晶紡絲液，紡絲后經(jīng)洗滌、干燥或熱處理，可以制得各種規(guī)格的纖維。以制得各種規(guī)格的纖維。 芳綸纖維芳綸纖維應(yīng)用情況應(yīng)用情況n航空方面航空方面：主要用作于各種整流罩、機翼前緣、：主要用作于各種整流罩、機翼前緣、方向舵、安定面翼尖、尾椎應(yīng)急出口系統(tǒng)構(gòu)件、座椅方向舵、安定面翼尖、尾椎應(yīng)急出口系統(tǒng)構(gòu)件、座椅等。等。n航天方面航天方面：主要用作火箭發(fā)動機殼體和壓力容器、：主要用作火箭發(fā)動機殼體和壓力容器、宇宙飛船的駕駛艙，氧氣、氦氣和氮氣的容器以及通宇宙飛船的駕駛艙，氧氣、氦氣和氮氣的容器以及通風管道等。風管道等。n其他軍事用途上：其他軍事用途上：可以用

8、作防護材料，如坦克、可以用作防護材料，如坦克、裝甲車、飛機、艇的防彈板以及頭盔和防彈衣等。裝甲車、飛機、艇的防彈板以及頭盔和防彈衣等。 玄武巖纖維玄武巖纖維 結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：由玄武巖礦石經(jīng)熔融、拉絲、等工藝制得，纖由玄武巖礦石經(jīng)熔融、拉絲、等工藝制得，纖維密度在維密度在2.6-3.05g/cm32.6-3.05g/cm3之間，主要組分為二氧化硅、之間，主要組分為二氧化硅、三氧化二鋁、三氧化二鐵、氧化亞鐵、二氧化鈦、氧化三氧化二鋁、三氧化二鐵、氧化亞鐵、二氧化鈦、氧化鈉等。鈉等。 性能：性能：屬于非晶態(tài)物質(zhì)，化學穩(wěn)定性好，使用溫度范屬于非晶態(tài)物質(zhì)，化學穩(wěn)定性好，使用溫度范圍大（工作溫度約為圍大（工作

9、溫度約為-269900-269900），具有良好的力學性），具有良好的力學性能，熱導(dǎo)率及吸濕能力低且不隨溫度變化，能，熱導(dǎo)率及吸濕能力低且不隨溫度變化，無毒無毒、不易、不易燃，廢棄后可燃，廢棄后可天然降解天然降解，是一種，是一種“綠色環(huán)保材料綠色環(huán)保材料”。而。而且玄武巖纖維具有身絕緣性，因此且玄武巖纖維具有身絕緣性，因此隔音隔音和和吸音吸音效果好。效果好。玄武巖纖維玄武巖纖維 制備制備: :以天然玄武巖礦石為原料，粉碎后加入池以天然玄武巖礦石為原料，粉碎后加入池窯中，在窯中，在1450-15001450-1500經(jīng)熔融后熔化成熔體以供拉經(jīng)熔融后熔化成熔體以供拉絲，熔體通過鉑合金漏板成形并被拉

10、成初始纖維。絲，熔體通過鉑合金漏板成形并被拉成初始纖維。目前多采用池窯化生產(chǎn)和多孔大漏板拉絲。工藝目前多采用池窯化生產(chǎn)和多孔大漏板拉絲。工藝流程主要包括原料制備工藝、溶制工藝、成型工流程主要包括原料制備工藝、溶制工藝、成型工藝和退解工藝等。藝和退解工藝等。 玄武巖纖維玄武巖纖維 應(yīng)用應(yīng)用n土工和建筑材料：土工和建筑材料：可用來加固堤壩和水電站水壩。可用來加固堤壩和水電站水壩。也適合于建造體育場館、機場候機廳等大型建筑物。也適合于建造體育場館、機場候機廳等大型建筑物。n過濾材料：過濾材料：可作為化學工業(yè)中的凈化過濾材料可作為化學工業(yè)中的凈化過濾材料n軍工、航空航天材料軍工、航空航天材料：在宇宙飛船、火箭、導(dǎo)彈、在宇宙飛船、火箭、導(dǎo)彈、戰(zhàn)斗機、核潛艇、軍艦、坦克等武器裝備的國防軍工領(lǐng)戰(zhàn)斗機、核潛艇、軍艦、坦克等武器裝備的國防軍工領(lǐng)域及航空