復(fù)合材料的增強材料課件

第三章復(fù)合材料的增強材料第三章復(fù)合材料的增強材料第三章復(fù)合材料的增強材料第三章復(fù)合材料的增強材料1復(fù)合材料的組成基體Matrix增強體Reinforcement界面Interface第三章復(fù)合材料的增強材料復(fù)合材料的組成基體增強體界面第三章復(fù)合材料的增強材料2增強材料的作用：a承受外界施加載荷，提高樹脂基體的力學(xué)性能。b顯示功能：可提高耐熱性，降低收縮率，以及賦予一些功能性（如磁學(xué)、電學(xué)等功能）增強材料的外觀形狀：

纖維狀：增強作用最明顯片狀顆粒狀第三章復(fù)合材料的增強材料增強材料的作用：第三章復(fù)合材料的增強材料3玻璃纖維碳纖維硼纖維碳化硅纖維Kevlar等有機物纖維

第三章復(fù)合材料的增強材料玻璃纖維第三章復(fù)合材料的增強材料4GF及其制品:第一節(jié)玻璃纖維什么是玻璃鋼？玻璃纖維與樹脂基體形成的復(fù)合材料第三章復(fù)合材料的增強材料GF及其制品:第一節(jié)玻璃纖維什么是玻璃鋼？玻璃纖維與樹脂基5玻璃纖維長纖玻璃纖維布玻璃纖維繩玻璃纖維紙玻璃纖維短纖第三章復(fù)合材料的增強材料玻璃纖維長纖玻璃纖維布玻璃纖維繩玻璃纖維紙玻璃纖維短纖第三章6第三章復(fù)合材料的增強材料第三章復(fù)合材料的增強材料7第三章復(fù)合材料的增強材料第三章復(fù)合材料的增強材料81.1.GF的分類1.1.1以玻璃原料成分分類（用于連續(xù)GF的分類）一般以不同的堿金屬氧化物含量來區(qū)分。無堿玻璃纖維（E玻璃纖維）中堿玻璃纖維（C玻璃纖維）高堿玻璃纖維（A玻璃纖維）

第三章復(fù)合材料的增強材料1.1.GF的分類第三章復(fù)合材料的增強材料9堿金屬氧化物含量0.05%化學(xué)穩(wěn)定性、電絕緣性能、強度好主要用作電絕緣材料、玻璃鋼的增強材料等

back第三章復(fù)合材料的增強材料堿金屬氧化物含量0.05%第三章復(fù)合材料的增強材料10堿金屬氧化物：一般指氧化鈉、氧化鉀。堿金屬氧化物是普通玻璃的主要成分之一，主要作用是降低玻璃的熔點。堿金屬氧化物含量越高，玻璃纖維的化學(xué)穩(wěn)定性、電絕緣性能、強度都會相應(yīng)下降。back第三章復(fù)合材料的增強材料堿金屬氧化物：一般指氧化鈉、氧化鉀。第三章復(fù)合材料的增強材料11

堿金屬氧化物含量11.5-12.5%含堿量高，不能用作電絕緣材料，但其化學(xué)穩(wěn)定性和強度尚好。一般用作乳膠布、方格布基材、酸性過濾布、窗紗基材等，也可作對電性能和強度要求不很嚴格的玻璃鋼增強材料。成本較低，用途較廣。

back第三章復(fù)合材料的增強材料第三章復(fù)合材料的增強材料12

堿金屬氧化物含量15％如采用碎的平板玻璃、碎瓶子玻璃等作原料拉制而成的玻璃纖維均屬此類?？捎米餍铍娖康母綦x片、管道包扎布和氈片等防水、防潮材料。

back第三章復(fù)合材料的增強材料第三章復(fù)合材料的增強材料131.1.2以單絲直徑分類

粗纖維：單絲直徑一般為30um初級纖維：單絲直徑大于20um；中級纖維：單絲直徑10-20um高級纖維：（亦稱紡織纖維）其單絲直徑3-10um。對于單絲直徑小于4um的玻璃纖維又稱為超細纖維。

一般：5-10um的纖維作為紡織制品用10-14um的纖維一般做無捻粗紗、無紡布、短切纖維氈等較為適宜。第三章復(fù)合材料的增強材料1.1.2以單絲直徑分類第三章復(fù)合材料的增強材料141.1.3按纖維性能分類

這是一類為適應(yīng)特殊使用要求，新發(fā)展起來的，纖維本身具有某些特殊優(yōu)異性能的新型玻璃纖維，大致可分為：高強玻璃纖維；高模量玻璃纖維；耐高溫玻璃纖維；耐堿玻璃纖維；耐酸玻璃纖維；普通玻璃纖維（指無堿及中堿玻璃纖維）；光學(xué)纖維；低介電常數(shù)玻璃纖維；導(dǎo)電纖維等第三章復(fù)合材料的增強材料1.1.3按纖維性能分類第三章復(fù)合材料的增強材料151.2GF的組成及結(jié)構(gòu)1）GF的化學(xué)組成

玻璃纖維的化學(xué)組成主要有SiO2、Be2O3、CaO、Al2O3等。這些物質(zhì)對玻璃纖維的性質(zhì)和生產(chǎn)工藝起決定性作用。以SiO2為主——稱硅酸鹽玻璃以Be2O3為主——稱硼酸鹽玻璃以P2O5為主——稱磷酸鹽玻璃

除主要成分以外，尚須加入其他的氧化物等。第三章復(fù)合材料的增強材料1.2GF的組成及結(jié)構(gòu)第三章復(fù)合材料的增強材料162）GF的結(jié)構(gòu)

無規(guī)則網(wǎng)絡(luò)學(xué)說：硅氧四面體，鋁氧三面體，硼氧三面體相互連成不規(guī)則的三維結(jié)構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)間的空隙由Ca、Na、K、Mg等陽離子所填充。

SiO2的四面體組成的三維網(wǎng)絡(luò)

強度和模量主要取決于組成氧化物的三維結(jié)構(gòu)第三章復(fù)合材料的增強材料2）GF的結(jié)構(gòu)第三章復(fù)合材料的增強材料171.3GF的性能1.3.1物理性能a.外觀：光滑，圓柱形。纖維之間抱合力小，影響了與樹脂的復(fù)合效果。但光滑表面，對氣體和液體通過的阻力小，所以制作過濾材料較理想。并可提高堆砌度。b.密度：2.5左右，比金屬纖維輕第三章復(fù)合材料的增強材料1.3GF的性能第三章復(fù)合材料的增強材料181.3.2力學(xué)性能a.拉伸強度

GF的拉伸強度比玻璃高幾十倍第三章復(fù)合材料的增強材料1.3.2力學(xué)性能第三章復(fù)合材料的增強材料19影響玻璃纖維強度的因素：纖維直徑和長度：直徑越大，長度越小，強度越大；化學(xué)組成：含堿量越大，強度越??；存放時間：存放時間越長，強度越小(空氣中水分的侵蝕)施加負荷時間：施加負荷時間越長，強度越小

除此之外，玻璃液的缺陷，如雜質(zhì)，氣泡等也顯著影響GF的強度。第三章復(fù)合材料的增強材料影響玻璃纖維強度的因素：第三章復(fù)合材料的增強材料20b.彈性模量(剛性)

GF的彈性模量小于金屬合金。但大于其它人造纖維5-8倍。GF的彈性伸長率低，如E玻璃纖維僅3%左右，S玻璃纖維5.4%，這說明GF只有存在彈性變形，是完全彈性體。拉伸時，不存在屈服點。第三章復(fù)合材料的增強材料b.彈性模量(剛性)第三章復(fù)合材料的增強材料213)耐熱性與有機纖維比，GF是有很高的耐熱性，玻璃纖維是完全不燃燒的纖維，所以可以作為電氣絕緣材料和防火材料纖維GFPAPS軟化點（℃）500-750230-25088-110第三章復(fù)合材料的增強材料3)耐熱性纖維GFPAPS軟化點（℃）500-750224）GF的化學(xué)性質(zhì)GF與Glass相比，由于具有較大的比表面積，因此受介質(zhì)侵蝕度劇烈。GF對除HF，濃堿，H3PO4以外的化學(xué)藥品及有機溶劑具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性。第三章復(fù)合材料的增強材料4）GF的化學(xué)性質(zhì)第三章復(fù)合材料的增強材料232GF的生產(chǎn)工藝2.1坩堝拉絲鉑金坩堝拉絲：坩堝：鍋身：耐火硅材；漏板：鉑銠合金玻璃珠第三章復(fù)合材料的增強材料2GF的生產(chǎn)工藝玻璃珠第三章復(fù)合材料的增強材料242.2池窯拉絲（新技術(shù)）池窯拉絲是生產(chǎn)玻璃纖維的先進工藝，規(guī)模及生產(chǎn)能力遠遠大于坩堝拉絲。我國在1990年才有第一座從國外引進的年產(chǎn)4000噸無堿玻璃纖維池窯拉絲投產(chǎn)，其生產(chǎn)能力不足當(dāng)年全國產(chǎn)量的百分之五。第三章復(fù)合材料的增強材料2.2池窯拉絲（新技術(shù)）第三章復(fù)合材料的增強材料25不經(jīng)制球、坩堝再熔工序。工序簡化，原絲質(zhì)量好，產(chǎn)量高。產(chǎn)量高(可以實現(xiàn)1600孔，2000孔，更多孔的大漏板拉絲)。池窯拉絲法的特點第三章復(fù)合材料的增強材料池窯拉絲法的特點第三章復(fù)合材料的增強材料263GF的表面處理3.1浸潤劑作用潤滑—保護作用粘結(jié)—集束作用防止GF表面靜電荷的積累使GF獲得與基體樹脂有良好的相容性及界面化學(xué)結(jié)合或化學(xué)吸附等性能第三章復(fù)合材料的增強材料3GF的表面處理第三章復(fù)合材料的增強材料273.2表面處理劑又稱為偶聯(lián)劑，架橋劑，是一種能夠改變GF增強CM界面能的化合物。3.2.1偶聯(lián)劑的分類二種基團：一種可與GF表面結(jié)合，另一種可與基體通過物理或化學(xué)作用相結(jié)合。

第三章復(fù)合材料的增強材料3.2表面處理劑第三章復(fù)合材料的增強材料28偶聯(lián)劑主要可分為以下幾大類：硅烷偶聯(lián)劑有機鉻偶聯(lián)劑(沃蘭)鈦酸酯類偶聯(lián)劑其他偶聯(lián)劑第三章復(fù)合材料的增強材料偶聯(lián)劑主要可分為以下幾大類：第三章復(fù)合材料的增強材料29硅烷偶聯(lián)劑通式可寫為：RnSiX4-n

其中：R為有機功能基團，如—NH2，—SH，

X為易水解基團，Cl,OR,O(OCH3)等

水解-SiOH可與GF中的Si-OH作用第三章復(fù)合材料的增強材料硅烷偶聯(lián)劑水解-SiOH可與GF中的Si-OH作用第三章復(fù)30偶聯(lián)機理如下：i.e.甲基三氧甲基硅烷硅烷偶聯(lián)劑水解：三醇基硅烷與GF表面的Si—OH形成氫鍵GF在烘干過程中，硅烷偶聯(lián)劑與GF表面以H鍵形式結(jié)合的—OH，在高溫下發(fā)生醚化反應(yīng)，脫去1分子水形成醚鍵，以形成的共價鍵結(jié)合第三章復(fù)合材料的增強材料偶聯(lián)機理如下：i.e.甲基三氧甲基硅烷第三章復(fù)合材料的增強31

與EP的相容性如何第三章復(fù)合材料的增強材料與EP的相容性如何第三章復(fù)合材料的增強材料32環(huán)氧樹脂固化，生成仲羥基，也可以與偶聯(lián)劑形成氫鍵和醚鍵你答對了嗎？back第三章復(fù)合材料的增強材料環(huán)氧樹脂固化，生成仲羥基，也可以與偶聯(lián)劑形成氫鍵和醚鍵你答對33有機鉻偶聯(lián)劑由不飽和有機酸與三價鉻離子形成的金屬鉻絡(luò)合物。最常用的有機鉻偶聯(lián)劑：

甲基丙烯酸氯化鉻絡(luò)合物(沃蘭)

第三章復(fù)合材料的增強材料有機鉻偶聯(lián)劑第三章復(fù)合材料的增強材料34第三章復(fù)合材料的增強材料第三章復(fù)合材料的增強材料353.2.2偶聯(lián)劑的作用：偶聯(lián)作用（既能與玻璃纖維相連，又能與樹脂間發(fā)生作用，從而增強界面的粘結(jié)）保護作用（保護玻璃纖維的表面，防止水分或其他有害介質(zhì)侵入）改善界面狀態(tài)（減少或消除界面弱點，改善界面狀態(tài)，使應(yīng)力有效傳遞）改善復(fù)合材料的性能（改善玻璃鋼性能，如耐水性、耐化學(xué)腐蝕性、力學(xué)性能、耐熱性等）第三章復(fù)合材料的增強材料3.2.2偶聯(lián)劑的作用：第三章復(fù)合材料的增強材料36（a）是未加相容劑的玻纖增強體系的沖擊試樣斷口掃描電鏡照片從中可以看出，（a）中有大量的玻纖從基體中拔出，證明與基體的粘接性較差，因而體系的力學(xué)性能不高。第三章復(fù)合材料的增強材料（a）是未加相容劑的玻纖增強體系的沖擊試樣斷口掃描電鏡照片從37b是玻纖增強PP的沖擊試樣的斷口掃描電鏡照片，（b）是加入MPP相容劑的玻纖增強體系，其中玻璃纖維與基體的結(jié)合較好，纖維拔出較少.第三章復(fù)合材料的增強材料b是玻纖增強PP的沖擊試樣的斷口掃描電鏡照片，（b）是加入M38MPP的加入，明顯改善了GF與PP的粘結(jié)作用。為什么？友情提示：參照反應(yīng)性增容機理第三章復(fù)合材料的增強材料為什么？友情提示：參照反應(yīng)性增容機理第三章復(fù)合材料的增強材料394特種玻纖4.1高強、高模GF高強、高模玻璃纖維的主要成分是：

SiO2、CaO、MgO三元組成。有高達1442—1453℃的結(jié)晶上限溫度，因此纖維成型溫度高達1500℃。

CaO對模量的貢獻應(yīng)用：宇航領(lǐng)域第三章復(fù)合材料的增強材料4特種玻纖第三章復(fù)合材料的增強材料40火箭的翼面

第三章復(fù)合材料的增強材料火箭的翼面第三章復(fù)合材料的增強材料414.2低介電玻璃纖維：

SiO2、Be2O3的含量占總重的95%以上有效降低介電性具有良好的吸波性隱身材料第三章復(fù)合材料的增強材料4.2低介電玻璃纖維：有效降低介電性具有良好的吸波性隱身材42雷達吸波結(jié)構(gòu)復(fù)合材料簡稱吸波復(fù)合材料

性能要求：比重低、比強度高、比模量高，

吸波復(fù)合材料在有效吸收衰減雷達波使飛機隱身的同時，本身還是一種結(jié)構(gòu)料，起著承載和減重的作用。減重對隱身飛機來講有著更為特殊的意義。

美國道爾化學(xué)公司研制的材料型號為Fibalog，第三章復(fù)合材料的增強材料雷達吸波結(jié)構(gòu)復(fù)合材料簡稱吸波復(fù)合材料美國道爾化學(xué)公司研制的43美國F117隱形戰(zhàn)斗機第三章復(fù)合材料的增強材料美國F117隱形戰(zhàn)斗機第三章復(fù)合材料的增強材料444.3異型截面玻璃纖維橢圓形、扁圓形、繭形，二葉形、三葉形、三角形、十字形、月芽形、帶形等第三章復(fù)合材料的增強材料4.3異型截面玻璃纖維橢圓形、扁圓形、繭形，二葉形、三葉形45

作用：（1）填充率提高，更能發(fā)揮各向異性；(2)比表面積大。因而有利于玻璃纖維與樹脂之間的界面粘結(jié)，從而提高復(fù)合材料的力學(xué)性能；

（3）表面有凹凸的異形玻璃纖維（如繭形、三葉形纖維）在制品中相互嵌合，提高了纖維間的摩擦力，從而提高了復(fù)合材料的強度；

（4）異形纖維對液體的保持力提高。

第三章復(fù)合材料的增強材料

作用：（1）填充率提高，更能發(fā)揮各向異性；46本節(jié)思考題：1玻璃纖維的結(jié)構(gòu)特性2玻璃纖維的表面改性及機理3特種玻璃纖維的處理方法第三章復(fù)合材料的增強材料本節(jié)思考題：第三章復(fù)合材料的增強材料47單鏈雙鏈第三章復(fù)合材料的增強材料單鏈雙鏈第三章復(fù)合材料的增強材料48熱塑性玻璃鋼

▼分類：以熱塑性樹脂為粘接劑的玻璃纖維增強材料，如尼龍、ABS、聚苯

乙烯等。

▼特點：強度不如熱固性玻璃鋼,但成形性好、生產(chǎn)率高，且比強度不低。

▼用途：

尼龍66玻璃鋼

剛度、強度、減摩性好，作軸承、軸承架、齒輪等精密件、電工件、汽車儀表、前后燈等

ABS玻璃鋼

化工裝置、管道、容器、

聚苯乙烯玻璃鋼

汽車內(nèi)裝、收音機機殼、空調(diào)葉片等

聚碳酸酯玻璃鋼

耐磨、絕緣儀表等

第三章復(fù)合材料的增強材料熱塑性玻璃鋼

▼分類：以熱塑性樹脂為粘接劑的玻璃纖維增強材料49干式空心限流電抗器采用多層并聯(lián)繞組，干式空心結(jié)構(gòu)。每個繞組由小截面絕緣鋁導(dǎo)線并聯(lián)繞制而成，電抗器整體由環(huán)氧玻璃纖維包封，經(jīng)高溫固化，每層繞組的導(dǎo)線引出端都焊接在上下鋁合金星形支架上，采用自然空氣對流冷卻方式，產(chǎn)品外表面涂抗老化、抗紫外線的絕緣漆。產(chǎn)品設(shè)計壽命長達30年第三章復(fù)合材料的增強材料干式空心限流電抗器采用多層并聯(lián)繞組，干式空心結(jié)構(gòu)。每個繞組501）耐腐蝕性：化學(xué)惰性的材質(zhì)，耐腐蝕性優(yōu)異，并可根據(jù)輸送介質(zhì)選擇不同的耐腐蝕管道。（2）機械強度大：耐水壓強度，耐外壓強度和耐沖擊強度均良好并可按要求的壓力設(shè)計制造管道和管件。（3）溫度適應(yīng)性強：使用溫度范圍：大于-70攝氏度小于250攝氏度，冰凍介質(zhì)下管道不裂。（4）流體阻力?。汗艿纼?nèi)壁光滑，粗糙系數(shù)0.0084,相同流量下,管徑可予縮小。（5）重量輕，壽命長：質(zhì)輕，運輸便利，施工費用低，無須維修，使用壽命長達50年以上。（6）保持水質(zhì)：無毒，輸送飲水用水，能保持長期水質(zhì)衛(wèi)生。

第三章復(fù)合材料的增強材料1）耐腐蝕性：化學(xué)惰性的材質(zhì)，耐腐蝕性優(yōu)異，并可根據(jù)輸送介質(zhì)51隨著通信業(yè)的發(fā)展，3G和FTTH正在啟動，城市接入網(wǎng)的建設(shè)步伐在加快，光纖接入的接入點越來越密，短距離多分支情況在城市接入網(wǎng)中會越來越多，可分支光纜隨之誕生。

子光纜的中間是松套光纖，外面可以用紡綸或玻璃纖維來加強，

第三章復(fù)合材料的增強材料隨著通信業(yè)的發(fā)展，3G和FTTH正在啟動，城市接入網(wǎng)的建設(shè)步52第三章復(fù)合材料的增強材料第三章復(fù)合材料的增強材料第三章復(fù)合材料的增強材料第三章復(fù)合材料的增強材料53復(fù)合材料的組成基體Matrix增強體Reinforcement界面Interface第三章復(fù)合材料的增強材料復(fù)合材料的組成基體增強體界面第三章復(fù)合材料的增強材料54增強材料的作用：a承受外界施加載荷，提高樹脂基體的力學(xué)性能。b顯示功能：可提高耐熱性，降低收縮率，以及賦予一些功能性（如磁學(xué)、電學(xué)等功能）增強材料的外觀形狀：

纖維狀：增強作用最明顯片狀顆粒狀第三章復(fù)合材料的增強材料增強材料的作用：第三章復(fù)合材料的增強材料55玻璃纖維碳纖維硼纖維碳化硅纖維Kevlar等有機物纖維

第三章復(fù)合材料的增強材料玻璃纖維第三章復(fù)合材料的增強材料56GF及其制品:第一節(jié)玻璃纖維什么是玻璃鋼？玻璃纖維與樹脂基體形成的復(fù)合材料第三章復(fù)合材料的增強材料GF及其制品:第一節(jié)玻璃纖維什么是玻璃鋼？玻璃纖維與樹脂基57玻璃纖維長纖玻璃纖維布玻璃纖維繩玻璃纖維紙玻璃纖維短纖第三章復(fù)合材料的增強材料玻璃纖維長纖玻璃纖維布玻璃纖維繩玻璃纖維紙玻璃纖維短纖第三章58第三章復(fù)合材料的增強材料第三章復(fù)合材料的增強材料59第三章復(fù)合材料的增強材料第三章復(fù)合材料的增強材料601.1.GF的分類1.1.1以玻璃原料成分分類（用于連續(xù)GF的分類）一般以不同的堿金屬氧化物含量來區(qū)分。無堿玻璃纖維（E玻璃纖維）中堿玻璃纖維（C玻璃纖維）高堿玻璃纖維（A玻璃纖維）

第三章復(fù)合材料的增強材料1.1.GF的分類第三章復(fù)合材料的增強材料61堿金屬氧化物含量0.05%化學(xué)穩(wěn)定性、電絕緣性能、強度好主要用作電絕緣材料、玻璃鋼的增強材料等

back第三章復(fù)合材料的增強材料堿金屬氧化物含量0.05%第三章復(fù)合材料的增強材料62堿金屬氧化物：一般指氧化鈉、氧化鉀。堿金屬氧化物是普通玻璃的主要成分之一，主要作用是降低玻璃的熔點。堿金屬氧化物含量越高，玻璃纖維的化學(xué)穩(wěn)定性、電絕緣性能、強度都會相應(yīng)下降。back第三章復(fù)合材料的增強材料堿金屬氧化物：一般指氧化鈉、氧化鉀。第三章復(fù)合材料的增強材料63

堿金屬氧化物含量11.5-12.5%含堿量高，不能用作電絕緣材料，但其化學(xué)穩(wěn)定性和強度尚好。一般用作乳膠布、方格布基材、酸性過濾布、窗紗基材等，也可作對電性能和強度要求不很嚴格的玻璃鋼增強材料。成本較低，用途較廣。

back第三章復(fù)合材料的增強材料第三章復(fù)合材料的增強材料64

堿金屬氧化物含量15％如采用碎的平板玻璃、碎瓶子玻璃等作原料拉制而成的玻璃纖維均屬此類?？捎米餍铍娖康母綦x片、管道包扎布和氈片等防水、防潮材料。

back第三章復(fù)合材料的增強材料第三章復(fù)合材料的增強材料651.1.2以單絲直徑分類

粗纖維：單絲直徑一般為30um初級纖維：單絲直徑大于20um；中級纖維：單絲直徑10-20um高級纖維：（亦稱紡織纖維）其單絲直徑3-10um。對于單絲直徑小于4um的玻璃纖維又稱為超細纖維。

一般：5-10um的纖維作為紡織制品用10-14um的纖維一般做無捻粗紗、無紡布、短切纖維氈等較為適宜。第三章復(fù)合材料的增強材料1.1.2以單絲直徑分類第三章復(fù)合材料的增強材料661.1.3按纖維性能分類

這是一類為適應(yīng)特殊使用要求，新發(fā)展起來的，纖維本身具有某些特殊優(yōu)異性能的新型玻璃纖維，大致可分為：高強玻璃纖維；高模量玻璃纖維；耐高溫玻璃纖維；耐堿玻璃纖維；耐酸玻璃纖維；普通玻璃纖維（指無堿及中堿玻璃纖維）；光學(xué)纖維；低介電常數(shù)玻璃纖維；導(dǎo)電纖維等第三章復(fù)合材料的增強材料1.1.3按纖維性能分類第三章復(fù)合材料的增強材料671.2GF的組成及結(jié)構(gòu)1）GF的化學(xué)組成

玻璃纖維的化學(xué)組成主要有SiO2、Be2O3、CaO、Al2O3等。這些物質(zhì)對玻璃纖維的性質(zhì)和生產(chǎn)工藝起決定性作用。以SiO2為主——稱硅酸鹽玻璃以Be2O3為主——稱硼酸鹽玻璃以P2O5為主——稱磷酸鹽玻璃

除主要成分以外，尚須加入其他的氧化物等。第三章復(fù)合材料的增強材料1.2GF的組成及結(jié)構(gòu)第三章復(fù)合材料的增強材料682）GF的結(jié)構(gòu)

無規(guī)則網(wǎng)絡(luò)學(xué)說：硅氧四面體，鋁氧三面體，硼氧三面體相互連成不規(guī)則的三維結(jié)構(gòu)。網(wǎng)絡(luò)間的空隙由Ca、Na、K、Mg等陽離子所填充。

SiO2的四面體組成的三維網(wǎng)絡(luò)

強度和模量主要取決于組成氧化物的三維結(jié)構(gòu)第三章復(fù)合材料的增強材料2）GF的結(jié)構(gòu)第三章復(fù)合材料的增強材料691.3GF的性能1.3.1物理性能a.外觀：光滑，圓柱形。纖維之間抱合力小，影響了與樹脂的復(fù)合效果。但光滑表面，對氣體和液體通過的阻力小，所以制作過濾材料較理想。并可提高堆砌度。b.密度：2.5左右，比金屬纖維輕第三章復(fù)合材料的增強材料1.3GF的性能第三章復(fù)合材料的增強材料701.3.2力學(xué)性能a.拉伸強度

GF的拉伸強度比玻璃高幾十倍第三章復(fù)合材料的增強材料1.3.2力學(xué)性能第三章復(fù)合材料的增強材料71影響玻璃纖維強度的因素：纖維直徑和長度：直徑越大，長度越小，強度越大；化學(xué)組成：含堿量越大，強度越?。淮娣艜r間：存放時間越長，強度越小(空氣中水分的侵蝕)施加負荷時間：施加負荷時間越長，強度越小

除此之外，玻璃液的缺陷，如雜質(zhì)，氣泡等也顯著影響GF的強度。第三章復(fù)合材料的增強材料影響玻璃纖維強度的因素：第三章復(fù)合材料的增強材料72b.彈性模量(剛性)

GF的彈性模量小于金屬合金。但大于其它人造纖維5-8倍。GF的彈性伸長率低，如E玻璃纖維僅3%左右，S玻璃纖維5.4%，這說明GF只有存在彈性變形，是完全彈性體。拉伸時，不存在屈服點。第三章復(fù)合材料的增強材料b.彈性模量(剛性)第三章復(fù)合材料的增強材料733)耐熱性與有機纖維比，GF是有很高的耐熱性，玻璃纖維是完全不燃燒的纖維，所以可以作為電氣絕緣材料和防火材料纖維GFPAPS軟化點（℃）500-750230-25088-110第三章復(fù)合材料的增強材料3)耐熱性纖維GFPAPS軟化點（℃）500-750744）GF的化學(xué)性質(zhì)GF與Glass相比，由于具有較大的比表面積，因此受介質(zhì)侵蝕度劇烈。GF對除HF，濃堿，H3PO4以外的化學(xué)藥品及有機溶劑具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性。第三章復(fù)合材料的增強材料4）GF的化學(xué)性質(zhì)第三章復(fù)合材料的增強材料752GF的生產(chǎn)工藝2.1坩堝拉絲鉑金坩堝拉絲：坩堝：鍋身：耐火硅材；漏板：鉑銠合金玻璃珠第三章復(fù)合材料的增強材料2GF的生產(chǎn)工藝玻璃珠第三章復(fù)合材料的增強材料762.2池窯拉絲（新技術(shù)）池窯拉絲是生產(chǎn)玻璃纖維的先進工藝，規(guī)模及生產(chǎn)能力遠遠大于坩堝拉絲。我國在1990年才有第一座從國外引進的年產(chǎn)4000噸無堿玻璃纖維池窯拉絲投產(chǎn)，其生產(chǎn)能力不足當(dāng)年全國產(chǎn)量的百分之五。第三章復(fù)合材料的增強材料2.2池窯拉絲（新技術(shù)）第三章復(fù)合材料的增強材料77不經(jīng)制球、坩堝再熔工序。工序簡化，原絲質(zhì)量好，產(chǎn)量高。產(chǎn)量高(可以實現(xiàn)1600孔，2000孔，更多孔的大漏板拉絲)。池窯拉絲法的特點第三章復(fù)合材料的增強材料池窯拉絲法的特點第三章復(fù)合材料的增強材料783GF的表面處理3.1浸潤劑作用潤滑—保護作用粘結(jié)—集束作用防止GF表面靜電荷的積累使GF獲得與基體樹脂有良好的相容性及界面化學(xué)結(jié)合或化學(xué)吸附等性能第三章復(fù)合材料的增強材料3GF的表面處理第三章復(fù)合材料的增強材料793.2表面處理劑又稱為偶聯(lián)劑，架橋劑，是一種能夠改變GF增強CM界面能的化合物。3.2.1偶聯(lián)劑的分類二種基團：一種可與GF表面結(jié)合，另一種可與基體通過物理或化學(xué)作用相結(jié)合。

第三章復(fù)合材料的增強材料3.2表面處理劑第三章復(fù)合材料的增強材料80偶聯(lián)劑主要可分為以下幾大類：硅烷偶聯(lián)劑有機鉻偶聯(lián)劑(沃蘭)鈦酸酯類偶聯(lián)劑其他偶聯(lián)劑第三章復(fù)合材料的增強材料偶聯(lián)劑主要可分為以下幾大類：第三章復(fù)合材料的增強材料81硅烷偶聯(lián)劑通式可寫為：RnSiX4-n

其中：R為有機功能基團，如—NH2，—SH，

X為易水解基團，Cl,OR,O(OCH3)等

水解-SiOH可與GF中的Si-OH作用第三章復(fù)合材料的增強材料硅烷偶聯(lián)劑水解-SiOH可與GF中的Si-OH作用第三章復(fù)82偶聯(lián)機理如下：i.e.甲基三氧甲基硅烷硅烷偶聯(lián)劑水解：三醇基硅烷與GF表面的Si—OH形成氫鍵GF在烘干過程中，硅烷偶聯(lián)劑與GF表面以H鍵形式結(jié)合的—OH，在高溫下發(fā)生醚化反應(yīng)，脫去1分子水形成醚鍵，以形成的共價鍵結(jié)合第三章復(fù)合材料的增強材料偶聯(lián)機理如下：i.e.甲基三氧甲基硅烷第三章復(fù)合材料的增強83

與EP的相容性如何第三章復(fù)合材料的增強材料與EP的相容性如何第三章復(fù)合材料的增強材料84環(huán)氧樹脂固化，生成仲羥基，也可以與偶聯(lián)劑形成氫鍵和醚鍵你答對了嗎？back第三章復(fù)合材料的增強材料環(huán)氧樹脂固化，生成仲羥基，也可以與偶聯(lián)劑形成氫鍵和醚鍵你答對85有機鉻偶聯(lián)劑由不飽和有機酸與三價鉻離子形成的金屬鉻絡(luò)合物。最常用的有機鉻偶聯(lián)劑：

甲基丙烯酸氯化鉻絡(luò)合物(沃蘭)

第三章復(fù)合材料的增強材料有機鉻偶聯(lián)劑第三章復(fù)合材料的增強材料86第三章復(fù)合材料的增強材料第三章復(fù)合材料的增強材料873.2.2偶聯(lián)劑的作用：偶聯(lián)作用（既能與玻璃纖維相連，又能與樹脂間發(fā)生作用，從而增強界面的粘結(jié)）保護作用（保護玻璃纖維的表面，防止水分或其他有害介質(zhì)侵入）改善界面狀態(tài)（減少或消除界面弱點，改善界面狀態(tài)，使應(yīng)力有效傳遞）改善復(fù)合材料的性能（改善玻璃鋼性能，如耐水性、耐化學(xué)腐蝕性、力學(xué)性能、耐熱性等）第三章復(fù)合材料的增強材料3.2.2偶聯(lián)劑的作用：第三章復(fù)合材料的增強材料88（a）是未加相容劑的玻纖增強體系的沖擊試樣斷口掃描電鏡照片從中可以看出，（a）中有大量的玻纖從基體中拔出，證明與基體的粘接性較差，因而體系的力學(xué)性能不高。第三章復(fù)合材料的增強材料（a）是未加相容劑的玻纖增強體系的沖擊試樣斷口掃描電鏡照片從89b是玻纖增強PP的沖擊試樣的斷口掃描電鏡照片，（b）是加入MPP相容劑的玻纖增強體系，其中玻璃纖維與基體的結(jié)合較好，纖維拔出較少.第三章復(fù)合材料的增強材料b是玻纖增強PP的沖擊試樣的斷口掃描電鏡照片，（b）是加入M90MPP的加入，明顯改善了GF與PP的粘結(jié)作用。為什么？友情提示：參照反應(yīng)性增容機理第三章復(fù)合材料的增強材料為什么？友情提示：參照反應(yīng)性增容機理第三章復(fù)合材料的增強材料914特種玻纖4.1高強、高模GF高強、高模玻璃纖維的主要成分是：

SiO2、CaO、MgO三元組成。有高達1442—1453℃的結(jié)晶上限溫度，因此纖維成型溫度高達1500℃。

CaO對模量的貢獻應(yīng)用：宇航領(lǐng)域第三章復(fù)合材料的增強材料4特種玻纖第三章復(fù)合材料的增強材料92火箭的翼面

第三章復(fù)合材料的增強材料火箭的翼面第三章復(fù)合材料的增強材料934.2低介電玻璃纖維：

SiO2、Be2O3的含量占總重的95%以上有效降低介電性具有良好的吸波性隱身材料第三章復(fù)合材料的增強材料4.2低介電玻璃纖維：有效降低介電性具有良好的吸波性隱身材94雷達吸波結(jié)構(gòu)復(fù)合材料簡稱吸波復(fù)合材料

性能要求：比重低、比強度高、比模量高，

吸波復(fù)合材料在有效吸收衰減雷達波使飛機隱身的同時，本身還是一種結(jié)構(gòu)料，起著承載和減重的作用。減重對隱身飛機來講有著更為特殊的意義。

美國道爾化學(xué)公司研制的材料型號為Fibalog，第三章復(fù)合材料的