第2章復合材料的增強體

1、2.1 2.1 基本概念基本概念2.2 2.2 無機非金屬纖維無機非金屬纖維2.3 2.3 有機纖維（芳綸纖維）有機纖維（芳綸纖維）2.4 2.4 晶須及顆粒增強物晶須及顆粒增強物JJJJ主要內(nèi)容2.1 2.1 基本概念基本概念 增強材料增強材料 增強（韌）機制增強（韌）機制 界面作用界面作用 增強材料的分類增強材料的分類JJJJ2.1 2.1 基本概念基本概念 增強材料增強材料就象樹木中的纖維，混凝土中的鋼就象樹木中的纖維，混凝土中的鋼筋一樣，是復合材料的重要組成部分，并起到筋一樣，是復合材料的重要組成部分，并起到非常重要的作用。非常重要的作用。 在纖維增強復合材料中，纖維是承受載荷的在纖維

2、增強復合材料中，纖維是承受載荷的組元，纖維的力學性能決定了復合材料性能。組元，纖維的力學性能決定了復合材料性能。針葉樹的木材的組織針葉樹的木材的組織蒙脫土增強蒙脫土增強PMMA和和PS材料材料增強材料增強材料定義：定義： 增強體是復合材料中能提高基體材料力學性能的增強體是復合材料中能提高基體材料力學性能的組元物質(zhì)，它可以顯著提高基體的強度、韌性、模量、組元物質(zhì)，它可以顯著提高基體的強度、韌性、模量、耐熱、耐磨等性能。耐熱、耐磨等性能。SiC/硼硅硼硅玻璃復合玻璃復合材料的強材料的強度隨度隨SiC體積含量體積含量線性增加線性增加增韌機制增韌機制復合材料在受沖擊載荷時材料發(fā)生破壞（斷裂），復合材料

3、在受沖擊載荷時材料發(fā)生破壞（斷裂），其韌性大小取決于其韌性大小取決于材料吸收沖擊能量大小和抵抗裂紋擴展的能力。材料吸收沖擊能量大小和抵抗裂紋擴展的能力。 以纖維增強復合材料為例，以纖維增強復合材料為例，主要有纖維的拔出、主要有纖維的拔出、纖維與基體的脫粘、纖維與基體的脫粘、纖維搭橋等增韌機制。纖維搭橋等增韌機制。纖維脫粘纖維脫粘纖維搭橋纖維搭橋纖維拔出纖維拔出碳納米管碳納米管/聚苯聚苯乙烯復合材料乙烯復合材料的斷裂機理的斷裂機理纖維搭橋纖維搭橋纖維拔出纖維拔出 復合材料是由性質(zhì)和形狀各不相同的兩種或復合材料是由性質(zhì)和形狀各不相同的兩種或兩種以上材料組元復合而成的，在兩種材料之間兩種以上材料組元

4、復合而成的，在兩種材料之間必然存在把不同材料結(jié)合在一起的接觸面必然存在把不同材料結(jié)合在一起的接觸面界面界面 復合材料的復合材料的界面界面實質(zhì)上是具有納米級以上厚實質(zhì)上是具有納米級以上厚度的界面層，有的還會形成與增強材料和基體有度的界面層，有的還會形成與增強材料和基體有明顯差別的新相，稱之為明顯差別的新相，稱之為界面相界面相。 界面作用界面作用界面的粘結(jié)強度界面的粘結(jié)強度是衡量復合材料中增強材料是衡量復合材料中增強材料與基體間界面結(jié)合狀態(tài)的一個指標。與基體間界面結(jié)合狀態(tài)的一個指標。對于結(jié)構(gòu)復合材料而言，界面粘結(jié)強度過高對于結(jié)構(gòu)復合材料而言，界面粘結(jié)強度過高或過弱都不利于材料的力學性能。或過弱都不

5、利于材料的力學性能。 復合材料界面的粘結(jié)方式復合材料界面的粘結(jié)方式 機械結(jié)合機械結(jié)合靜電作用靜電作用界面擴散界面擴散界面反應界面反應增強材料的分類增強材料的分類 增強材料的強度、模量和密度增強材料的強度、模量和密度增強材料與基體材料的物理相容性增強材料與基體材料的物理相容性化學相容性化學相容性性能性能/價格比價格比在復合材料設(shè)計中，選擇增強材料的原則在復合材料設(shè)計中，選擇增強材料的原則對結(jié)構(gòu)復合材料而言，第一考慮的是增強材料的強度、對結(jié)構(gòu)復合材料而言，第一考慮的是增強材料的強度、模量和密度，其與基體物理及化學相容性主要反映界面模量和密度，其與基體物理及化學相容性主要反映界面作用和影響。作用和影

6、響。2.2 2.2 無機非金屬纖維無機非金屬纖維 2.2.1 碳纖維碳纖維 2.2.2 硼纖維硼纖維 2.2.3 碳化硅纖維碳化硅纖維 2.2.4 玻璃纖維玻璃纖維JJJJ2.2 2.2 無機非金屬纖維無機非金屬纖維2.2.1 碳纖維碳纖維碳纖維碳纖維是一種高性能增強是一種高性能增強纖維，最高強度可達纖維，最高強度可達7000MPa，最高彈性模量，最高彈性模量達達900GPa，密度，密度1.82.1 g/cm3，具有低熱膨脹、，具有低熱膨脹、高導熱、導電性好、耐磨、高導熱、導電性好、耐磨、耐高溫等特點?？煞譃樘寄透邷氐忍攸c。可分為碳纖維和石墨纖維兩種。纖維和石墨纖維兩種。 碳纖維碳纖維由聚丙烯

7、腈纖維（由聚丙烯腈纖維（PAN）、瀝青（）、瀝青（MP）、）、粘膠纖維（人造絲）等經(jīng)氧化、炭化等過程制得的粘膠纖維（人造絲）等經(jīng)氧化、炭化等過程制得的含碳量為含碳量為90%以上的纖維。按狀態(tài)分為長絲、短纖以上的纖維。按狀態(tài)分為長絲、短纖維和短切。維和短切。 碳纖維碳纖維的制備主要經(jīng)過的制備主要經(jīng)過5個階段：拉絲、牽引、個階段：拉絲、牽引、穩(wěn)定、碳化和石墨化穩(wěn)定、碳化和石墨化 典型碳纖維制造商：典型碳纖維制造商：Amoco、BASF Grafil Inc.、Toho Rayon、 Toray ；吉林炭素廠、上海炭素廠、；吉林炭素廠、上海炭素廠、蘭州炭素廠蘭州炭素廠CH2=CH (CH2CH)n

8、CN CN單體蒸餾提純單體蒸餾提純按配比混合按配比混合溶液聚合溶液聚合脫單脫單,過濾過濾,脫泡脫泡排序加捻排序加捻 溶液過濾溶液過濾纖維成型纖維成型熱水牽伸熱水牽伸熱水洗滌熱水洗滌熱水再牽伸熱水再牽伸熱水洗滌熱水洗滌上油上油熱輥干燥熱輥干燥加壓蒸加壓蒸汽牽伸汽牽伸熱輥定型熱輥定型卷繞卷繞上膠上膠 2500-3000石墨化石墨化 展平展平解捻解捻表面處理表面處理 1000-1800高溫碳化高溫碳化 200-300預氧化預氧化干干 燥燥收絲收絲纏繞纏繞 400-1000低溫碳化低溫碳化 單體單體聚合物聚合物原絲原絲預氧絲預氧絲碳纖維碳纖維聚合聚合紡絲紡絲預氧化預氧化碳化碳化 按力學性能分為按力學性

9、能分為通用型通用型和和高性能型高性能型 。 通用型通用型碳纖維強度為碳纖維強度為1000兆帕（兆帕（MPa）、模）、模量為量為100GPa左右。左右。 高性能型高性能型碳纖維又分為碳纖維又分為高強型高強型（HT） （強度（強度2000MPa、模量、模量250GPa）和）和高模型高模型（HM） （模（模量量300GPa以上）。強度大于以上）。強度大于4000MPa的又稱為的又稱為超超高強型高強型（UHT） ；模量大于；模量大于450GPa的稱為的稱為超高超高模型模型（UHM） 。隨著航天和航空工業(yè)的發(fā)展，還。隨著航天和航空工業(yè)的發(fā)展，還出現(xiàn)了出現(xiàn)了高強高伸型高強高伸型碳纖維，其延伸率大于碳纖維，

10、其延伸率大于2。用。用量最大的是聚丙烯腈基碳纖維。量最大的是聚丙烯腈基碳纖維。 普通型普通型 高強度型高強度型 高彈性模量型高彈性模量型 碳纖維的結(jié)構(gòu)模型碳纖維的結(jié)構(gòu)模型 碳纖維可加工成織物、氈、席、帶、紙及其他材料。碳纖維除用作絕熱保溫材料外，一般不單獨使用，多作為增強材料加入到樹脂、金屬、陶瓷、混凝土等材料中，構(gòu)成復合材料復合材料。 碳纖維增強的復合材料碳纖維增強的復合材料可用作飛機結(jié)構(gòu)材料、電磁屏蔽除電材料、人工韌帶等身體代用材料以及用于制造火箭航天器外殼、機動船、工業(yè)機器人、汽車板簧和驅(qū)動軸等。 我國首臺采用我國首臺采用碳纖維全碳纖維全復合材料車廂復合材料車廂的自卸車在內(nèi)的自卸車在內(nèi)蒙

11、古包頭下線，該車載重蒙古包頭下線，該車載重5050噸，自重噸，自重4.84.8噸，比金屬廂噸，比金屬廂體減重體減重29%29% 美國使用美國使用碳纖維復合材碳纖維復合材料料一次成型制造的一次成型制造的短劍短劍高速隱身試驗快艇高速隱身試驗快艇，在，在整體制造成形過程中不整體制造成形過程中不用焊接，更無需鉚接。用焊接，更無需鉚接。 碳纖維復合材料碳纖維復合材料- -美軍的美軍的F-22F-22隱身戰(zhàn)機隱身戰(zhàn)機 碳纖維復合材料碳纖維復合材料用于制造殲用于制造殲-20-20等等國產(chǎn)第四代戰(zhàn)機國產(chǎn)第四代戰(zhàn)機 美國先進飛美國先進飛機上采用復機上采用復合材料的示合材料的示意圖意圖 碳纖維在我國民用工業(yè)的應用

12、碳纖維在我國民用工業(yè)的應用體育休閑用品：體育休閑用品： 高爾夫球桿高爾夫球桿 棒球棒棒球棒 賽艇賽艇 弓弓 高爾夫球頭高爾夫球頭 壘球棒壘球棒 槳葉槳葉 箭桿箭桿 網(wǎng)球拍網(wǎng)球拍 冰球棒冰球棒 舵舵 拳擊手套拳擊手套 羽毛球拍羽毛球拍 滑雪板滑雪板 沖浪板沖浪板 風風 箏箏 釣漁竿釣漁竿 滑雪杖滑雪杖 滑雪護腿滑雪護腿 登山杖登山杖 自行車自行車 滑水杖滑水杖 球鞋底球鞋底 旱冰鞋旱冰鞋紡織機零件：紡織機零件： 傳劍帶傳劍帶 蹤桿蹤桿 蹤框蹤框 劍劍 頭頭 導桿導桿 傳劍輪傳劍輪 羅拉羅拉汽車零件：汽車零件： 發(fā)動機罩發(fā)動機罩 手柄手柄 板簧板簧 導流板導流板 車門車門 連軸器連軸器 排氣管護套

13、排氣管護套 固定托架固定托架 剎車片剎車片 車門車門 車牌車牌 內(nèi)裝飾（面板、把手等）內(nèi)裝飾（面板、把手等）醫(yī)療器械：醫(yī)療器械： X光照機床光照機床 CT床板床板 假腳假腳 照相暗盒照相暗盒 核磁共振床核磁共振床 韌帶韌帶 心藏半膜心藏半膜 人工關(guān)節(jié)人工關(guān)節(jié) 放射線照相用頭托放射線照相用頭托 刀床刀床 假肢假肢 診斷用擔架診斷用擔架建筑補強：建筑補強： 各種片材各種片材 增強水泥增強水泥 拉擠板材拉擠板材 增強混凝土建筑材料增強混凝土建筑材料 各種增強織物各種增強織物能源：能源： 抽油桿抽油桿 電動機殼電動機殼 汽車用天然氣瓶汽車用天然氣瓶 電加熱器電加熱器 風力發(fā)電葉片風力發(fā)電葉片 電加熱毯

14、電加熱毯工業(yè)日用品：工業(yè)日用品： 手電筒手電筒 電腦殼電腦殼 刀具手柄刀具手柄 手杖手杖 各種三角架各種三角架 傘把傘把 手機殼手機殼 揚聲器揚聲器 活動賬逢活動賬逢 手提箱手提箱 樂器（弓）樂器（弓） 戶外搖床戶外搖床 眼鏡架眼鏡架 計量尺計量尺 大型電鉆軸大型電鉆軸 各種筆桿（鋼筆、園珠筆、自動鉛筆等）各種筆桿（鋼筆、園珠筆、自動鉛筆等）其它：其它： 印刷羅拉印刷羅拉 新聞記者用伸縮桿新聞記者用伸縮桿 電纜繞線弓、電纜繞線弓、 彈簧彈簧碳纖維在我國民用工業(yè)的應用碳纖維在我國民用工業(yè)的應用2.2.2 硼纖維硼纖維（ boron fiber ） 硼纖維硼纖維是一種新型的無機纖維，是是一種新型的

15、無機纖維，是一種在金屬絲上沉積硼而形成的無機纖維。 硼纖維硼纖維的強度高,超過了鋼的強度。室溫下的斷裂強度為27443430MPa，彈性模量高達392412GPa，但相對密度只有鋼材的四分之一。 硼纖維硼纖維在惰性氣體中，高溫性能良好。在空氣中超過500時,強度顯著降低。 硼纖維硼纖維是很好的增強材料，可與金屬、塑料或陶瓷制成復合材料使用。主要用于航天、軍工等部門作為高溫結(jié)構(gòu)材料。由于這種纖維的活性大，在制作復合材料時易與基體相互作用、影響使用，這時可在纖維上涂敷BC、SiC涂層，以提高惰性。 硼纖維增強鋁基復合材料用于航天飛機主艙體支柱硼纖維增強鋁基復合材料用于航天飛機主艙體支柱2.2.3

16、碳化硅纖維（碳化硅纖維（silicon carbide fibre） 碳化硅纖維碳化硅纖維是以有機硅化合物為原料經(jīng)紡絲、碳化或氣相沉積而制得具有-碳化硅結(jié)構(gòu)的無機纖維,屬陶瓷纖維類。從形態(tài)上分有晶須和連續(xù)纖維兩種。 連續(xù)纖維連續(xù)纖維是碳化硅包覆在鎢絲或碳纖維等芯絲上而形成的連續(xù)絲或紡絲和熱解而得到純碳化硅長絲。 碳化硅纖維碳化硅纖維的最高使用溫度達1200，其耐熱性和耐氧化性均優(yōu)于碳纖維，強度達 19604410MPa，在最高使用溫度下強度保持率在 80以上，模量為176.4294GPa，化學穩(wěn)定性也好。 碳化硅纖維碳化硅纖維主要用作耐高溫材料和增強材料，耐高溫材料包括熱屏蔽材料、耐高溫輸送帶

17、、過濾高溫氣體或熔融金屬的濾布等。做增強材料時，常與碳纖維或玻璃纖維合用，以增強金屬（如鋁）和陶瓷為主，制成噴氣式飛機的剎車片、發(fā)動機葉片、著陸齒輪箱和機身結(jié)構(gòu)材料等，軍用步槍槍筒、坦克履帶、導彈、火箭、魚雷等外殼。 2.2.4 玻璃纖維玻璃纖維無捻玻璃纖維無捻玻璃纖維 玻璃纖維網(wǎng)格布玻璃纖維網(wǎng)格布 1、E-E-玻璃玻璃 亦稱無堿玻璃無堿玻璃，系一種硼硅酸鹽玻璃。具有良好的電氣絕緣性及機械性能，廣泛用于生產(chǎn)電絕緣用玻璃纖維，也大量用于生產(chǎn)玻璃鋼。2、C-C-玻璃玻璃 亦稱中堿玻璃中堿玻璃，耐化學性特別是耐酸性優(yōu)于無堿玻璃，但電氣性能差，機械強度低于無堿玻璃纖維10%20%。 3、AR玻璃纖維玻

18、璃纖維 亦稱耐堿玻璃纖維耐堿玻璃纖維，主要是為了增強水泥而研制的。 4、A玻璃玻璃 亦稱高堿玻璃高堿玻璃，是一種典型的鈉硅酸鹽玻璃，因耐水性很差，很少用于生產(chǎn)玻璃纖維。 5、E-CR玻璃玻璃 是一種改進的無硼無堿玻璃，用于生產(chǎn)耐酸耐水性好的玻璃纖維是專為地下管道、貯罐等開發(fā)的新品種。 6、D D玻璃玻璃 亦稱低介電玻璃低介電玻璃，用于生產(chǎn)介電強度好的低介電玻璃纖維。 玻璃（纖維）的分類玻璃（纖維）的分類 以纖維外觀分類以纖維外觀分類 有連續(xù)纖維，其中有無捻粗紗及有捻粗紗有連續(xù)纖維，其中有無捻粗紗及有捻粗紗( (用于紡織用于紡織) )；短切纖維；空心玻璃纖維；玻璃粉及磨細纖維等。短切纖維；空心玻

19、璃纖維；玻璃粉及磨細纖維等。無捻粗紗無捻粗紗短切纖維短切纖維玻璃粉玻璃粉玻璃纖維的力學性能玻璃纖維的力學性能 抗拉強度很高抗拉強度很高(1200-1500MPa)，比塊狀玻璃高幾十倍。，比塊狀玻璃高幾十倍。 玻璃內(nèi)部及表面均存在著較多的微裂紋，在外力的玻璃內(nèi)部及表面均存在著較多的微裂紋，在外力的作用下，微裂紋處特別是表面微裂紋處，產(chǎn)生應力集作用下，微裂紋處特別是表面微裂紋處，產(chǎn)生應力集中，首先破壞。玻纖高溫成型時，減少了玻璃內(nèi)部成中，首先破壞。玻纖高溫成型時，減少了玻璃內(nèi)部成分的不均一性，使微裂紋產(chǎn)生的機會減少，因此纖維分的不均一性，使微裂紋產(chǎn)生的機會減少，因此纖維的強度提高。的強度提高。 玻

20、纖在成型過程中由于拉絲機的牽引力作用，使玻纖在成型過程中由于拉絲機的牽引力作用，使玻纖內(nèi)部分子產(chǎn)生一定的定向排列，抗拉強度提高。玻纖內(nèi)部分子產(chǎn)生一定的定向排列，抗拉強度提高。影響玻璃纖維強度的因素：影響玻璃纖維強度的因素： 纖維直徑和長度對拉伸強度的影響纖維直徑和長度對拉伸強度的影響直徑越細，拉伸強度越高；長度增加，拉伸強度顯著下降直徑越細，拉伸強度越高；長度增加，拉伸強度顯著下降 直徑直徑(m)性能性能457911拉伸強度拉伸強度(MPa)3000 38002400 29001750 21501250170010501250 可以用微裂紋理論解釋以上現(xiàn)象。因為纖維越細，微裂紋越少；纖可以用微

21、裂紋理論解釋以上現(xiàn)象。因為纖維越細，微裂紋越少；纖維越長，產(chǎn)生微裂紋的概率越大維越長，產(chǎn)生微裂紋的概率越大。玻璃纖維長度玻璃纖維長度(mm)纖維直徑纖維直徑(m)平均拉伸強度平均拉伸強度(MPa)51315002012.512109012.7360156013720化學組成對拉伸強度的影響化學組成對拉伸強度的影響含堿量越高，強度越低。含堿量越高，強度越低。無堿玻璃纖維比有堿玻璃纖維的拉伸強度高無堿玻璃纖維比有堿玻璃纖維的拉伸強度高20%。玻璃纖維玻璃纖維纖維直徑纖維直徑(m)拉伸強度拉伸強度(MPa)無堿無堿5.012000有堿有堿4.701600 無堿玻璃纖維成型溫度高、硬化速度快、結(jié)構(gòu)鍵能

22、大無堿玻璃纖維成型溫度高、硬化速度快、結(jié)構(gòu)鍵能大 氧化鈉、氧化鉀等堿性氧化物為助熔氧化物，它主要氧化鈉、氧化鉀等堿性氧化物為助熔氧化物，它主要通過破壞玻璃骨架，使結(jié)構(gòu)疏松，從而達到助溶的目的。通過破壞玻璃骨架，使結(jié)構(gòu)疏松，從而達到助溶的目的。 氧化鈉和氧化鉀的含量越高，玻璃纖維的強度會相應氧化鈉和氧化鉀的含量越高，玻璃纖維的強度會相應的降低。的降低。 高強玻璃纖維高強玻璃纖維 其特點是高強度、高模量，它的單纖維抗拉強度為2800MPa，比無堿玻纖抗拉強度高25%左右，彈性模量86000MPa，比E-玻璃纖維的強度高。用它們生產(chǎn)的玻璃鋼制品多用于軍工、空間、防彈盔甲及運動器械。玻璃纖維紗窗（隱形

23、紗窗）玻璃纖維紗窗（隱形紗窗）玻璃鋼游樂場玻璃鋼游樂場2.3 2.3 有機纖維有機纖維 2.3.1 天然纖維天然纖維 2.3.2 合成纖維合成纖維 1、芳綸纖維、芳綸纖維 2、其他合成纖維、其他合成纖維JJJJ纖維纖維 天然纖維天然纖維化學纖維化學纖維 合成纖維合成纖維 棉花、羊毛、蠶絲、麻等棉花、羊毛、蠶絲、麻等再生人造再生人造纖維纖維再生纖維再生纖維素纖維和素纖維和纖維素酯纖維素酯纖維等纖維等錦綸、滌錦綸、滌綸、腈綸、綸、腈綸、維綸、丙維綸、丙綸和氯綸綸和氯綸等等用低分子化合物為用低分子化合物為原料，通過化學合原料，通過化學合成和機械加工而制成和機械加工而制得的均勻線條或絲得的均勻線條或絲

24、狀高聚物。狀高聚物。以天然高分子化合以天然高分子化合物為原料，經(jīng)化學物為原料，經(jīng)化學處理和機械加工制處理和機械加工制得的纖維。得的纖維。2.3.1 天然纖維天然纖維參考文獻：參考文獻：魯博等編，魯博等編，天然纖維天然纖維復合材料復合材料，北京：化學北京：化學工業(yè)出版社，工業(yè)出版社，20052005年年 天然纖維天然纖維的種類很多長期大量用于紡織的有棉麻毛絲四種。棉和麻是植物纖維植物纖維，毛和絲是動物纖維動物纖維，石棉存在于地殼的巖層中，稱礦物纖維礦物纖維。 植物纖維植物纖維主要組成物質(zhì)是纖維素，又稱為天然纖維素纖維。根據(jù)在植物上成長的部位的不同，分為種子纖維、葉纖維和莖纖維。 1.種子纖維：棉

25、、木棉等； 2.葉纖維：劍麻、蕉麻等； 3.莖纖維：苧麻、亞麻、大麻、黃麻、竹等。 棉的結(jié)構(gòu)棉的結(jié)構(gòu)顯微鏡下未經(jīng)處理的棉織品顯微鏡下未經(jīng)處理的棉織品和和用用PEG溶液處理的織品溶液處理的織品 動物纖維動物纖維主要成分是蛋白質(zhì)，又稱為天然蛋白質(zhì)纖維，分為毛和腺分泌物兩類。 1.毛發(fā)類：綿羊毛、山羊毛、駱駝毛、兔毛、牦牛毛等； 2.腺分泌物：桑蠶絲、柞蠶絲等。羊毛纖維的卷曲羊毛纖維的卷曲羊毛纖維剖面圖羊毛纖維剖面圖石棉石棉天然纖維塑料復天然纖維塑料復合地板成品合地板成品環(huán)保型木塑復合材料2.3.2 合成纖維合成纖維1 1、芳綸纖維、芳綸纖維 芳綸纖維芳綸纖維全稱為聚對苯二甲酰對苯二胺（PPTA）,

26、英文為Aramid fiber（杜邦公司的商品名為Kevlar凱夫拉），具有超高強度、高模量和耐高溫、耐酸耐堿、重量輕等優(yōu)良性能,其強度是鋼絲的 56倍 ，模量為鋼絲或玻璃纖維的23倍，韌性是鋼絲的2倍，而重量僅為鋼絲的1/5左右，號稱合成的鋼絲，在560度的溫度下，不分解，不融化。 芳綸纖維及其應用芳綸纖維及其應用防彈衣、頭盔芳綸繩2 2、其他合成纖維、其他合成纖維 合成纖維合成纖維是以煤、石油、天然氣、水、空氣、食鹽、石灰石等為原料，經(jīng)化學處理制成的人工纖維。70年代合成纖維的年產(chǎn)量已占世界纖維總產(chǎn)量的一半。 合成纖維合成纖維的主要品種有：綿綸（聚酰胺）、腈綸（聚丙烯腈）、滌綸（聚酯）、維

27、綸（聚乙烯醇）、丙綸（聚丙烯）和氯綸（聚氯乙烯）等六種，其中前三種產(chǎn)量最大，占整個合成纖維產(chǎn)量的90。 綿綸綿綸是最早出現(xiàn)的合成纖維，尼龍66和尼龍6先后于1939年和1943年開始工業(yè)化生產(chǎn)。特點是比重大、強度高，具有突出的耐磨性，大多用于制造絲襪、襯衣、漁網(wǎng)、纜繩、降落傘、宇航服、輪胎簾布等。性能：性能：具有與羊毛相似的特性，質(zhì)輕，保溫性和體積膨大性優(yōu)良。具有與羊毛相似的特性，質(zhì)輕，保溫性和體積膨大性優(yōu)良。強韌（與棉花相同）而富有彈性，軟化溫度高。吸水率低，強韌（與棉花相同）而富有彈性，軟化溫度高。吸水率低，不適宜作貼身內(nèi)衣。缺點是強度不如尼龍和滌綸不適宜作貼身內(nèi)衣。缺點是強度不如尼龍和滌

28、綸 結(jié)構(gòu)式結(jié)構(gòu)式: :用途：用途：大約大約70%70%作衣料用（紡織物占作衣料用（紡織物占60%60%左右），用于工業(yè)生產(chǎn)的只占左右），用于工業(yè)生產(chǎn)的只占5%5%左右左右 nCNCH2CH聚丙烯腈纖維(腈綸、人造羊毛)性能：性能：顯著優(yōu)點是：抗皺、保型、挺括、美觀。對熱、光穩(wěn)定性好。顯著優(yōu)點是：抗皺、保型、挺括、美觀。對熱、光穩(wěn)定性好。潤濕時強度不降低，經(jīng)洗耐穿，可與其他纖維混紡。年久不會潤濕時強度不降低，經(jīng)洗耐穿，可與其他纖維混紡。年久不會變黃。缺點是不吸汗，而且需要高溫染色變黃。缺點是不吸汗，而且需要高溫染色 結(jié)構(gòu)式結(jié)構(gòu)式: :用途：用途：是產(chǎn)量最大的合成纖維，大約是產(chǎn)量最大的合成纖維，大

29、約90%90%作為衣料用（紡織品為作為衣料用（紡織品為75%75%，紡織物為紡織物為15%15%）。也大量用于飲料瓶的制作，用于工業(yè)生產(chǎn)的只）。也大量用于飲料瓶的制作，用于工業(yè)生產(chǎn)的只占總量的占總量的6%6%左右左右 nCOOCOO (CH2)2O 聚對苯二甲酸乙二醇酯(滌綸、的確涼) 滌綸滌綸俗稱的確良，它兼有綿綸和腈綸的特點，強度高、耐磨，混紡后的棉滌綸和毛滌綸為最常用的衣著用料。在工業(yè)上，滌綸還可制作輪胎簾布、固定帶及運輸帶等。滌綸纖維出世較晚，但70年代已超過綿綸而居合成纖維首位。性能：性能：親水性好，吸濕率可達親水性好，吸濕率可達5%，和尼龍相等，與棉花（，和尼龍相等，與棉花（7%）

30、相）相近。強度與聚酯或尼龍相近，拉伸彈性比羊毛差，比棉花好近。強度與聚酯或尼龍相近，拉伸彈性比羊毛差，比棉花好 結(jié)構(gòu)式結(jié)構(gòu)式: :用途：用途：70%用于工業(yè)生產(chǎn)，其中以布和繩索居多?？纱婷藁ㄗ饕铝嫌糜诠I(yè)生產(chǎn)，其中以布和繩索居多?？纱婷藁ㄗ饕铝嫌糜?nOHCH2CH聚乙烯醇纖維（維綸、維尼綸）2.5 2.5 晶須及顆粒增強物晶須及顆粒增強物2.5.1 晶須晶須- 碳化硅碳化硅 晶須晶須是由高純度單晶生長而成的短纖維。其機械強度等于鄰接原子間力。晶須的高度取向結(jié)構(gòu)不僅使其具有高強度、高模量和高伸長率，而且還具有電、光、磁、介電、導電、超導電性質(zhì)。晶須的強度遠高晶須的強度遠高于其他短切纖維，主

31、要用作復于其他短切纖維，主要用作復合材料的增強體，用于制造高合材料的增強體，用于制造高強度復合材料。強度復合材料。 晶須是一種直徑為零點幾至幾個微米的針狀晶須是一種直徑為零點幾至幾個微米的針狀單晶體纖維材料。單晶體纖維材料。在單晶體中的原子排列非常整齊，幾乎沒有在單晶體中的原子排列非常整齊，幾乎沒有多晶材料中存在的各種缺陷，如雜質(zhì)、空穴多晶材料中存在的各種缺陷，如雜質(zhì)、空穴和位錯等，因此從強度而言，晶須的強度接和位錯等，因此從強度而言，晶須的強度接近理論極限。近理論極限。如果晶須能夠象上述的纖維那樣可以非常長，如果晶須能夠象上述的纖維那樣可以非常長，則是最理想的增強纖維。則是最理想的增強纖維。 制造晶須的材料分金屬金屬、陶瓷陶瓷