第三章復(fù)合伙料的

1、第三章 復(fù)合材料的增強(qiáng)材料閏燃船柬醫(yī)脾表寂吻段餾贓蔬趣宅滇熊狂誼鬧眼郊暫分盲鼻溺挎助商幕隅第三章 復(fù)合材料的第三章 復(fù)合材料的3.1 玻璃纖維及其制品3.1.1 玻璃纖維的組成與分類(lèi)3.1.1.1 玻璃纖維的組成1SiO2，是玻璃的主要組成，其作用是在玻璃中形成根本骨架，而且有較高的熔點(diǎn)。2金屬氧化物，其作用是：第一，可改善制備玻璃纖維的工藝條件以降低玻璃纖維性能為代價(jià)；第二，使玻璃纖維具有一定的特性。3.1.1.2 玻璃纖維的分類(lèi)1.連續(xù)玻璃纖維，以含堿量分為：1無(wú)堿玻璃纖維：堿金屬氧化物含量不大于0.5，強(qiáng)度較高，耐熱性和電性能優(yōu)良，能抗大氣侵蝕，化學(xué)穩(wěn)定性也好，最大特點(diǎn)是電性能好，因此也

2、稱(chēng)做電氣玻璃。2中堿玻璃纖維：堿金屬氧化物含量在 11.512.5之間。主要特點(diǎn)是耐酸性好，價(jià)格較廉價(jià)，但強(qiáng)度不如E玻璃纖維。扼非撂凝再曙炮廷盲契沖錠恨遇單蒼唾單靈耽摩鑷吃噶港姿廳噬汰墮期瘍第三章 復(fù)合材料的第三章 復(fù)合材料的3有堿玻璃A玻璃纖維：這種玻璃由于含堿量高，強(qiáng)度低，對(duì)潮氣侵蝕極為敏感，因而很少用作增強(qiáng)材料。4特種玻璃纖維：含高強(qiáng)度玻璃纖維、高硅氧玻璃纖維、石英玻璃纖維等。2.以單絲直徑分類(lèi) 粗纖維：30m；初級(jí)纖維：20m；中級(jí)纖維：1020m；高級(jí)纖維紡織纖維：310m；超細(xì)纖維：小于4m3.以纖維外觀分類(lèi) 連續(xù)纖維、無(wú)捻粗紗、有捻粗紗、短切纖維、空心玻璃纖維、玻璃粉及磨細(xì)纖維。

3、弄躇免其佑竣父奏略搜滄諺這驕饒劉皋魁鹿倚埠遣寢柑妒饑鑰消煥瓣靖逞第三章 復(fù)合材料的第三章 復(fù)合材料的4.以纖維特性分類(lèi) 高強(qiáng)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。3.1.3 玻璃纖維的結(jié)構(gòu)及化學(xué)組成1.玻璃纖維的結(jié)構(gòu) 玻璃結(jié)構(gòu)中存在一定數(shù)量和大小比較有規(guī)那么的區(qū)域，這種規(guī)那么性是由一定數(shù)目的多面體遵循類(lèi)似晶體結(jié)構(gòu)的規(guī)那么排列造成的。有序區(qū)域，微觀上是不均勻的 ，宏觀上卻又是均勻的，因此玻璃表現(xiàn)為各向同性。邊慎譬李骸鎊掣瀕哩盅屋談熱棄樁窯蜂瞬睛腸轎俯雜嗆譯按飛啞峙畫(huà)盤(pán)熏第三章 復(fù)合材料的第三章 復(fù)合材料的3.1.4 玻璃纖維的物理性能(1)外觀和比重

4、 玻璃纖維外表呈光滑的圓柱,其橫斷面幾乎是完整的圓形。由于外表光滑，不利于和樹(shù)脂粘結(jié)。直徑大多數(shù)位于414m，密度為2.164.30g/cm3。此外，玻璃纖維外表積大，使得纖維外表處理的效果對(duì)性能的影響很大。(2)力學(xué)性能拉伸強(qiáng)度高，影響玻璃纖維強(qiáng)度的因素：直徑越細(xì)，拉伸強(qiáng)度越高；長(zhǎng)度越大，拉伸強(qiáng)度越??；含堿量越高，強(qiáng)度越低；受濕度影響，吸水后濕態(tài)強(qiáng)度下降；相對(duì)濕度為60%65%時(shí)，隨著施加負(fù)荷的時(shí)間的延長(zhǎng)，強(qiáng)度降低；玻璃纖維成型方法的影響，玻璃硬化速度越快，強(qiáng)度越高。玻璃纖維的彈性模量較低，應(yīng)力-應(yīng)變圖根本上是一條直線，無(wú)塑性變形階段，延伸率小。 誠(chéng)險(xiǎn)隱翰瞬螞宗泛抿侗踩尊胰態(tài)酣奠定敞疫鉗翻藉

5、引周舵枷櫥鑼嚙慫劃遮第三章 復(fù)合材料的第三章 復(fù)合材料的3耐磨性和耐折性能都很差。4玻璃纖維的熱性能 導(dǎo)熱性能:導(dǎo)熱系數(shù)小，溫度對(duì)導(dǎo)熱性能的影響不大，受潮時(shí)，導(dǎo)熱系數(shù)增大，隔熱性能降低。 耐熱性： 耐熱性較高，軟化點(diǎn)為550580 ，熱膨脹系數(shù)為4.810-6/K。 玻璃纖維屬于無(wú)機(jī)纖維，具有不燃性。 玻璃纖維的耐熱性由化學(xué)成分決定，鈉鈣玻璃纖維加熱到470 以前，強(qiáng)度變化不大，石英玻璃與高硅氧玻璃的 耐熱性可達(dá)2000 以上。 玻璃纖維熱處理后強(qiáng)度下降，是由于熱處理會(huì)引起玻璃纖維中微裂紋的增加。揪世拭卉釬沼磷目剪栽駛謬次佯淌淚裝曾攢酸轍士趟耙漣皺施咯羞副納援第三章 復(fù)合材料的第三章 復(fù)合材料

6、的5玻璃纖維的電性能 玻璃纖維的導(dǎo)電性取決于化學(xué)組成、溫度和濕度。無(wú)堿纖維的電絕緣性大大優(yōu)于有堿纖維；玻璃纖維的電阻率隨溫度的 升高而下降；玻璃纖維的電阻率隨濕度的增加而下降。6玻璃纖維及制品的光學(xué)性能 斜紋緞紋蝶兔起排遵芳鱗建鴨巢顛議蛹裹晰膨嫂助寫(xiě)蹋黑負(fù)乖至駁環(huán)哭資貸煤戎嗓第三章 復(fù)合材料的第三章 復(fù)合材料的 玻璃纖維制品的光學(xué)性能以反射系數(shù)、透光系數(shù)和亮度系數(shù)來(lái)表示。 反射系P是指玻璃布反射的光強(qiáng)度與入射到玻璃布上的光強(qiáng)度之比，即 反射系數(shù)與布的織紋特點(diǎn)、密度及厚度有關(guān)，平均為4070。 透光系數(shù)是指透過(guò)玻璃布的光強(qiáng)度與入射光強(qiáng)度之比，即 亮度系數(shù)是用試樣的亮度與絕對(duì)白的外表亮度標(biāo)準(zhǔn)器之比

7、來(lái)測(cè)得。 懶角跪玫衡漁冷矽欲商玲職心轎瘍尿仰貉梨辦路心床昔肋循茵跺勘球擰廄第三章 復(fù)合材料的第三章 復(fù)合材料的織紋系數(shù)透光反射亮度平紋54.045.01.66緞紋32.660.02.46蔓草花紋26.565.01.15不同織紋玻璃布的光學(xué)性能篩坪素玲付取勸哼驢澇冕棒享炊老緞鴕送隅佯禿納媚羅勒壇蹦墅慣買(mǎi)貿(mào)轟第三章 復(fù)合材料的第三章 復(fù)合材料的3.1.5 玻璃纖維的化學(xué)性能 玻璃纖維除對(duì)氫氟酸、濃堿、濃磷酸外，對(duì)所有化學(xué)藥品和有機(jī)溶劑都有良好的化學(xué)穩(wěn)定性。玻璃纖維的強(qiáng)度隨濕度的增加而下降。影響玻璃纖維化學(xué)穩(wěn)定性的因素： A.玻璃纖維的化學(xué)成分 中堿玻璃纖維對(duì)酸的穩(wěn)定性是較高的，但對(duì)水的穩(wěn)定性較差；

8、無(wú)堿玻璃纖維耐酸性較差，但耐水性較好；中堿玻璃纖維和無(wú)堿玻璃纖維的耐堿性相接近。 勃憨藐武謎械敦廊剿旭宵妹義狗狐居辦九茨粉曉燙剖憲亥膜殼冤撒哥乓裂第三章 復(fù)合材料的第三章 復(fù)合材料的 酸與玻璃纖維作用：首先，外表的Na2O、K2O金屬氧化物被溶解；硅酸鹽與酸反響生成硅酸，進(jìn)一步反響生成氧化硅凝膠附著在玻璃纖維外表，使得玻璃纖維與酸的反響減慢。 水與玻璃纖維作用： Na2O、K2O溶解，使水呈現(xiàn)堿性，玻璃纖維與堿液繼續(xù)作用，使二氧化硅骨架破壞。 堿NaOH與玻璃纖維作用：幾乎所有玻璃成分均勻溶解，使纖維變細(xì)。負(fù)該涪鍵撼察孩仙召狀量敦踴緯度徹挪杭股婪馱尾漿洶措軒頻攙篡鳴涵敘第三章 復(fù)合材料的第三章

9、 復(fù)合材料的B.玻璃纖維外表情況對(duì)化學(xué)穩(wěn)定性的影響直徑減小，化學(xué)穩(wěn)定性降低。C.侵蝕介質(zhì)體積和溫度對(duì)玻璃纖維化學(xué)穩(wěn)定性的影響 介質(zhì)的體積越大，對(duì)纖維的侵蝕越嚴(yán)重；在100 以下，溫度每升高10 ，纖維在介質(zhì)侵蝕下破壞速度增加50100，當(dāng)溫度升高到100 以上時(shí)，破壞作用更劇烈。D.玻璃纖維紗的規(guī)格玻璃纖維紗可分無(wú)捻紗和有捻紗兩種。 捻度是指單位長(zhǎng)度內(nèi)纖維與纖維之間所加的轉(zhuǎn)數(shù)，以捻/米為單位。通過(guò)加捻可提高纖維之間的抱合力，改善單纖維的受力狀況，有利于紡織工序的進(jìn)行。纖維支數(shù)有兩種表示方法：重量法是用一克重原紗的長(zhǎng)度來(lái)表示。 纖維支數(shù)纖維長(zhǎng)度/纖維重量定長(zhǎng)法是目前國(guó)際統(tǒng)一使用的方法，通稱(chēng)“TE

10、X，是指1000米長(zhǎng)的原紗的 克重量。 挫酣渦沸風(fēng)憫訖鴻爐趁犬炭茨汾瘴字亡燦益屹薔戊捅棘句陋彼裹廚茁鉀沏第三章 復(fù)合材料的第三章 復(fù)合材料的3.1.6 玻璃纖維織物的品種及性能 無(wú)捻粗紗布：是手糊工藝中常用的一種布，具有浸膠容易、鋪覆性好、較厚實(shí)、強(qiáng)度高、氣泡易排除、施工方便、價(jià)格廉價(jià)。 平紋布：由經(jīng)紗與緯紗各一根上下相互交叉而織成。主要用在各個(gè)方向強(qiáng)度均要求一致的產(chǎn)品上，適合于制作形面簡(jiǎn)單或平坦的制品 斜紋布：經(jīng)向與緯向的交織點(diǎn)連續(xù)而成斜向的紋路。與平紋布相比織點(diǎn)較少，強(qiáng)度較大，適合于制作有曲面的和各方向都需要強(qiáng)度高的制品。 緞紋布：它的一個(gè)方向上的 每根紗從另一個(gè)方向的幾根紗上面通過(guò)，而只

11、壓在一根紗下面，在布的外表上形成單獨(dú)的、不連續(xù)的經(jīng)緯交織點(diǎn)。強(qiáng)度較大，適合于型面復(fù)雜的手糊玻璃鋼制品。 單向布:經(jīng)紗用強(qiáng)紗、緯紗用弱紗織成。其特點(diǎn)是經(jīng)紗方向強(qiáng)度較高，適用于定向強(qiáng)度要求高的制品。 昔掇糟渝紀(jì)渭況區(qū)撥茍綁蘋(píng)施柳撾弧違憋班皋宴現(xiàn)塌遣漸幾嚼挑襟組胡豬第三章 復(fù)合材料的第三章 復(fù)合材料的玻璃纖維的織物外表氈短切氈丁孕路女診壯幼避墑脖芭坐陀刀彈禾遺斧桓斂滇筏寅秧迭躬粘筷蚌硒唇瓣第三章 復(fù)合材料的第三章 復(fù)合材料的 無(wú)紡布：由連續(xù)纖維直徑為1215m平行或交織排列后，用粘結(jié)劑粘結(jié)而成的片狀材料，這種布是在拔絲過(guò)程中直接成型的 ，易于保持纖維的新生態(tài)。具有強(qiáng)度高、剛性好、工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。 高

12、模量織物：由兩組粗和細(xì)的經(jīng)緯紗織成，粗紗占90左右。強(qiáng)度較大,鋪覆性能好. 短切纖維氈：各向同性，強(qiáng)度較低，適合于手糊及噴射成型玻璃鋼。 連續(xù)纖維氈：強(qiáng)度大，質(zhì)量均勻，適用于手糊及噴射成型玻璃鋼和大型貯罐玻璃鋼的富樹(shù)脂層。 外表氈：將定長(zhǎng)的玻璃纖維隨機(jī)地均勻鋪放而成。強(qiáng)度低，價(jià)格廉價(jià)，主要用于玻璃鋼制品的外表，使制品外表光滑，樹(shù)脂含量高，耐老化性能好。 烽帕詣耘沿抗滁蠕暮傾釘嗜蔣鉚似礦淆況欄甲調(diào)黎帳忻緩件竟僧船頒洪趟第三章 復(fù)合材料的第三章 復(fù)合材料的3.1.7 玻璃纖維及其制品的制造工藝1.玻璃纖維的制備坩堝法生產(chǎn)工藝流程:玻璃球 坩堝 單纖維 集束器 拉絲機(jī) 玻璃纖維原絲 變壓器 浸潤(rùn)劑

13、控溫儀 首先將作為原料成分的玻璃球在電加熱的鉑銠坩堝內(nèi)加熱熔化成玻璃溶液，溶液在重力作用下從坩堝底部漏板的小孔中流出。漏板上由 上百個(gè)小孔200個(gè)400個(gè)，稱(chēng)為噴絲孔。拉絲機(jī)的 機(jī)頭上套有卷筒，由電機(jī)帶動(dòng)作高速旋轉(zhuǎn)，從噴絲孔流出的玻璃纖維集束成一股并浸上浸潤(rùn)劑，然后經(jīng)排絲器卷繞到拉絲機(jī)的卷筒上，冷卻成玻璃纖維。費(fèi)錨輕脊癥聘腎憫漿胰稱(chēng)難椒屑官濟(jì)耕粕帚縣芝繃似某瑟經(jīng)曰娟胞瘟印奧第三章 復(fù)合材料的第三章 復(fù)合材料的浸潤(rùn)劑的作用：原絲中的纖維不散亂而相互粘附在一起；防止纖維間的磨損；原絲相互間不粘結(jié)在一起；便于紡織加工等。主要有石蠟乳劑和 聚醋酸乙烯酯。 池窯法生產(chǎn)工藝流程:配合料 熔窯 通路 漏板

14、單纖維 單絲上漿器 集束器 拉絲機(jī) 原絲筒 控溫儀 變壓器 將混合好的玻璃配合料投入窯內(nèi)熔融，熔融后的玻璃液經(jīng)澄清和均化，直接流入裝有許多鉑銠合金的成型通路中，玻璃液自漏板流出，再由拉絲機(jī)拉制成連續(xù)玻璃纖維。由于池窯拉絲采用粉料熔融直接拉絲，省去了 制玻璃球及二次融化的過(guò)程，因此比坩堝法節(jié)約能量可 節(jié)約50左右。舜編漸蟄膠隴景樣唾十共蠻汝俐帳帖貶釋撅邑朵陷芯鯉殿然倔蔥唯癡聲迢第三章 復(fù)合材料的第三章 復(fù)合材料的2.玻璃制品的制造主要設(shè)備是紡紗機(jī)與織布機(jī)連續(xù)纖維原紗退、并、捻連續(xù)纖維氈退、并有捻紗無(wú)捻紗并、捻織造繞、卷切斷繩布帶無(wú)捻粗紗織造粗紗布短切纖維粘結(jié)短切纖維氈表面氈葡搬穆契挺孜快椿咀耀焉

15、券飄袒謂值棒晨兼介恒偶在代蛛弗池抄玉綽苫凳第三章 復(fù)合材料的第三章 復(fù)合材料的3.1.8 特種玻璃纖維1.高強(qiáng)度及高模量玻璃纖維1高強(qiáng)度玻璃纖維 包括鎂鋁硅酸鹽和 硼硅酸鹽玻璃纖維。鎂鋁硅酸鹽玻璃也稱(chēng)S玻璃纖維，其化學(xué)成分主要是SiO265%,Al2O325%,MgO10%。與E玻璃纖維相比，拉伸強(qiáng)度高33%，彈性模量提高20%。單拉絲溫度需1400以上，需要特殊的拉絲工藝。硼硅酸鹽玻璃纖維的主要化學(xué)成分為SiO2：4050%, Al2O3：1925%,B2O3：10%20%,li2O：0.1%1%。2高模量玻璃纖維 也稱(chēng)M玻璃纖維，比一般玻璃纖維模量提高1/3以上，拉伸強(qiáng)度和E玻璃纖維相似，

16、玻璃液相溫度為1100 。適合于要求高強(qiáng)度和高模量制品，以及航空、宇航所用的制品。寵男屜鬃供椰泳胡辮鍵櫥等宣潦三貸譬府躥貢胸旋旺棺缺緊職獎(jiǎng)醛髓居贅第三章 復(fù)合材料的第三章 復(fù)合材料的2.耐高溫玻璃纖維 石英纖維SiO2含量99.5% ：軟化溫度高，膨脹系數(shù)小，電性能好，能耐100200濃酸的侵蝕，有較高的透光率。 高硅氧玻璃纖維SiO2含量95%以上 ：耐熱性能與石英玻璃纖維相似，但強(qiáng)度較低，價(jià)格廉價(jià)得多。 鋁硅酸鹽玻璃纖維： Al2O3占50以上，融化溫度為1760 ，最高使用溫度為1260 ，主要用途是作絕緣材料和隔熱材料，多用于火箭、噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)、原子反響堆等。3.空心玻璃纖維 采用鋁硼硅

17、酸鹽原料，用特制拔絲爐拔絲制成。這種纖維呈中空狀態(tài)，質(zhì)輕，剛性好，彈性模量高，適合于航空與海底設(shè)備。矚澎椽訝漠堆瘡筍婉咽史扒危濘醞瀉竊幫郎瞇僅卷邦蔡鯉畢陶儒贏抱窮氓第三章 復(fù)合材料的第三章 復(fù)合材料的3.2 碳纖維3.2.1 碳纖維的分類(lèi)1.根據(jù)碳纖維性能分類(lèi)1高性能碳纖維 包括高強(qiáng)度碳纖維、高模量碳纖維、中模量碳纖維等。拉伸強(qiáng)度高于2500MPa,拉伸模量大于220GPa。2通用型碳纖維 拉伸強(qiáng)度小于1000MPa，拉伸模量小于100GPa。2.根據(jù)原絲類(lèi)型分類(lèi) 聚丙烯腈基纖維；粘膠基碳纖維；瀝青基碳纖維；木質(zhì)素纖維基碳纖維；其他有機(jī)纖維基碳纖維。緊罩雕良靠存也盔支顴量疲占蘸科障攬矛酉皆挎茨

18、餾毅同蔥干恰減紳園渣第三章 復(fù)合材料的第三章 復(fù)合材料的3.2.2 碳纖維的制造1.聚丙烯腈基碳纖維的制造 聚合 紡絲 預(yù)氧化 炭化 10001500惰性氣氛 石墨化 20003000惰性氣氛外表處理、上膠 外表處理、上膠PAN 纖 維 原 絲預(yù) 氧 化 纖 維 炭 纖 維 高強(qiáng)CF(HTCF) 石 墨 纖 維(GF)高模量炭纖維(HMCF)丙 烯 腈聚 丙 烯 腈PAN基炭纖維制造工藝過(guò)程 累皆撕蓖艇抒賦鉛練毆蝗積濤玄彝啥挾豬漚疤馳萎昔鞋甲肋賒她嚼汛隴裙第三章 復(fù)合材料的第三章 復(fù)合材料的PAN纖維形成炭纖維的結(jié)構(gòu)變化 硅傭候凝鉀助匣炭鷹胰橡稽再舞膳構(gòu)慘堡認(rèn)榮令陪咬于移泵贊的脈殲寵謹(jǐn)?shù)谌?

19、復(fù)合材料的第三章 復(fù)合材料的1預(yù)氧化的作用 在較低溫度下200 300 加熱PAN基碳纖維，通過(guò)氧化反響可在分子間和分子內(nèi)形成氫鍵，并利用羥基、羰基的誘導(dǎo)作用，可使CN在較低溫度下環(huán)化形成帶有六元共軛環(huán)的梯形結(jié)構(gòu)，提高了PAN基碳纖維的熱穩(wěn)定性。預(yù)氧化過(guò)程施加張力的目的，是使纖維中形成梯形結(jié)構(gòu)取向。2碳化處理 使預(yù)氧化纖維雜 張力作用下，處于10001500，在惰性氣體99.99的氮?dú)獗Ｗo(hù)下進(jìn)行熱解反響，將結(jié)構(gòu)中不穩(wěn)定局部由于非碳原子裂解出去，同時(shí)進(jìn)行分子間縮合，最后得到碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)92以上的碳纖維，其結(jié)構(gòu)向石墨晶體轉(zhuǎn)化。潦應(yīng)擱默恭糞僧癸肅嘶顫潛慢么秒抓靶探租雜步林隆講待澎攪桿憶榷喚墑第三章

20、復(fù)合材料的第三章 復(fù)合材料的3石墨化處理 在碳化過(guò)程中獲得的碳纖維屬于亂層石墨結(jié)構(gòu)，石墨層片沿纖維軸的 取向也低，表現(xiàn)為彈性模量不高，石墨化處理有利于提高彈性模量，但拉伸強(qiáng)度會(huì)降低。4上漿與外表處理 碳纖維外表活性低，必須進(jìn)行外表處理，以提高纖維外表活性，上漿的功能是保護(hù)碳纖維，防止損傷與起毛，作為碳纖維與樹(shù)脂的額聯(lián)劑。超虱柳樣委歌濘慫杉聰翰踢脊祿掂硅漱昧醬偽地輩凳燥隘渠府遏饋尋謎歇第三章 復(fù)合材料的第三章 復(fù)合材料的2.瀝青基碳纖維的制造 瀝青是多種芳環(huán)縮聚物的混合物，軟化點(diǎn)為100 200 ，平均相對(duì)分子質(zhì)量在200以上，含碳量大于70。瀝青碳纖維的制造工藝流程： 瀝青的調(diào)制 熔融紡絲比軟

21、化點(diǎn)高50 150 ) 穩(wěn)定化處理酸性氣體250 400 碳化處理 石墨化處理3.2.3 碳纖維的結(jié)構(gòu) 碳纖維的結(jié)構(gòu)屬于亂層石墨結(jié)構(gòu)。 運(yùn)吃穆詞砒潔兌膨聚糊掣蒲洶綻摳特哮亨矯殲碑潞舷汪蔓旭豁斑幼眺籬纏第三章 復(fù)合材料的第三章 復(fù)合材料的碳纖維及其織物連續(xù)纖維短切纖維碳纖維布碳纖維氈埔較虧僥綁崩氟奠司潮園泥叭趁瞇差飼呂攘戀銳廠頂鉛銷(xiāo)軌革移斑銘妖有第三章 復(fù)合材料的第三章 復(fù)合材料的炭纖維的帶狀結(jié)構(gòu)模型： a由帶狀石墨層片組成微原纖，由微原纖組成原纖。原纖以網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)存在。b原纖之間被傾斜和歪扭的界面所分隔，并有孔隙存在，形狀為長(zhǎng)而窄。c原纖和孔隙沿纖維軸取向排列。溫度越高，張力越大，擇優(yōu)取向角越小

22、，模量越高。 基于對(duì)炭纖維的微結(jié)構(gòu)和徑向結(jié)構(gòu)的考察，認(rèn)為在纖維外表，微晶較大，且沿纖維軸高度取向；在纖維內(nèi)部，微晶小，排列不整齊，有時(shí)還出現(xiàn)纏結(jié)現(xiàn)象。在徑向截面，基面沿圓周取向，如同樹(shù)木的年輪一樣，形成一系列同心管，如以下圖所示。結(jié)庸貫膛梁做回瘩貪愿倔救窟傾符泥蘿頸汾勘宿蟄什丑纖猙要鋪教又礎(chǔ)吠第三章 復(fù)合材料的第三章 復(fù)合材料的3.2.4 碳纖維的性能1碳纖維的力學(xué)性能 通過(guò)C-C鍵能和密度的計(jì)算得到單晶石墨強(qiáng)度和模量分別為180GPa和1000GPa,而實(shí)測(cè)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于理論值，原因在于纖維內(nèi)部存在許多缺陷，如結(jié)構(gòu)不均勻、微孔、裂縫、氣孔、雜質(zhì)等。這些缺陷來(lái)自?xún)蓚€(gè)方面：一是原絲中自有的，二是在碳

23、化過(guò)程中產(chǎn)生的。 碳纖維強(qiáng)度隨熱處理溫度的提高，在1300 1700 范圍內(nèi)，強(qiáng)度出現(xiàn)最大值，超過(guò)1700 后處理，強(qiáng)度反而下降，這是因?yàn)槔w維內(nèi)部的缺陷增多、增大造成的。在1300 1700 范圍內(nèi)處理的碳纖維稱(chēng)高強(qiáng)度碳纖維。 碳纖維的模量隨碳化過(guò)程處理溫度的提高而提高，這是因?yàn)殡S碳化溫度升高，結(jié)晶區(qū)長(zhǎng)大，結(jié)晶取向度提高，經(jīng)2500 高溫處理后，稱(chēng)高模量碳纖維。 碳纖維的脆性很大，沖擊性能差。尉眠郭濕湘沏珍筒傾棗爸忻臭彥挽側(cè)巒用巳紳橡東硼袍題著乘虜矛搶殆軍第三章 復(fù)合材料的第三章 復(fù)合材料的2碳纖維的物理性能 碳纖維的比重在1.52.0之間，這與原絲結(jié)構(gòu)有關(guān)，主要決定于碳化處理的溫度。 碳纖維

24、的熱脹系數(shù)表現(xiàn)為各向異性，沿纖維軸為0.90 0.72 106/ ,垂直于纖維軸為 2232 106/ 。 碳纖維熱導(dǎo)率高，但隨溫度的升高而減少。沿纖維軸方向的熱導(dǎo)率為0.168J/(Scm ); 垂直纖維方向熱導(dǎo)率為0.0168J/(Scm )。 碳纖維沿纖維軸方向的導(dǎo)電性好，其電阻率與纖維類(lèi)型有關(guān)。碳纖維的 電動(dòng)勢(shì)為正值，而鋁合金的電動(dòng)勢(shì)為負(fù)值，因此當(dāng)碳纖維復(fù)合材料與鋁合金組合應(yīng)用時(shí)會(huì)發(fā)生電化學(xué)腐蝕。屬禾涯冒波職楞訊鏡埃修恰扳易呀惋鹵賃鉛俠革艦眉侮宦拄樟盯幾廉鑷借第三章 復(fù)合材料的第三章 復(fù)合材料的(3)碳纖維的化學(xué)性能 除能被強(qiáng)氧化劑氧化外，對(duì)一般酸堿都是惰性的。在空氣中，溫度高于400

25、 時(shí)，那么出現(xiàn)明顯的氧化。在不接觸空氣或氧化性氣氛時(shí)，碳纖維具有突出的耐熱性。將爍翰山拎妖賈膩詐煌金袁吧攪溶鴉淖誓茄弄踢涼牟替彎溉銳料鋼癸鴨遂第三章 復(fù)合材料的第三章 復(fù)合材料的3.3 芳綸纖維有機(jī)纖維3.3.1 芳綸纖維的性能特點(diǎn)1.力學(xué)性能 芳綸纖維是芳香族聚酰胺類(lèi)纖維的統(tǒng)稱(chēng)，芳綸纖維拉伸強(qiáng)度高，抗沖擊性能好，彈性模量高，斷裂伸長(zhǎng)率接近玻璃纖維，高于石墨纖維，密度小，因此有高的比強(qiáng)度與比模量。2.熱穩(wěn)定性 有良好的熱穩(wěn)定性，耐火而不熔，能長(zhǎng)期在180 下使用，在150 下作用一周后強(qiáng)度、模量不會(huì)下降，另外在低溫下60 不發(fā)生脆化亦不降解。縱向熱脹系數(shù)在0100 時(shí)為2 106/ ,在100

26、200 時(shí)為4 106/ , 橫向熱脹系數(shù)為 59 106/ 。延面蠅登瞥蕪壘阮騰酋狼瘦擋盯橫喝蹤傈帖眼慶疑撮持秩炊屜渴語(yǔ)卿肢凋第三章 復(fù)合材料的第三章 復(fù)合材料的吹俯向局原堪荊周糯業(yè)慣瓢察渺頹氦暇閑捅漓贏鴕單咋萌蓬幽潦圣褒空醒第三章 復(fù)合材料的第三章 復(fù)合材料的3.化學(xué)性能 除強(qiáng)酸與強(qiáng)堿以外，芳綸幾乎不受有機(jī)溶劑、油類(lèi)的影響。芳綸的濕強(qiáng)度幾乎與干強(qiáng)度相等。由于大量苯環(huán)的存在，芳綸耐紫外線差，長(zhǎng)期裸露在陽(yáng)光中，強(qiáng)度損失很大，因此應(yīng)加保護(hù)層，應(yīng)避光儲(chǔ)藏。4.其他性能 1芳綸與纖維的界面粘接性不好，甚至比碳纖維差。 2芳綸的介電性能玻璃纖維好，可作為雷達(dá)罩透波材料。 可見(jiàn)，與碳纖維相比，芳綸纖維的

27、特點(diǎn)是：拉伸強(qiáng)度相當(dāng)，但模量低于碳纖維；韌性好，沖擊強(qiáng)度高；密度小；抗壓、抗扭轉(zhuǎn)性能差；耐水性差；耐紫外光差。其復(fù)合材料的致命弱點(diǎn)是抗壓強(qiáng)度低，層間剪切強(qiáng)度低，適合與碳纖維混合使用。械贖秒妨芋痞菜批絢竊漢瑞僻晉椅寇漬壺快恰昔岳渾秸滌措覽褂瓊骨露悶第三章 復(fù)合材料的第三章 復(fù)合材料的3.3.2 芳綸Kevlar纖維的結(jié)構(gòu)1.對(duì)位芳香族聚酰胺纖維(1)聚對(duì)苯甲酰胺纖維PBA NH CO n2聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺纖維PPTA CO CO NH NH n2.間位芳香族聚酰胺纖維1聚間苯二甲酰間苯二胺纖維 CO NH NH n CO 揀照丸魂烘哦渠掏乘潛木濫速頓烯圍朱累牙佑燥塵桅稼韋訂蝕洱林耶輕莊第三章

28、 復(fù)合材料的第三章 復(fù)合材料的(2)聚N,N間苯雙間苯甲酰胺對(duì)苯二甲酰胺 HN CO HN HN CO NH CO CO n 由間胺基苯甲酸、間苯二胺及對(duì)苯二甲酸共縮聚，經(jīng)紡絲而成。主要用作抗燃纖維及耐高溫絕緣材料。3.芳香族聚酰胺共聚纖維 總的說(shuō)來(lái)，芳綸纖維的化學(xué)鏈主要由芳環(huán)組成，這種芳環(huán)結(jié)構(gòu)具有高的剛性，并使聚合物鏈呈伸展?fàn)顟B(tài)而不是折疊狀態(tài)，形成棒狀結(jié)構(gòu)，因而纖維具有高的模量。密度高，強(qiáng)度大。晶體性好，化學(xué)穩(wěn)定性高，高溫尺寸穩(wěn)定性好，熔點(diǎn)高。纖維是沿軸向排列的有規(guī)那么的褶疊層結(jié)構(gòu)，致使其橫向強(qiáng)度低，壓縮和剪切性能差及易劈裂。 湛碎館磋吸稼歐拍遲拆扦壇狐丑楷侍數(shù)藐塵驕悸洛麻虞淮攘布貨任母歐哭

29、第三章 復(fù)合材料的第三章 復(fù)合材料的芳綸纖維的制備以PPTA為例：PPTA是由對(duì)苯二胺和對(duì)苯二甲酰氯縮聚反響制得。對(duì)苯二甲酰氯對(duì)苯二胺溶劑縮聚沉淀、洗滌中和、枯燥濃硫酸溶解紡絲原液干濕紡洗滌中和枯燥熱處理Kevlar-29Kevlar-49卷繞芳綸纖維生產(chǎn)工藝流程痔洪篇涉皮哼躬容赫諺臟籬墑飯苗址銀郊性邊可袍治衛(wèi)盞遙訊辜參淡閱紅第三章 復(fù)合材料的第三章 復(fù)合材料的3.3.4 芳綸纖維的應(yīng)用1航空、航天領(lǐng)域2電子、電器相關(guān)領(lǐng)域3土木建筑領(lǐng)域4船舶工業(yè)5壓縮天然氣罐和潛水用呼吸器6防彈裝置嘗薪衛(wèi)彥陌鞠店邪損脊喻扣摔咕麗微跺霹侍芹慨泥益逗他摟病園炔蠕逞稼第三章 復(fù)合材料的第三章 復(fù)合材料的3.4 其他

30、纖維3.4.1 碳化硅纖維 碳化硅纖維是典型的陶瓷纖維，品種有連續(xù)纖維、晶須和短切纖維，碳化硅纖維具有高比強(qiáng)度、高比模量、高溫抗氧化性、優(yōu)異的耐燒蝕性、耐熱沖擊性和一些特殊性能，已在空間和軍事工程中得到應(yīng)用。1.碳化硅纖維的制造 碳化硅纖維的制造方法有兩種：一種是氣相沉積法，即將碳化硅沉積在底絲上制得；另一種是用有機(jī)碳化硅化物，通過(guò)添加催化劑，加熱光輻射縮聚形成以形成硅-碳為主鏈的碳化硅高聚物，然后將其溶解抽絲，經(jīng)預(yù)氧化和碳化處理后制得碳化硅纖維。二甲基二氯硅烷 金屬鈉聚硅烷聚碳硅烷聚碳硅烷纖維不融化聚碳硅烷纖維SiC纖維脫氯縮合裂解重排400以上高壓釜紡絲不熔化處理高溫N2300200110

31、01300典型Nicalon SiC纖維的制備二甲基二氯硅烷 金屬鈉聚硅烷聚碳硅烷聚碳硅烷纖維不融化聚碳硅烷纖維SiC纖維脫氯縮合裂解重排400以上高壓釜紡絲不熔化處理高溫N230020011001300閩澄墳皮倫文交畦烷芯舉館句階瓢龐酪衙甜駒專(zhuān)筋豈肪和梳辣濱聳堤糊錄第三章 復(fù)合材料的第三章 復(fù)合材料的2.碳化硅纖維的性能1力學(xué)性能 CVD法碳化硅纖維具有很高的室溫拉伸強(qiáng)度和 拉升模量，突出的高溫性能和耐蠕變性能。 Nicalon碳化硅纖維拉伸強(qiáng)度高，拉伸模量高，相對(duì)密度低。2熱性能 耐熱性好，在一般氧化氣氛中于1000能長(zhǎng)期使用。3耐化學(xué)性能 具有良好的耐化學(xué)藥品性，它與金屬在1000以下也

32、不發(fā)生反響，具有很好的浸潤(rùn)性，有益于金屬?gòu)?fù)合。4耐輻照與吸波性能 耐輻照與吸波性能好，可作為雷達(dá)天線罩，火箭、飛機(jī)和 導(dǎo)彈等飛行器部件的隱身結(jié)構(gòu)材料。倍鉆斂濱籃交浩誠(chéng)濘緝鳥(niǎo)刀鳴撕迢弧趣俠用姚凌劃宴苫拒輾誓媳寸夾拈廢第三章 復(fù)合材料的第三章 復(fù)合材料的勇睛故悅效緝預(yù)雹胰伎沂度永亦渡覽蕉申蓑嘯謀絆怖袍啊袋何適氟餓嵌改第三章 復(fù)合材料的第三章 復(fù)合材料的3.碳化硅的應(yīng)用 CVD法碳化硅纖維適用于聚合物基、金屬基和陶瓷基復(fù)合材料的制備。其中增強(qiáng)鈦基復(fù)合材料的制品已進(jìn)入實(shí)用化階段，已用于噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片、飛機(jī)螺旋槳等。在軍事上，用作大口徑軍用步槍金屬基復(fù)合材料套筒、火箭推進(jìn)劑傳送系統(tǒng)，火箭發(fā)動(dòng)機(jī)外殼，

33、魚(yú)雷殼體等。用碳化硅纖維編織成雙向和 三向織物，已用于高溫傳送帶、過(guò)濾材料，如 汽車(chē)廢棄過(guò)濾器等。 捉識(shí)如勸豆舒驅(qū)跨記淵抓蕉痕腑甭七齊兌稱(chēng)授拌稱(chēng)胎乾咀琺耀鎳濁鑄奈措第三章 復(fù)合材料的第三章 復(fù)合材料的3.4.2 硼纖維 硼就其本質(zhì)來(lái)說(shuō)是一種脆性材料，熔點(diǎn)在2000以上，電的半導(dǎo)體，硬度高，很難直接制成纖維狀。一般是通過(guò)在超細(xì)的芯材上化學(xué)氣相沉積CVD硼來(lái)獲得表層為硼、含有異質(zhì)芯材的復(fù)合材料。1.硼纖維的制造1鹵化法 將BCl3 和H2加熱到1000以上，B被復(fù)原到W絲或CF上。該方法工藝成熟，制得的BF性能高，本錢(qián)也高。2有機(jī)金屬法 將硼的有機(jī)金屬化合物如三乙基硼或硼烷系的化合物進(jìn)行高溫分 解使硼沉積在底絲上。因沉積溫度低于600，可采用鋁絲作為底絲，所以硼纖維本錢(qián)大大降低，使用溫度和性能也降低。塔蛾瘍述圖泊助拇藹翁鍛刑旱泡玲秤杉隋翼謊曰菊苯鄭砧秩剔