《高分子材料科學(xué)前沿》課件-纖維增強(qiáng)復(fù)合材料概述

纖維增強(qiáng)復(fù)合材料概述123概述種類(lèi)特點(diǎn)目錄1概述基體和增強(qiáng)體復(fù)合材料的組分為基體和增強(qiáng)體兩部分：（兩者的區(qū)分是基體連續(xù)分布，而增強(qiáng)體分散在基體中）。那么，纖維增強(qiáng)復(fù)合材料就是以纖維作為增強(qiáng)體的復(fù)合材料。目前應(yīng)用的主要是三大纖維復(fù)合材料：碳纖維、玻璃纖維、芳綸纖維復(fù)合材料其中市場(chǎng)最大的屬玻璃纖維復(fù)合材料，其次是碳纖維復(fù)合材料，最小的是芳綸纖維復(fù)合材料。除此之外如玄武巖纖維、晶須、碳化硅纖維也是國(guó)家重點(diǎn)發(fā)展的增強(qiáng)纖維品種。根據(jù)增強(qiáng)材料的不同,常見(jiàn)的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料分為玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(GFRP),碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(CFRP)以及芳綸纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(AFRP)。作為基體材料的復(fù)合物包括不飽和聚酯樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂及各種熱塑性聚合物。2種類(lèi)GFRP、GFRP、AFRP由于纖維增強(qiáng)復(fù)合材料具有如下特點(diǎn):①比強(qiáng)度、比模量大

②耐疲勞性能好

③減振性好

④過(guò)載時(shí)安全性好

⑤電性能好

⑥有很好的加工工藝性

⑦具有多種功能性

3特點(diǎn)復(fù)合材料的性能特點(diǎn)1)比強(qiáng)度、比模量大

碳纖維、硼纖維等有機(jī)纖維增強(qiáng)的聚合物基復(fù)合材料的比強(qiáng)度比鈦合金高3-5倍，比模量比金屬高4倍。這種性能因增強(qiáng)的纖維排列不同會(huì)在一定的范圍內(nèi)浮動(dòng)。

2)耐疲勞性能好

金屬材料的疲勞破壞常常是沒(méi)有明顯預(yù)兆的突發(fā)性破壞，而聚合物基復(fù)合才來(lái)哦中纖維與基體的界面能阻止材料的受力所致裂紋的擴(kuò)展。因此，其疲勞破壞總能從纖維的薄弱環(huán)節(jié)開(kāi)始，逐漸擴(kuò)展到結(jié)合面上，破壞前有明顯的預(yù)兆。3)減振性好

受力結(jié)構(gòu)的自振頻率除與結(jié)構(gòu)本身形狀有關(guān)外，還與結(jié)構(gòu)材料比模量的平方根成正比，由于復(fù)合材料的比模量高，因此用這類(lèi)材料制成的結(jié)構(gòu)件具有較高的自振頻率。同時(shí)，復(fù)合材料中的界面具有吸震能力，使材料的振動(dòng)阻尼很高。對(duì)相同形狀和尺寸的梁進(jìn)行振動(dòng)實(shí)驗(yàn)得知，輕合金梁需9秒才能停止振動(dòng)，而碳纖維復(fù)合材料只需2.5秒就能停止同樣大小的振動(dòng)。

4)過(guò)載時(shí)安全性好

復(fù)合材料中有大量獨(dú)立的纖維，當(dāng)材料過(guò)載而有少量纖維斷裂時(shí)，載荷會(huì)迅速重新分配到破壞的纖維上，使整個(gè)構(gòu)件短期內(nèi)不至于是去承載能力。5)電性能好

復(fù)合材料具有優(yōu)良的電性能，通過(guò)選擇不同的樹(shù)脂基體、增強(qiáng)材料和輔助材料，可以將其制成絕緣材料或?qū)щ姴牧?。例如玻璃纖維增強(qiáng)的樹(shù)脂基復(fù)合材料是一種優(yōu)良的電氣絕緣材料，用于制造儀表、電機(jī)與電器中的絕緣零部件。6)有很好的加工工藝性

連續(xù)纖維增強(qiáng)的聚合物基復(fù)合材料具有優(yōu)良的工藝性能，可以通過(guò)手糊成型、纏繞成型和拉擠成型等復(fù)合材料特有的工藝方法制造制品。它能滿(mǎn)足各種類(lèi)型制品的制造需要，特別適合于大型制品、形狀復(fù)雜、數(shù)量少制品的制造。7)具有多種功能性

a、耐燒蝕性好

聚合物基復(fù)合材料可以制成具有較高的比熱，燒融熱和氣化熱，可吸收高溫?zé)g的大量熱能。

b、有良好的摩擦性包括良好的摩阻特性（高摩擦系數(shù)材料）及減摩特性（低摩擦系數(shù)材料