聚合物基增强材料

1、定义定义 聚合物基体可以是热固性树脂、热塑性树脂以及橡胶等。在复合材料中，通常有一相为连续相，成为基体；另一相为分散相，称为增强材料。增强材料是能提高基体材料力学性能的物质。 基本特征基本特征 增强材料应具有明显提高树脂基体某种所需特征的性能 增强材料应具有良好的化学稳定性与树脂有良好的浸润性和适当的界面反应价格低廉 种类种类 u纤维纤维增强材料增强材料u片状增强材料片状增强材料u颗粒状增强材料颗粒状增强材料玻璃纤维玻璃纤维 结构：结构：玻璃纤维是纤维状的玻璃。玻璃纤维的外观与玻璃纤维是纤维状的玻璃。玻璃纤维的外观与块状玻璃完全不同，而且玻璃纤维的拉伸强度比块状玻块状玻璃完全不同，而且玻璃纤维

2、的拉伸强度比块状玻璃高许多倍，但许多研究表明，玻璃纤维的结构仍与玻璃高许多倍，但许多研究表明，玻璃纤维的结构仍与玻璃相同。关于玻璃结构的假说有多种，其中璃相同。关于玻璃结构的假说有多种，其中“微晶结构微晶结构假说假说”和和“网络结构假说网络结构假说”比较符合实际情况。比较符合实际情况。 性能：性能：具有拉伸强度高，防火、防蛀、防霉、耐高温和具有拉伸强度高，防火、防蛀、防霉、耐高温和电绝缘等一些列优异的物理性能。但具有脆性、不耐腐电绝缘等一些列优异的物理性能。但具有脆性、不耐腐蚀、对人体皮肤有刺激性等缺点。此外玻璃纤维除对氢蚀、对人体皮肤有刺激性等缺点。此外玻璃纤维除对氢氟酸、浓碱、浓磷酸不稳定

3、外，对所有化学药品和溶剂氟酸、浓碱、浓磷酸不稳定外，对所有化学药品和溶剂都有良好的化学稳定性。都有良好的化学稳定性。制备：制备： n坩埚法拉丝坩埚法拉丝：是较常用的方法，其生产是较常用的方法，其生产工艺有制球、拉丝和纺织两部分组成。工艺有制球、拉丝和纺织两部分组成。 n池窑漏板法拉丝池窑漏板法拉丝：是将玻璃纤维配合料是将玻璃纤维配合料投入熔窑，熔化后直接拉制成各种支数的连投入熔窑，熔化后直接拉制成各种支数的连续玻璃纤维。续玻璃纤维。 玻璃纤维玻璃纤维 发展和使用情况：发展和使用情况：玻璃纤维是目前使用量最大的一种玻璃纤维是目前使用量最大的一种增强纤维。自增强纤维。自2020世纪世纪7070年代

4、开始的国外玻璃纤维的主要特年代开始的国外玻璃纤维的主要特点是：普遍采用池窑拉丝新技术；大力发展点是：普遍采用池窑拉丝新技术；大力发展多排多孔多排多孔拉丝拉丝工艺；用于玻璃纤维增强塑料的纤维直径逐渐向工艺；用于玻璃纤维增强塑料的纤维直径逐渐向粗粗的方向的方向发展；大量生产发展；大量生产无碱无碱纤维；大力发展纤维；大力发展无纺织无纺织玻璃纤维织物，玻璃纤维织物，无捻粗纱的短纤维毡片所占比例增加；重视纤维无捻粗纱的短纤维毡片所占比例增加；重视纤维- -树脂界面树脂界面的研究，新型偶联剂不断出现，玻璃纤维的前处理受到普的研究，新型偶联剂不断出现，玻璃纤维的前处理受到普遍重视。因而玻纤已被越来越广泛地用

5、于交通、运输、建遍重视。因而玻纤已被越来越广泛地用于交通、运输、建筑、环保、石油、化工、电器、电子、机械、航空、航天、筑、环保、石油、化工、电器、电子、机械、航空、航天、核能、兵器等传统和产业部门和国防、高新技术部门。核能、兵器等传统和产业部门和国防、高新技术部门。 玻璃纤维玻璃纤维 芳纶纤维芳纶纤维 结构：结构：是对苯二甲酰对苯二胺的聚合体，经溶解是对苯二甲酰对苯二胺的聚合体，经溶解转为液晶纺丝而成。转为液晶纺丝而成。 性能性能n力学性能力学性能：拉伸强度高，拉伸强度高，冲击性能好，弹性模量冲击性能好，弹性模量高高 n热稳定性热稳定性：耐火而不熔耐火而不熔，在高温作用下，它直至，在高温作用下

6、，它直至分解不发生变形分解不发生变形 n化学性能化学性能：有良好的耐介质性能，对中性化学药有良好的耐介质性能，对中性化学药品的抵抗力较强，但易受各种酸碱的侵蚀品的抵抗力较强，但易受各种酸碱的侵蚀 芳纶纤维芳纶纤维 芳纶纤维芳纶纤维制备：制备：聚对苯二甲酰对苯二胺（聚对苯二甲酰对苯二胺（PPTAPPTA）是对苯二甲）是对苯二甲酰氯或对苯二甲酸和对苯二胺为原料，在强极性溶剂酰氯或对苯二甲酸和对苯二胺为原料，在强极性溶剂中，通过低温溶液缩聚或直接缩聚反应而得。将缩聚中，通过低温溶液缩聚或直接缩聚反应而得。将缩聚反应制得的聚合物溶于浓硫酸中配成临界浓度以上的反应制得的聚合物溶于浓硫酸中配成临界浓度以上

7、的溶致液晶纺丝液，纺丝后经洗涤、干燥或热处理，可溶致液晶纺丝液，纺丝后经洗涤、干燥或热处理，可以制得各种规格的纤维。以制得各种规格的纤维。 芳纶纤维芳纶纤维应用情况应用情况n航空方面航空方面：主要用作于各种整流罩、机翼前缘、：主要用作于各种整流罩、机翼前缘、方向舵、安定面翼尖、尾椎应急出口系统构件、座椅方向舵、安定面翼尖、尾椎应急出口系统构件、座椅等。等。n航天方面航天方面：主要用作火箭发动机壳体和压力容器、：主要用作火箭发动机壳体和压力容器、宇宙飞船的驾驶舱，氧气、氦气和氮气的容器以及通宇宙飞船的驾驶舱，氧气、氦气和氮气的容器以及通风管道等。风管道等。n其他军事用途上：其他军事用途上：可以用

8、作防护材料，如坦克、可以用作防护材料，如坦克、装甲车、飞机、艇的防弹板以及头盔和防弹衣等。装甲车、飞机、艇的防弹板以及头盔和防弹衣等。 玄武岩纤维玄武岩纤维 结构：结构：由玄武岩矿石经熔融、拉丝、等工艺制得，纤由玄武岩矿石经熔融、拉丝、等工艺制得，纤维密度在维密度在2.6-3.05g/cm32.6-3.05g/cm3之间，主要组分为二氧化硅、之间，主要组分为二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁、氧化亚铁、二氧化钛、氧化三氧化二铝、三氧化二铁、氧化亚铁、二氧化钛、氧化钠等。钠等。 性能：性能：属于非晶态物质，化学稳定性好，使用温度范属于非晶态物质，化学稳定性好，使用温度范围大（工作温度约为围大（工作

9、温度约为-269900-269900），具有良好的力学性），具有良好的力学性能，热导率及吸湿能力低且不随温度变化，能，热导率及吸湿能力低且不随温度变化，无毒无毒、不易、不易燃，废弃后可燃，废弃后可天然降解天然降解，是一种，是一种“绿色环保材料绿色环保材料”。而。而且玄武岩纤维具有身绝缘性，因此且玄武岩纤维具有身绝缘性，因此隔音隔音和和吸音吸音效果好。效果好。玄武岩纤维玄武岩纤维 制备制备: :以天然玄武岩矿石为原料，粉碎后加入池以天然玄武岩矿石为原料，粉碎后加入池窑中，在窑中，在1450-15001450-1500经熔融后熔化成熔体以供拉经熔融后熔化成熔体以供拉丝，熔体通过铂合金漏板成形并被拉

10、成初始纤维。丝，熔体通过铂合金漏板成形并被拉成初始纤维。目前多采用池窑化生产和多孔大漏板拉丝。工艺目前多采用池窑化生产和多孔大漏板拉丝。工艺流程主要包括原料制备工艺、溶制工艺、成型工流程主要包括原料制备工艺、溶制工艺、成型工艺和退解工艺等。艺和退解工艺等。 玄武岩纤维玄武岩纤维 应用应用n土工和建筑材料：土工和建筑材料：可用来加固堤坝和水电站水坝。可用来加固堤坝和水电站水坝。也适合于建造体育场馆、机场候机厅等大型建筑物。也适合于建造体育场馆、机场候机厅等大型建筑物。n过滤材料：过滤材料：可作为化学工业中的净化过滤材料可作为化学工业中的净化过滤材料n军工、航空航天材料军工、航空航天材料：在宇宙飞船、火箭、导弹、在宇宙飞船、火箭、导弹、战斗机、核潜艇、军舰、坦克等武器装备的国防军工领战斗机、核潜艇、军舰、坦克等武器装备的国防军工领域及航空