复合材料-第三章-3.pptVIP

Southwest University 一．纤维 (四)无机纤维 2、特种玻璃纤维 　 2.1 高强度及高模量玻璃纤维 　 2.2 耐高温玻璃纤维 2.3 空心玻璃纤维 石英纤维的具有五个方面的性能： ① 软化温度高 一般玻璃纤维的软化温度只有550--580 ℃，而石英纤维的软化温度可达1250 ℃以上。 ② 膨胀系数小 室温下，石英纤维的膨胀系数为5 ? 10 –7/℃，当温度升高到1200 ℃时、仅增大为11 ? 10 -7 /℃ ，为普通玻璃纤维的1/10--1/20。 石英纤维加热到800--1000 ℃后，用水冷却，性能无损伤。 ③ 电性能好 　石英纤维在高温下的电绝缘性能良好，其导电率只有 10-16 ?-1.cm –1，为一般纤维的干分之一至万分之一。 ④ 石英纤维能耐100--200℃浓酸的浸蚀，但耐碱及碱性盐的能力差些。 ⑤ 石英纤维在250--4700 um的光谱区内，有较高的透光率。 石英纤维广泛用在电机制造、光通讯、火箭及原子反应堆工程等方面。 (２)铝硅酸盐玻璃纤维 铝硅酸盐玻璃纤维是以高岭土、铝矾土、蓝晶石等为原料，在高频炉、电弧炉或其它高温炉中熔化，用吹制法制成的玻璃纤维。 吹制法制成的纤维较短，可以捻丝成线，但强度较低。 铝硅酸盐玻璃纤维的化学组成特点是A12O3占50％以上，其熔化温度为1760℃，最高使用温度为1260℃。 铝硅酸盐玻璃纤维的主要用途是作绝缘材料和隔热材料，多用于火箭、喷气发动机、原子反应堆等。 2.3 空心玻璃纤维 空心玻璃纤维是采用铝硼硅酸盐玻璃原料，用特制拔丝炉拔丝制成。 空心玻璃纤维呈中空状态，质轻、刚性好，制成玻璃钢制品比一般的轻10％以上，而且弹性模量较高，适用于航空与海底装备。 3、碳纤维 3.1 概 述 碳纤维（Carbon Fibre, CF或Cf）的开发历史可追溯到19世纪末期 1860年,斯旺制作碳丝灯泡;1878年,以棉纱试制碳丝 1879年,美国科学家爱迪生以油烟、焦油、棉纱、竹丝试制碳丝，持续照明45小时 而真正作为有使用价值并规模生产的碳纤维，则出现在二十世纪50年代末期。 　　碳纤维是由有机纤维经固相反应转变而成的纤维状聚合物碳，是一种非金属材料。 　　碳纤维不属于有机纤维范畴，但从制备方法上看，它又不同于普通无机纤维。 碳纤维性能: 　 a.重量轻、比强度大、模量高、耐热性高； 　 b.化学稳定性好，除硝酸等少数强酸外，几乎对所有药 品均稳定；碳纤维对碱也稳定; c.碳纤维制品具有非常优良的X射线透过性，阻止中子透 过性，还可赋予塑料以导电性和导热性; d.以碳纤维为增强剂的复合材料具有比钢强、比铝轻的特 性，是一种目前最受重视的高性能材料之一。它在航空 航天、军事、工业、体育器材等许多方面有广泛的用途 3.2　碳纤维的分类 (1) 根据碳纤维的性能分类 　 A. 高性能碳纤维 　　在高性能碳纤维中，有高强度碳纤维、高模量碳纤 维、中模量碳纤维等。 　B. 低性能碳纤维 　　耐火纤维、碳质纤维、石墨纤维等。 (2) 根据原丝类型分类 　 A.聚丙烯腈基纤维； 　 B.粘胶基碳纤维； 　 C.沥青基碳纤维； 　 D.木质素纤维基碳纤维； 　 E.其他有机纤维基(各种天然纤维、再生纤维、缩 合多环芳香族合成纤维)碳纤维。 (3) 根据碳纤维功能分类 　 A.受力结构用碳纤维 　 B.耐焰碳纤维 　 C.活性碳纤维(吸附活性) 　 D.导电用碳纤维 　 E.润滑用碳纤维 　 F.耐磨用碳纤维 3.3　碳纤维的制造 碳纤维是一种以碳为主要成分的纤维状材料。它不同于有机纤维或无机纤维，不能用熔融法或溶液法直接纺丝，只能以有机物为原料，采用间接方法制造。 碳纤维制造方法可分为两种类型，即气相法和有机纤维碳化法。 气相法:在惰性气氛中，小分子有机物(如烃或芳烃等)在 高温下沉积成纤维。 　　 用这种方法只能制造晶须或短纤维，不能制造连 续长丝。 有机纤维碳化法:将有机纤维经过稳定化处理变成耐焰纤 维；在惰性气氛中，于高温下进行焙烧碳 化，使有机纤维失去部分碳和其它非碳原 子，形成以碳为主要成分的纤维状物。