聚合物基復(fù)合材料

1、聚合物基復(fù)合材料玻璃化纖維增強(qiáng)聚合物復(fù)合材料4.1 概述 聚合物基復(fù)合材料（PMC）是以有機(jī)聚合物為基體，連續(xù)纖維為增強(qiáng)材料組合而成的。 聚合物基體材料強(qiáng)度低，粘接性能好，能把纖維牢固地粘接起來，同時還能使載荷均勻分布，并傳遞到纖維上去，并允許纖維承受壓縮和剪切載荷。 纖維和基體之間的良好的結(jié)合充分展示各自的優(yōu)點，并能實現(xiàn)最佳結(jié)構(gòu)設(shè)計、具有許多優(yōu)良特性。4.2復(fù)合材料復(fù)合材料特點特點4.3聚合物基發(fā)展史兩千多年前，我國就用麻絲和大漆制成了漆器兩千多年前，我國就用麻絲和大漆制成了漆器。 18391839年美國人年美國人Charles GoodyearCharles Goodyear發(fā)明了橡膠硫化

2、法，而硫化發(fā)明了橡膠硫化法，而硫化橡膠本身是由橡膠、填料、硫化劑等其他助劑組成的復(fù)合材料橡膠本身是由橡膠、填料、硫化劑等其他助劑組成的復(fù)合材料熱固性塑料工業(yè)的發(fā)展和復(fù)合材料工業(yè)的發(fā)展是相輔相成的。熱固性塑料工業(yè)的發(fā)展和復(fù)合材料工業(yè)的發(fā)展是相輔相成的。熱塑性塑料復(fù)合材料的發(fā)展要滯后一些。最早的應(yīng)用是在熱塑性塑料復(fù)合材料的發(fā)展要滯后一些。最早的應(yīng)用是在PVCPVC的生產(chǎn)中加入了碳酸鈣，目的是降低成本。的生產(chǎn)中加入了碳酸鈣，目的是降低成本。 4.4.4 4 聚合物基體聚合物基體玻璃纖維增強(qiáng)型玻璃纖維增強(qiáng)型分類分類復(fù)復(fù)合合材材料料增強(qiáng)纖維種類增強(qiáng)纖維種類碳纖維增強(qiáng)型碳纖維增強(qiáng)型芳綸纖維增強(qiáng)型芳綸纖維增

3、強(qiáng)型基體材料性能基體材料性能通用型通用型耐化學(xué)介質(zhì)腐蝕型耐化學(xué)介質(zhì)腐蝕型耐高溫型耐高溫型復(fù)合材料成型復(fù)合材料成型固化方式固化方式常溫常壓固化成型常溫常壓固化成型高溫加壓固化成型高溫加壓固化成型阻燃型阻燃型聚合物基體的聚合物基體的結(jié)構(gòu)形式結(jié)構(gòu)形式熱固性樹脂基復(fù)合材料熱固性樹脂基復(fù)合材料熱塑性樹脂基復(fù)合材料熱塑性樹脂基復(fù)合材料4.5纖維增強(qiáng)聚合物復(fù)合材料在現(xiàn)代復(fù)合材料的發(fā)展歷史中，纖維增強(qiáng)材料是最大的功臣，也可以說是現(xiàn)代復(fù)合材料的支柱。最早使用的復(fù)合材料就是玻璃纖維增強(qiáng)塑料，至今在高技術(shù)新材料領(lǐng)域纖維增強(qiáng)復(fù)合材料仍然在發(fā)揮重要的作用。主要有玻璃纖維玻璃纖維、芳綸纖維（kevlar纖維）、尼龍纖維、

4、聚乙烯纖維、碳纖維、硼纖維、碳化硅纖維、氧化鋁纖維以及金屬纖維（如鎢、鉬、不銹鋼絲等）。4.6 玻璃纖維增強(qiáng)熱塑性塑料 玻璃纖維是由含有各種金屬氧化物的硅酸鹽類，經(jīng)熔融后以極快的速度抽絲而成。 性能特點：不燃、耐高溫、電絕緣、熱膨脹系數(shù)小、化學(xué)穩(wěn)定性好。 可用來制作絕緣材料，纖維內(nèi)窺鏡、光導(dǎo)纖維，還可以做復(fù)合材料的增強(qiáng)材料。4.6.14.6.1玻璃纖維的結(jié)構(gòu)玻璃纖維的結(jié)構(gòu)4.6.24.6.2玻璃纖維的性能特點玻璃纖維的性能特點4.7.1 玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯 玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯(代號FRPP) 特點是機(jī)械強(qiáng)度大大提高，當(dāng)短切玻璃纖維增加到3040時，其強(qiáng)度達(dá)到頂峰，抗拉強(qiáng)度達(dá)到100MPa。 吸

5、水率很小，是聚甲醛和聚碳酸酯的十分之一。在高溫、高濃度的強(qiáng)酸、強(qiáng)堿中會使機(jī)械強(qiáng)度下降。在有機(jī)化合物的浸泡下會降低機(jī)械強(qiáng)度，并有增重現(xiàn)象。 4.7.2 玻璃纖維聚酰胺 聚酰胺是一種熱塑性工程塑料，本身的強(qiáng)度就比一般通用塑料的強(qiáng)度高，耐磨性好，但因吸水率太大，影響了尺寸穩(wěn)定性，耐熱性也較低。用玻璃纖維增強(qiáng)的聚酰氨，這些性能就會大大改善。 玻璃纖維增強(qiáng)聚酰胺(代號FRPA)的品種很多。有玻璃纖維增強(qiáng)尼龍6(FRPA6)、玻璃纖維增強(qiáng)尼龍66(FRPA66)、玻璃纖維增強(qiáng)尼龍1010(FRPA1010)等。4.7.3 玻璃纖維增強(qiáng)聚苯乙烯類塑料 聚苯乙烯類樹脂目前已成為系列產(chǎn)品，多為橡膠改性樹脂，例如

6、：丁二烯苯乙烯共聚物(BS)、丙烯腈苯乙烯共聚物(AB)、丙烯腈一丁二烯苯乙烯共聚物(ABS)等。 這些共聚物大大改善了純聚苯乙烯的性能，使原來只是一種通用塑料的聚苯乙烯改性成為工程塑料。耐沖擊性和耐熱性提高了。 這些聚合物再用長玻璃纖維或短切玻璃纖維增強(qiáng)后，其機(jī)械強(qiáng)度及耐高、低溫性、尺寸穩(wěn)定性均大有提高。4.7.4 玻璃纖維增強(qiáng)聚碳酸酯 玻璃纖維增強(qiáng)聚碳酸酯聚(代號PC) 碳酸酯是一種透明度較高的工程塑料，它的剛韌相兼的特性是其他塑料無法相比的，唯一不足之處是易產(chǎn)生應(yīng)力開裂、耐疲勞性差。 加入玻璃纖維以后，P比P的耐疲勞強(qiáng)度提高23倍，耐應(yīng)力開裂性能可提高68倍，耐熱性比P提高1020 ，線

7、膨脹系數(shù)縮小為1.62.410 ，因而可制成耐熱的機(jī)械零件。 4.7.5 玻璃纖維增強(qiáng)聚酯 聚酯作為基體材料主要有兩種，一種是聚苯二甲酸乙二酯(代號PET)，另一種為聚苯二甲酸丁二酯(代號PBT)。 未增強(qiáng)的純聚酯結(jié)晶性高，成型時收縮率大，尺寸穩(wěn)定性差、耐溫性差、質(zhì)脆、電絕緣性好，高溫下耐老化性好，勝過玻璃鋼，尤其是耐光老化性能好，所以使用壽命長。 不足之處是在高溫下易水解，使機(jī)械強(qiáng)度下降。不適于在高溫水蒸氣下使用。 4.7.6 玻璃纖維增強(qiáng)聚甲醛 玻璃纖維增強(qiáng)聚甲醛(代號PO) 聚甲醛是一種性能較好的工程塑料，加入玻璃纖維后，不但起到增強(qiáng)的作用，而且耐疲勞性和耐蠕變性有很大提高。高溫下仍具有

8、良好的耐蠕變性，同時耐老化性也很好。但不耐紫外線照射，因此在塑料中要加入紫外線吸收劑。 不足之處是加入玻璃纖維后其摩接系數(shù)和磨耗量大大提高了，即耐磨性降低了。為了改善其耐磨牡，可用聚四氟乙烯粉末做為填料加入聚甲醛中，或加入碳纖維來改性。 4.7.7 破璃纖維增強(qiáng)熱固性塑料 破璃纖維增強(qiáng)熱固性塑料(代號GFRP) 是指玻璃纖維(包括長纖維、布、帶、氈等)做為增強(qiáng)材料，熱固性塑料(包括環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、不飽和聚酯樹脂等)做為基體的纖維增強(qiáng)塑料。俗稱玻璃鋼。 GFRP的特點： 優(yōu)點：比重小、比強(qiáng)度高，比金屬鋁輕而比強(qiáng)度比高級合金鋼還高。“玻璃鋼”這個名稱便由此而來，具有良好的耐腐蝕性，在酸、堿、有

9、機(jī)溶劑、海水中均很穩(wěn)定，良好的電絕緣材料。 缺點：剛性差。會因日光照射空氣中的氧化作用、有機(jī)溶劑的作用產(chǎn)生老化現(xiàn)象，比塑料要緩慢。4.8 玻璃纖維增強(qiáng)塑料的應(yīng)用玻璃纖維增強(qiáng)塑料的應(yīng)用 4.8.1 玻璃纖維增強(qiáng)塑料(GFRP)的應(yīng)用 主要是代替鋼筋、樹木、水泥、磚等。并己占有相當(dāng)?shù)牡匚弧?1)GFRP在建筑業(yè)中的應(yīng)用 用GFRP可制造各種船舶，如賽艇、警艇、游艇、碰碰船、交通艇、救生艇、帆船、魚輪、掃雷艇等。 (3)GFRP在造船業(yè)中的應(yīng)用 GFRP在鐵路上主要是用在造車生產(chǎn)中。如內(nèi)燃機(jī)車的駕駛室、車門、車窗、座椅、車上的整體廁所等。(4)GFRP在鐵路運(yùn)輸上的應(yīng)用 耐腐蝕性的容器、管道、泵、閥

10、門等設(shè)備，GFRP煙囪(6)GFRP在冶金工業(yè)中的應(yīng)用 飛機(jī)上的雷達(dá)罩，機(jī)身、機(jī)翼、螺旋槳、起落架、尾舵、門、窗等。GFEP在導(dǎo)彈和火箭上的應(yīng)用也很多。(7)GFRP在宇航工業(yè)中的應(yīng)用 4.8.2 玻璃纖維增強(qiáng)熱塑性塑料(FRTP)的應(yīng)用 1.玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯(代號FRPF) 主要應(yīng)用于汽車、電風(fēng)扇、洗衣機(jī)零部件，電話機(jī)齒輪、農(nóng)用噴霧器筒身、氣室等。3玻璃纖維增強(qiáng)聚苯乙烯類塑料 該類塑料主要用于制造汽車內(nèi)部的零部件、家用電器的零部件、照相機(jī)、放映機(jī)、電視機(jī)、空調(diào)等。2.玻璃纖維聚歐肢(代號P、ItIIA) 制造原為有色金屬的軸承舶承架、仍輪、精密機(jī)器零件、電器零件、汽車零件等c在船舶制造。4玻璃纖維增強(qiáng)聚碳酸酯(代號FRPC) 玻璃纖維增強(qiáng)聚碳酸酯主要應(yīng)用于機(jī)械工業(yè)和電器工業(yè)方面，近年來在航空工業(yè)方面也有所發(fā)展。 謝謝謝謝觀賞觀賞人有了知識