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1、第一节第一节 纤维增强改性纤维增强改性聚合物的基本原理聚合物的基本原理一增强改性及其类型1、增强改性 增强改性是在聚合物基体中加入增强材料以改进聚合物性能，特别是力学性能的一种改性方法.第1页/共77页2、使用纤维增强聚合物的主要目的（1）提高比强度与比模量（比强度是指材料的强度与相对密度之比值）（2）提高减震(阻尼）特性（3）提高抗疲劳性（4）提高过载安全性（5）提高耐热性（6）降低成型收缩率与线膨胀系数第2页/共77页3、纤维增强聚合物基复合材料的类型（1）按基体材料划分纤维增强塑料（树脂基）（FRP，FRTP）纤维增强弹性体（橡胶基）（2）按增强材料划分按纤维的排列单向、双向与三向纤维
2、按纤维的长度连续、长、短与磨碎纤维按纤维的材料组成玻璃、碳、芳纶、金属（如GFRP、GFRTP、CFRP、CFRTP）（3）按复合方式划分预混复合、浸渍复合、层叠复合、骨架复合 第3页/共77页二、纤维增强聚合物复合材料中的基本单元纤维增强聚合物复合材料的三种基本单元：增强相（纤维）基体相界面相 连续纤维连续纤维（单轴取向）（单轴取向）聚合物复聚合物复合材料理想合材料理想模型模型 1 1、纤维、纤维2 2、聚合物、聚合物3 3、界面相、界面相第4页/共77页1、纤维一类长度（纵向尺寸）与横（径）向尺寸比值（通常称为纤维的长径比长径比L LD D）很大）很大）（至少为10：1至100：1）的材料
3、。纤维临界长度纤维临界长度 LcLc：指以基体包裹纤维的复合物在顺纤维轴向拉伸，当从基体传到纤维上的应力刚能使纤维断裂时纤维的应有长度。通常通常LcLcD D在在100100200200的范围的范围。为使纤维能够发挥较好的增强作用较好的增强作用，必须使纤维（直径为D）的长度超过临界长度长度超过临界长度 LcLc。（加工过程中纤维的断裂应予以重视）纤维的取向方式：单轴取向、交叉定向、无规取向第5页/共77页第6页/共77页2、基体相作用：是将应力传递和分配到各根纤维上以及将各孤立的纤维粘接在一起并使其按要求取向。同时基体也使纤维作为一个整体来抵抗负荷下的破坏和变形。纤维增强聚合物复合材料中的基体
4、在断纤维界面周围传递应力的结果，使得复合作用的原理在即使纤维全部断开后仍然在起作用。因此，可用大量短纤维来代替贯穿整个材料的长纤维作增强材料。第7页/共77页3、界面相一个多层结构的过渡区域：包含了基体聚合物与增强纤维的部分原始接触面及相互扩散接触面及相互扩散层层，基体聚合物与增强纤维表面的反应产物表面的反应产物等。增强纤维基体聚合物界面必须有适当的界适当的界面结合力面结合力，并由此产生复合效果和界面强度复合效果和界面强度，从而能促使负荷促使负荷从基体聚合物传递传递到增强纤维。第8页/共77页三、纤维增强聚合物复合材料的力学强度1、连续长纤维单轴取向时的拉伸性能第9页/共77页2、短切纤维单轴
5、取向时的拉伸性能3、短切纤维无规取向时的拉伸性能当纤维沿单轴取向又与拉力同向时，e1，当纤维呈平面内无规取向时e0.33。第10页/共77页4、弯曲性能 n基体改性对玻纤增强聚丙烯弯曲性能的影响 nPA-66PA-66GFGF复合材料弯曲模复合材料弯曲模量和玻纤含量的关系量和玻纤含量的关系第11页/共77页5、韧性或冲击强度在纤维增强聚合物复合材料中，冲击能量的分散通常是通过纤维与界面的脱粘、纤维拔出、纤维与基体的摩擦及基体的变形来实现。为了同时获得较高的拉伸强度与冲击强度，需要使纤维增强聚合物复合材料中有适度的界面结合强度。复合材料的韧性或冲击强度还与基体材料、纤维长度及增韧剂有关。第12页
6、/共77页6、蠕变与疲劳加入增强纤维可以大大降低聚合物的蠕变和应力松驰的程度；纤维增强热固性聚合物的抗蠕变性比纤维增强热塑性聚合物要好得多；长纤维增强聚合物复合材料的耐蠕变性比短纤维增强复合材料要好得多（尤其在高温下）；增强纤维的加入还可提高基体聚合物的耐疲劳性；第13页/共77页第14页/共77页第15页/共77页四、纤维增强聚合物复合材料的其它性能1、磨损性复合材料中使用纤维可以提高表面硬度和聚合物的耐磨损性;碳纤维、芳纶纤维、UHMWPE纤维能降低摩擦系数，再配合添加硅油、硅酮或PTFE粉末等会有更好的效果；使纤维沿着与滑移运动相垂直的方向取向将有利于提高复合材料的耐磨损性；第16页/共
7、77页2、热变形温度添加增强纤维后，热变形温度总有不同程度的提高；同样的玻纤含量，非结晶性塑料的热变形温度提高幅度较小，而结晶性塑料会有很大幅度的提高；第17页/共77页3、热膨胀系数随着增强纤维含量的增加，复合材料的热膨胀系数变得更小；不仅纤维增强聚合物的模塑收缩率低，并且成型后的制品尺寸稳定性好；纤维增强聚合物的热膨胀系数还与基体聚合物的结晶性、纤维的取向情况有关结晶性聚合物在其玻璃化温度Tg以上的热膨胀系数明显高于Tg 以下时的热膨胀系数；纤维取向的结果，会使顺料流方向的线膨胀系数较小，而垂直于料流方向的线膨胀系数较大；第18页/共77页4、电性能具有导电性的纤维：碳纤维（石墨纤维）、金
8、属纤维导静电用途：体积电阻率108cm（最好106cm）电磁屏蔽用途：体积电阻率100cm以下,（最好10-1cm）电磁屏蔽性能S(dB)的计算（经验公式）:S(dB)=50+10lg(1/f)+1.7t(f/)1/2 为了有利于导电通道的形成，在加工与成型过程中除应确保纤维的良好分散外，还应使纤维保持尽可能高的长径比；第19页/共77页5、耐化学药品性添加玻璃纤维增强成分有利于提高基体聚合物在化学试剂（包括水）的作用下保持原有性能的能力；加入增强纤维，可以提高许多聚合物（尤其是非晶态聚合物如聚碳酸酯）的耐环境应力开裂能力。6、成型加工性能纤维含量越高，复合物的熔融粘度越高，流动性越差；工艺技
9、术上，既要能使玻璃纤维在制品中得到均匀分散，获得良好的制品外观，又要尽可能使玻璃纤维在成型过程中少受损伤；熔料流动时的纤维取向，易造成制品物理机械性能的各向异性；纤维的取向易产生和流动方向成垂直方向的收缩率差，对薄壁大面积制品尤其应注意；对FRTP，若加工过程中处理不当，制品的熔接缝处强度会显著降低。第20页/共77页第二节增强纤维一、玻璃纤维1、有关玻璃纤维的几个概念单丝：由坩埚漏板一个漏孔中拉成的丝原丝及股：由漏板漏孔拉成的单丝经集束轮汇成之一束即成原丝或称股。纱：原丝经退绕加捻而成基本单纱、合股后称合股纱。捻度：指每一米玻璃纤维原丝经过多少转的加捻次数，以捻米表示。无捻粗纱：浸有强化型浸
10、润剂的原丝成股后不经加捻而合股者。支数：一克原丝的长度（以米计），称为该原丝的支数。拉丝工艺示意图第21页/共77页2、玻璃纤维的分类和性能(1)按玻璃的组成、特性与用途分类A玻璃（高碱）；C玻璃（中碱）；D玻璃（低碱）；E玻璃（无碱）；ECR玻璃（耐腐蚀）；R玻璃和S玻璃（高模量高强度）。(2)按玻璃纤维（单丝）的直径粗细分类 初级（20m）；中级（1020m）；高级（m）；超级（3m）(3)按玻璃纤维长度分类连续玻璃纤维（连续长纤维）；短切玻璃纤维（通常325mm，也有更长）；磨碎纤维（研磨纤维，0.81.6mm）。(4)按玻璃纤维的交织结构划分短切原丝毡（2550mm随机铺放）；连续原丝
11、毡（如GMT用）；玻璃纤维布（如铺叠成型用）第22页/共77页短切玻璃纤维短切玻璃纤维无碱玻璃纤维纱玻璃纤维布第23页/共77页二、碳纤维碳纤维是纤维状的炭材料，其化学组成中碳元素占总质量的90以上（几乎是纯碳），碳原子间的结合方式为石墨状，形成石墨晶格结构（“乱层石墨结构”）。1、碳纤维的类型（1）按照原料分：纤维素基（人造丝基）、聚丙烯腈（PAN）基、沥青基。（2）按照制造条件和方法分类：碳纤维（800600）、石墨纤维（20003000）、活性碳纤维、气相生长碳纤维。（3）按性能分类：通用级（GP）、高性能（HP）。通用级碳纤维的拉伸强度一般低于1400MP a，拉伸模量小于140GPa
12、.。高性能级碳纤维通常又可分为中强型（MT）、高强型（HT）、超高强型（UHT）、中模量型（IM）、高模量型（HM）、超高模量型（UHM）等。第24页/共77页2、碳纤维的性能与玻璃纤维比较，碳纤维具有：高弹性模量、在湿态条件下的力学性能保持率好；较低的蠕变性和热膨胀系数；更低的密度；优异的导热与导电性；自润滑性与耐磨性；良好的耐化学腐蚀性、第25页/共77页第26页/共77页三、有机聚合物纤维1、芳纶（芳香族聚酰胺）耐高温的合成纤维，长期连续使用温度为200200，最高使用温度达240,300,分解温度为500；高阻尼特性和低磨耗性；各向异性小；在与聚合物的混炼过程中也不像玻璃纤维和碳纤维那
13、样易于脆性断裂。第27页/共77页2、涤纶（PET）纤维短切纤维束与玻璃纤维混合可以提高脆性树脂基体的抗冲击强度；相对于其他非玻璃增强成分而言，涤纶纤维的成本较低；对模具表面的磨蚀作用也比玻璃纤维小；3、超高分子量聚乙烯纤维()与其它有机纤维相比，具有最高的比模量与比强度，故又称超高强度聚乙烯()或超高模量聚乙烯()纤维具有耐磨、耐冲击、耐化学药品、不吸水、密度小等优点；原料聚乙烯易得，大规模使用后可大大降低其生产成本。第28页/共77页四、硼纤维比强度及比弹性模量极高，因而作为轻质高强结构材料，特别引人注目；价格比碳纤维高得多；第29页/共77页天然的多结晶质无机纤维；温石棉（适合TP）：水
14、合氧化镁硅酸盐类化合物，单纤维是管状的，内部具有毛细管结构（其内径约为0.01，外径约为0.03，当十万根石棉纤维集成一束时，其直径约为20）；与采用玻璃纤维增强相比，石棉增强聚合物的制品变形小，耐燃性增加，对成型机械的磨损较小，并且价格低廉；石棉增强聚合物制品的电气性能、着色性较差。五、石棉纤维第30页/共77页六、陶瓷纤维由金属氧化物、金属碳化物、金属氮化物或其它化合物组成的多晶体耐火纤维，在此硅和硼也被视为金属；主要品种：包括氧化铝纤维、碳化硅纤维、硅铝纤维以及其他金属氧化物硅纤维；质轻、高强度、高硬度、高模量、耐高温；两个显著缺陷：成本高、固有的脆性（复合过程中会导致纤维断裂）第31页
15、/共77页七、金属纤维包括不锈钢纤维、铜纤维、铝纤维、镀镍的玻璃纤维或碳纤维（主要用在要求导电或电磁屏蔽的复合材料中）；易形成导电网络（较大的长径比和接触面积）；（通常体积含量为310%，即具有良好的导电性与电磁屏蔽性能）对电导率的影响规律与填充炭黑的情形相似；添加量一定时,纤维直径越小、长径比越大，导电性越好；复合的过程中，要尽量避免纤维断裂，注射时宜降低螺杆转速和背压，提高机筒和模具温度，有时为提高分散的均匀性，还需加入适当的加工助剂等。第32页/共77页八、导电性TRF纤维Ti-Si-C-O纤维（简称TRF）是最新开发的一种在力学性能和功能化方面最优异的增强纤维；高强度、低密度、耐高温、
16、有导电性、结节强度大、对金属及塑料反应性小、湿润性好等一系列优异特性。抗电磁波干扰（通过调节电导率，实现对一定波长电磁波的吸收或透过）。第33页/共77页九、植物纤维1、纤维素的分子结构2、具有反应活性的基团对于热、力学、化学等环境作用极其敏感，使纤维素很容易降解。3、纤维素具有吸水性，吸湿率可达812%。吸水的纤维素加工性能很差。4、植物纤维最突出的优点是资源丰富、价格低廉、具有生物降解性和可再生性；对设备的磨耗小；5、耐热性差（反应在加工过程与制品使用）。第34页/共77页第三节增强材料的表面处理一、纤维表面处理应遵循的基本原则1、极性相似原则2、界面酸碱匹配原则3、形成界面化学键原则4、
17、引入可塑界面层原则实现整体增韧，且不会出现树脂相和橡胶相并存的现象 第35页/共77页二、各类纤维的表面处理1、玻璃纤维的表面处理（1）硅烷偶联剂处理（2）表面接枝处理（3）酸碱刻蚀处理 2、碳纤维的表面处理（1）氧化处理法：气相氧化法；液相氧化法；阳极氧化法；等离子体氧化法（2）表面涂层改性（3）表面电聚合改性 第36页/共77页4、有机纤维的表面处理（1）芳纶纤维的表面处理物理方法：等离子体处理、电子束辐照化学改性：硝化/还原、氯磺化等化学反应利用二异氰酸酯与芳纶表面的OH、CONH等活泼氢的基团反应（2）超高分子量聚乙烯纤维的表面处理低温等离子体处理辐射引发表面接枝处理电晕放电处理氧化性
18、化学试剂表面氧化处理第37页/共77页5、植物纤维的表面处理（1）热处理法（2）碱处理法（3）改变表面张力法（4）偶联法（5）表面接枝法 MAH-PP蜡与纤维素的反应 第38页/共77页第四节纤维增强聚合物复合材料的制造一、纤维增强热塑性塑料1、纤维增强热塑性塑料片材（GMT法）(1)熔融浸渍法 工艺过程为：首先将连续纤维或短切纤维制成毡或针刺毡，经预热，与挤出机挤出的热塑性树脂薄膜层合，通过双带式压机热压浸渍，然后冷却固化，最后切割成所需规格的片材供模压（或冲击）的半成品 第39页/共77页GMTPP第40页/共77页第41页/共77页Glass Mat Thermoplastic Inte
19、rior 2005 Ford GTGMT-PP Door Trim with Integrated Acoustic Chamber and Subwoofer 2005Ford Mustang第42页/共77页(2)悬浮沉积法又称湿法 工艺过程为：首先将短切纤维原丝（625mm）、热塑性树脂粉末和悬浮助剂加入水中，借助于悬浮助剂和搅拌作用将密度差较大的纤维和树脂微粒均匀分散在水介质中，使纤维呈单丝分散，树脂达到单粒分散，再将这种均匀的悬浮液通过流浆箱和成形网，加入絮凝剂使其凝聚，并使凝聚物与水分离，将水滤出后形成湿片，再经过干燥、粘结、压轧成为增强热性塑料片材.第43页/共77页(3)高静电
20、吸附热压法 将热塑性树脂制成薄膜，使薄膜带静电，当带静电的树脂薄膜通过短纤维槽时，纤维被吸附在薄膜上。然后将上述吸附有纤维的薄膜在双带式热压机上层合、热压成增强热塑性塑料片材 第44页/共77页(4)流态化床法也叫粉末浸渍法 将一定粒度的粉末树脂放在流化床的孔床上。在流化床上，使干燥的树脂粉末带上一定量的静电荷，并在气流作用下翻腾。然后，使连续纤维经过一扩散器被空气吹松散后进入流化床。于是，带静电的树脂粉末很快被吸附沉积在接地的纤维上。附着树脂的纤维通过通过切断器被切成定长，降落在输送网带上，再通过热轧区（被加热和辊压）和冷却区后制成增强热塑料片材 第45页/共77页2、短纤维增强热塑性塑料粒
21、料（SFT）的制造（双螺杆挤出法）基本原理：将短切增强纤维原丝和热塑性树脂一起混炼造粒，在此过程中纤维被折断，以长度约为0.21的短纤维形式，均匀分散于热塑性树脂基体中。基本要求：纤维能均匀地分散于热塑性树脂基体之中；纤维与树脂应尽可能包复或粘接牢固；制造过程中应尽可能减少对纤维的机械损伤，尽可能减少基体树脂分子的降解。第46页/共77页（1）短纤维料斗喂入法第47页/共77页（2）连续玻璃纤维纱在线配料、在线切断喂入法 第48页/共77页第49页/共77页3、长纤维增强热塑性塑料粒料（LFT）的制造（电缆包覆法）连续纤维纱通过十字形挤出机头被熔融树脂包覆，经冷却、牵引、切粒即得长纤维增强热塑
22、性塑料粒料。第50页/共77页二、纤维增强热固性模塑料1、片状模塑料（SMC）（sheet molding compound)是一种用于成型最终制品的半成品（片材）（1）主要组成：主要由树脂、增强材料、填料、固化剂、内脱模剂等组分组成。（2）制造过程通常由两阶段组成：制糊。树脂、填料和其他添加剂先行混合成糊；制片。它包括上糊、粗纱短切、浸渍、压紧和最后收卷成材；第51页/共77页第52页/共77页SMC第53页/共77页第54页/共77页SMC制品2第55页/共77页2、团（散）状模塑料（BMC与DMC）（bulk molding compound，简称BMC）（dough molding c
23、ompound，简称DMC）配制工艺分两步进行：第一步是将树脂、固化剂、颜料、脱模剂、化学增稠剂、低收缩添加剂及可能加入的部分填料等组分放进高剪切型搅拌机中进行搅拌混合，然后再加入剩余填料并进一步混合，以制取含有上述组分的树脂浆料。第二步，将搅拌好的浆料倒入Z型双桨式混合机或行星式混合机，并加入玻璃纤维短丝，进行搅拌混合。经1015min钟时间的混合后即可卸料。料团进一步用挤出机挤成小圆柱条料或丸块状，并用聚酯薄膜密封包装，以便贮存备用。第56页/共77页第57页/共77页第五节 常见的纤维增强聚合物第58页/共77页5.1.1 破璃纤维增强热固性塑料(代号GFRP)玻璃纤维增强热固性塑料是指
24、玻璃纤维(包括长纤维、布、带、毡等)做为增强材料，热固性塑料(包括环氧树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯树脂等)做为基体的纤维增强塑料。俗称玻璃钢。根据基体种类不同，可将GFRP分成三类，即玻璃纤维增强环氧树脂、玻璃纤维增强酚醛树脂、玻璃纤维增强聚酯树脂。第59页/共77页GFRP的突出特点是比重小、比强度高。比金属铝轻而比强度比高级合金钢还高。“玻璃钢”这个名称便由此而来。还具有良好的耐腐蚀性，在酸、碱、有机溶剂、海水中均很稳定，良好的电绝缘材料，电阻率和击穿电压强度达到了电绝缘材料的标准，可做为耐高压的电器零件。不反射无线电波，微波透过性好，可制造扫雷艇和雷达罩。具有保温、隔热、隔音、减振等性能。
25、缺点是刚性差。会因日光照射空气中的氧化作用、有机溶剂的作用产生老化现象，比塑料要缓慢。玻璃纤维增强环氧、酚醛、聚酯树脂除具有上述共同的性能特点而外，各自有其特殊的性能。第60页/共77页玻璃纤维增强环氧树脂是GFRP中综合性能最好的一种。因环氧树脂的粘结能力最强，与玻璃纤维复合时，界面剪切强度最高。机械强度高于其他GFRP。环氧树脂固化时无小分子放出，故尺寸稳定性最好，收缩率只有12，环氧树脂的固化反应是放热反应，易产生气泡，但因添加剂少，很少发生鼓泡现象。唯一不足的是环氧树脂粘度大，加工不太方便，成型时需要加热，室温下成型会导致环氧树脂固化反应不完全。不能制造大型制件。第61页/共77页玻璃
26、纤维增强酚醛树脂是各种GFRP中耐热性最好的一种，可在200下长期使用，在1000 以上的高温下，也可短期使用。是耐烧蚀材料，可做宇宙飞船的外壳。耐电弧性，可用于制做绝缘材料。价格便宜，原料来源丰富。不足处是性能较脆，机械强度不如环氧树脂。固化时有小分子副产物放出，故尺寸不稳定，收缩率大。对人体皮肤有刺激，会使手和脸肿胀。第62页/共77页玻璃纤维增强聚酯树脂突出特点是加工性好，加入引发剂和促进剂后，可在室温下固化成型，由于树脂中的交联剂也起稀释剂的作用，所以树脂的粘度大大降低了，可采用各种成型方法进行加工成型，可制作大型构件，扩大了应用的范围。它的透光性好，透光率可达6080，可制作采光瓦。
27、价格便宜。不足之处是固化时收缩率大，可达48，耐酸、碱性差，不宜制作耐酸碱的设备及管件。第63页/共77页玻璃纤维增强热塑性塑料是指玻璃纤维做为增强材料，热塑性塑料(包括聚酰胺、聚丙烯、低压聚乙烯、ABS树脂、聚甲醛、聚碳酸酯、聚苯醚等工程塑料)为基体的纤维增强塑料。玻璃纤维增强热塑性塑料除了具有纤维增强塑料的共同特点外，它与玻璃纤维增强热固性塑料相比较，特点是具有更轻的比重，在1.11.6之间，为钢材的1516；比强度高，蠕变性大大改善。v5.1.2 玻璃纤维增强热塑性塑料(代号FR一TP)第64页/共77页玻璃纤维增强聚丙烯(代号FRPP)特点是机械强度大大提高，当短切玻璃纤维增加到304
28、0时，其强度达到顶峰，抗拉强度达到100MPa，大大高于工程塑料，尤其是低温脆性得到了大大改善，随玻璃纤维含量提高，低温时的抗冲击强度也有所提高。吸水率很小，是聚甲醛和聚碳酸酯的十分之一。在耐沸水和水蒸气方面更加突出，含有20短切纤维的FRPP，在水中煮1500小时，其抗拉强度比初始强度降低10，如在23水里浸泡时强度不变。在高温、高浓度的强酸、强碱中会使机械强度下降。在有机化合物的浸泡下会降低机械强度，并有增重现象。第65页/共77页2玻璃纤维聚酰胺(代号FRPA)聚酰胺是一种热塑性工程塑料，本身的强度就比一般通用塑料的强度高，耐磨性好，但因吸水率太大，影响了尺寸稳定性，耐热性也较低。用玻璃
29、纤维增强的聚酰氨，这些性能就会大大改善。玻璃纤维增强聚酰胺的品种很多。有玻璃纤维增强尼龙6(FRPA6)、玻璃纤维增强尼龙66(FRPA66)、玻璃纤维增强尼龙1010(FRPA1010)等。玻璃纤维的含量达到3035时，其增强效果最为理想，抗拉强度可提高23倍，抗压强度提高1.5倍，最突出的是耐热性提高幅度最大。第66页/共77页在聚酰胺中加入玻璃纤维后，唯一的缺点是使本来耐磨性好的性能变差了。因为聚酰胺的制品表面光滑，光洁度越好越耐磨。而加入玻璃纤维以后，如果将制品经过二次加工或者被磨损时，玻璃纤维就会暴露于表面上，这时材料的磨擦系数和磨耗量就会增大。因此，如果用它来制造耐磨性要求高的制品
30、时，一定要加入润滑剂。第67页/共77页3玻璃纤维增强聚苯乙烯类塑料聚苯乙烯类树脂目前已成为系列产品，多为橡胶改性树脂，例如：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。这些共聚物大大改善了纯聚苯乙烯的性能，使原来只是一种通用塑料的聚苯乙烯改性成为工程塑料。耐冲击性和耐热性提高了。这些聚合物再用长玻璃纤维或短切玻璃纤维增强后，其机械强度及耐高、低温性、尺寸稳定性均大有提高。也要加入偶联剂，不然聚苯乙烯类塑料与玻璃纤维粘结不牢。影响强度。第68页/共77页 4玻璃纤维增强聚碳酸酯(代号PC)聚碳酸酯是一种透明度较高的工程塑料，它的刚韧相兼的特性
31、是其他塑料无法相比的，唯一不足之处是易产生应力开裂、耐疲劳性差。加入玻璃纤维以后，P比P的耐疲劳强度提高23倍，耐应力开裂性能可提高68倍，耐热性比P提高1020 ，线膨胀系数缩小为1.62.410 ，因而可制成耐热的机械零件。第69页/共77页5玻璃纤维增强聚酯 聚酯作为基体材料主要有两种，一种是聚苯二甲酸乙二酯(代号PET)，另一种为聚苯二甲酸丁二酯(代号PBT)。未增强的纯聚酯结晶性高，成型时收缩率大，尺寸稳定性差、耐温性差。质脆。用玻璃纤维增强后，机械强度比其他玻璃纤维增强热塑性塑料均高，抗拉强度135-145MPa，抗弯强度209250MPa，耐疲劳强度达52MPa。耐热性提高最大，
32、PET的热变形温度为85 ，PRPFT为240 ，仍能保持机械强度，是玻璃纤维增强热塑性塑料中耐热温度最高的一种。耐低温度性能好，超过了FRPA6，在温度高低交替变化时，机械性能变化不大；电绝缘性好，可制造耐高温电器零件；高温下耐老化性好，胜过玻璃钢，尤其是耐光老化性能好，所以使用寿命长。不足之处是在高温下易水解，使机械强度下降。不适于在高温水蒸气下使用。第70页/共77页6玻璃纤维增强聚甲醛(代号PO)聚甲醛是一种性能较好的工程塑料，加入玻璃纤维后，不但起到增强的作用，而且耐疲劳性和耐蠕变性有很大提高。含有25玻璃纤维的P的抗拉强度为纯PM的两倍、弹性模量为纯PM的三倍，耐疲劳强度为纯PM的
33、两倍，高温下仍具有良好的耐蠕变性，同时耐老化性也很好。但不耐紫外线照射，因此在塑料中要加入紫外线吸收剂。不足之处是加入玻璃纤维后其摩接系数和磨耗量大大提高了，即耐磨性降低了。为了改善其耐磨牡，可用聚四氟乙烯粉末做为填料加入聚甲醛中，或加入碳纤维来改性。第71页/共77页5.1.3 高强度、高模量纤维增强塑料高强度、高模量纤维增强塑料主要是指以环氧树脂为基体，以各种高强度、高模量的纤维(包括碳纤维、硼纤维、芳香族聚酰胺纤维、各种晶须等)做为增强材料的高强度、高模量纤维增强塑料。该种材料由于受增强纤维高强度、高模量这一性能的影响致使其具有共同的特点：（1）比重轻、强度高、模量高和低的热膨胀系数。是
34、目前力学性能最好的高分子复合材料。(2)加工工艺简单。该种增强塑料可采用的各种成型方法，如模压法、缠绕法、手糊法等。（3）价格昂贵。该种材料唯一的缺点是价格比较贵。第72页/共77页1碳纤维增强塑料碳纤维增强环氧塑料是一种强度、刚度、耐热性均好的复合材料，这方面的性能是其他材料无法相提并论的。比重小、刚度大、抗冲击强度特别突出，耐疲劳强度很大摩擦系数很小，这方面性能均超过了钢材。耐热性特别好，可在12000 高温下经受10秒钟，保持不变。不足之处一是碳纤维与塑料的粘结性差，且各向异性，这方面不如金属材料。目前已有解决办法，使碳纤维氧化和晶须化来提高其粘结性。用碳纤维编织法来解决各向异性的问题。
35、另一个不足之处是价格昂贵，因而虽然有上述一些优良性能，但还只是应用于宇航工业，其他领域应用较少。第73页/共77页2芳香族聚酰胺纤维增强塑料基体材料主要是环氧树脂，其次是热塑性塑料的聚乙烯、聚碳酸酯、聚酯等。芳香族聚酰胺纤维增强环氧树脂的抗拉强度大于GFRP，而与碳纤维增强环氧树脂相似。最突出的特点是有压延性，与金属相似，而与其他有机纤维则大大不同。3硼纤维增强塑料 硼纤维增强塑料是指硼纤维增强环氧树脂。该种材料突出的优点是刚度外，它的强度和弹性模量均高于碳纤维增强环氧树脂。是高强度高模量纤维增强塑料中性能最好的一种。第74页/共77页4碳化硅纤维增强塑料主要是指碳化硅纤维增强环氧树脂。碳化硅纤维与环氧树脂复合时不需要表面处理，粘结力就很强，材料层间剪切强度可达1.2MPa。它的抗弯强度和抗冲击强度为碳纤维增强环氧树脂的两倍，如果与碳纤维混合叠层进行复合时，会弥补碳纤维的缺点。第75页/共77页514 其他纤维增强塑料其他纤维增强塑料是指以石棉纤维、矿锦纤纶、棉纤维、麻纤维、木质纤维、合成纤维等为增强材料，以各种热塑性和热固性塑料为基体的复合材料。这方面的复合材料发展得比较早应用也比较广。其中热固性酚醛塑料与纸、布、棉、木片等纤维的复合材科，在电器工业方面做为绝缘材制使用。在机械工业中制成各种机械零件。第76页/共77页感谢您的观看。第77页/共77页