填充改性及增强复合材料
202页1、填充改性及纤维增强复合材料填料主要非补强性填充剂及其特性9 .发展趋势及存在问题超微级和纳米级填料的开发和利用无疑是增加填料附加值、突出填料功能性的一个新的主要发展方向。现在一些超微级和纳米级填料已被开始用于开发高性能复合材料和功能性复合材料.9 . 发展趋势及存在问题但由于纳米粒子比表面积大、表面能高、表面存在着活性高的化学键,极易发生团聚。因此怎样更好地解决纳米级填料在聚合物基体中的分散问题将成为决定纳米级填料能否得到更广泛的应用,能否实现更大经济价值的关键。纤维增强复合材料增强纤维起着大部分 承载作用纤维增强复合材料,是以聚合物为基体,以纤维 为增强材料制成的复合材料。概述Company Logo纤维增强复合材料的分类 短纤维复合材料 长纤维复合材料玻璃纤维增强复合材料;碳纤维增强复合材料;芳纶纤维增强复合材料按增强纤维长度按增强纤维种类分类Company Logo按基体材料分类塑料基体复合材料橡胶基体复合材料热固性塑料基体热塑性塑料基体纤维增强 复合材料环氧树脂、酚醛树脂、聚 酯树脂等PP, PA, PC等纤维增强复合材料的优点轻质高强衡量材料的承载能力,通常用比强度、比模量表
2、征。耐化学腐蚀 热塑性树脂基的纤维增强复合材料一般都耐酸、耐稀碱、 耐盐、耐有机溶剂等。其它性能复合材料中 的纤维与树脂基体界面有吸收减振动能量的能力, 可避免共振造成的破坏与金属材料比,复合材料的热导率低,且热膨胀系数小,在有 温差时产生的热应力远比金属低玻璃纤维增强复合材料有良好的电绝缘性能。碳纤维增强复合 材料具有一定的导电性。增强材料 概述1. 增强材料是复合材料的主要组成部分,性能优越。作用:提高基体树脂的强度、硬度、模量、耐热及耐磨性、减少成型收缩率。2. 增强材料分类:无机增强材料:Gf、Cf、Bf、晶须、石棉、金属纤维、 (Al2O3)f、SiC)f有机增强材料:Kevlar纤维、UHMPE 纤维、聚酯纤维、 棉、麻、纸等。聚合物基复合材料用增强材料所具备的特征1.能明显提高基体所需的某种性能(如高比强度、比模量、尺寸稳定性、耐热性等)2.具有良好的化学稳定性3.与树脂有良好的浸润性,并能形成良好界面粘结4.价廉 玻纤及其制品的生产工艺制玻璃球铂金坩埚熔融小漏孔拉丝(单丝)(102、204、408孔)涂浸润剂并集束成原丝并股成纱纺织成布、毡或带。 1. 坩埚法玻纤制品玻
3、纤纸玻纤布玻纤绳玻璃纤维的分类按含碱量(碱性氧化物含量)分 12%,有碱玻纤(A玻纤)6-12%, 中碱玻纤2-6%, 低碱玻纤2%, 无碱玻纤(E玻 纤) 含碱量越高,玻璃越易熔、易抽丝、产品成本越低,但玻纤强度低按用途分: S:高强玻璃纤维,用作结构材料的增强 D:低介电纤维,电绝缘性及透波性好,用于雷达材料 C:耐酸玻璃纤维,用于耐腐蚀件和蓄电池套管 E:无碱玻璃纤维 G:抗碱玻璃纤维 A:普通有碱玻璃纤维4. 化学性质i) 玻纤直径越小,耐化学介质性能越弱ii) 玻纤化学组成影响其化学性能。SiO2含量越高,玻纤的化学稳定性越好;碱金属氧 化物含量越高,玻纤化学稳定性降低。增加氧化硅、氧化铝、氧化锆、氧化钛含量,能提高 玻纤的耐酸性;增加氧化硅、氧化钙、氧化锆、氧化锌含 量,能提高玻纤的耐碱性能;增加氧化铝、氧化锆、氧化 钛含量,可以提高玻纤的耐水性能。玻璃纤维及其织物的表面处理处理原因玻纤表面光滑,不利于与基体相粘结比表面积大,易吸水影响稳定性较脆、不耐磨,纤维之间摩擦系数大,不利于纺织处理目的i)使玻纤与基体形成良好的界面粘结Ii)利于纺织(集束、润滑、除静电)处理意义i)
4、是提高玻璃钢性能的重要途径之一ii)改善了玻纤及其织物的性能,增强了玻纤与基体的界面粘结iii)改善了玻纤的界面状态(防止水分子及其它有害物质侵入、减少或消除界面弱点)玻纤表面处理分为:单丝表面处理:涂覆一层浸润剂(保护膜),目的是润滑,以保护纤维免受大气、水分的侵害。常用淀粉和石蜡乳剂处理。此类处理剂在纤维及其织物的表面处理前应除去(洗涤法、烧灼法)纤维及其织物的表面处理:采用偶联剂,目的是使纤维和织物与树脂良好粘结目前所用的偶联剂主要有三大类:硅烷类.有机铬类.钛酸酯类1、 硅烷偶联剂品种多,效果显著通式: RnSiX4-nR:有机基团,含有可与树脂作用形成化学键的活性基团,如:碳-碳双键、环氧基团、胺基、硫氢基等。X:易水解基团。如:甲氧基、乙氧基等。水解后与玻纤表面作用。X的种类和数量对偶联剂的水解、缩合速度、与玻纤的偶联效果、纤维与界面的结合特性影响很大。偶联机理以A-151为例玻璃表面与玻璃表面结合偶合机理:i) 分子间脱水,形成 在玻纤表面形成copolymer薄膜层,保护玻纤表面ii) 与玻纤表面作用,形成 使偶联剂与玻纤表面牢固结合,在玻纤表面形成 有机硅单分子层、多
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