聚合物基復合材料的分類
聚合物基復合材料主要有二大類:其一,是橡膠基復合材料,這類復合材料的生產技術,構成了現代橡膠加工工業的基礎。其二,是樹脂基復合材料,樹脂是聚合物基復合材料的主要基體,因此樹脂基復合材料又可稱為“塑料基復合材料”。塑料基復合材料是目前技術比較成熟且應用為廣泛的一類復合材料。
(一) 塑料基復合材料
塑料作為機械工程材料,其大優點是密度小、耐腐蝕、可塑性好、易于加工成型。但是也存在很多缺點,比如強度低、彈性模量低、耐熱性差等。
采用增強的塑料基復合材料就是改善塑料的好方法。使用廣泛的是纖維增強塑料。按纖維的性質可以把塑料基復合材料分為:玻璃纖維增強塑料,碳纖維增強塑料,硯纖維增強塑料,碳化硅纖維增強塑料和Kevlar纖維增強塑料。按基體材料可以把塑料基復合材料分為:熱固性塑料、熱塑性塑料。
1.玻璃纖維增強塑料
以玻璃纖維作為增強相的聚合物基復合材料在范圍內已形成了產業,在我國俗稱玻璃鋼。這種材料是用短切的或連續纖維及其織物增強熱固性或熱塑性樹脂基體,經復合而成。按照塑料的性質可以分為:熱塑性玻璃鋼和熱固性玻璃鋼。
?。?)熱固性玻璃鋼
由體積分數為60-70%的玻璃纖維與30-40%的熱固性樹脂組成。主要特點:密度小、強度高、比強度超過一般的高強鋼,耐腐蝕、絕緣、絕熱等。但彈性模量低,在300℃以下使用。主要用于制造自重輕的受力構件和要求無磁性、絕緣、耐腐蝕的零件。
(2)熱塑性玻璃鋼
由體積分數為 20~40%的玻璃纖維與60~80%的熱塑性樹脂組成。具有高強度和高沖擊韌性,良好的低溫性能及低的熱脹系數。
2.碳纖維增強塑料
碳纖維增強塑料是由碳纖維與聚脂、酚醛、環氧、聚四氟乙烯等樹脂組成的復合材料。它的主要特點是低密度、高強度、高彈性模量、高比強度和比模量優良的抗疲勞性能、耐沖擊性能、自潤滑性、減摩耐磨性、耐腐蝕和耐熱性。
但是它同時具有以下缺點:碳纖維和基體結合強度低,各向異性嚴重。
目前碳纖維增強塑料由于性能優于玻璃鋼,主要用于航天和航空工業中制作飛機機身,螺旋漿,發電機的護環材料等。
3.Kevlar纖維增強塑料
Kevlar 纖維增強塑料是由 Kevlar 纖維與環氧、聚乙烯、聚碳酸脂、聚脂等樹脂組成的復合材料。
常用的是 Kevlar纖維一環氧樹脂復合材料,其抗拉強度高于玻璃鋼,與碳纖維-環氧樹脂復合材料相近;延性好,與金屬相似;具有優良的疲勞抗力和減振性。
Kevlar 纖維增強塑料目前主要用于制作飛機機身、雷達天線罩、火箭發動機外殼、快艇等。
(二) 橡膠基復合材料
橡膠具有彈性高,減振性好,熱導率低,絕緣等優點,但強度和彈性模量低,耐磨性差。為了改善橡膠制品的性能,可以用增強纖維或粒子與其復合,從而制備纖維增強橡膠和粒子增強橡膠復合材料。
目前纖維增強橡膠主要用于輪胎,皮帶,橡膠管,橡膠布等,而粒子增強橡膠則利用補強劑提高橡膠的抗拉強度,撕裂強度,耐磨性等。
(一) 塑料基復合材料
塑料作為機械工程材料,其大優點是密度小、耐腐蝕、可塑性好、易于加工成型。但是也存在很多缺點,比如強度低、彈性模量低、耐熱性差等。
采用增強的塑料基復合材料就是改善塑料的好方法。使用廣泛的是纖維增強塑料。按纖維的性質可以把塑料基復合材料分為:玻璃纖維增強塑料,碳纖維增強塑料,硯纖維增強塑料,碳化硅纖維增強塑料和Kevlar纖維增強塑料。按基體材料可以把塑料基復合材料分為:熱固性塑料、熱塑性塑料。
1.玻璃纖維增強塑料
以玻璃纖維作為增強相的聚合物基復合材料在范圍內已形成了產業,在我國俗稱玻璃鋼。這種材料是用短切的或連續纖維及其織物增強熱固性或熱塑性樹脂基體,經復合而成。按照塑料的性質可以分為:熱塑性玻璃鋼和熱固性玻璃鋼。
?。?)熱固性玻璃鋼
由體積分數為60-70%的玻璃纖維與30-40%的熱固性樹脂組成。主要特點:密度小、強度高、比強度超過一般的高強鋼,耐腐蝕、絕緣、絕熱等。但彈性模量低,在300℃以下使用。主要用于制造自重輕的受力構件和要求無磁性、絕緣、耐腐蝕的零件。
(2)熱塑性玻璃鋼
由體積分數為 20~40%的玻璃纖維與60~80%的熱塑性樹脂組成。具有高強度和高沖擊韌性,良好的低溫性能及低的熱脹系數。

碳纖維增強塑料是由碳纖維與聚脂、酚醛、環氧、聚四氟乙烯等樹脂組成的復合材料。它的主要特點是低密度、高強度、高彈性模量、高比強度和比模量優良的抗疲勞性能、耐沖擊性能、自潤滑性、減摩耐磨性、耐腐蝕和耐熱性。
但是它同時具有以下缺點:碳纖維和基體結合強度低,各向異性嚴重。
目前碳纖維增強塑料由于性能優于玻璃鋼,主要用于航天和航空工業中制作飛機機身,螺旋漿,發電機的護環材料等。

Kevlar 纖維增強塑料是由 Kevlar 纖維與環氧、聚乙烯、聚碳酸脂、聚脂等樹脂組成的復合材料。
常用的是 Kevlar纖維一環氧樹脂復合材料,其抗拉強度高于玻璃鋼,與碳纖維-環氧樹脂復合材料相近;延性好,與金屬相似;具有優良的疲勞抗力和減振性。
Kevlar 纖維增強塑料目前主要用于制作飛機機身、雷達天線罩、火箭發動機外殼、快艇等。

橡膠具有彈性高,減振性好,熱導率低,絕緣等優點,但強度和彈性模量低,耐磨性差。為了改善橡膠制品的性能,可以用增強纖維或粒子與其復合,從而制備纖維增強橡膠和粒子增強橡膠復合材料。
目前纖維增強橡膠主要用于輪胎,皮帶,橡膠管,橡膠布等,而粒子增強橡膠則利用補強劑提高橡膠的抗拉強度,撕裂強度,耐磨性等。











































