《復(fù)合材料增強體》PPT課件

《《復(fù)合材料增強體》PPT課件》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。

1、12010440561王潯復(fù)合材料增強體22.2復(fù)合材料的增強材料在復(fù)合材料中，粘結(jié)在基體內(nèi)以改進其機械性能的高強度材料稱為增強材料。增強材料有時也稱作增強體、增強劑等。3增強材料共分為三類：①纖維及其織物②晶須③顆粒4一、纖維如，植物纖維－－－棉花、麻類；動物纖維－－－絲、毛；礦物纖維－－－石棉。天然纖維強度較低，現(xiàn)代復(fù)合材料的增強材料用合成纖維。5纖維在復(fù)合材料中起增強作用，是主要承力組分。纖維不僅能使材料顯示出較高的抗張強度和剛度，而且能減少收縮，提高熱變形溫度和低溫沖擊強度等。6復(fù)合材料的性能在很大程度上取決于纖維的性能、含量及使用狀態(tài)。如聚苯乙烯塑料，加入玻璃纖維后，拉伸強度可

2、從600MPa提高到1000MPa，彈性模量可從3000MPa提高到8000MPa，其熱變形溫度可從85℃提高到105℃，使-40℃以下的沖擊強度可提高10倍。7纖維可分為有機纖維和無機纖維8（一）有機纖維芳綸纖維聚乙烯纖維尼龍纖維9１、芳綸纖維芳綸纖維是指日前巳工業(yè)化生產(chǎn)并廣泛應(yīng)用的聚芳酰胺纖維。國外商品牌號叫凱芙拉(Kevlar)纖維，我國暫命名為芳綸纖維，有時也稱有機纖維。10芳綸纖維的歷史很短，發(fā)展很快。1968午美國杜邦公司開始研制。1972年以B纖維為名發(fā)表了專利并提供產(chǎn)品?！　?972年又研制了以PRD--49命名的纖維。1973年正式登記的商品名稱為ARAMID纖維。11

3、ARAMID纖維包括三種牌號的產(chǎn)品，并重改名稱。PRD--49--IV改稱為芳綸--29；PRD--49--III改稱為芳綸--49；B纖維改稱為芳綸。12芳綸、芳綸--29、芳綸--49這三種牌號纖維的用途各不相同。芳綸主要用于橡膠增強，制造輪胎、三角皮帶、同步帶等；芳綸--29主要用于繩索、電纜、涂漆織物、帶和帶狀物，以及防彈背心等。芳綸--49用于航空、宇航、造船工業(yè)的復(fù)合材料制件。13自1972年芳綸纖維作為商品出售以來，產(chǎn)量逐年增加。其原因是由于該纖維具有獨特的功能，使之廣泛應(yīng)用到軍工和國民經(jīng)濟各個部門。14(1)芳綸纖維的性能特點A、芳綸纖維的力學(xué)性能；Ｂ、芳綸纖維的熱穩(wěn)定性

4、；Ｃ、芳綸纖維的化學(xué)性能。15A、芳綸纖維的力學(xué)性能芳綸纖維的特點是拉伸強度高。單絲強度可達3773MPa；254mm長的纖維束的拉伸強度為2744MPa，大約為鋁的5倍。芳綸纖維的沖擊性能好，大約為石墨纖維的6倍，為硼纖維的3倍，為玻璃纖維0.8倍。16芳綸纖維的彈性模量高，可達1.27~1.577MPa，比玻璃纖維高一倍，為碳纖維0.8倍。芳綸纖維的斷裂伸長在3％左右，接近玻璃纖維，高于其他纖維。17芳綸纖維與碳纖維混雜將能大大提高纖維復(fù)合材料的沖擊性能。芳綸纖維的密度小，比重為1.44~1.45，只有鋁的一半。因此，它有高的比強度與比模量。18下表為芳綸纖維的基本性能19Ｂ、芳綸纖

5、維的熱穩(wěn)定性芳綸纖維有良好的熱穩(wěn)定性，耐火而不熔，當(dāng)溫度達487℃時尚不熔化，但開始碳化。20因此，芳綸纖維在高溫作用下，不發(fā)生變形，直至分解。如，能長期在180℃下使用；在150℃下作用一周后強度、模量不會下降；即使在200℃下，一周后強度降低15％，模量降低4％；另外，在低溫(-60℃)不發(fā)生脆化亦不降解。21和碳纖維一樣，芳綸纖維的熱膨脹系數(shù)具有各向異性的特點。如，芳綸纖維的縱向熱膨脹系數(shù)在0~100℃時為-2×10-6/℃；在100~200℃時為-4×10–6/℃。橫向熱膨脹系數(shù)為59×10-6/℃22Ｃ、芳綸纖維的化學(xué)性能芳綸纖維具有良好的耐介質(zhì)性能，對中性化學(xué)藥品的抵抗力一般

6、是很強的，但易受各種酸堿的侵蝕，尤其是強酸的侵蝕；23芳綸纖維的耐水性也不好，這是由于在分子結(jié)構(gòu)中存在著極性酰氨基；濕度對纖維的影響，類似于尼龍或聚酯。在低濕度(20％相對濕度)下芳綸纖維的吸濕率為1％，但在高濕度(85％相對濕度)下，可達到7％。24（２）芳綸纖維的結(jié)構(gòu)芳綸纖維是對苯二甲酰與對苯二胺的聚合體，經(jīng)溶解轉(zhuǎn)為液晶紡絲而成。它的化學(xué)結(jié)構(gòu)式如下：25從上述化學(xué)結(jié)構(gòu)可知，芳綸纖維材料的基體結(jié)構(gòu)是長鏈狀聚酰胺，即結(jié)構(gòu)中含有酰氨鍵，其中至少85％的酰氨直接鍵合在芳香環(huán)上.26鍵合在芳香環(huán)上剛硬的直線狀分子鍵在纖維軸向是高度定向的，各聚合物鏈是由氫鍵作橫向連結(jié)。這種在沿纖維方向的強共價鍵

7、和橫向弱的氫鍵，是造成芳綸纖維力學(xué)性能各向異性的原因，即纖維的縱向強度高，而橫向強度低。27芳綸纖維的化學(xué)鏈主要由芳環(huán)組成。這種芳環(huán)結(jié)構(gòu)具有高的剛性，并使聚合物鏈呈伸展?fàn)顟B(tài)而不是折疊狀態(tài)，形成棒狀結(jié)構(gòu)，因而纖維具有高的模量。28芳綸纖維分子鏈是線性結(jié)構(gòu)，這又使纖維能有效地利用空間而具有高的填充效率的能力，在單位體積內(nèi)可容納很多聚合物。這種高密度的聚合物具有較高的強度。29由于芳綸纖維具有規(guī)整的晶體結(jié)構(gòu)，因此，它具有化學(xué)穩(wěn)定性、高溫尺