增强材料、填料及其他添加材料――其他纤维增强材料

2 其他纤维增强材料

  可用以增强不饱和聚酯树脂的增强材料除玻璃纤维外,还有其他一些纤维材料,但用量少,只用于特殊要求的地方。例如用碳纤维及芳族酰胺纤维比玻璃纤维质量轻30%,比铝合金轻50%,而且有更高的弹性模量等性能,但其价格昂贵,不能普遍采用。必要时可采用玻璃纤维与碳纤维或与芳族酰胺纤维的混合增强材料以改进增强树脂的性能。其他天然纤维如石棉、棉、麻等纤维也可用。石棉可使增强树脂的刚度上升,耐水、耐化学性能良好,可用于团状模塑料中。表11-15所示为各种纤维质材料与钢、铝性能的对比。
  各种纤维的应力应变曲线见图11-7。

  2.1 碳纤维

  碳纤维是20世纪60年代发展起来的高性能纤维,其原料采用纤维素及聚丙烯腈纤维,先进行氧化制成预氧丝,然后对预氧丝进行碳化,碳化温度达2600℃。制成高强度碳纤维。进一步升温到3000℃左右,即可制得高模量石墨纤维。碳纤维预氧丝特性见表11-16。

  某些碳纤维的性能见表11-17。

  2.2 芳香族聚酰胺纤维

  高性能的芳香族聚酰胺纤维是1972年开始问世的,由美国杜邦(Du Pont)公司生产。有Kevlar-29与Kevlar-49两种。前者比后者模量低,但伸长率高,适于耐冲击使用。后者主要用于航空工业中。这种纤维具有优异的比强度、比模量值、冲击强度,蠕变小,耐疲劳;耐有机溶剂、耐酸、耐碱的侵蚀;有良好的振动阻尼与介电性能;不燃烧,自熄,而且发烟低,耐热性好,在180℃下可连续使用。其典型性能见表11-18。

  2.3 超高分子量聚乙烯纤维

  超高分子量聚乙烯纤维(UHMWPE)是近年来才开发的聚烯烃纤维,它是20世纪90年代初出现的高科技、高性能纤维,由于分子量极高,主链结合好,取向度、结晶度高,因此它的比强度是当今所有纤维之,相当于钢丝的15倍、普通化学纤维的近10倍,而且具有密度小(0.96~0.97g/cm3)、模量高、能抗紫外线和耐各种化学腐蚀等优异性能和具有突出的抗冲击、抗切割韧性优点,产品可广泛应用于国防军需装备(如轻质高性能防弹板材、防弹头盔、软质防弹衣、防刺衣)、航空航天复合材料、远洋船舶及海军舰艇绳缆、远洋捕鱼拖网、深海抗风浪网箱和体育用品器材、建筑工程加固等高性能复合材料。表11-19列出了已工业化的超高分子量PE纤维的类型、制造厂家和性能。

  2.4 PBO纤维

  PBO纤维是聚苯并双