DOC《第六章 无机纤维》

第二节 玻璃纤维 玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料.英文原名为:glass fiber .成分为二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化硼、氧化镁、氧化钠等.它是以玻璃球或废旧玻璃为原料经高温熔制、拉丝、络纱、织布等工艺.最后形成各类产品,玻璃纤维单丝的直径从 几 个微米到二十几米个微米,相当于一根头发丝的 1/20-1/5 ,每束纤维原丝都有数百根甚至上千根单丝组成,通常作为复材料中的增强材料,电绝缘材料和绝热保温材料,电路基板等,广泛应用于国民经济各个领域. 玻璃纤维特性: 玻璃一般人之观念为质硬易碎物体,并不适于作为结构用材但如其抽成丝后,则其强度大为增加且具有柔软性,故配合树脂赋予形状以后终于可以成为优良之结构用材.玻璃纤维随其直径变小其强度增高.作为补强材玻璃纤维具有以下之特点,这些特点使玻璃纤维之使用远较其他种类纤维来得广泛,发展速度亦遥遥领先其特性列举如下: (1)拉伸强度高,伸长小(3%). (2)弹性系数高,刚性佳. (3)弹性限度内伸长量大且拉伸强度高,故吸收冲击能量 大. (4)为无机纤维,具不燃性,耐化学性佳. (5)吸水性小. (6)尺度安定性,耐热性均佳. (7)加工性佳,可作成股、束、毡、织布等不同形态之产品. (8)透明可透过光线. (9)与树脂接着性良好之表面处理剂之开发完成. (10)价格便宜. 玻璃纤维的分类: 玻璃纤维按形态和长度,可分为连续纤维、定长纤维和玻璃棉;

按玻璃成分,可分为无碱、耐化学、高碱、中碱、高强度、高弹性模量和抗碱玻璃纤维等.

第三节 碳纤维 碳纤维强度大、密度小、耐腐蚀、耐高温、能导电,具有许多宝贵的电学、热学和力学性能的新型材料.碳纤维被广泛的应用于航天和电子高科技等领域. 碳纤维制取: 目前,人们还不能直接用碳或石墨来抽成碳纤维,只能采用一些含碳的有机纤维(如尼龙丝、腈纶丝、人造丝等)做原料,将有机纤维跟塑料树脂结合在一起,放在稀有气体的气氛中,在一定压强下强热炭化而成 .当前世界上产生的销售的碳纤维绝大部分都是用聚丙烯腈纤维的固相碳化制得的. 步骤:1)预氧化在空气中加热,维持在200-300度数十至数百分钟.预氧化的目的为使聚丙烯腈的线型分子链转化为耐热的梯型结构,以使其在高温碳化时不熔不燃而保持纤维状态. 2)碳化:在惰性气氛中加热至1200-1600度,维持数分至数十分钟,就可生成产品碳纤维;

所用的惰性气体可以是高纯的氮气、氩气或氦气,但一般多用高纯氮气. 3)石墨化:再在惰性气氛(一般为高纯氩气)加热至2000-3000度,维持数秒至数十秒钟;

这样生成的碳纤维也称石墨纤维. 碳纤维的分类: 按状态分为长丝、短纤维和短切纤维;

按力学性能分为通用型和高性能型 . 通用型碳纤维强度为1000兆帕(MPa)、模量为100GPa左右.高性能型碳纤维又分为高强型(强度2000MPa、模量250GPa)和高模型(模量300GPa以上). 强度大于4000MPa的又称为超高强型;

模量大于450GPa的称为超高模型. 碳纤维的应用: 碳纤维可加工成织物、毡、席、带、纸及其他材料.碳纤维除用作绝热保温材料外,一般不单独使用,多作为增强材料加入到树脂、金属、陶瓷、混凝土等材料中,构成复合材料.碳纤维增强的复合材料可用作飞机结构材料、电磁屏蔽除电材料、人工韧带等身体代用材料以及用于制造火箭外壳、机动船、工业机器人、汽车板簧和驱动轴等.碳纤维? ? 由聚丙烯腈纤维、沥青纤维或粘胶维等经氧化、炭化等过程制得的含碳量为90%以上的纤维. 玄武岩纤维 玄武岩纤维的制备: 将玄武岩在1450℃~1500℃熔融后,通过铂铑合金拉丝漏板高速拉制而成的连续纤维. 玄武岩纤维的特点