用于增强复合材料的几种纤维增强剂介绍

1. 玻璃纤维

玻璃纤维增强塑料是已获得颇为广泛应用的纤维增强复合材料。玻璃纤维按化学组成可分为无碱铝硼硅酸盐（简称无碱纤维）和有碱无硼硅酸盐（简称中碱纤维）。玻璃纤维作为增强材料，有如下一些优点：质硬而不透水，不会腐烂和发霉，耐热好，耐化学腐蚀，有很高的拉伸强度和理想的弹性，优良的电性能。玻璃纤维可用于增强PP、PET、PA等热塑性塑料，也广泛应用于热固性塑料。

玻璃纤维增强塑料具有比强度高、耐腐蚀、隔热、介电、容易成型等优点。玻璃纤维增强热固性塑料的拉伸强度可达400MPa，与一般钢材相近，而相对密度仅为钢材的1/4。玻璃纤维增强聚丙烯已广泛应用于汽车零部件、家电行业、飞机制造业等。玻璃纤维与基体聚丙烯的界面结合情况对复合材料的力学性能影响很大，一般需要用偶联剂处理，或用接枝聚丙烯增容。

2.碳纤维

碳纤维是由聚丙烯腈纤维、粘胶或沥青原丝经炭化而制成的。由于原料不同和制造方法不同，碳纤维的强度和模量也不相同。碳纤维的相对密度为1.3-1.8，而玻璃纤维的相对密度则为2.5左右；采用碳纤维增强的复合材料，其拉伸强度、弯曲强度和模量明显高于采用玻璃纤维增强的复合材料。碳纤维的热膨胀系数低，碳纤维复合材料的收缩率为玻璃纤维增强材料的1/2,为未增强树脂的1/5。碳纤维增强的复合材料是一种质轻、高强的新型复合材料，不仅在航空、航天工业中有广泛用途，而且已在体育、生活用品中获得了应用。碳纤维还具有耐高温、导电等特性，可进行静电喷涂和制备抗静电零件。

碳纤维可用于PC、PA、PP、PE等热塑性塑料，以及环氧树脂等热固性塑料。

碳纤维由于价格偏高，目前主要用于汽车、飞机及军工领域。随着碳纤维制造工艺的改进和价格的降低，碳纤维复合材料将在所有工业部门得到应用，其中包括机器制造业、家用电器、包装容器和设备、日常用品等。

3.芳纶纤维

芳香族聚酰胺纤维，简称芳纶纤维，是一种高强度、高模量且质轻的新型合成纤维。具有代表性的品种是美国杜邦公司开发的Kevlar纤维，化学组成为聚对苯二甲酰对苯二胺。Kevlar纤维的比强度为钢丝的5倍，相对密度仅为1.43-1.45，且具有良好的耐热性。

芳纶纤维增强复合材料（如芳纶/环氧复合材料）已成功应用于宇航、飞机、船舶、装甲设备、体育用品、压力容器、电子通讯等领域。芳纶纤维还可用于轮胎帘子线，制成的轮胎可承受高负荷，而且质量轻。

4.晶须

晶须是以单丝形式存在的小单晶体。晶须的种类很多，代表性品种有碳化硅晶须和硫酸钙晶须等。晶须具有很高的强度和模量。譬如，碳化硅晶须的模量为钢丝的4倍，拉伸强度约为钢丝的3倍。与其他增强纤维材料相比，晶须具有更微细的尺寸和较大的长径比。譬如，硫酸钙晶须的长度为100-200μm，直径仅为1-4μm。因此，将晶须添加到聚合物中，不仅很少增加熔体粘度，而且还可以使加工流动性得到改善。晶须还具有卓越的耐热性，质量也较轻。

利用晶须对聚合物进行增强或增韧，已得到广泛应用，主要用于汽车、机器制造、电子仪器以及航空航天等。

5.其他纤维

硼纤维也是一种新型纤维，模量高于玻纤，主要应用于航空领域。聚酯纤维和尼龙纤维，主要应用于汽车轮胎和胶带、胶管的骨架材料。