增強(qiáng)纖維在復(fù)合材料中，能夠給樹脂體系帶來更好的性能優(yōu)勢(shì)以及特殊的性能表現(xiàn)，不同的增強(qiáng)纖維能夠帶來不同的性能表現(xiàn)，這里我們就給大家?guī)碛嘘P(guān)于復(fù)合材料中增強(qiáng)纖維知識(shí)點(diǎn)。
纖維增強(qiáng)方式，在纖維增強(qiáng)中，也有很多種纖維的增強(qiáng)方式，比如常見的有纏繞、編織以及單向，這里面不同的纖維取向都都不同的特點(diǎn)，不同的織物結(jié)構(gòu)和類型都有不同的性能表現(xiàn)，后面有機(jī)會(huì)我們說這方面的知識(shí)。本文我們還是圍繞纖維類型來看。
玻璃纖維
玻璃纖維是從沙石中提煉出來，液體經(jīng)過非常細(xì)的套管然后冷卻生產(chǎn)出直徑只有5-24m的玻璃纖維，具有抗拉抗壓高剛度的性能優(yōu)勢(shì)，絕緣性也好因此多是被應(yīng)用到絕緣產(chǎn)品上面，但是抗沖擊性能較低。
玻璃纖維有束絲、紗線、粗紗的四種類型，束絲商業(yè)應(yīng)用比較少，大部分都是紗線類型。紗線是緊密相連的細(xì)玻璃纖維，每根纖維直徑在4-13mm之間，主要是用TEX(1000米長(zhǎng)的重量單位)和denier(10000碼的重量單位)來區(qū)分，常見的就是TEX，范圍在5-400之間。粗紗是松散相連的玻璃纖維，每根纖維細(xì)絲直徑在13-24mm之間。
玻璃纖維的國(guó)際的工人術(shù)語是E = Electrical/電氣的,C = Continuous/連續(xù)的,Z = Clockwise/順時(shí)針的,S = High Strength /高強(qiáng)度的,S = Anti- clockwise/逆時(shí)針的方式表示。
碳纖維
碳纖維是通過氧化、碳化、石墨化富含碳元素的有機(jī)前驅(qū)體制作而成的纖維，現(xiàn)在應(yīng)用最多的前驅(qū)體是聚丙烯腈(PAN)，相比較瀝青或者纖維素提煉的碳纖維，性能優(yōu)勢(shì)會(huì)更高。
碳纖維的性能跟石墨化工藝有很大關(guān)系，高強(qiáng)度高模量碳纖維需要更高的石墨化溫度下才能提煉出更為精純的碳纖維。碳纖維制作完成后還需要表面處理，也就是常說的上漿過程，更好的保護(hù)纖維。上漿的好壞也直接影響到碳纖維作為增強(qiáng)后的性能表現(xiàn)。
碳纖維的強(qiáng)度和模量都要遠(yuǎn)高于眾多的增強(qiáng)纖維，我們可以參考下面這個(gè)聚丙烯腈基碳纖維的表。碳纖維除了具備高強(qiáng)度高模量之外，還具有非常高的抗腐蝕性、抗蠕變以及抗疲勞性，使得它在眾多高性能領(lǐng)域中得到非常廣泛的應(yīng)用。從上個(gè)世紀(jì)60年代開始，反正到今天，低模量的碳纖維產(chǎn)品已經(jīng)走進(jìn)我們生活，不在不可觸摸的產(chǎn)品。
碳纖維通常被標(biāo)注：高強(qiáng)度(HS)，中等模量(IM)，高模量(HM)和超高模量(UHM)這樣的方式來區(qū)分碳纖維性能。
商用聚丙烯腈基碳纖維的強(qiáng)度和模量
芳綸纖維
芳綸纖維也是比較常見的增強(qiáng)纖維，芳綸纖維是人造有機(jī)聚合物(芳香族聚酰胺)通過液態(tài)化學(xué)共混物然后紡絲獲得固體芳綸纖維的方式，芳綸纖維是金黃色細(xì)絲，也是具有高強(qiáng)度、低密度高比強(qiáng)度的性能，還具備非常優(yōu)異的抗沖擊性。因此芳綸纖維多是被應(yīng)用到了彈道、防彈領(lǐng)域中。
芳綸纖維也是很多人說到的凱夫拉，業(yè)內(nèi)比較有知名度的就是美國(guó)杜邦公司的“Kevlar”以及阿克蘇諾貝爾公司的“Twaron”，這種芳綸類型中，主要就是跟芳綸模數(shù)以及表面光潔度不同組合的分類，來應(yīng)對(duì)不同的性能需求的應(yīng)用。芳綸纖維大部分都是粗紗的形式，芳綸纖維還具有不錯(cuò)的耐磨性以及耐化學(xué)耐熱降解的性能優(yōu)勢(shì)。
不同的纖維都有不同于的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，也就有了不同領(lǐng)域中的應(yīng)用的情況，下面也有關(guān)于不同纖維類型在不同應(yīng)用中的得分情況。“A”表示纖維得分較高的特征，“C”表示纖維得分較低的特征。
除了上面這三種被應(yīng)用特別多的增強(qiáng)纖維之外，還有其他多種增強(qiáng)纖維，但是應(yīng)用的就沒有那么廣泛，這里面包括：
石英纖維
石英纖維是一種非常高的硅玻璃，具有更高的機(jī)械性能和優(yōu)異的耐高溫性能(1000℃+)。但是它的制作工藝比較復(fù)雜，并且其產(chǎn)量比較多，所以石英纖維的價(jià)格比較高，應(yīng)用的就不是很多。
硼纖維
碳纖維或金屬纖維涂上一層硼，以改善纖維的整體性能。這種纖維的極高成本限制了它在高溫航空航天應(yīng)用和專門的運(yùn)動(dòng)設(shè)備中的應(yīng)用。在環(huán)氧樹脂基體中，由碳纖維分散在80-100mm硼纖維中組成的硼/碳復(fù)合材料，其抗彎強(qiáng)度和剛度是HS碳纖維的兩倍，硼的1.4倍，抗剪強(qiáng)度超過任何一種纖維。
陶瓷纖維
陶瓷纖維通常以非常短的“晶須”形式主要用于需要耐高溫的領(lǐng)域。它們更常與非聚合物基質(zhì)如金屬合金相結(jié)合。
聚酯纖維
一種低密度、高強(qiáng)度纖維，具有良好的抗沖擊性，但模量低。它缺乏剛度，通常排除在復(fù)合材料組件，但它是有用的低重量，高沖擊或耐磨性，和低成本的要求。它主要用作表面材料，因?yàn)樗梢苑浅９饣３种亓肯陆�，并與大多數(shù)樹脂類型合作良好。
在復(fù)合材料中，這些增強(qiáng)纖維提供了更高的強(qiáng)度性能，但是整個(gè)的性能也是跟多方面有關(guān)系，主要有纖維本身的性能、纖維跟樹脂的粘合(界面)、纖維體積含量、纖維取向等多方面有關(guān)系，這個(gè)后續(xù)再給大家來一一解讀。
