第二章 复合材料的增强 体-纤维
聚合物基复合材料 知识点总结
第二章增强材料1.增强材料的品种：1）无机纤维：（1）玻璃纤维（2）碳纤维：①聚丙烯腈碳纤维②沥青基碳纤维（3）硼纤维，（4）碳化硅纤维，（5）氧化铝纤维2）有机纤维：（1）刚性分子链——液晶（干喷湿纺）：①对位芳酰胺②聚苯并噁唑③聚芳酯（2）柔性分子链：①聚乙烯②聚乙烯醇2.玻璃纤维的分类：1）按化学组成份：有碱玻璃纤维，碱金属含量>12%；中碱玻璃纤维，碱金属含量6%~12%；低碱玻璃纤维，碱金属含量2%~6%；微碱玻璃纤维，碱金属含量<2%2）按纤维使用特性分：普通玻纤（A-GF）；电工玻纤（E玻纤）；高强玻纤（S玻纤或R玻纤）；高模玻纤（M-GF）；耐化学药品玻纤（C玻纤）……3）按产品特点分：长度（定长玻纤<6-50mm>，连续玻纤）；直径（粗纤维30μm，初级纤维20μm，中级纤维10-20μm，高级纤维3-9μm）；外观（连续纤维，短切纤维，空心玻纤，磨细纤维和玻璃粉）3.玻璃纤维的制备：目前生产玻璃纤维最多的方法有坩埚拉丝法（玻璃球法）和池窑拉丝法（直接熔融法）4.玻璃纤维的力学特性：1）玻璃纤维的拉伸应力--应变关系：玻璃纤维直到拉断前其应力-应变关系为一条直线，无明显的屈服、塑性阶段，呈脆性材料特征2）玻璃纤维的拉伸强度较高，但模量较低；解释：（1）Griffith微裂纹理论：玻璃在制造过程中引入许多微裂纹，受力后裂纹尖端应力集中。
当应力达到一定值时，裂纹扩展，材料破坏。
所以，缺陷尺寸越大，越多，应力集中越严重，导致强度越低（2）分子取向理论：玻纤在制备过程中，受到定向牵引力作用，分子排列更规整，所以玻纤强度更大。
3）玻璃纤维强度特点：单丝直径越小，拉伸强度σb越高；试样测试段长度L越大，拉伸强度σb越低。
这两点结果被称为玻璃纤维强度的尺寸效应和体积效应，即体积或尺寸越大，测试的强度越低4）缺点：①强度分散性大，生产工艺影响②强度受湿度影响，吸水后，湿态强度下降③拉伸模量较低（70GPa），断裂伸长率约为2.6%5.玻璃纤维纱的常用术语、参数：（填空）1）原纱：指玻璃纤维制造过程中的单丝经集束后的单股纱2）表示纤维粗细的指标：①支数β：指1g原纱的长度(m)，支数越大表示原纱越细②特(tex)：指1000m长原纱的质量(g)，tex数越大，纱越粗③旦、袋(den)：指9000m长原纱的质量(g)，den 数越大纱越粗3）捻度：表示纱的加捻程度，指每米长原纱的加捻数，即捻/m。
《复合材料》课程笔记
《复合材料》课程笔记第一章：复合材料概述1.1 材料发展概述复合材料的发展历史可以追溯到古代，人们使用天然纤维（如草、木）与土壤、石灰等天然材料混合制作简单的复合材料，例如草绳、土木结构等。
然而，现代复合材料的真正发展始于20世纪40年代，当时因航空工业的需求，发展了玻璃纤维增强塑料（俗称玻璃钢）。
此后，复合材料技术经历了多个发展阶段，包括碳纤维、石墨纤维和硼纤维等高强度和高模量纤维的研制和应用。
70年代，芳纶纤维和碳化硅纤维的出现进一步推动了复合材料的发展。
这些高强度、高模量纤维能够与合成树脂、碳、石墨、陶瓷、橡胶等非金属基体或铝、镁、钛等金属基体复合，形成了各种具有特色的复合材料。
1.2 复合材料基本概念、特点复合材料是由两种或两种以上不同物质以不同方式组合而成的材料，它可以发挥各种材料的优点，克服单一材料的缺陷，扩大材料的应用范围。
复合材料具有以下特点：- 重量轻：复合材料通常具有较低的密度，比传统材料轻，有利于减轻结构重量。
例如，碳纤维复合材料的密度仅为钢材的1/5左右。
- 强度高：复合材料可以承受较大的力和压力，具有较高的强度和刚度。
例如，碳纤维复合材料的拉伸强度可达到3500MPa以上。
- 加工成型方便：复合材料可以通过各种成型工艺进行加工，如缠绕、喷射、模压等。
这些工艺能够适应不同的产品形状和尺寸要求。
- 弹性优良：复合材料具有良好的弹性和抗冲击性能，能够吸收能量并减少损伤。
例如，橡胶基复合材料在受到冲击时能够吸收大量能量。
- 耐化学腐蚀和耐候性好：复合材料对酸碱、盐雾、紫外线等环境因素具有较好的抵抗能力，适用于恶劣环境下的应用。
例如，聚酯基复合材料在户外长期暴露下仍能保持较好的性能。
1.3 复合材料应用由于复合材料的优异性能，它们在各个领域得到了广泛的应用。
主要应用领域包括：- 航空航天：飞机、卫星、火箭等结构部件。
复合材料的高强度和轻质特性使其成为航空航天领域的重要材料，能够提高飞行器的性能和燃油效率。
《复合材料》课件——第二章_复合材料界面和优化设计
伤和形成脆性界面相等十分有害。碳纤维/铝钛铜合 金复
合材料中，生成TiC，使界面附近的铝、铜富集。 500℃
时，在C纤维/铝材料界面生成Al4C3脆性层。
2.4 复合材料的界面
2.4.5 界面反应或界面扩散理论
在复合材料组分之间发生原
子或分子间的扩散或反应，从
因此，在研究和设计界面时，不应只追求界面结合而应考 虑到最优化和最佳综合性能。
2.3复合材料组分的相容性
物理相容性： 1. 是指基体应具有足够的韧性和强度，能够将外部载荷均匀
地传递到增强剂上，而不会有明显的不连续现象。 2. 由于裂纹或位错移动，在基体上产生的局部应力不应在增
强剂上形成高的局部应力。 3. 另一个重要的物理关系是热膨胀系数。基体与增强相热膨
物理和化学吸附作用。液态树脂对纤维表面的良好浸润是 十分重要的。浸润不良会在界面上产生空隙，导致界面缺 陷和应力集中，使界面强度下降。良好的或完全浸润将使 界面强度大大提高，甚至优于基体本身的内聚强度。
2.4 复合材料的界面
2.4.1界面润湿理论 ： 从热力学观点来考虑两个结合面与其表面能的关系，一般用 表面张力来表征。
胀系数的差异对复合材料的界面结合产生重要的影响，从 而影响材料的各类性能。
2. 3复合材料组分的相容性
物理相容性： 例如：
对于韧性基体材料，最好具有较高的热膨胀系数。这是因 为热膨胀系数较高的相从较高的加工温度冷却是将受到张 应力；
对于脆性材料的增强相，一般都是抗压强度大于抗拉强度， 处于压缩状态比较有利。
2.3复合材料组分的相容性
化学相容性： ➢ 对复合材料来说， 以下因素与复合材料化学相容性有关的
复合材料增强体的作用
复合材料增强体的作用
复合材料增强体是指在基体材料中添加的强化材料，可以包括纤维、颗粒、层状结构等。
这些增强体可以提高复合材料的机械性能、耐热性、耐腐蚀性、耐磨性等方面的性能。
首先，添加纤维增强体可以大大提高复合材料的强度和刚度。
纤维可以分为长纤维和短纤维两种，长纤维增强体在复合材料中分布均匀，可以形成连续的纤维增强结构，提高材料的拉伸、弯曲和剪切强度。
而短纤维增强体则可以填充基体材料中的空隙，增加材料的密度和强度。
其次，添加颗粒增强体可以提高复合材料的硬度和耐磨性。
颗粒增强体可以填充基体材料中的孔隙和缺陷，增加材料的密度和硬度，提高材料的耐磨性和抗冲击性。
最后，添加层状结构增强体可以提高复合材料的耐腐蚀性和耐热性。
层状结构增强体可以形成层层叠加的结构，形成隔离层，防止氧气和水蒸气的侵蚀，增加材料的耐腐蚀性。
同时，层状结构增强体可以提高复合材料的耐高温性能，防止高温下材料的熔化和失效。
综上所述，复合材料增强体的作用是多方面的，可以提高材料的强度、硬度、耐磨性、耐腐蚀性和耐热性等方面的性能。
- 1 -。
复合材料结构修理-2.1纤维增强材料
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6
4. 纤维布(Fabric)
• 纤维布是一般由纤维束通过编织形成，一 般成卷保存或者销售。 • 经向（warp direction）：平行于布卷的方 向 • 纬向（fill direction）：垂直于经向的方向
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经向（warp direction）判断方法
• 纤维布卷方向。或者 • 纤维布表面分离膜上菱形长对角线方向。 或者 • 示踪线。或者 • 纤维布织边（selvage edge）方向
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S玻璃纤维
• 具有比E玻璃纤维更高的拉伸强度和弹性模 量，为高强度玻璃纤维。 • 价格比E玻璃高得多。
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C玻璃纤维
• 优点：
– 耐化学性，特别是耐酸性优于E玻璃纤维
• 缺点：
– 电气性能差 – 机械强度较低。低于E玻璃纤维10%～20%左 右
• 基本上不用于飞机结构
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玻璃纤维的应用
• E玻璃纤维——具有电磁场使用要求的玻璃 纤维，主要用于雷达天线罩。波音公司件 号为BMS 9-3。 • S玻璃纤维——高强度型玻璃纤维，用于有 强度要求的结构部分。波音公司件号为 BMS 8-331
•
12
5. 纤维带和纤维布的优缺点
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纤维带
• 优点：
– 制造相同结构的造价低于纤维布 – 构件外表光滑 – 比纤维布的强度和刚度可提高10%
• 缺点：
– 边缘容易分层
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纤维布
• 优点：
– 不易分层和断线 – 损伤容限性能更好 – 成型时减少了纤维束松散，允许制成任何形状 的构件
• 缺点：
– 昂贵 – 制作构件容易造成浪费
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布的编织方法
• 结构受载形式不同，因而需要不同的纤维 布编织方式。 • 密集编织型，能够有效防止湿气浸入：
增强材料
1190℃ 1135~1140℃
结 晶
600℃
冷却速率↑→玻璃化温度↑→自由体积↑→密度↓
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2.2.4 玻璃纤维的性质
1）力学性质 （1）玻璃纤维的拉伸应力－应变关系 应力-应变关系为一条直线，无明显的屈服、塑性 阶段; 呈脆性材料特征 （2）玻璃纤维的拉伸强度较高，但模量较低。 拉伸强度： 10um以下 1000MPa； 5um以下2400MPa；
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2）纱的品种和规格
（1）品种 有捻纱和无捻纱 随合股数的不同分：粗纱、细纱 无捻粗纱：纤维平行排列，较松散，对树脂的 浸润性好，但易断头、起毛、不易编制。 有捻细纱：刚好相反。 （2）规格 单丝直径：4um、6um、8um 原纱支数（m）:40、80、160 股数：有捻纱：2~8股；无捻纱：5~60股； 纱的公称支数（原丝支数/股数）、断裂强度及 捻度等。 （3）牌号表示法 无碱纱4－600/2： 4－单丝直径4um； 600－原纱支数； 2－股数N为2无碱玻璃纱。
4）电性能
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2.2.5 玻璃纤维制品的品种与规格
1 玻璃纤维纱 1）常用的术语、参数 （1）原纱 Strand 玻璃纤维制造过程中的单丝经集束后的单股纱； （2）表示（原）纱粗细的指标 支数: 1 g 纱的长度（m ）。 支数越大，原纱越细； 特（tex）: 1000 m 长纱的质量（g） 旦或袋（Denier）: 9000m 长纱的质量（g）， 特和旦数越大，纱越粗。
SiO2及各种金属氧化物组成的硅酸盐类混合物，属于无定形离 子结构物质。
（1） SiO2：作用：形成基本骨架，高熔点
（2） 金属氧化物
Al2O3、 CaO、MgO、Na2O、BeO、B2O3等， 作用：
① 改善制备玻璃纤维的工艺条件： Na2O、 K 2O；
高分子复合材料玻璃纤维.完整PPT资料
（2）玻璃纤维的结构
微晶结构假说：
玻璃是由硅酸盐或二氧化硅的“微晶子”组成，在结构上是高 度变形的晶体，在“微晶子”之间由硅酸盐过冷溶液所填充。
网络结构假说：
玻璃是由二氧化硅的四面体、铝氧三面体或硼氧三面体相互连 成不规则三维网络，网络间的空隙由Na、K、Ca、Mg等阳离 子所填充。二氧化硅四面体的三维网状结构是决定玻璃性能的 基础，填充的Na、Ca等阳离子称为网络改性物。
（2）玻璃纤维的结构 玻璃纤维结构示意图
（3）玻璃纤维的化学组成
玻璃纤维的化学组成主要是二氧化硅(SiO2)、三氧化二硼(B2O3)、 氧化钙(CaO)、三氧化二铝(Al2O3)等
以二氧化硅为主的称为硅酸盐玻璃； 以三氧化二硼为主的称为硼酸盐玻璃。
氧化钠、氧化钾等碱性氧化物为助熔氧化物，它可以降低玻璃的 熔化温度和粘度，使玻璃溶液中的气泡容易排除，它主要通过破坏玻 璃骨架，使结构疏松，从而达到助溶的目的。
高分子复合材料第二章玻璃纤维
第二章 增强材料
高分子复合材料的增强材料的基本特征
①增强材料应具有能明显提高树脂基体某种所需特性的性能，以便 赋予复合材料所需的特性和综合性能；
②增强材料应具有良好的化学稳定性； ③与树脂有良好的浸润性和适当的界面反应，使增强材料与基体树
脂有良好的界面结合； ④价格低廉。
公司年产玻纤65万吨。
我国玻纤工业起步于1958年，当年产能500吨，产量106吨。 2000年以后，随着玻璃纤维池窑拉丝工艺的迅速发展，我国玻纤产
量2007年达到160万吨, 成为世界玻纤产能第一大国。
年我国玻纤产量超过260万吨。
玻璃纤维的发展现状 2005年以前，全球玻纤行业一直是国外垄断格局。由 欧文斯科宁、PPG和法国圣戈班占据60%以上的份额。 近5年来，随着中国三大厂商巨石集团、重庆国际和泰 山玻纤每年30%的持续高速产能投入，中国三强不仅垄断着 国内市场，也成为全球格局中新的寡头。
复合材料的分类
二、复合材料的性能特点
1. 比强度和比模量高 纤维增加材料的比强度及比模量远高于 金属材料，特别是碳纤维－环氧树脂复合材 料比强度是钢的8倍，比模量是钢的4倍。 2. 抗疲劳和破断安全性好 纤维增强复合材料对缺口及应力集中的 敏感性小，纤维与基体界面能阻止疲劳裂纹 的扩展，改变裂纹扩展的方向。
3. 高温性能优良 大多数增强纤维在高温下仍保持高的强 度，如铝合金在400℃时弹性模量已降至近于 0，而碳纤维增强后，在此温度下强度和弹性 模量基本未变。 4. 减振性能好 复合材料的比模量大，故自振频率也高， 可避免构件在工作状态下产生共振。 纤维与基体界面有吸收振动能量的作用， 所以纤维增强复合材料具有很好的减振性能。
2. 碳纤维 将有机纤维（如粘胶纤维、聚丙烯腈纤维、 沥青纤维等）在惰性气氛中经高温碳化而 制成wC>90%以上的纤维； 密度低、强度和模量高； 高、低温性能好（1500℃，-180℃）； 化学稳定性高，能耐浓盐酸、硫酸、磷酸、 苯、丙酮等；热胀系数小，热导率高，导 电性、自润滑性好； 缺点：脆性大，易氧化，与基体结合力差。
金属基复合材料非金属基复合材料铝基复合材料钛基复合材料铜基复合材料塑料基复合材料橡胶基复合材料陶瓷基复合材料纤维增强塑料玻璃钢纤维增强橡胶轮胎纤维增强陶瓷纤维增强金属金属陶瓷弥散强化金属纤维增强复合材料颗粒增强复合材料叠层复合材料双层金属复合材料三层复合材料复合材料二复合材料的性能特点纤维增加材料的比强度及比模量远高于金属材料特别是碳纤维环氧树脂复合材纤维增强复合材料对缺口及应力集中的敏感性小纤维与基体界面能阻止疲劳裂纹的扩展改变裂纹扩展的方向
应用
主要用于制作飞机机身、雷达天线罩、 火箭发动机外壳、快艇等。
复合材料在波音飞机上的应用
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Na2O,K2O：降低耐水性和电绝缘性 BeO：增加GF模量，但毒性增大 Al2O3：增加GF耐温性 ZrO2：增加GF的耐腐蚀性
——普通玻璃 硅酸盐玻璃，用石英砂、纯碱和石灰石 共熔而制得的一种无色透明的熔体 Na2CO3 + CaCO3 + 6SiO2 ==== Na2OCaO6SiO2 + 2CO2 ——特殊玻璃 改变普通玻璃的化学组成或对玻璃特殊 处理，得到各种特殊性能的玻璃
碳化阶段除去H和N，使碳的含量增高到95％以上，生成碳原 子的叠层结构。碳化过程一般用氮气或氩气保护。碳化温度 1000～1500℃，时间最初为2小时，日本东丽公司经过催化研 49 究将碳化周期缩短到5分钟。
3). 碳纤维的结构
碳纤维的结构决定于原丝结构与碳化工艺。 对有机纤维进行预氧化、碳化等工艺处理 的目的是，除去有机纤维中碳以外的元素，形 成聚合多环芳香族平面结构。
的二氧化硅及碱金属氧化物的含量。
二氧化硅含量多能提高玻璃纤维的化学稳定性，
而碱金属氧化物则会使化学稳定性降低。
在玻璃纤维成分中增加SiO2或A12O3含量，或 加入ZrO2及TiO2都可以提高玻璃纤维的耐酸性；
增加SiO2含量，或加入CaO，ZrO2及ZnO能 提高玻璃纤维的耐碱性；
在玻璃纤维中加入A12O3 、 ZrO2及TiO2等 氧化物，可大大提高耐水性。
按来源分 植物纤维 天然纤维 动物纤维 矿物纤维 人造纤维 合成纤维
2. 几种合成纤维的制备方法和性能
合成纤维的种类
无机纤维:
有机纤维:
玻璃纤维 碳纤维 硼纤维 氧化铝纤维 碳化硅纤维 氮化硼纤维
芳纶纤维 聚乙烯纤维 尼龙纤维
（1）玻璃纤维
1）玻璃纤维的结构和化学组成
又由于呈圆柱状，所以玻璃纤维彼此相靠近时， 空隙填充的较为密实，这对于提高复合材料制品的
玻璃含量是有利的。
玻璃纤维直径从1.5 ~ 25 um，大多数为4 ~ 14 um。
玻璃纤维的密度为2.16 ~ 4.30 g／cm3，其比重较有机纤维 大很多，但比一般的金属比重要低，与铝相比几乎一样。所以 在航空工业上用复合材料代替铝钛合金就成为可能。 此外，一般情况下，无碱玻璃纤维的比重大于有碱纤维。
多级加热炉(1000 ～1500℃)碳化
高温炉（2500℃ 以上）石墨化
PAN原丝
N2
废气（HCN; CO, CO2, H2, N2.）
N2 Ar2
Ar2
PAN基碳纤维生产过程的简图
施加张力的目的是使纤维中形成的梯形结构取向，因此张力 的大小对纤维性能是有影响的。在此阶段纤维逐渐由白变黄， 经铜褐色最后变成黑色。
2）玻璃纤维的制造
3）玻璃纤维的分类
4）玻璃纤维的性能
1）. 玻璃纤维的结构和化学组成
玻璃纤维的结构
玻璃纤维的结构与玻璃相同
玻璃：由熔融体经冷却、固化而成的非晶态固体 玻璃态：非晶态固体的一种
微晶结构假说的要点
玻璃是由硅酸块或二氧化硅的“微晶
子”组成，在“微晶子”之间由硅酸块过
冷溶液所填充。
网络结构假说的要点
玻璃纤维化学成分的制定，一方面要满足玻 璃纤维物理和化学性能的要求，具有良好的化学
稳定性；另一方面要满足制造工艺的要求，如合
适的成型温度、硬化速度及粘度范围。
2）. 玻璃纤维的制造
1）坩埚拉丝法（玻璃球法） 2）窑池拉丝法（直接熔融法） 3）吹制法（短纤维） 4）玻璃纤维制品
1）坩埚拉丝法（玻璃球法）
表面积
由于玻璃纤维的表面积大，使得纤
维表面处理的效果对性能的影响很大。
玻璃纤维的拉伸强度
玻璃纤维的最大特点是拉伸强度高。一般玻 璃制品的拉伸强度只有40 ~ 100 MPa，而直径3 ~
9 um的玻璃纤维拉伸强度则高达1500 ~ 4000 MPa
，较一般合成纤维高约10倍，比合金钢还高2倍。
玻璃纤维比玻璃的强度高很多，主要有两方 面的原因： Ａ、玻璃纤维高温成型时减少了玻璃溶液的
在碳纤维形成的过程中，随着原丝的不同，
重量损失可达10％--80％，因此形成了各种微小的
缺陷。 但是，无论用哪种原料，高模量碳纤维中的 碳分子平面总是沿纤维轴平行地取向。
真实的碳纤维结构并不是理想的石
墨点阵结构，而是属于乱层石墨结构。
在乱层石墨结构中，石墨层片是基本的结 构单元，若干层片组成微晶，微晶堆砌成直径
石英、高硅氧玻璃纤维对水、酸的化学稳 定性较好，耐碱性远比普通纤维高。
玻璃纤维发展趋势
Ａ、普遍采用池窑拉丝新技术； Ｂ、大力发展多排多孔拉丝工艺； Ｃ、用于玻璃钢的纤维直径逐渐向粗的方向发展， 纤维直径为14--24um，甚至达27um； Ｄ、大量生产无碱纤维； Ｅ、大力发展无纺织玻璃纤维织物，无捻粗纱和 短切纤维毡片所占比例增加； Ｆ、重视纤维--树脂界面的研究，偶联剂的品种 不断增加，玻璃纤维的前处理受到普遍重视。
防火、防霉、防蛀、耐高温和电绝缘性能好等。 玻璃纤维的缺点是具有脆性，不耐腐，对人 的皮肤有刺激性等。
外观和比重
一般天然或人造的有机纤维，其表面都有较
深的皱纹； 而对于玻璃纤维来说，其表面呈光滑的圆柱，
滑，纤维之间的抱合力
非常小，不利于和树脂粘结；
（2）. 碳纤维
1）碳纤维的发展历史 2）碳纤维的制造 3）碳纤维的分类 4）碳纤维的结构 5）碳纤维的性能
1）碳纤维的发展历史 1880年，美国科学家爱迪生用棉、亚麻和竹 子等天然植物纤维炭化得到碳纤维，作为白炽灯 灯丝，这种碳纤维气孔率高、脆性大。 1909年，将碳在惰性气体中加热到2300度， 获得了石墨纤维。
单丝直径
粗纤维：30 um
初级纤维：20 um
中级纤维：10 ~ 20 um
高级纤维：3 ~ 10um 对于单丝直径小于4 um的玻璃纤维称为超细纤维
纤维特性
高强玻璃纤维 高模量玻璃纤维 耐碱玻璃纤维
耐酸玻璃纤维
普通玻璃纤维(指无碱及中碱玻璃纤维)
4). 玻璃纤维的性能
玻璃纤维具有一系列优良性能，拉伸强度高，
无论用哪一种原丝纤维来制造碳纤维， 都要经过五个阶段：
拉丝 牵伸 稳定 碳化 石墨化
拉丝
可用湿法、干法或者熔融状态三种
中的任意一种方法进行。
牵伸
在室温以上，通常是100--300 ℃范围内进行。
限制纤维收缩，使环状结构在较高温度下择 优取向（相对纤维轴），可显著提高模量。
稳定
通过400 ℃在原丝受张力的条件下加热氧 化的方法。
3）吹制法
在熔融的玻璃液从熔炉中流出时，立即受到喷射空 气流或蒸汽流冲击，将玻璃吹拉成短纤维，将飞散 的短纤维收集在一起，均匀喷涂粘结剂，可以得到 玻璃棉或玻璃毡。
3). 玻璃纤维的分类
原料成分 单丝直径 纤维特性
原料成分
无碱玻璃纤维（E玻纤）：国内规定碱金属氧化物 含量不大于0.5，国外一般为1%左右。强度高，耐 热和电性能优良，能抗大旗侵蚀，不耐酸。 中碱玻璃纤维：碱金属氧化物含量11.5-12.5%。耐 酸性好，价格低，主要用于耐腐蚀领域 有碱玻璃纤维（A玻纤）：类似于玻璃窗及玻璃瓶 的钠钙玻璃，强度低，对潮气侵袭敏感，很少做增 强材料 特种玻璃纤维：高强玻璃纤维i、耐高温玻纤
1910年， 钨灯丝的发明，使碳纤维的研究
停滞。
1959年日本工业技术大阪工业实验所近藤召南以
聚丙烯腈为原料制得碳纤维，1969年日本炭素公司实
现低模量聚丙烯脂基碳纤维(Polyacry lontrile--based carbon firber，PANCF)的工业化生产; 1963年日本群马大学大谷杉郎教授以石油沥青为 原料制成碳纤维，1970年日本昊羽化学公司实现工业 化生产。
高性能CF
高强度CF （HS） 高模量CF （HM） 超高强CF （UHS） 超高模CF （UHM） 高强－高模CF 中强－中模CF 等
受力结构用CF 耐焰用CF
不均一性，使微裂纹产生的机会减少。
Ｂ、玻璃纤维的断面较小，随着表面积的减
小，使微裂纹存在的几率也减少，从而使纤维强
度增高。
玻璃纤维的化学性能
玻璃纤维除对氢氟酸、浓碱、浓磷酸外，
对所有化学药品和有机溶剂都有良好的化学 稳定性。 化学稳定性在很大程度上决定了不同
纤维的使用范围。
玻璃纤维的化学稳定性主要取决于其成分中
碳在各种溶剂中不溶解，所以不能溶液纺丝。
2）. 碳纤维的制造
1）气相法
2）有机纤维炭化法
1）气相法
在惰性气氛中，小分子有机物(如烃或芳烃等) 在高温下沉积成纤维。
用这种方法只能制造晶须或短纤维，不能制
造连续长丝。
2）有机纤维碳化法
制作碳纤维的主要原材料有三种： ①人造丝(粘胶纤维)； ②聚丙烯腈(PNN) 纤维； ③沥青。
400 ℃的氧化阶段是A. Shindo‘s 最近在工
艺上做出的贡献。它显著地降低所有的热失重， 并因此保证高度石墨化和取得更好的性能。
碳化
在1000--2000 ℃范围内进行， 除去非碳原子，得到碳含量90% 的碳纤维。
石墨化
在2000--3000 ℃范围内进行， 制备石墨纤维。
热空气干燥炉 (200 ~300℃) 预氧化
玻璃原料 混合
熔炼炉 1260℃ 造球机
①制球：砂岩、石灰石、蜡石、
硼酸及粘土等化工原料按比例计量、 调配、混合后送入熔窑内制成玻璃 液，玻璃也自熔窑中流出，制成直 径1.8cm的玻璃球，作为拉丝的原 料
玻璃球（直径15~18mm）
② 拉丝
工艺参数： 铂金坩锅玻璃液温度： 约为1300℃ 漏丝板孔数：102，204，
408个，国外3500个左右