几种常用增强复合材料的对比分析

  纤维复合材料是由增强纤维与基体材料经过模压、拉挤、缠绕等工艺制成的复合材料。目前市面上出现最多的增强复合材料有玻璃纤维增强复合材料(GFRP),碳纤维增强复合材料(CFRP)以及芳纶纤维增强复合材料(AFRP)。本文就这三种材料来给大家做个简单的分析。

  1.玻璃纤维增强复合材料:玻璃纤维增强复合材料指以玻璃纤维及其制品为增强材料和基体材料,通过一定的成型工艺复合而成的一种材料。玻璃纤维是由熔融玻璃快速抽拉而成的细丝,按原材料组分可分为有碱,无碱、中碱及特种玻璃纤维,如高硅氧、石英纤维等。按照树脂基质的不同,又可以分为环氧玻璃纤维复合材料、酚醛玻璃纤维复合材料、聚酯玻璃纤维复合材料等。玻璃纤维质轻高强、绝缘、热膨胀系数低、可耐1000℃以上的高温,在建筑材料、工业制造、电子通讯、风力发电等领域都有应用。

  2.碳纤维增强复合材料:碳纤维原材料是聚丙烯基纤维、沥青基纤维,高温碳化石墨化以后,就制成了碳纤维原丝,含碳量高达90%。它的重量比铝轻、强度比钢高,弹性模量、拉伸模量都非常高,还有耐高温、耐腐蚀等优越性。它的品级很多,例如T300、T800、T1000。碳纤维的主要用途是与树脂、金属、陶瓷等基体复合,制成结构材料。碳纤维增强环氧树脂复合材料,其比强度、比模量综合指标,在现有结构材料中是最高的。在密度、刚度、重量、疲劳特性等有严格要求的领域,在要求高温、化学稳定性高的场合,碳纤维复合材料都颇具优势。

  3.芳纶纤维增强复合材料:芳纶的全称是芳香族聚酰胺纤维,主要可以分为对位芳纶、间位芳纶以及杂环芳纶,最初是作为航天科技和重要战略物资,随着科技的发展,芳纶逐渐应用与民用领域。芳纶纤维有着良好的机械性、稳定的化学性、阻燃性和耐热性能。在军工领域、芳纶复合材料大量应用于飞机、舰船、潜艇、坦克、导弹、雷达的高性能结构件和特种电子设备。在民用领域,主要用于航天、航空、高速列车及汽车的高性能结构件、轨道交通、核电、水电和电网工程中大型电机、变压器高端绝缘材料,建筑用高性能隔热阻燃材料,高端电路板和印刷、医用材料等。

  上述三种复合材料,玻璃纤维的使用范围最广,价格最为亲民,碳纤维的综合性能最好。关于这三种材料的研究还在不断深入,未来的应用领域也会更加拓展。