短切芳纶纤维增强复合材料的研究进展.pdfVIP

工程塑料应用 2010年．第38卷，第9期 短切芳纶纤维增强复合材料的研究进展 李伟k3曹应民2 张电子2李鹏洲2张庆武1 魏毅3 曹新字3 马永梅3 [1．中国矿业大学(北京)化学与环境t程学院，北京100083；2．平顶山神马工程塑料有限责任公司，平顶山467013 3．中国科学院化学研究所，北京分子科学国家实验室新材料实验室。北京100190] 摘要综述了短切芳纶纤维增强环氧树脂、热塑性聚氨酯、尼龙、聚乙烯、聚苯硫醚、间规聚苯乙烯等复合材料 的研究进展。芳纶纤维的加入影响了基体树脂的力学性能。纤维表面经过改性后，复合材料的力学性能得到了改 善。 关键词 芳纶纤维 聚对苯二甲酰对苯二胺表面改性复合材料 芳纶纤维是一种分子构型沿轴向伸展、分子排列整齐、 响。结果表明，EP的K。为0．65MPa·mⅣ2，并随着芳纶纤 高结晶度、高取向度的材料，具有相对密度小、耐疲劳、耐剪 维含量的增大而逐渐增大。当芳纶纤维质量分数为4％时， 切等一系列优异性能。它具有的很高伸直平行度和取向度 其复合材料的K。增大到1MPa·mⅣ2。这是由于随着纤维 的分子结构决定了芳纶纤维具有高强度和高模量，并具有良 含量增加，EP断裂会遇到更多纤维，其阻碍了复合材料的断 好的热稳定性一‘J。 裂传播，从而增加了复合材料的断裂韧性。芳纶纤维在增强 芳香族聚酰胺分为邻位、间位、对位。邻位类无商业化 热固性树脂方面大多采用长纤编织增强的方法，短切纤维增 价值，间位、对位的芳香族聚酰胺已商品化生产。间位类通 强方面的研究较少。相比而言，短切芳纶纤维在增强热塑性 常指芳纶1313，其以耐热性、难燃性和耐药品性优异为特 树脂方面研究较多。 征；对位类通常指芳纶1414，其以高强力、高弹性模量和耐 2短切芳纶短纤维增强热塑性聚氨酯复合材料 热性为特征。 纤维增强热塑性聚氨酯(PUR)复合材料广泛应用于汽 我国于20世纪80年代初研制的两种纤维产品分别是 车行业。蒋向一9。等研究了PUR／短切芳纶纤维复合材料的 芳纶1414[聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)]纤维和芳纶14 成型工艺，考察了纤维含量对其拉伸性能的影响。结果表 [聚对苯甲酰胺]纤维，统称为芳纶纤维，其中以PPTA应用 明，当芳纶纤维质馈分数低于5％时，复合材料的拉伸强度 最为广泛。杜邦和恩卡公司分别把PPTA注册为Kevlar和 低于纯PUR的拉伸强度。纤维质量分数大于5％时，随着纤 Twaron商品名¨“1o 维的含量增大，复合材料的拉伸强度逐渐增大。当芳纶纤维 纤维复合材料可以克服单一材料使用出现的缺陷，综合 质量分数达到20％时，复合材料的拉伸强度可达到35MPa。 纤维和基体各自的优点，扩大材料使用的范围。芳纶纤维具 比PUR的强度提高了5l％。 有高比模量、高比强度、耐疲劳性能，但价格颇高，芳纶纤维 复合材料主要在航空、航天、船舶及体育器械等行业使用。 时发现，芳纶纤维在复合材料中的含量越大，在共混过程中 随着复合材料基础理论和应用技术的发展，芳纶纤维复合材 芳纶纤维长度损失相对就越多。芳纶纤维含量增加，复合材 料应用范围逐渐扩大。芳纶纤维复合材料的力学性能与界 料的拉伸弹性模量稳定增加。但是，拉伸强度出现先减小后 面结合强度、纤维的填充含量≯1、纤维长径比一‘71、基体属性 增大再趋于稳定的现象。芳纶纤维含量较低时，复合材料内 等有关，其中界面问题比较复杂，研究较多。 部缺口效应相对增长过快，材料强度降低。只有芳纶纤维含 从芳纶纤维的结构可知，芳纶纤维具有刚性分子结构， 量较高时，增强效果明显大于内部缺口效应的