《材料表界面》第8章复合材料界面.pptx

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1.粘胶纤维（再生纤维素）（C6H10O5）：最早实现工业化，但技术难度大，设备复杂，成本高，且碳化收率低（20～40％），已逐步被淘汰。在隔热、耐烧蚀性能有独特优势，年产量仅数百吨，军用为主。

2.沥青纤维（C、H）：原料来源丰富，碳化收率高（70％～90％），有很好的前景，特别是在提高纤维模量方面的优势。成本低，市场价格低廉，民用为主。

3.PAN纤维（C3H3N）：可制得高性能碳纤维，碳化收率较高（40％～60％），工艺方法相对简单，是目前产量最多、品种最多，技术最成熟的制造方法。;按性能分类;碳纤维的制备;碳纤维制备过程中可能的反应;碳纤维的性能;力学性能;;;;碳纤维的特性;碳纤维的缺点;具体应用：

钓鱼杆现年产量约1200万只，年碳纤维用量1200t；

高尔夫球杆，现已占碳纤维体育用品用途的50％，年碳纤维用量为2000t；

网球拍，年市场规模约为450万只，碳纤维用量约500t；

土木建筑领域，已用于补修加工用片材、建筑部件、代钢筋材料、屋顶构架材料等；

能源领域，已用于汽车的压缩天然气罐和风车叶片(长达30-40m)、海底油田管道、升降机等；

交通运输方面，已应用于赛车、汽车传动轴、大型卡车车体等；

电子电器领域，已应用于增强热塑性树脂的挤出成型品，如抗静电IC盘、笔记本电脑的筐体，具有电磁波屏蔽效果；

其它，还有X-射线盒、医用床板、印刷、制膜、造纸等用的各种滚轴、空气或氧气呼吸用压力容器等等。;具体应用：

飞机方面，小型商务机和直升飞机的复合材料用量已占70％一80％，军用机30％一40％，大型客机15％一20％；

人造卫星结构体、太阳能电池板和天线要用高模碳纤维，先进的运载火箭和导弹壳体、发射筒等要用800H和T300碳纤维等；

碳纤维产业是由原丝（PAN）生产再到预浸料再到具体的终端产家这么一个产业链。目前,原丝的售价是40元～50元/公斤,碳纤维为200元/公斤,预浸料为500元/公??,每一级的深加工都有高幅度的增值。;1959年日本的进藤昭男发明了用PAN原丝生产碳纤维的方法，日本东丽公司的碳纤维生产一直处于世界领先水平。1967年成功生产T300PAN—CF。拉伸强度在3.53GPa左右，日本东丽公司已开发出高强型T700、T1000系列碳纤维，T1000的拉伸强度达7.05GPa，

我国碳纤维的生产和使用尚处于起步阶段,国内碳纤维生产能力仅占世界高性能碳纤维总产量的0.4％左右,国内用量的90％以上靠进口。而PAN原丝质量一直是制约我国碳纤维工业规模化生产的瓶颈。另外,碳纤维长期以来被视为战略物资,发达国家一直对外实行封锁。;2、有机纤维;各种纤维性能的比较;2、有机纤维;UHMWPE相对分子质量：

（1～5）×106

比一般的PE（5×104～105）要高得多。从分子结构看，UHMPE是由伸直的高度取向的分子束组成，高度结晶，取向度接近100％，具有很高的轴向强度和模量。而一般的聚乙烯有许多弯折的链，它们对强度和模量的贡献较小。;2、有机纤维;Kevlar纤维的“皮-芯”结构模型图;有机纤维不足之处;10.4.2高性能纤维的表面处理;（1）表面清洁处理;高温清洁处理CFRP的性能;（2）气相氧化法;（3）液态氧化法;液相氧化法;处理介质对处理效果的影响;（4）阳极氧化法;阳极氧化对CFRP层间剪切强度的影响;(5)表面涂层法;碳纤维表面涂层的处理效果;（6）表面沉积无机物（CVD）;CVD对碳纤维复合材料性能的影响;(7)电聚合处理;XPS分析;（8）低温等离子处理;低温等离子处理;(9)化学接枝;表面接枝对Kevlar纤维表面性能的影响;（2）辐射接枝处理;接枝PE/环氧复合材料的粘接强度;(3)电晕处理;10.7复合材料界面理论;10.7复合材料界面理论;在形成复合材料的两相相互接触过程中，若浸润性差，两相接触的只是一些点，接触面有限。若浸润性好，液相可扩展到另一相表面的坑凹中，因而两相接触面积大，结合紧密，产生机械锚合作用。;图10-34浸润和不浸润的界面;浸润性不是界面粘接的唯一条件。例如，乙烯基硅烷的表面张力只有33.4mN/m，却是对不饱和聚酯有效