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【求助】玻璃纤维与碳纤维表面处理方法的相同点与不同点
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跪求1、玻璃纤维与碳纤维表面处理方法的相同点与不同点？ 2、颗粒 晶须 玻璃纤维与碳纤维在增强材料中的相同点与不同点 3、分子结构考虑。为什么玻璃纤维和碳纤维有较高的拉伸强度？这二种纤维有什么不同？ 4、树脂复合材料，有哪几种制备方法？ |
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sunny9861(金币+10):谢谢 2010-11-16 21:46:30
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2、颗粒 晶须 玻璃纤维与碳纤维在增强材料中的相同点与不同点 相同点是都可以提高复合材料的强度。 不同点是： 一、颗粒：颗粒可以视为长径比为1的纤维，由于纤维的长度小于临界纤维长度时，增强效果会大大下降，因此，颗粒对材料力学性能的的提高是很小的。 1、对于强度来说，材料强度与颗粒填料体积分数承线性函数；与颗粒的直径也有关系，当直径较小时，强度越高；当颗粒与基体无界面结合时，可以通过增加颗粒和基体的摩擦系数和二者间的正压力来提高强度；当有界面结合时，结合强度越高，复合材料强度越大。 2、对于模量来说，总趋势是随着颗粒浓度的提高，复合材料模量增大。但是当颗粒浓度较小时，颗粒增强并不能有效的提高复合材料的模量；而当颗粒的浓度很大，颗粒间相互连通，成为一个整体时，才能对模量有明显的影响。 二、晶须：晶须可以视为结晶程度非常好，强度非常高的短纤维。由于晶须的强度非常高，所以临界纤维长度很长，而晶须的长度往往都比其临界纤维长度短，因此，在复合材料断裂的过程中，晶须不会发生断裂。所以，为了尽可能的利用晶须的高强度，应该设计强界面的复合材料，即界面剪切强度应该越高越好，使晶须充分发挥增强的作用。 三、纤维：对于长纤维增强的复合材料： 1、提高纤维模量，纤维的体积含量，能提高复合材料的纵向拉伸强度； 2、对于纵向压缩强度，变化趋势为随纤维体积分数的提高而增大，当纤维体积含量小于一个临界体积含量时，发生的是拉压型失稳破坏，当大于这个临界体积含量时，发生剪切型失稳破坏； 3、对于横向拉伸强度，复合材料的横向拉伸强度小于基体的强度，这是由于界面的结合强度和基体在纤维处的应力应变集中引起的。 4、对于横向压缩强度，往往是横向拉伸强度的3~7倍，这主要由基体剪切破坏引起。 5、对于界面剪切强度，与界面结合和纤维体积分数都有关系，界面结合强弱与界面剪切强度的关系可以查阅公式，不是线性关系。纤维体积分数越大，界面剪切强度往往越小。而且剪应力方向不同，剪切强度也不同。 具体说一下界面处理对玻璃纤维和碳纤维复合材料力学性能的影响。 三--1、玻璃纤维：对于玻璃纤维，添加偶联剂可以起到到桥接的作用，增加接枝官能团能有效提高复合材料强度。预浸界面也能有效的提高强度，刚度、耐热性、和耐疲劳强度也能有效的提高。 三--2、碳纤维：碳纤维表面通过化学和等离子处理，改善碳纤维表面的石墨化程度和表面粗糙度，表面接枝处理都能有效提高复合材料的拉伸强度，但是对于热塑性的聚合物基体，与纤维之间难于形成强的共价键，润湿性不够，结合较差，即使提高表面含氧量、粗糙度，效果也不显著。 |
5楼2010-11-16 02:00:12
sunny9861(金币+10):谢谢 2010-11-16 21:46:00
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1、玻璃纤维与碳纤维表面处理方法的相同点与不同点？ 相同点是都需要在高温下处理，改善纤维的微结构，使纤维与界面和基体更加匹配。包括化学键理论，润湿理论，表面形态理论，可逆水解平衡理论和可变形层理论等。 不同点在于：玻璃纤维的处理包括： 1、偶联剂处理，改善纤维润湿性； 2、接枝处理，使高分子链接枝到玻璃纤维的表面，得到柔性界面层； 3、等离子体处理，对纤维表面的几个纳米的薄层有影响。 碳纤维的处理包括： 1、表面氧化处理，改善纤维表面的粗糙度； 2、表面涂层处理，制备所需要的涂层； 3、等离子体处理，引入活性基团，改善纤维表面润湿性。 |
4楼2010-11-16 01:49:30
2楼2010-11-14 17:45:13
3楼2010-11-14 19:32:29
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3、分子结构考虑。为什么玻璃纤维和碳纤维有较高的拉伸强度？这二种纤维有什么不同？ 玻璃纤维在制备成型过程中，由于拉丝机的牵引力作用，使玻璃纤维分子产生定向排列，从而提高了玻璃纤维的强度。碳纤维的分子结构为二维乱层石墨结构，石墨层间为范德华力结合，而层内为金刚石共价键结合，结合里非常强，拉伸强度主要与层内共价键有关，因此碳纤维强度较高。 两种纤维的不同点很多，比如其结构，性能，制备工艺，用途等等。这里说一点科研中主要要注意到的不同点。 1、玻璃纤维的伸长量比碳纤维的大，因此抗冲击性能更好。同理，碳纤维抗冲击性能差，易损伤； 2、碳纤维易发生氧化，也易于基体之间发生碳化，渗碳的现象，因此碳纤维在使用前要进行表面处理。同理，玻璃纤维的抗氧化性，化学稳定性则更优； 3、在抗氧化做好的情况下，碳纤维的使用温度远远高于玻璃纤维的使用温度，可在超高温下使用。 |
6楼2010-11-16 02:01:37
sunny9861(金币+20): 2010-11-16 21:47:03
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4、树脂复合材料，有哪几种制备方法？ 一、手糊成型 依次在模具表面上施加脱模剂 、胶衣、一层粘度为0.3-0.4PaS的中等活性液体热固性树脂(须待胶衣凝结后)一层纤维增强材料，纤维增强材料有表面毡、无捻粗纱布(方格布)等几种。以手持辊子或刷子使树脂浸渍纤维增强材料，并驱除气泡，压实基层。铺层操作反复多次，直到达到制品的设计厚度。树脂因聚合反应，常温固化。可加热加速固化。 优点 1)、不受尺寸、形状的限制； 2)、设备简单、投资少； 3)、工艺简单； 4)、可在任意部位增补增强材料，易满足产品设计要求； 5)、产品树脂含量高，耐腐蚀性能好。 缺点 1)、生产效率低，劳动强度大，卫生条件差； 2)、产品性能稳定性差；有些树脂有害健康； 3)、产品力学性能较低。 二、片状模塑料成型(Sheet Molding Compound)简称SMC 在树脂中加入引发剂、填料、颜料、内脱模剂、低收缩添加剂、增稠剂等，经搅匀成为树脂糊。树脂糊落到SMC机组的下薄膜上(常用聚乙烯薄膜或尼龙薄膜)，与此同时在下薄膜上沉降短切成25～55mm的玻璃纤维原丝，再往上面覆盖一层薄膜，成为片状夹心卷。将卷材存放数日使料稠化，以达到可模塑的黏度。SMC以捆卷状态供应备用。将卷材展开、剪裁、称量，放人加热的钢模铂，加压使之固化成型、脱模，即为成品。 优点：尺寸精度高，复杂形状容易，加热尺寸变化无，耐候性较好，成型作业容易。 缺点：设备费高，模具费高。 三、树脂传递成型RTM RTM是一种闭模低压成型的方法。将纤维增强材料置于上下模之间；合模并将模具夹紧；在压力下注射树脂；树脂固化后打开模具，取下产品。树脂胶凝过程开始前，必须让树脂充满模腔，压力促使树脂快速传递到模具内，浸渍纤维材料。 优点 1)、制品纤维含量可较高，未被树脂浸的部分非常少； 2)、闭模成型，生产环境好； 3)、劳动强度较低，对工人技术熟练程度的要求也比手糊与喷射成型低； 4)、制品两面光，可作有表面胶衣的制品，精度也比较高； 5)、成型周期较短； 6)、产品可大型化； 7)、强度可按设计要求具有方向性； 8)、可与芯材、嵌件一体成型； 9)、相对注射设备与模具成本较低。 缺点 1)、不宜制作较小产品； 2)、因要承压，故模具较手糊与喷射工艺用的模具要重和复杂，价位也高一些。 四、预浸料(高压釜)成型 预先在加热、加压或使用溶剂的条件下，将织物和(或)纤维预先用预催化树脂预浸渍。固化剂大多能在环境温度下，让预浸材料贮存几周或几个月，仍能保质使用。当要延长保持期，材料须在冷冻条件下贮存。树脂通常在环境温度下呈临界固态。故触摸预浸材料时有轻微的黏附感，象胶带似的。制作单向预浸渍材料的纤维直接由纱架下来，与树脂结合。预浸渍材料用手或机械铺于模具表面，通过真空袋抽真空，并通常加热到120-180ºC。使树脂重新流动，并最终固化。盛开附加压力通常藉助高压釜(实际上是一座压力加热罐)提供，它能对铺层施加达5个大气压的压力。 优点 1)、预浸材料制造人员可精确地调整树脂/固化剂水平和树脂在纤维中的含量；可以可靠地得到高纤维含量。 2)、材料于操作人员十分安全，无碍健康，操作清洁； 3)、单向带纤维成本最低，因为毋须将纤维预先转为织物的二次加工过程； 4)、由于制造过程采用可渗透的高粘度树脂，树脂化学性能力学和热性能可以是最适宜的； 5)、材料有效时间长(室温下可保质数月)，这意味着可优化结构、复合材料易铺层； 6)、可能实现自动化和节省劳动力。 缺点 1)、对于预浸织物，材料成本高； 2)、通常要对高压釜固化复合材料制品，耗费大、作业慢、制品尺寸受限制； 3)、模具需能承受作业温度； 4)、芯材需要承受作业温度和压力。 |
7楼2010-11-16 02:13:35
8楼2010-11-16 02:20:38
9楼2010-11-16 07:24:51
10楼2010-11-16 22:10:18
11楼2010-11-17 00:16:42
12楼2011-04-20 21:55:11
谢谢13楼2011-12-18 02:01:44
14楼2016-05-03 17:02:50
