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用于环氧树脂的增强材料

用于环氧树脂的增强材料

增强环氧树脂等树脂可以显着提高其性能——尤其是机械性能。事实上,这种结合使它成为一种复合材料,并极大地拓宽了它的应用范围。

在复合材料的背景下,环氧树脂充当“基体”相,而碳纤维、芳纶纤维和玻璃纤维充当“增强”相。事实上,环氧树脂是一系列高性能复合材料的核心基质相。环氧树脂与粉末粘合垫、凯夫拉纤维和编织粗纱垫高度兼容。碳纤维是一种非常坚固且非常坚硬的增强材料。在许多应用中,它用于增强环氧树脂基体。

下表列出了常用的环氧树脂增强材料的示例。

加强 描述
纤维
碳纤维 由各种设计的纤维排列组成的碳基织物和布料。与环氧树脂和其他树脂一起使用。
芳纶纤维 一类极具弹性和耐热性的合成纤维。优于碳纤维的高强度重量比。出色的尺寸稳定性(由于高杨氏模量)、刚度和低断裂伸长率。还具有出色的耐磨性。耐切割和磨损。
玻璃纤维 玻璃纤维垫、薄纸和布。由各种设计的玻璃纤维组成。与环氧树脂、聚酯和其他树脂一起使用。
聚苯硫醚纤维
聚苯并恶唑 (PBO) 纤维 最强的纤维之一。高性能耐热纤维。呈现苯稠合恶唑环结构。这些纤维大约。强度是芳纶纤维(例如 Kevlar、Nomex)的 2 倍,大约 比钢强 10 倍。分解温度比芳纶高 100°C。在压力下表现出很小的蠕变。高连续负载的理想选择。
高密度聚乙烯纤维
填料
碳纤维短切丝束 由切碎的丝束生产。简称“锻造碳”。用于手工层压、结皮、输液和成型。
氢氧化铝粉末 用于填充浇注树脂的廉价填料
气相二氧化硅触变粉 用于增加树脂厚度的胶体/气相二氧化硅
玻璃泡(微球) 将微球添加到凝胶涂层树脂中以在减轻重量的同时增加厚度
石墨粉 添加到树脂和胶衣中以减少摩擦或减少静电荷
研磨碳纤维 添加到树脂和层压板中以增加拉伸强度的研磨碳纤维粉末
蜡添加剂溶液 将蜡溶液添加到凝胶涂层中以阻止它们在表面上保持发粘

所用增强材料的类型将影响所得复合材料的性能。它的目的应该是增强特定于应用程序的属性。可用的增强材料种类繁多,这意味着用户不仅在增强材料方面而且在增强材料内部都有广泛的选择。

碳纤维织物是用于增强环氧树脂的主要材料,因此产生了“碳纤维复合材料”一词。碳纤维的替代品包括但不限于玻璃纤维,以及凯夫拉纤维,这是一种由聚对苯二甲酰对苯二胺制成的人造塑料。更多新颖的增强材料集中在硬质纳米填料上,如石墨烯和较软的橡胶材料。

例如,碳纤维可以以多种形式存在,从单向纤维排列到准各向同性取向。它可以编织排列或短切丝束形式存在,称为“锻造碳”。玻璃纤维增​​强可以看到类似的排列,它可以作为编织粗纱或随机取向的短切原丝毡存在。

选择合适的增强材料应考虑树脂相容性、强度、刚度/柔韧性、耐化学性、重量、可加工性和成本。纤维基增强材料可增强机械性能,通常用于实心部件。

碳纤维和芳纶纤维都具有出色的强度重量比和拉伸强度。不同于芳纶纤维,它提供最少的灾难性故障(通过弯曲应力与应变观察),碳纤维更难预测,并且在断裂之前会很硬。这使其适用于受到冲击的应用。

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