常见的增强纤维有哪些？

玻璃纤维：无碱玻璃

E-玻璃（“电气”级玻璃）是迄今为止增强塑料复合材料中使用最多的纤维。在许多行业中，它占所用增强材料的 90% 以上。它的主要优点是：

• 低成本
• 高强度
• 重量轻（相对于钢）
• 高耐化学性

主要缺点是：

• 低模量（相对于其他增强纤维）
• 低抗疲劳性（相对于碳纤维）
• 高重量（相对于其他增强纤维）
• 加工时具有高磨蚀性
• 易受应力腐蚀

由于其广泛使用，优点有超过缺点的趋势。几乎所有的玻璃纤维都以与特定产量相关的成束纤维或粗纱的形式出售。产量是每磅粗纱的码数。公制测量单位是 TEX，即每公里（1,000 米）的重量克数。TEX 与产量 (YPP) 之间的换算公式为：

对于缝合增强织物，使用的典型粗纱尺寸范围为 1800 至 113 屈服（276 至 4390 TEX）。下表给出了一些常见的玻璃产量和灯丝直径：

4400	113	24, 94, 吨
2400	206	17 岁，67 岁，明尼苏达州
1100	450	17 岁，67 岁，明尼苏达州
735	675	13、51、K
276	1800	13、51、K

单根长丝的直径可能很重要，因为它代表了纤维表面积与其体积的比率。细丝直径越小，表面积体积比越高，这意味着树脂可以粘合的面积越大。在某些情况下，较小的细丝可能会提供更好的性能。

玻璃纤维：E-CR玻璃

E-CR 玻璃（“电气”级“耐腐蚀”玻璃）是 E 玻璃纤维的一个子集，在强酸性环境中更能抵抗降解。E 和 E-CR 玻璃之间的主要区别是从基础配方中去除了氧化硼 (B2O3)。这种差异导致 E-CR 玻璃通常被称为“无硼玻璃”，并且可以在许多复合腐蚀应用中找到，例如就地固化管道 (CIPP) 和化学品储罐和管道。

玻璃纤维：S-玻璃

S-Glass（高“强度”玻璃）是一种改进的玻璃纤维，适用于结构要求更高的应用。与标准无碱玻璃纤维相比，它具有显着更高的强度和适度更高的刚度。S 玻璃的密度略低于 E 玻璃（2.49 克/立方厘米对 2.54 克/立方厘米），因此您可以预期层压板比由 E 玻璃纤维制成的同类产品轻 20-35%。S-2 玻璃（以及现在的 S-1）是 S 玻璃的商业版本，其非军用规格不那么严格，但其特性相似。还有其他高强度玻璃纤维的变体，例如玄武岩（也称为 R 玻璃），它们都试图以较低的成本生产同等的 S 玻璃特性。

芳纶

芳纶纤维是高度结晶的芳香族聚酰胺，通过挤压专有前体的酸性溶液制造。与常用的增强纤维相比，芳纶纤维具有非常低的密度和高比拉伸强度。它们以用于防弹背心、电锯裤、安全手套和其他需要耐切割和耐损坏的应用而闻名。芳纶纤维的主要优点是：

• 轻的
• 高冲击损伤容限
• 抗拉强度高
• 适度高的拉伸模量（介于 E 玻璃和 HS 碳之间）
• 出色的减震性
• 低（负）纵向热膨胀

芳纶的主要缺点是：

• 极低的抗压强度
• 对紫外线辐射的敏感性
• 加工困难
• 高吸湿性
• 非常高的横向热膨胀

芳纶纤维通常与其他纤维类型结合使用。这使设计人员能够利用其独特的特性和重量轻的优势，同时避免缺点。芳纶纤维按旦数 (g / 9,000 m) 以未加捻的丝束形式出售，通过以下等式与产量或特克斯相关：

碳纤维

在过去的几十年中，碳纤维越来越多地用于高性能应用，例如航空航天、体育用品、船舶和基础设施。优异的刚度、强度、抗疲劳性和重量轻的组合使其成为高性能复合材料的理想增强纤维。 

特性

与目前市售的所有其他增强纤维相比，碳纤维提供了最大的比模量和比强度（模量和/或强度除以纤维密度）以及这些特性的最大范围。

其他特性，如高抗疲劳性、导热性和导电性以及低热膨胀性，使碳纤维可以用于标准无碱玻璃或芳纶不能的应用。VectorUltra™ 等多轴增强材料允许根据任何应用的特定需求定制这些独特的特性。

PAN基碳纤维的种类

PAN 基：最广泛使用的碳纤维类型，由特殊配制的聚丙烯腈 (PAN) 前体纤维制成。PAN 碳纤维通常根据模量分为 3 个不同的组：

*注意：碳纤维模量、强度和断裂伸长率是通过浸渍原丝测试得出的理想值，由于纤维错位、树脂相容性和加工过程中的损坏，可能无法直接转化为相应的织物/复合材料特性。

标准模量 (SM) 或高强度 (HS) 碳纤维是海洋、风能和运输等工业应用中使用最广泛且经济的纤维。这种类型的纤维得名于早期的碳纤维，当时随着模量的增加，拉伸强度大大降低。在此期间，标准模量纤维的拉伸强度在 500ksi（3450 MPa）左右达到峰值，而高模量纤维则低得多，约为 275 ksi（1890 MPa）。HS 碳纤维仍然具有所有工业级增强纤维中最高的强度值，以及大约是标准无碱玻璃纤维 3 倍的模量。HS 碳纤维相对较高的断裂伸长率（1.5-2.0% 的理想纤维值）也使它们能够用于高度动态的应用，例如游艇船体、中等模量 (IM) 纤维是为高性能航空航天应用开发的，这些应用需要比标准 HS 碳纤维更高的强度和模量。虽然仍主要用于航空航天，但 IM 碳纤维也被用于高性能压力容器、帆船桅杆和其他性能超过价格的工业应用。高模量 (HM) 纤维通常用于高端体育用品和空间结构，其中高刚度和低至零热膨胀提供最佳重量和性能。通常，随着模量的增加，强度会由于纤维的结晶增加而降低。多年来，在提高 HM 纤维的强度、降低其脆性（理想的纤维断裂伸长率仍为 0.5-1.4% 左右）以及增加其使用方面取得了进展。随着模量的增加，价格也随之增加，使 HM 纤维成为最昂贵和产量最少的 PAN 基碳纤维。IM 和 HM 碳纤维的直径小于 HS 纤维（分别为 5 µm 和 7µm），后者在相同的丝束尺寸下产生更细的产量或 TEX 值。

丝束尺寸

每根碳纤维纱线的长丝数表示为它的丝束尺寸。丝束尺寸通常以“K”或数千根细丝表示。标准丝束尺寸范围从 1K（1,000 根细丝）到 48K（48,000 根细丝），有时甚至更高。大多数航空航天应用使用 3K 和 6K 等小丝束碳，而更多工业应用使用 12K、24K 和 48K 丝束。一般来说，较小的丝束尺寸生产的织物面积重量较轻，覆盖率高，而较大的丝束生产的织物重量较重。较小的丝束尺寸也比较大的丝束生产成本更高（每个给定的工艺设置生产的材料更少），因此更昂贵。