纤维增强材料类型和形式

玻璃纤维复合材料的大部分强度是由于纤维增强的类型,数量和排列。虽然使用中的增强材料中有90%以上是玻璃纤维,但其他增强材料满足了各种应用领域的需求。

玻璃

最常见的增强材料 – 玻璃坚固,具有良好的耐热性和高电气性能。对于更关键的需求,S-Glass 提供更高的耐热性和大约 1/3 的拉伸强度(成本更高)。

碳纤维

碳纤维(石墨)具有广泛的性能和价格点。碳纤维将重量轻与非常高的强度和弹性模量(刚度或刚度的量度)相结合。对于高刚度应用,这些增强材料很难被击败,其弹性模量可以与钢相媲美。它们还具有出色的疲劳性能。碳纤维的主要用途是用于减轻重量是主要目标的航空航天部件。虽然成本限制了商业应用的使用,但在材料含量低的情况下是可行的,例如运动器材。

芳纶

也称为芳族聚酰胺纤维(凯夫拉®尔或Twaron®),芳纶提供高强度和低密度(比玻璃低40%)以及 高模量。这些纤维可以掺入许多聚合物中,并且广泛用于高冲击应用,包括弹道电阻。

天然纤维

剑麻、大麻和亚麻等天然纤维可用于一些 强度要求低的应用。它们仅限于不需要防潮或高湿度的应用。

纤维的排列

纤维增强材料 -1
单向
增强类型: 连续钢绞线粗纱 工艺: 连续拉挤成型、压缩成型
纤维增强材料 -2
双向
增强类型: 机织织物,机织粗纱 工艺: 手糊
纤维增强材料 -3
多向
增强类型: 短切股,连续,短切股垫,三轴织物 工艺: 压缩和注塑,喷涂压力袋,瓶坯

玻璃纤维增强材料的百分比增加了纤维取向方向的强度。每根股线的定位方式决定了可实现强度的方向和水平。三种基本安排是单向、双向和多向。

加固形式

增强材料以几种基本形式提供,以提供成本、强度、与树脂体系的兼容性和工艺要求的灵活性。

连续钢绞线粗纱

以缠绕成圆柱形包装的未扭曲股线形式提供,用于 进一步处理。连续粗纱通常被切碎以进行喷涂, 预制棒或片状模塑料。在连续形式中,它被使用在拉挤成型和长丝缠绕过程中。

编织粗纱

这是一种厚重的悬垂织物,有各种宽度、厚度和重量可供选择。粗纱机织成本低于传统机织布,用于在大型结构部件(如储罐和船体)中提供高强度。编织粗纱主要用于手糊加工。

机织布

机织织物由纤维纱制成,质地比粗纱更细。它们有多种尺寸可供选择,重量从 2.5-18 盎司/每平方码不等,具有各种强度方向。

加固垫

增强垫由以漩涡图案铺设的连续股或短切线制成,用树脂粘合剂固定在一起或机械缝合。这些垫子用于中等强度的复合材料。组合垫由编织粗纱和短切股垫粘合在一起组成,用于节省手糊操作的时间。玻璃、碳纤维和芳纶纤维的混合毡也可用于高强度增强产品。

表面处理垫

表面垫或面纱是由单丝制成的薄纤维垫,不被视为增强材料。它用于提供良好的表面光洁度,因为它可以有效地阻挡底层垫子或织物的纤维图案。表面垫也用于耐腐蚀产品的内层,以产生光滑、富含树脂的表面。

短切纤维

短切股或光纤的长度从 1/8“ 到 2” 不等用于与树脂和添加剂共混,以制备模塑料 压缩或注塑等工艺。各种表面应用处理以确保与不同 树脂系统。

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