纤维增强改性聚合物复合材料.ppt

　　钛酸钾晶须较软，所以对成型加工设备和金属模具的磨损小。 　　钛酸钾晶须可以用硅烷偶联剂对晶须进行表面处理，进一步改善制品的加工性能和物理性能。钛酸钾晶须增强树脂的制品与纯树脂制品表面一样平滑。 钛酸钾晶须的制法 A 烧结法 B 熔融法 C水热法 A 烧结法 　　把K2CO3和TiO2混合物在一定时间内烧结，可得到高收率的单晶纤维，但结晶性不太好。 B 熔融法 　　将原料熔融、冷却来培育晶须，但单晶的收率较低。 C水热法 　　在高压下使原料在热水中反应而生长晶体； 　　另外，使原料在溶剂中反应，可得到高收率的单晶纤维，结晶性好，常用的溶剂有KCl--KF、K2O--B2O3、K2O--WO3等。 碳酸钙晶须 长径比大于15，形貌比较均匀的文石相碳酸钙晶须。 三、颗粒增强体 　　用以改善复合材料力学性能、提高断裂性、耐磨性和硬度、增进耐腐蚀性能的颗粒状材料，称为颗粒增强体(Particle Reinforcement)。 颗粒增强体的特点 　　(1)选材方便，可根据不同的性能要求选用不同的颗粒增强体。 　　(2)颗粒增强体成本低，易于批量生产。 颗粒增强体三种增韧机制 　　(1) 当材料受到破坏应力时，裂纹尖端处的颗粒发生显著的物理变化，如晶形转变，体积改变、微裂纹产生与增殖等，它们均能消耗能量，从而提高了复合材料的韧性。这种增韧机制称为相变增韧和微裂纹增韧。 　　其典型例子是四方晶相ZrO2颗粒的相变增韧。 　　(2)复合材料中的第二种颗粒使裂纹扩展路径发生改变，如裂纹偏转、弯曲、分叉、裂纹桥接或裂纹钉扎等，从而产生增韧效果。 　　(3)以上两种机制同时发生，此时称为混合增韧。 　　按照颗粒增强复合材料的基体不同，颗粒增强体可以分为颗粒弥散强化陶瓷、颗粒增强金属和颗粒增强聚合物。 　　颗粒在聚合物中还可以用作填料，目的是降低成本，提高导电性、屏蔽性或耐磨性。 　　颗粒增强体的平均尺寸为3.5~10um，最细的为纳米级(1~100nm)，最粗的颗粒粒径大于30um。 　　目前使用的颗粒增强体有SiC、TiC、B4C、WC、Al2O3、MoS2、Si3N4、TiB2、BN、C(石墨)。　　 　　在复合材料中，颗粒增强体的体积含量通常约为15~20%，特殊的也可达5%~75%。 　　按照变形性能，颗粒增强体可以分为刚性(rigid)颗粒和延性(ductile)颗粒两种。 　　刚性颗粒增强体(Rigid Particle Reinforcement)或陶瓷颗粒增强体。 　　主要是指具有高强度、高模量、耐热、耐磨、耐高温的陶瓷和石墨等非金属颗粒，如碳化硅、氧化铝、氮化硅、碳化钛、碳化硼、石墨、细金刚石等。 　　颗粒增强体以很细的粉状(一般在10um以下)加入到金属基和陶瓷基中起提高耐磨、耐热、强度、模量和韧性的作用。 　　如在A1合金中加入体积为30％，粒径为0.3um的Al2O3颗粒，材料在300 ℃时的拉伸强度仍可达220MPa，并且所加入的颗粒越细，复合材料的硬度和强度越高。 　　在Si3N4陶瓷中加入体积为20％的TiC颗粒，可使其韧性提高5％。 　　延性颗粒增强体(Ductile Particle Reinforcement )，主要为金属颗粒，一般是加入到陶瓷、玻璃和微晶玻璃等脆性基体中，目的是增加基体材料的韧性，如A12O3中加入Al，WC中加入Co等。 　　金属颗粒的加入使材料的韧性显著提高，但高温力学性能会有所下降。 　　颗粒增强复合材料的力学性能取决于颗粒的形貌、直径、结晶完整度和颗粒在复合材料中的分布情况及体积分数。 　　下表列出了常用颗粒增强体的性能。 中径纤维直径：1~2um长度：30~150um 长径比：20~100 细径纤维直径：0.1~1.5um 长度：20~120um 长径比：30~200 硫酸钙晶须的物理参数 　拉伸强度：2.058Gpa　 　耐热性：1000℃　 　弹性率：176.4Gpa　 　相对密度：2.96　 　莫氏硬度：3　 　熔点：1450℃ 硫酸钙晶须的主用用途 　　(1)晶须硫酸钙添加在塑料、橡胶中起增韧增强作用，并有一定的阻燃效果进而提高被添加材料的熔点。另外，还能降低基体熔化后的流动性。 　　(2)硫酸钙晶须可用作中等强度的填充剂，细径纤维的补强效果与其它高性能纤维增强材料的补强效果接近。 　　用硫酸钙晶须增强的塑料制品，其抗拉强度、弯曲强度、弯曲弹性率的热变形温度均有提高。 　　硫酸钙晶须可以代替石棉作摩擦材料，建筑材料，保温、保冷材料等。还可部分代替玻璃纤维。 　　(3)硫酸钙晶须可用来增强聚丙烯。可增加材料的拉伸强度、弯曲强度。 　　(4)加入硫酸钙晶须可提高环氧树脂的粘结强度。其增强效果超过石英粉、氧化铝、白碳黑、超细硅酸铝等添加剂。 硼?酸?铝?晶须