環氧復合材料性能由什么決定
環氧樹脂復合材料應用日趨廣泛,人們對其性能十分關注。那么其性能到底由什么決定?環氧樹脂行業協會專家說,這要從環氧樹脂復合材料的組成材料及其功能上進行分析,這樣可以得到底層的“信息”。
環氧樹脂復合材料的原材料是環氧樹脂膠液和增強材料(纖維及其織物),在復合材料的成型過程中環氧樹脂膠液經過一系列物理的、化學的和物理化學的復雜變化過程,終形成環氧樹脂固化物(環氧樹脂基體),并在基體與纖維之間形成了一層與基體及纖維的結構和性能不同的界面層。界面把纖維與基體結合成一個整體,從而充分發揮了原材料的潛在能力,使復合材料具有了單一組成材料所沒有的性能,呈現出優異的復合效果。就力學性能而言,纖維的強度和模量遠大于基體的強度和模量。
在復合材料中纖維主要起承受拉伸載荷的作用,基體主要起傳遞載荷、均衡載荷和支持纖維的作用,一束纖維受拉時其中拉斷了的纖維就不能再承擔載荷。而在復合材料中一根纖維被拉斷后,基體通過界面剪應力可把載荷逐漸再傳回到斷了的纖維上去。在離開斷頭一定長度(距離)后,該斷了的纖維就恢復了全部承載能力。同時基體還能把纖維斷頭處的集中載荷均衡地分布到相鄰的未斷纖維上去,使復合材料的強度不因個別纖維的斷裂而出現明顯的變化?;w的這種傳遞載荷、均衡載荷的作用,使復合材料具有較高的整體破壞強度。此外,纖維還有防止纖維屈曲的作用。通常纖維的直徑很細,約6~13um。這么細的纖維無法承受縱向壓力,甚至在自身重量下就會屈曲、失穩。而在復合材料中由于基體的支撐作用阻止了纖維的屈曲,使復合材料具有承受縱向載荷的能力,基體還有保護纖維的作用,防止纖維受環境侵蝕和磨損使強度下降。
復合材料的耐熱性及耐老化性等主要取決于基體和界面的性能。這是因為纖維的上述性能都比基體及界面的相應性能高。復合材料的耐腐蝕性也主要取決于基體和界面的性能,因為先接觸腐蝕性介質的是基體和界面。復合材料的介電性能則取決于組成材料介電性能的復合效果。由此可見,纖維、基體和界面的性能決定了復合材料的性能。而這些又取決于原材料的選擇、膠液配方設計、成型工藝設計和復合材料結構設計的合理性及正確性,以及成型固化過程的質量控制。
環氧樹脂復合材料的原材料是環氧樹脂膠液和增強材料(纖維及其織物),在復合材料的成型過程中環氧樹脂膠液經過一系列物理的、化學的和物理化學的復雜變化過程,終形成環氧樹脂固化物(環氧樹脂基體),并在基體與纖維之間形成了一層與基體及纖維的結構和性能不同的界面層。界面把纖維與基體結合成一個整體,從而充分發揮了原材料的潛在能力,使復合材料具有了單一組成材料所沒有的性能,呈現出優異的復合效果。就力學性能而言,纖維的強度和模量遠大于基體的強度和模量。
在復合材料中纖維主要起承受拉伸載荷的作用,基體主要起傳遞載荷、均衡載荷和支持纖維的作用,一束纖維受拉時其中拉斷了的纖維就不能再承擔載荷。而在復合材料中一根纖維被拉斷后,基體通過界面剪應力可把載荷逐漸再傳回到斷了的纖維上去。在離開斷頭一定長度(距離)后,該斷了的纖維就恢復了全部承載能力。同時基體還能把纖維斷頭處的集中載荷均衡地分布到相鄰的未斷纖維上去,使復合材料的強度不因個別纖維的斷裂而出現明顯的變化?;w的這種傳遞載荷、均衡載荷的作用,使復合材料具有較高的整體破壞強度。此外,纖維還有防止纖維屈曲的作用。通常纖維的直徑很細,約6~13um。這么細的纖維無法承受縱向壓力,甚至在自身重量下就會屈曲、失穩。而在復合材料中由于基體的支撐作用阻止了纖維的屈曲,使復合材料具有承受縱向載荷的能力,基體還有保護纖維的作用,防止纖維受環境侵蝕和磨損使強度下降。
復合材料的耐熱性及耐老化性等主要取決于基體和界面的性能。這是因為纖維的上述性能都比基體及界面的相應性能高。復合材料的耐腐蝕性也主要取決于基體和界面的性能,因為先接觸腐蝕性介質的是基體和界面。復合材料的介電性能則取決于組成材料介電性能的復合效果。由此可見,纖維、基體和界面的性能決定了復合材料的性能。而這些又取決于原材料的選擇、膠液配方設計、成型工藝設計和復合材料結構設計的合理性及正確性,以及成型固化過程的質量控制。










































