复材用的纤维-2
本文摘要（由ai生成）：
其他纤维选项
文本主要介绍了复合材料中使用的各种纤维，包括石英纤维、陶瓷纤维、玄武岩纤维、混合岩纤维、天然岩纤维等，并强调了纤维上浆的重要性。纤维上浆可以优化纤维和基体之间的粘附性，从而提高复合材料的性能。
石英纤维
石英纤维虽然比玻璃纤维更贵， 但与 E-玻璃纤维 相比，其密度更低、强度更高、刚度更大， 断裂伸长 率约为 E-玻璃纤维的两倍，是耐久性优先的好选择。 石英纤维也具有接近零的热膨胀系数（CTE） ，并且 可以在短时间内连续暴露于高达 1050°C 和 1250°C 的温度下保持其性能特性。石英纤维具有比玻璃纤维 更好的电磁性能，这在制造保护雷达系统和其他关键 电子设备的飞机天线罩等零件时是一个优势。
陶瓷纤维
陶瓷纤维具有高到极高的耐热性， 但具有低的抗 冲击性和相对较差的室温性能。陶瓷，如石英，通常 比其他纤维贵得多， 当其优点证明额外成本合理时，是首选纤维。陶瓷纤维的一个应用是用于飞机内部层 压板中的阻燃面纱材料，该材料必须在没有火焰穿透 的情况下承受 1093°C 至少 15 分钟。将陶瓷或碳化硅 纤维结合在陶瓷基体中的陶瓷复合材料现在被更广泛 地用于某些高热飞机发动机应用。
玄武岩纤维
玄武岩纤维是一种价格低廉的金棕色纤维， 类似 于玻璃， 历史上产于俄罗斯和乌克兰。 Kamenny Vek（俄罗斯杜布纳）、 Sudaglass Fiber Technology 股份有 限公司（美国得克萨斯州休斯顿） 和 Technobastrit-Invest LLC（乌克兰基辅） 一直是玄武岩纤维供应商。 一家新的供应商 Mafic（爱尔兰 Meath 郡 Kells） 提供连 续形式的玄武岩纤维和长纤维热塑性颗粒， 并在爱尔 兰开采和生产玄武岩纤维。
据报道， 玄武岩比玻璃表现出更好的耐化学性和 耐碱性， 据说它为民用基础设施和建筑应用中用于加 固混凝土的复合钢筋提供了玻璃纤维的替代品。然而，由于制造纤维的玄武岩成分因提取纤维的采石场 而异，玄武岩的市场份额在过去几年中因产品一致性 问题而有所下降。也就是说，在欧洲的测试中有证据 表明，玄武岩纤维的性能明显优于 E-玻璃纤维。
混合岩纤维
纤维混合物利用多种纤维类型的最佳性能， 可以 降低原材料成本。结合碳/芳纶或碳/玻璃纤维的混合 复合材料已成功用于罗纹飞机发动机推力反向器、望 远镜反射镜、地面运输车辆的传动轴，以及基础设施 领域，用于加固混凝土结构构件的立柱包裹系统。
天然岩纤维
天然纤维——马尼拉麻、竹子、椰子、亚麻、大 麻、黄麻、红麻和剑麻是最常见的——来源于某些植 物的韧皮部或外茎。天然纤维由于其非常低的重量、 足够的结构性能以及包括可回收性在内的“绿色”特 性而受到越来越多的使用。后者包括更低的成本（生 产过程中消耗的能源更少）、可持续性（可生物降解 和可再生） 和二氧化碳中和。它们也具有任何结构纤 维中最低的密度，但对于某些应用具有足够的刚度和强度。
经过几十年的开发工作，天然纤维行业正在走 向成熟。事实上，它似乎即将利用产品的众多 成本、性能和环境优势，将其应用于大型技术 和潜在的大批量商业应用。图为染色竹纤维， 它们在高度装饰的产品中占有一席之地，如滑 雪板、冲浪板和滑雪板， 因为它们比碳纤维具 有更好的阻尼性能，而且比玻璃纤维更容易上 色，也更便宜。
尤其是汽车行业，正在将这些纤维用于传统的无 增强塑料部件，甚至将其用作汽车内饰中玻璃纤维的 替代品。天然纤维增强热固性塑料和热塑性塑料最常 见于汽车和卡车的门板、包装托盘、座椅靠背、车顶 内衬和行李箱内衬中。欧洲制造商在使用这些材料方 面处于领先地位，部分原因是法规现在要求其汽车零 部件几乎完全可回收， 但美国的福特汽车公司（密歇 根州底特律市）已经为其汽车开发了大量天然纤维和 生物树脂基零部件。天然纤维可以掺入成型或挤出部件中，最近已用于直接长纤维注射（D-LFT- direct long fiber injection）工艺， 其中红麻、亚麻和天然纤维/玻璃 混合物用于增强聚丙烯。 目前正在进行研究， 以确定 长天然纤维复合材料在结构应用中的适用性。
关键纤维上浆
为了在复合材料部件中获得所需的性能，必须优 化纤维和基体之间的粘附性。纤维/基质界面处的这种 结合要求纤维束用树脂饱和（称为润湿）。为了确保 良好的附着力，必须注意纤维表面处理，例如使用表 面涂层或偶联剂，称为上浆。上浆，在纤维丝形成后 立即应用于纤维丝， 实际上有两个目的：它不仅增强 了纤维/基质的结合， 而且在纤维表面提供了干燥的润 滑剂，保护纤维在下游处理（如编织或预浸） 过程中 免受磨损和断裂。尽管上浆仅占纤维总重量的 0.25-6.0%，但上浆是纤维增强性能中的一种动态力。
上浆化学成分是将每个制造商的纤维产品与其竞 争对手的纤维产品区分开来的主要特征之一。它可以 定制，以优化特定制造过程中的纤维性能， 如拉挤、 长丝缠绕和编织。例如，上浆配方的发展已经产生了各种各样的结果，即更清洁的短玻璃纤维， 减少了 “绒毛”（由磨损引起），玻璃更有效地润湿。
从历史上看，碳纤维的上浆只是为了与环氧树脂 相容。如今，随着碳纤维在航空航天领域外应用的增 加，纤维制造商正在响应制造商和原始设备制造商的 需求，生产与更广泛的树脂和工艺兼容的碳纤维。许 多高性能纤维生产商现在提供与热塑性树脂兼容的优 化尺寸， 特别是用于高速汽车零件加工。
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注： 1. 原文见， 《 Materials & Processes: Fibers for composites 》 2022.7.1
2. 阅读此文后，请继续看《复材中的纤维形式》 。 杨超凡 2024.3.8
