FRP材料的类型有哪些?

2013-08-01 15:40:27 23

    1)碳纤维(CFRP)。碳纤维按原材料类型分为聚丙烯腈(PAN)基碳纤维、中间相沥青(MP)基碳纤维、粘胶(人造丝,RAYON)基碳纤维、酚醛基 及其他碳纤维 。聚丙烯腈纤维是以丙烯腈(AN)为主要链接结构单元的聚合物经过纺丝加工而制成的纤维;中间相沥青基碳纤维是通过热聚合高芳香含量的同性沥青得到的具有 中间相或液晶结构的沥青,将其进行纺丝加工而制成的纤维。腈基碳纤维原丝弹性模量低(300 GPa左右)而极限应变高,沥青基碳纤维则正好相反(弹性模量可达800 GPa)。目前,世界上强度最高的碳纤维原丝是日本东丽公司生产的T1000,其抗拉强度达到了7.02 GPa,拉伸模量为293 GPa 。CFRP的比强度可达钢材的20倍,容重仅为钢材的1/5,很适合用于超大跨径桥梁中。GFRP和AFRP的疲劳性能好,为钢材的3倍,其疲劳极限可达 静荷载的70%一80%。新型的FRP产品PBO—FRP除具有高强CFRP相近的力学性能外,还表现出更好的物理性能,DFItP也具有良好的物理性 能,抗拉极限应变可达到3.5%,延性很好 。
    2)芳纶纤维(AFRP)。芳纶纤维是芳香聚酰胺纤维的简称,由苯二甲酸和苯二胺合成,是人造有机纤维,于1971年由美国杜邦公司发明。芳纶纤维的密度 比碳纤维小,且低导电;刚性、受拉韧性好,极限延伸率比碳纤维高,但在潮湿的环境中松弛率也较大;芳纶纤维的弹性模量和抗拉强度均比碳纤维低,其抗拉强度 为2600 MPa~3500 MPa,弹性模量为83 GPa~186 GPa;芳纶纤维的力学性能受紫外线直接照射会降低。芳纶纤维主要有两类:一类是聚对苯二甲酰对苯二胺(PPDA)纤维,如美国杜邦公司的Kevlar一 49,荷兰恩卡公司的Twaron HM,中国的芳纶1414等;另一类是聚对苯甲酰胺(PBA)纤维,如Kevlar-29,芳纶14等。
    3)玻璃纤维(GFRP)。玻璃纤维强度高、松弛率低、绝缘性能好。但其弹性模量低,且在碱性、潮湿环境和长期荷载作用下性能降低较大 J。应用较多的玻璃纤维主要有E.glass和S-glass两种 。E—glass的强度和弹性模量较低,其抗拉强度为2300MPa~3900 MPa,弹性模量为74GPa~87GPa,但由于价格较低,E-glass玻璃纤维被广泛使用;S-glass强度高,刚度和极限延伸率大,但价格较 高。为了改善玻璃纤维的性能,出现了C- ass,AR-glass等具有一些特殊性能的玻璃纤维,使得玻璃纤维的耐酸、耐碱性能得到了一定程度的改善,但这些玻璃纤维的价格偏高 。

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