高性能纤维环氧树脂基复合材料力学性能分析研究

于海宁，高长星，王艳华

(威海光威复合材料股份有限公司，山东 威海 264200)

0 引言

高性能纤维一般是指强度大于 17. 6 cN/dtex，弹性模量大于 440 cN/dtex ，同时具备耐高温、耐腐蚀、耐酸碱、抗氧化等特征的化学纤维[1]。因其特殊的物理、化学结构及特点，与环氧树脂相结合，可加工成高强质轻、抗疲劳、可设计性强、易加工成型等优异性能的复合材料，被广泛应用于国防军工、轨道交通、生物医药、工程建筑、体育休闲等领域。近年来，全球高性能纤维及复合材料产业化仍以日本、美国、欧盟为优势主体，但随着经济的快速发展，我国的高性能纤维在产业化技术、品质、市场应用等方面取得了突破性进展，以自主创新探索核心技术，逐渐打破国外封锁垄断，国产化率稳步提升。目前正朝着制造技术先进化、低成本化、材料高性能化、多功能化和应用扩大化的方向发展。

1 高性能纤维及其复合材料

1.1 碳纤维及其复合材料

碳纤维(图1)是一种含碳量在95%以上的的无机高分子纤维，具有低密度、高强度、耐疲劳磨损、耐化学腐蚀等优异的物理及化学性能，并伴有热膨胀系数小、导电导热性好、电磁透波性好等优势，外形柔软，可加工成不同类型的织物[2]。按照工业化生产原料的不同，碳纤维可分为聚丙烯腈基(PAN)碳纤维、沥青基碳纤维、胶粘丝碳纤维等；按照丝束规格，可以分为小丝束(1～24 K)、大丝束(24～100 K)、巨丝束(100 K及以上)。目前市场90%以上的碳纤维都是以PAN基为原材料，在高温、惰性气体环境中，经过聚合、纺丝、氧化、碳化等生产工艺制成的无机高分子纤维[3]。……