纤维增强环氧树脂基复合材料应用概述

玄武岩连续纤维原料为玄武岩矿石，将其破碎后加入熔窖，在1450~1500℃的高温状态下熔融后，经过铂铑合金漏板拉伸等工序而形成。具有力学强度高、耐腐蚀性好、价格低廉、原料易得、低导热性等多重优良性能，制造过程无危害，能直接降解为泥土，是21世纪的“绿色工业材料”。

有研究人员以EP为基体、玄武岩短纤维为增强材料，研究了几种不同玄武岩短纤维含量对复合材料拉伸强度和耐磨性能的影响。得出结论，玄武岩短纤维/环氧树脂复合材料的抗拉强度和时磨性能与纯环氧树脂相比均得到了改善，当玄武岩短纤维的含量为8%时，复合材料的拉伸强度最大：当玄武岩短纤维的含量为6%时，磨损率最小。还有研究人员用20%重铬酸钾、30%浓硫酸将聚丙烯腊基连续碳纤维在100℃下氧化处理15min后与环氧树脂作用制成复合材料，测得其冲击强度为72.05kJ/m²，与未改性处理碳纤维填充的复合材料相比强度提升了101.93%。

碳纤维是由黏胶、沥青或聚丙烯腈等有机纤维在N2、稀有气体等惰性气体中经1500℃高温碳化所形成的纤维状聚合物碳，其含碳量大于90%（质量分数）。质量轻、比强度高、比模量高（抗拉、抗弯、抗扭）、传热、耐疲劳等是碳纤维的优异性能，同时拥有超强适应环境能力和较强的抗化学药剂腐蚀能力，被称谓为“21世纪最有生命力新型材料”。

以不同含量的二乙烯三胺固化的EP为基体，制备了碳纤维增强树脂基复合材料，结果表明：碳纤维增强树脂基复合材料具有良好的耐候性、力学性能、而且还具有质量轻、高比强度等一系列优异的性能。采用硅烷偶联剂KH-560改性短切碳纤维（CF），并将其与聚氨酯增韧剂以及环氧树脂复合制备了CF增强环氧基形状记忆复合材料。结果表明：改性CF的加入提高了体系的拉伸强度和冲击强度，且与CF的用量有关。采用阳极氧化法对炭纤维的表面进行处理，通过改变氧化程度制备具有不同表面化学结构的炭纤维，并将其作为增强体再制备成复合材料。研究了炭纤维表面化学结构对其增强EP基复合材料性能的影响。结果表明，阳极氧化处理后炭纤维表面活性大幅提高，O、N元素含量分别由处理前的3.10%，1.12%提高到处理后的13.07%，5.96%。

三、玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料

玻璃纤维增强EP复合材料是国防科技、航天航空、建筑、交通及智能电网自动化等领域的重要材料，具有抗疲劳性能、耐久性能、绝缘性能好和轻质高强等特点。

以双酚A型环氧树脂E51、长链聚醚胺固化剂D400和EWR200型玻璃纤维布制备玻璃钢板，利用隔声室测试隔声性能，考察玻璃纤维布层数对隔声性能的影响规律，实验研究显示：随着玻璃纤维布层数的增加，隔声性能不断提高，变化规律复合单层均质材料的隔声特性曲线，吻合效应向低频移动，同时减弱了阻尼控制区的共振。

以EP为基体，以玻璃纤维（GF）为增强体的复合料以不同的配比，分别进行了不同温度准静态载荷下及常温动态载荷下的压缩试验。结果表明：在准静态载荷下，温度越高，试件的屈服强度越低，试件的弹性模量和屈服强度具有明显的温度依赖性；GF含量的增加，在一定程度上增大了试件的韧性。

四、其他纤维增强环氧树脂基复合材料

除了上述几种纤维外，其它如玉米秸秤纤维、竹纤维、香蕉纤维等天然纤维均能改性环氧树脂，其中利用改性香蕉天然纤维制与环氧树脂作用制备新型复合材料，与未改性的香蕉纤维相比，复合材料的拉伸强度、弯曲强度、压缩强度分别提高了1.8、1.0、2.6倍。