一般来说,常见的复合材料可分为纺织复合材料四种类型(Textile composites)、生物复合材料(Biocomposites)、绿色复合材料(Green composites)混合复合材料(Hybrid composites)。
01、纺织复合材料
纺织复合材料(或纤维增强复合材料)由于其独特的性能,在过去几十年中得到了广泛的应用。聚合物复合材料中的各种增强材料都是纺织材料,特别是当纤维增强材料增强聚合物复合材料时。
自复合材料问世以来,人们一直在探索纤维增强材料。这些增强材料包括纤维(短纤维和长纤维)、纱线和织物。织物分为机织物、非织造物和针织物。此外,纺织复合材料可根据所需的最终应用制造。
在所有类型的织物增强材料中,机织物是最受欢迎的,因为它更容易处理,在经纬度方向具有优异的拉伸强度。纺织复合材料因其高强度重量比和刚度重量比而得到广泛应用。
02、生物复合材料
由聚合物基体和具有不同特性的天然纤维组成的生物复合材料。然而,与单独的聚合物基体和天然纤维相比,所得材料具有优异的性能,适用于各种技术应用。
在古埃及,天然纤维被用作复合材料,将尼罗河泥与稻草混合制砖,并在阳光下烘烤制成更坚固的砖。适用于制造复合材料,如亚麻、锶麻、竹子、剑麻、叶纤维、种子纤维、草纤维或木纤维。
聚合物基体提供了材料的结构和形状,天然纤维提高了生物复合材料的性能(拉伸、弯曲、冲击等)。生物复合材料是一个新兴的领域,研究人员从化石燃料、生物资源和两者的结合中合成了一系列聚合物作为天然纤维增强的基体。
PP包括合成聚合物、聚乙烯、聚乙烯、酚醛树脂和聚苯乙烯。到目前为止,大多数生物复合材料都是由合成聚合物制成的。由于其生产成本低、加工方便、重量轻、模具形状不同,应用广泛。天然纤维增强的合成聚合物已广泛应用于包装和汽车。
03、绿色复合材料
用100%的生物基材料制备绿色复合材料一直是研究热点。这些材料具有低成本、可接受的生物降解、低密度、高长径比、高比强度等优点,是高性能材料之一。
开发100%绿色复合材料的驱动力是减少合成聚合物和合成聚合物基复合材料的负面环境影响,以及化石燃料资源的不可再生性。
亚麻、剑麻、红麻、棉花、大麻、龙舌兰等各种天然纤维用于生产绿色复合材料;它们具有丰富的可用性和可再生性。甘蔗渣、玉米秸秆等农业副产品也被用作增强材料。
04、混合复合材料
混合复合材料是指使用两种或多种纤维或填料来增强单一聚合物,或使用一种或多种纤维或填料来增强聚合物混合物。与单独的增强聚合物复合材料相比,混合复合材料具有更好的拉伸性能。
在不同填料增强聚合物基体的情况下,一种填料弥补了另一种填料的缺点,即混合复合材料中的一种填料可能昂贵,拉伸模量高,而另一种填料可能便宜但拉伸模量低。
然而,在合成纤维和天然纤维增强聚合物复合材料的情况下,添加合成纤维有助于降低吸湿性,提高性能,而天然纤维则降低碳足迹和最终产品价格。
混合复合材料的性能取决于纤维负荷、纤维排列和方向、纤维分散、纤维尺寸和纤维与聚合物基体之间的界面粘合等各种因素。
纳米填料(如纳米粘土、碳纳米管、石墨片、金属氧化物纳米颗粒)可与合成纤维、合成纤维、天然纤维和天然纤维结合,并与增强聚合物复合材料混合。
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