【环氧板】复合材料的力学性能

根据外力的特征，环氧板复合材料的力学性能可分为静态和动态两种。静态力学性能包括拉伸、压缩、弯曲、扭转等，而动态力学性能包括断裂韧性、蠕变强度、疲劳强度、冲击韧性等。环氧板复合材料中常见的有玻璃纤维增强聚合物(GFRP)、碳纤维增强聚合物(CFRP)和芳酰胺纤维增强聚合物(KFRP)等。聚合物基复合材料的力学性能的主要因素是增强体、基体和界面，增强体的形式主要有纤维、晶须和颗粒;纤维又包括纤维的种类、体积分数、分布形式等。聚合物基复合材料中应用最多的增强体为纤维，故本章主要介绍纤维增强环氧板复合材料的力学性能。

静态力学性能
纤维增强环氧板复合材料-般是完全弹性的， 没有屈服点或塑性区。图5-30所示为典型复合材料及低碳钢的拉伸应力与应变的关系曲线。由图可以看出，聚
合物基复合材料的断裂应变一般较小， 与金属相比，断裂功小、韧性差。在纤维含量一定的条件下，纤维增强环氧板复合材料的纵向拉伸强度和弹性模量由纤维控制。其纵向压缩强度受纤维的类型、纤维准直度、界面黏结情况、基体模量等因素的影响较大。除了个别品种的复合材料外，绝大多数复合材料的纵向压缩强度都低于其拉伸强度，在增强体体积分数为60%时，一-般GFRP的纵向压缩强度在500~ 800MPa, CFRP 的纵向压缩强度在1001500P0之间。纤维增强聚合物基复合材料的横向拉伸强度受基体或界面控制，由于存在应力集中，故低于基体强度。CFRP为40 -60MP;, APC-2的横向拉伸强度最高，达80MPa. KFRP的横向拉伸强度最低，一般仅为 30- 40MPa, GFRP居中。同样，由于基体及界面的黏结情况控制的层间剪切强度般也以 CFRP最大(0MP), GRP次之(70~80MPa), KFRP最小(约40MPa)。

纤维增强环氧板复合材料的高温力学性能主要受基体控制，基体的热变形温度高、模量的高温保持率高，则其高温性能就好，聚酰亚胺和耐热热塑性基体复合材料具有最好的高温性能，不饱和环氧板材料耐热性能较低。半晶聚合物(如PEEK等)复合材料在其玻璃化温度区间性能出现明显下降，但在其后比较高的温度(240C)以上时仍保持足够高的性能。碳纳米管可作为一种纳米尺度的增强材料加入树脂基体中以提高传统纤维增强复合材料的力学性能、导热导电性能等。复合材料断裂韧性和剪切强度提高的基本原理在于碳纳米管横跨在基体裂纹中间，阻止了基体裂纹的继续扩展，。将CNT添加到环氧树脂基体中，其碳纤维复合材料的断裂韧性和低温抗微裂纹的能力明显提高。若在PA6中添加碳纳米管，则可提高CNT改性PA6的模量，从而导致玻璃纤维增强CNT改性PA6复合材料的弯曲强度和

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