
增強塑料是以樹脂為基體(如不飽和聚酯、環(huán)氧等熱固性材料或聚酰胺、聚丙烯等熱塑性材料)與玻璃纖維、碳纖維等高強度增強材料復(fù)合而成。按基體分為熱固性及熱塑性兩類,廣泛應(yīng)用于機械、汽車、航空航天等領(lǐng)域。
該材料通過層壓、模壓等工藝成型,兼具樹脂耐腐蝕、絕緣特性及纖維高模量特性。典型代表玻璃纖維增強塑料(玻璃鋼)具有鋼材強度與玻璃耐腐蝕性,可制成管道等復(fù)雜結(jié)構(gòu)。碳纖維增強塑料因輕質(zhì)高強在航空、風(fēng)電等領(lǐng)域應(yīng)用拓展。熱塑性復(fù)合材料韌性、加工效率優(yōu)于熱固性,在汽車結(jié)構(gòu)件、電池外殼等場景應(yīng)用增長顯著。發(fā)展趨勢包括納米材料增強、生物基添加劑及智能功能集成。
增強塑料采用的熱固性樹脂有:不飽和聚酯、酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、有機硅樹脂、醇酸樹脂、三聚氰胺-甲醛樹脂;采用的熱塑性樹脂有:聚酰胺、氟樹脂、聚碳酸酯、聚砜、丙烯酸類樹脂(丙烯酸或甲基丙烯酸及其酯類的聚合物)、聚甲醛、ABS樹脂、聚乙烯和聚丙烯等。所用增強材料有金屬材料、非金屬材料和高分子材料,三者均以纖維狀材料為主。常用的增強纖維有玻璃纖維、碳纖維、石棉纖維、硼纖維和芳香族聚酰胺纖維。增強材料具有較高的強度和模量。樹脂具有許多固有的優(yōu)良物理、化學(xué)(耐腐蝕、絕緣、耐輻照、耐瞬時高溫?zé)g等)和加工性能。樹脂與增強材料復(fù)合后,增強材料可以起到增進樹脂的力學(xué)或其他性能,而樹脂對增強材料可以起到粘合和傳遞載荷的作用,使增強塑料具有優(yōu)良性能。
為了提高樹脂與增強材料的粘接能力,有些增強材料在使用前需用偶聯(lián)劑進行表面處理。不同樹脂和增強材料選用不同的偶聯(lián)劑。以玻璃纖維為例,所用偶聯(lián)劑主要有鉻絡(luò)合物和硅烷兩類。常用的鉻絡(luò)合物為甲基丙烯酸氯化鉻絡(luò)合物(又稱沃蘭),它的一端與含硅烷醇基的玻璃纖維(玻璃)作用,即:
另一端可與環(huán)氧樹脂、聚酯和酚醛樹脂等反應(yīng),從而起粘接樹脂和玻璃纖維的作用。乙烯基三乙氧基硅烷也是常用的硅烷偶聯(lián)劑,它與玻璃纖維的作用同沃蘭類似。

增強塑料的分類
1.按增強材料的外形分為:
(1)粒狀增強塑料:如鈣塑塑料。
(2)纖維增強塑料:如玻璃纖維或玻璃布增強塑料。
(3)片狀增強塑料:如云母增強塑料。
2.按增強材料的材質(zhì)分為:
(1)布基、石棉增強塑料:如碎布增強塑料。
(2)無機礦物填充塑料:如石英、云母填充塑料。
(3)玻纖增強塑料:如預(yù)浸漬料。
(4)SMC、BMC等特種纖維增強塑料:如碳纖維、凱芙拉纖維增強塑料。
(5)金屬纖維增強塑料:如鋼絲增強塑料。