1、復(fù)合材料物理和化學(xué)性能的復(fù)合規(guī)律復(fù)合材料物理和化學(xué)性能的復(fù)合規(guī)律8.1 密度密度 8.2 熱性能熱性能 8.3 燃燒特性燃燒特性8.4 光學(xué)性能光學(xué)性能 8.5 耐化學(xué)性耐化學(xué)性 復(fù)合材料中，基體或填料的含量通常以質(zhì)量百分復(fù)合材料中，基體或填料的含量通常以質(zhì)量百分率表示，必須將質(zhì)量百分率換算成體積百分率，率表示，必須將質(zhì)量百分率換算成體積百分率，才能應(yīng)用復(fù)合規(guī)則來估算復(fù)合材料的密度。才能應(yīng)用復(fù)合規(guī)則來估算復(fù)合材料的密度。 fffmcVV)1 (8.1 密度密度c復(fù)合材料的密度；復(fù)合材料的密度；m基體的密度；基體的密度；f增強(qiáng)體的密度；增強(qiáng)體的密度；Vf增強(qiáng)體的體積分?jǐn)?shù)。增強(qiáng)體的體積分?jǐn)?shù)。 復(fù)合

2、材料的最基本物復(fù)合材料的最基本物性性(8.1)如果以基體在復(fù)合材料中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)如果以基體在復(fù)合材料中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)Wm為已知數(shù)：為已知數(shù)：)1 ()1 (fmfffmmVVVWfmmmfmmmffmVVWWVW)1 ()1 (mmmmfmfWWWVmmfmmmfWWWV)1 ()1 (mmfmmmfmmfmmmmcWWWWWW)1 ()1 ()1 ()1 (1 mmfmmmffmmWWWW)1 ()1 (mmfmfmWW)1 ( 對于聚合物基復(fù)合材料，對于聚合物基復(fù)合材料，由于由于m對大多數(shù)聚合物來對大多數(shù)聚合物來說差別不大，當(dāng)填料一定說差別不大，當(dāng)填料一定時(shí)，復(fù)合材料的密度主要時(shí)，復(fù)合材料的密度

3、主要取決于填料的含量。取決于填料的含量。 fffmcVV)1 (8.1)mmfmmmfWWWV)1 ()1 (8.2 熱性能熱性能熱性能熱性能熱基礎(chǔ)物性熱基礎(chǔ)物性耐熱性耐熱性熱膨脹系數(shù)熱膨脹系數(shù)導(dǎo)熱系數(shù)導(dǎo)熱系數(shù) 比熱比熱熱功能復(fù)合材料熱功能復(fù)合材料的最重要性質(zhì)的最重要性質(zhì)與力學(xué)性能并列為結(jié)構(gòu)與力學(xué)性能并列為結(jié)構(gòu)復(fù)合材料最重要的特性復(fù)合材料最重要的特性 熱膨脹系數(shù)；熱膨脹系數(shù)；Vf增強(qiáng)體的容積分?jǐn)?shù)；增強(qiáng)體的容積分?jǐn)?shù)；角標(biāo)角標(biāo)c、m、f分別代表復(fù)合材料、基體和增強(qiáng)體。分別代表復(fù)合材料、基體和增強(qiáng)體。fffmcVV)1 (8.2.1 熱基礎(chǔ)物性熱基礎(chǔ)物性基本上可按復(fù)合規(guī)則加以估算：基本上可按復(fù)合規(guī)則

4、加以估算： 一般無機(jī)填料的熱膨脹系數(shù)較聚合物的要小得多，一般無機(jī)填料的熱膨脹系數(shù)較聚合物的要小得多，所以，填充無機(jī)填料的復(fù)合塑料其熱膨脹系數(shù)要較純所以，填充無機(jī)填料的復(fù)合塑料其熱膨脹系數(shù)要較純聚合物的小，其數(shù)值接近于金屬的熱膨脹系數(shù)。聚合物的小，其數(shù)值接近于金屬的熱膨脹系數(shù)。 聚合物、填料及其復(fù)合材料的熱膨脹系數(shù)聚合物、填料及其復(fù)合材料的熱膨脹系數(shù)( (1010-5-5) )聚合物聚合物熱膨脹系數(shù)熱膨脹系數(shù)（1/）填料填料熱膨脹系數(shù)熱膨脹系數(shù)（1/）復(fù)合材料復(fù)合材料熱膨脹系數(shù)熱膨脹系數(shù)（1/）PP10-11玻璃纖維玻璃纖維E0.5PP(含含30GF，質(zhì)質(zhì)量比量比)3.2PVC(硬質(zhì)硬質(zhì))7-8

5、碳纖維（碳纖維（PAN系）系）（0.3-0.5）PC（含含30GF，質(zhì)量比）質(zhì)量比）2.7PC7滑石粉滑石粉0.8尼龍尼龍66（含（含30GF，質(zhì)量比）質(zhì)量比）2.2尼龍尼龍68CaCO31AS（含含30GF，質(zhì)量比）質(zhì)量比）2.8尼龍尼龍6610-15鋁鋁2.4PP（含含33CaCO3，質(zhì)量比）質(zhì)量比）4.2AS6-7鐵鐵1.2PVC（含含33木粉，木粉，質(zhì)量比）質(zhì)量比）3.2材料材料熱膨脹系數(shù)熱膨脹系數(shù)（10-5/）流動方向流動方向垂直流動方向垂直流動方向尼龍尼龍-6 非增強(qiáng)非增強(qiáng)11.713.7FRTP（含含GF30）0.8712.0PC 非增強(qiáng)非增強(qiáng)7.67.6FRTP（含含GF30）

6、1.96.8改性改性 PPO 非增強(qiáng)非增強(qiáng)7.78.5FRTP（含含GF30）2.37.1PET FRTP（含含GF30）0.754.5膨脹系數(shù)的各向異性膨脹系數(shù)的各向異性 由于纖維在流動方向的取向，使流動方向上及由于纖維在流動方向的取向，使流動方向上及與之垂直方向上的熱膨脹系數(shù)產(chǎn)生很大的差異。與之垂直方向上的熱膨脹系數(shù)產(chǎn)生很大的差異。 影響成型速度影響成型速度制備導(dǎo)熱或隔熱性制品制備導(dǎo)熱或隔熱性制品 塑料的成型工藝幾乎都伴隨著加熱和冷卻過程。塑料的成型工藝幾乎都伴隨著加熱和冷卻過程。填料的加入，如果提高混合物的導(dǎo)熱系數(shù)，可縮短加填料的加入，如果提高混合物的導(dǎo)熱系數(shù)，可縮短加熱或冷卻時(shí)間，也就

7、是提高成型速度。熱或冷卻時(shí)間，也就是提高成型速度。 隨著填料的不同，復(fù)合塑料可用作隔熱或?qū)岵碾S著填料的不同，復(fù)合塑料可用作隔熱或?qū)岵牧稀Ｒ钥諝鉃樘盍系呐菽芰鲜橇己玫母魺岵牧希稀Ｒ钥諝鉃樘盍系呐菽芰鲜橇己玫母魺岵牧希蕴祭w維、金屬粉等為填料的復(fù)合塑料則可作為導(dǎo)熱以碳纖維、金屬粉等為填料的復(fù)合塑料則可作為導(dǎo)熱性復(fù)合材料使用。性復(fù)合材料使用。復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)在理想情復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)在理想情況下可由下列復(fù)合規(guī)則估算：況下可由下列復(fù)合規(guī)則估算： fffmcVV)1 (Pf填料的最填料的最高填充容積分?jǐn)?shù)高填充容積分?jǐn)?shù)ffmcVBABV11)() 1(ABmfmffffVPP211 實(shí)際的

8、復(fù)合材料由于填料的形態(tài)等因素的影響，其導(dǎo)熱實(shí)際的復(fù)合材料由于填料的形態(tài)等因素的影響，其導(dǎo)熱系數(shù)各異。系數(shù)各異。Nielsen考慮了這些因素后提出下列公式：考慮了這些因素后提出下列公式：AKE1KE愛因斯坦系數(shù)愛因斯坦系數(shù)各種材料的導(dǎo)熱系數(shù)各種材料的導(dǎo)熱系數(shù) 聚合物聚合物導(dǎo)熱系數(shù)導(dǎo)熱系數(shù)W/(mK)填料填料導(dǎo)熱系數(shù)導(dǎo)熱系數(shù)W/(mK)復(fù)合材料復(fù)合材料導(dǎo)熱系數(shù)導(dǎo)熱系數(shù)W/(mK)尼龍尼龍-660.25E玻纖玻纖1.30尼龍尼龍-66（含（含40玻纖）玻纖）0.50尼龍尼龍-120.29碳纖維碳纖維2.10-10.45尼龍尼龍-66（含（含40碳纖）碳纖）1.21PPS0.28碳酸鈣碳酸鈣2.34尼

9、龍尼龍-12（含（含30玻纖）玻纖）0.24PSU0.26滑石粉滑石粉2.10PPS（含含30玻纖）玻纖）0.40PP0.13鐵（鋼）鐵（鋼）58.52PPS（含含30碳纖）碳纖）0.75 鋁鋁209PSU（含含30玻纖）玻纖）0.31 杉（縱向）杉（縱向）0.42PPS（含含30碳纖）碳纖）0.80 杉（橫向）杉（橫向）0.11PP（含含30玻纖）玻纖）0.33 PP（含含30CaCO3）0.35填料的導(dǎo)熱系數(shù)一填料的導(dǎo)熱系數(shù)一般比聚合物的大，般比聚合物的大，可預(yù)計(jì)，復(fù)合塑料可預(yù)計(jì)，復(fù)合塑料的導(dǎo)熱系數(shù)要比單的導(dǎo)熱系數(shù)要比單純聚合物的大。純聚合物的大。 fffmcVcVcc)1 (復(fù)合材料在一

10、定溫度下的比熱基本上可由復(fù)合規(guī)則估算：復(fù)合材料在一定溫度下的比熱基本上可由復(fù)合規(guī)則估算：使單位物量的某種物質(zhì)升使單位物量的某種物質(zhì)升高單位溫度所需的熱量高單位溫度所需的熱量質(zhì)量比熱質(zhì)量比熱容量比熱容量比熱摩爾比熱摩爾比熱 填料的質(zhì)量比熱一般比聚合物的稍小，因此復(fù)填料的質(zhì)量比熱一般比聚合物的稍小，因此復(fù)合材料的質(zhì)量比熱也比單一聚合物的稍小。但兩者合材料的質(zhì)量比熱也比單一聚合物的稍小。但兩者的容量比熱則無大差異。的容量比熱則無大差異。設(shè)各元素在處于液體和固體時(shí)的摩爾比熱：設(shè)各元素在處于液體和固體時(shí)的摩爾比熱：元素元素液體液體固體固體C2.81.8H4.82.3O6.04.0S、P7.45.4F7.

11、05.0Si5.83.8B4.72.7其他元素其他元素8.06.2以碳酸鈣為例，其比熱可計(jì)算如下：以碳酸鈣為例，其比熱可計(jì)算如下：Ca C O3(固體固體)6.21.834.020碳酸鈣的分子質(zhì)量碳酸鈣的分子質(zhì)量40.08 + 12.0l + 316100.09故其質(zhì)量比熱故其質(zhì)量比熱cf20100.090.20calg8.38Jg這個(gè)值與碳酸鈣在這個(gè)值與碳酸鈣在20時(shí)的實(shí)測值為時(shí)的實(shí)測值為8.57Jg基本吻合。基本吻合。 一般表現(xiàn)為隨著填料一般表現(xiàn)為隨著填料的加入，玻璃化溫度升高，的加入，玻璃化溫度升高，玻璃化溫度的升高程度與玻璃化溫度的升高程度與填料加入量成正比。填料加入量成正比。8.2.

12、2 耐熱性耐熱性表征非結(jié)晶性聚合物表征非結(jié)晶性聚合物耐熱性的物理量是玻耐熱性的物理量是玻璃化溫度璃化溫度Tg，結(jié)晶性，結(jié)晶性聚合物是熔點(diǎn)聚合物是熔點(diǎn)Tm。聚合基復(fù)合材料的聚合基復(fù)合材料的T Tg g與與填充物含量的關(guān)系填充物含量的關(guān)系在聚甲基丙烯酸甲酯中在聚甲基丙烯酸甲酯中加入加入10白堊，玻璃化白堊，玻璃化溫度可下降溫度可下降10左右。左右。 在界面上由于填料在界面上由于填料-聚合物分子聚合物分子間作用力的存在，使聚合物大分子間作用力的存在，使聚合物大分子鏈段運(yùn)動受到阻礙，因而使聚合物鏈段運(yùn)動受到阻礙，因而使聚合物的玻璃化溫度升高。這種聚合物大的玻璃化溫度升高。這種聚合物大分子鏈段運(yùn)動受阻的

13、程度隨著填料分子鏈段運(yùn)動受阻的程度隨著填料-聚合物分子間作用力增大而增高。聚合物分子間作用力增大而增高。填料的加入引填料的加入引起聚合物微觀起聚合物微觀結(jié)構(gòu)的改變結(jié)構(gòu)的改變 引起界面層引起界面層 聚合物大分子斂集密聚合物大分子斂集密度的改變度的改變(一般情況下是密度降低一般情況下是密度降低)，隨著大分子斂集密度的改變，改變了隨著大分子斂集密度的改變，改變了分子間作用力，因而改變分子鏈段的分子間作用力，因而改變分子鏈段的活動能力，使聚合物的玻璃化溫度隨活動能力，使聚合物的玻璃化溫度隨之而發(fā)生變化。之而發(fā)生變化。基體聚合物的耐熱性和基體聚合物的耐熱性和FRTP的熱變形溫度的熱變形溫度 基體聚合物基

14、體聚合物FRTP(含含GF20)熱熱變形溫度變形溫度T2()T2T1()類別類別名稱名稱熔點(diǎn)熔點(diǎn)()玻璃化玻璃化溫度溫度()熱變形熱變形溫度溫度()結(jié)晶性結(jié)晶性樹脂樹脂PP176 601211496189HDPE1374912778尼龍尼龍-622549218149尼龍尼龍-6626571255184POM16511016353PET267124227123非結(jié)晶非結(jié)晶性樹脂性樹脂PS 1059310411PSU1901741828材料在材料在1.86MPa或或0.46MPa的受壓負(fù)荷的受壓負(fù)荷下，材料變形達(dá)一下，材料變形達(dá)一定尺寸時(shí)的溫度。定尺寸時(shí)的溫度。經(jīng)填料填充

15、經(jīng)填料填充后熱變形溫后熱變形溫度明顯上升度明顯上升經(jīng)填料填充經(jīng)填料填充后熱變形溫后熱變形溫度上升不大度上升不大 一般來講，如果填料具有高的表面能，或一般來講，如果填料具有高的表面能，或聚合物分子的極性較大，則填料聚合物分子的極性較大，則填料-聚合物分子間聚合物分子間引力也較大，即提高聚合物玻璃化溫度較明顯。引力也較大，即提高聚合物玻璃化溫度較明顯。如在填料如在填料聚合物界面能形成氫鍵，則填料的聚合物界面能形成氫鍵，則填料的加入促使聚合物玻璃化溫度的升高就更加明顯。加入促使聚合物玻璃化溫度的升高就更加明顯。例如，玻璃纖維增強(qiáng)尼龍塑料，由于玻璃例如，玻璃纖維增強(qiáng)尼龍塑料，由于玻璃尼尼龍界面上可能形

16、成氫鍵，因此，玻璃纖維加入龍界面上可能形成氫鍵，因此，玻璃纖維加入后可使尼龍的玻璃化溫度有顯著的提高。后可使尼龍的玻璃化溫度有顯著的提高。 熱變形溫度的負(fù)荷依賴性熱變形溫度的負(fù)荷依賴性 材料材料熱變形溫度（熱變形溫度（）0.46 MPa1.86MPaPP10560PP/滑石粉（滑石粉（30）14595PP/GF（20）162150尼龍尼龍-6619070尼龍尼龍-66/GF(30%)255250AS10090AS/GF(30%)115105 聚合物的燃燒過程由兩個(gè)相繼的化學(xué)過程聚合物的燃燒過程由兩個(gè)相繼的化學(xué)過程分解分解和燃燒所組成，兩者通過著火和熱反饋相互聯(lián)系。和燃燒所組成，兩者通過著火和熱

17、反饋相互聯(lián)系。8.3 燃燒特性燃燒特性8.3.1 聚合物的燃燒特性聚合物的燃燒特性聚合物聚合物熱分解熱分解熱散失熱散失不燃物不燃物可燃物可燃物焦焦熔融物熔融物燃燒燃燒氣體氣體煙煙碳粒碳粒-Q1+Q2+Q2熱散失熱散失熱反饋熱反饋 以氧指數(shù)作為聚合物阻燃性的判據(jù)是以氧指數(shù)作為聚合物阻燃性的判據(jù)是Fenimore和和Martin于于1966年引入的。它是年引入的。它是指聚合物著火后剛夠維持燃燒時(shí)氧氣在試指聚合物著火后剛夠維持燃燒時(shí)氧氣在試驗(yàn)氣體驗(yàn)氣體(氧、氮混合氣體氧、氮混合氣體)中的最小百分含中的最小百分含量。試驗(yàn)用標(biāo)準(zhǔn)試樣在標(biāo)準(zhǔn)條件量。試驗(yàn)用標(biāo)準(zhǔn)試樣在標(biāo)準(zhǔn)條件25和氣和氣流線速度為流線速度為(

18、4土土1)cms下進(jìn)行。下進(jìn)行。 一些聚合物的氧指數(shù)一些聚合物的氧指數(shù)聚合物聚合物氧指數(shù)氧指數(shù)聚合物聚合物氧指數(shù)氧指數(shù)聚甲醛聚甲醛15羊毛羊毛25聚環(huán)氧乙烷聚環(huán)氧乙烷15聚碳酸酯聚碳酸酯27聚甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯17聚間苯二甲酰苯聚間苯二甲酰苯二胺二胺28.5聚丙稀腈聚丙稀腈18聚苯醚聚苯醚29聚乙烯聚乙烯18聚砜聚砜30聚丙烯聚丙烯18酚醛樹脂酚醛樹脂35聚異戊二烯聚異戊二烯18.5氯丁橡膠氯丁橡膠40聚丁二烯聚丁二烯18.5聚苯駢咪唑聚苯駢咪唑41.5聚苯乙烯聚苯乙烯18.5聚氯乙稀聚氯乙稀42纖維素纖維素19聚偏氟乙烯聚偏氟乙烯44聚對苯二甲酸乙二酯聚對苯二甲酸乙二酯21聚偏氯

19、乙烯聚偏氯乙烯60聚乙烯醇聚乙烯醇22石墨石墨60尼龍尼龍-6623聚四氟乙烯聚四氟乙烯95聚聚3，3-二（氯甲二（氯甲基）環(huán)氧丙烷基）環(huán)氧丙烷23環(huán)氧樹脂環(huán)氧樹脂19.88 83 32 2 填料對聚合物基復(fù)合材料燃燒性的影響填料對聚合物基復(fù)合材料燃燒性的影響 8 83 32 21 1 三氧化二銻三氧化二銻 三氧化二銻三氧化二銻( (SbSb2 2O O3 3) )是最常用的阻燃填料之一，它是很多家是最常用的阻燃填料之一，它是很多家電部件的難燃塑料基本配方的核心。三氧化二銻在單獨(dú)使用時(shí)電部件的難燃塑料基本配方的核心。三氧化二銻在單獨(dú)使用時(shí)幾乎沒有阻燃效果，但與有機(jī)鹵化物并用時(shí)卻具有明顯的阻燃幾

20、乎沒有阻燃效果，但與有機(jī)鹵化物并用時(shí)卻具有明顯的阻燃效果。效果。 Sb Sb2 2O O3 3- -有機(jī)鹵化物的阻燃機(jī)理相當(dāng)復(fù)雜，一般認(rèn)為三氧化二銻有機(jī)鹵化物的阻燃機(jī)理相當(dāng)復(fù)雜，一般認(rèn)為三氧化二銻和有機(jī)鹵化物發(fā)生以下反應(yīng)。和有機(jī)鹵化物發(fā)生以下反應(yīng)。 三氧化二銻與含氯有機(jī)物分解生成的氯化氫相作用生成三三氧化二銻與含氯有機(jī)物分解生成的氯化氫相作用生成三氯化銻氯化銻 SbSb2 2O O3 33 3HClHCl2SbOCl2SbOClH H2 2O O5SbOCl 2SbOCI5SbOCl 2SbOCISbSb2 2O O3 3(固固) )SbClSbCl3 3( (氣氣) )4242SbOClSb

21、OClSbSb2 2O O3 3(固固) 5) 5SbOClSbOClSbSb2 2O O3 3(固固) ) SbClSbCl3 3( (氣氣) )33SbOClSbOClSbSb2 2O O3 3(固固) 4 ) 4 SbSb2 2O O3 3 ( (固固) )SbClSbCl3 3( (氣氣) )2 2 SbSb2 2O O3 3 ( (固固) ) SbSb4 4O O6 6( (液液) )生成的三氯化銻在氣相捕捉生成的三氯化銻在氣相捕捉H H 、HOHO和和CHCH3 3等活性自由基從等活性自由基從而減緩燃燒過程的進(jìn)行：而減緩燃燒過程的進(jìn)行： SbClSbCl3 3H HHClHClSb

22、ClSbCl2 2 SbCl SbCl3 3 C1C1SbClSbCl2 2 SbCl SbCl3 3CHCH3 3CHCH3 3C1C1SbClSbCl2 2 SbClSbCl2 2H(H(CHCH3 3) HCl(CH) HCl(CH3 3C1)C1)SbClSbCl SbClSbClH(H(CHCH3 3) HCl(CH) HCl(CH3 3C1)C1)SbSb SbSbO OMSbOMSbOM M SbSbOHOHMSbOHMSbOHM M SbOHSbOHH HSbOSbOH H2 2 SbOSbOH HSbOHSbOH 表表8 87 7 SbSb2 2O O3 3鹵化物的阻燃效果鹵

23、化物的阻燃效果 組成組成配方（，質(zhì)量比）配方（，質(zhì)量比）PEPEPPPPPSPS聚合聚合物物1001006060100100606085851001008585SbSb2 2O O3 3 1313 10105 5 5 5全氯全氯環(huán)戊環(huán)戊癸烷癸烷 2727 3030 溴代溴代聯(lián)苯聯(lián)苯醚醚 1010 1010氧指氧指數(shù)數(shù)17.417.424.024.017.417.427.027.027.027.018.318.324.524.58 83 32 2。2 2 鉬化物鉬化物 三氧化鉬和鉬酸銻等鉬化物通常被用作三氧化鉬和鉬酸銻等鉬化物通常被用作PVCPVC和含鹵聚酯等和含鹵聚酯等塑料的阻燃劑。塑料的阻燃

24、劑。 鉬化物的阻燃效果雖略低于三氧化二銻，但它具有抑制燃鉬化物的阻燃效果雖略低于三氧化二銻，但它具有抑制燃燒時(shí)發(fā)煙的特點(diǎn)。表燒時(shí)發(fā)煙的特點(diǎn)。表8.88.8為鉬化物在玻璃纖維增強(qiáng)鹵化聚酯中為鉬化物在玻璃纖維增強(qiáng)鹵化聚酯中的阻燃效果。從表中數(shù)據(jù)可見，無論鉬化物單獨(dú)使用，或與的阻燃效果。從表中數(shù)據(jù)可見，無論鉬化物單獨(dú)使用，或與SbSb2 2O O3 3或與氫氧化鋁并用都能發(fā)揮出優(yōu)異的阻燃效果和明顯的或與氫氧化鋁并用都能發(fā)揮出優(yōu)異的阻燃效果和明顯的抑制發(fā)煙效果。抑制發(fā)煙效果。 鉬化物之所以有與鉬化物之所以有與SbSb2 2O O3 3如此不同的效果，可從與如此不同的效果，可從與PVCPVC復(fù)合復(fù)合塑料

25、燃燒殘?jiān)脑胤治鼋Y(jié)果來看，鉬化物的阻燃機(jī)理主要不塑料燃燒殘?jiān)脑胤治鼋Y(jié)果來看，鉬化物的阻燃機(jī)理主要不是通過氣相反應(yīng)，而是在固相上促進(jìn)碳化層的生成或者促進(jìn)鹵是通過氣相反應(yīng)，而是在固相上促進(jìn)碳化層的生成或者促進(jìn)鹵素或鹵化氫的生成以實(shí)現(xiàn)其阻燃效果。素或鹵化氫的生成以實(shí)現(xiàn)其阻燃效果。表表8.8 8.8 鉬化物在玻璃纖維增強(qiáng)鹵化聚酯中的阻燃效果鉬化物在玻璃纖維增強(qiáng)鹵化聚酯中的阻燃效果 阻燃劑阻燃劑氧指數(shù)氧指數(shù)發(fā)煙量（相對值）發(fā)煙量（相對值）無無33.08.41三氧化二銻三氧化二銻34.514.03三氧化二銻三氧化二銻42.016.25三氧化鉬三氧化鉬36.05.47三氧化鉬三氧化鉬39.04.31三

26、氧化二銻三氧化二銻1三氧化鉬三氧化鉬39.53.91三氧化二銻三氧化二銻2三氧化鉬三氧化鉬40.07.15辛鉬酸銻辛鉬酸銻36.52.75二鉬酸銻二鉬酸銻34.02.615氫氧化鋁氫氧化鋁35.04.38氫氧化鋁氫氧化鋁2三氧化鉬三氧化鉬40.01.28氫氧化鋁氫氧化鋁2二鉬酸銻二鉬酸銻38.51.08 83 32 23 3 含磷化合物含磷化合物 用作聚合物阻燃添加劑的含磷化合物是多種多樣的，例如用作聚合物阻燃添加劑的含磷化合物是多種多樣的，例如，紅磷、多磷酸銨、有機(jī)磷酸酯和亞磷酸酪、含磷聚合物等等，紅磷、多磷酸銨、有機(jī)磷酸酯和亞磷酸酪、含磷聚合物等等。它們的阻燃機(jī)理不盡相同，取決于含磷阻燃劑

27、的類別和被阻。它們的阻燃機(jī)理不盡相同，取決于含磷阻燃劑的類別和被阻燃對象的類別。燃對象的類別。 不同含磷化合物對燃燒時(shí)不成焦的聚合物不同含磷化合物對燃燒時(shí)不成焦的聚合物( (聚乙烯、聚甲基聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯和聚甲醛丙烯酸甲酯和聚甲醛) )和成焦聚合物和成焦聚合物( (環(huán)氧樹脂環(huán)氧樹脂) )的阻燃效果見的阻燃效果見表表8 89 9。 表表8 89 9 含磷化合物的阻燃效果含磷化合物的阻燃效果 聚合物聚合物阻燃劑阻燃劑氧指數(shù)氧指數(shù)聚乙烯聚乙烯無無17.5三苯基磷酸酯三苯基磷酸酯19.4三苯基亞磷酸酯三苯基亞磷酸酯19.5三甲酚基磷酸酯三甲酚基磷酸酯19.8三（三（2，3-二氯丙基）磷酸酯二氯

28、丙基）磷酸酯20.0三苯基膦三苯基膦19.3聚甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯無無17.4三甲酚基磷酸酯三甲酚基磷酸酯18.8聚甲醛聚甲醛無無15.7三甲酚基磷酸酯三甲酚基磷酸酯17.9環(huán)氧樹脂環(huán)氧樹脂無無19.8三苯基膦三苯基膦31.7 8 83 32 24 4 氫氧化鋁氫氧化鋁( (三水合氧化鋁三水合氧化鋁) ) 對大多數(shù)熱塑性和熱固性聚合物，氫氧化鋁是最常用的阻對大多數(shù)熱塑性和熱固性聚合物，氫氧化鋁是最常用的阻燃性填料之一。燃性填料之一。 egeg：添加添加4040( (質(zhì)量比質(zhì)量比) )的氫氧化鋁即可顯著地減緩聚乙烯的氫氧化鋁即可顯著地減緩聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯和、聚丙烯、聚氯乙烯和A

29、BSABS等聚合物的熱分解速度，對熱分解等聚合物的熱分解速度，對熱分解溫度較低的聚苯乙烯，氫氧化鋁的阻燃效果要差一些。溫度較低的聚苯乙烯，氫氧化鋁的阻燃效果要差一些。 一般認(rèn)為氫氧化鋁的阻燃作用一般認(rèn)為氫氧化鋁的阻燃作用主要由于主要由于它脫水時(shí)的吸熱效它脫水時(shí)的吸熱效應(yīng)，降低了凝聚相的溫度，因而有效地減緩了聚合物的分解速應(yīng)，降低了凝聚相的溫度，因而有效地減緩了聚合物的分解速度。其次，氫氧化鋁脫水放出的水稀釋了由聚合物熱解所生成度。其次，氫氧化鋁脫水放出的水稀釋了由聚合物熱解所生成的可燃性氣體并減少了煙霧的生成。的可燃性氣體并減少了煙霧的生成。 除氫氧化鋁外，凡在受熱時(shí)可產(chǎn)生大量的水和二氧化除氫

30、氧化鋁外，凡在受熱時(shí)可產(chǎn)生大量的水和二氧化碳?xì)怏w的無機(jī)填料都具有一定的阻燃作用，例如，氫氧化碳?xì)怏w的無機(jī)填料都具有一定的阻燃作用，例如，氫氧化鎂、堿性碳酸鎂鎂、堿性碳酸鎂(3(3MgCOMgCO3 3Mg(OH)Mg(OH)2 23H3H2 2O)O)、堿式碳酸鈉鋁堿式碳酸鈉鋁( (NaNa2 2O OA1A12 2O O3 32CO2CO2 2。2H2H2 20)0)和硼酸鋅和硼酸鋅(2(2ZnOZnO2B2B2 20 03 33.5H3.5H2 2O)O)等。等。 當(dāng)然，并不是所有可產(chǎn)生不燃性氣體的填料都有良好當(dāng)然，并不是所有可產(chǎn)生不燃性氣體的填料都有良好的阻燃效果，只有滿足以下條件的才能

31、成為有效的阻燃劑的阻燃效果，只有滿足以下條件的才能成為有效的阻燃劑：產(chǎn)生不燃性氣體的溫度略低于聚合物熱分解溫度；在復(fù)：產(chǎn)生不燃性氣體的溫度略低于聚合物熱分解溫度；在復(fù)合塑料的混煉、成型溫度下不產(chǎn)生不燃性氣體。合塑料的混煉、成型溫度下不產(chǎn)生不燃性氣體。8 84 4 光學(xué)性能光學(xué)性能 金屬和陶瓷基復(fù)合材料都不透光，唯獨(dú)聚合物基復(fù)合材料金屬和陶瓷基復(fù)合材料都不透光，唯獨(dú)聚合物基復(fù)合材料可制成透光性復(fù)合材料。由于透明玻璃鋼具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、透可制成透光性復(fù)合材料。由于透明玻璃鋼具有輕質(zhì)、高強(qiáng)、透入光柔和和具有透過紫外線的能力，目前已少量用于農(nóng)用溫室入光柔和和具有透過紫外線的能力，目前已少量用于農(nóng)用溫室、

32、養(yǎng)殖場和工廠采光等場合。、養(yǎng)殖場和工廠采光等場合。 玻璃鋼屬于光學(xué)上非均一物體，當(dāng)可見光通過玻璃鋼時(shí)便玻璃鋼屬于光學(xué)上非均一物體，當(dāng)可見光通過玻璃鋼時(shí)便產(chǎn)生散射現(xiàn)象。由于玻璃纖維的直徑產(chǎn)生散射現(xiàn)象。由于玻璃纖維的直徑(6(61010um)um)要比可見光的要比可見光的波長波長(0.4-0.76(0.4-0.76um)um)大好幾倍，且相鄰兩根纖維之間的距離一般大好幾倍，且相鄰兩根纖維之間的距離一般都不超過纖維直徑的都不超過纖維直徑的2 2倍，因此，需要用多次散射理論來描述倍，因此，需要用多次散射理論來描述光通過玻璃鋼介質(zhì)時(shí)的現(xiàn)象。光通過玻璃鋼介質(zhì)時(shí)的現(xiàn)象。根據(jù)多次散射理論，一束平行光經(jīng)過厚度為根據(jù)多次散射理論，一束平行光經(jīng)過厚度為h h的散射層后，的散射層后，其透過部分其透過部分T(T(透光率透光率) )可用可用其中其中 式中式中 P P吸收系數(shù)；吸收系數(shù)； S S反射系數(shù)。反射系數(shù)。 LhLheReRT2221)1 (PSPL22SLSPR對于玻璃鋼，可取：對于玻璃鋼，可取：式中式中 n nf f玻璃纖維的折射指數(shù)；玻璃纖維的折射指數(shù)； n nm m粘結(jié)劑的折射指數(shù)；粘結(jié)劑的折射指數(shù)； K Kf f玻璃纖維的吸收系數(shù)；玻璃纖維的吸收系數(shù)； K Km m粘結(jié)劑的吸收系數(shù)；粘結(jié)劑的吸收系數(shù)； V Vf f玻璃纖維的體積含量；玻璃纖維