增强纤维是某些具有强力的纤维状物质、与树脂配合后能提高，树脂力学性能的增强助剂。一般在树脂中配以适量的增强纤维，能使材料的力学强度，如冲击强度、杨氏模量、耐疲劳性、耐蠕变性、刚性等得到成倍乃至数倍的增加，同时还可使制品的尺寸稳定性提高，收缩率降低，热变形减小，因此，增强纤维增强的塑料制品已在许多工业部门得到应用。特别是碳纤维等特高强力的纤维和晶须的出现对于宇航技术等尖端部门的发展起到了积极地推动作用。
1．2．10．1 影响纤维增强效果的因素
纤维对树脂的增强作用主要依赖于两者之间的牢固黏结，这样可使塑料所受的负荷或能量转移到之承的强力纤维上，并将负荷由局部传递到较大的范围，甚至于整个材料。增强纤维对强度的贡献主要受纤维本身的强度、长度．直径、用量及纤维的界面性能和铺设方式的影响。
纤维的填充量对制品强度的影响在理论上应成比例的增加，但实际上这种比例关系仅在—定的纤维含量范围内存在，通常当增强纤维的含量超过70％以后，强度反而下降．这是由于树脂量过少，不能起到很好的粘结作用。对于增强纤维填充的热塑性树脂，其中的纤维含量对加工性、熔融流动性有很大的影响，故一般在热塑性树脂中增强纤维的含量约在10％～30％的范围。
1．2．10．2 工程塑料中常用增强纤维的品种
工程塑料中常用的增强纤维有以下品种。
(1)石棉纤维
石棉增强塑料是增强塑料中的老品种。石棉系硅酸盐的纤维状物质。是天然产的唯一纤维状矿物，具有耐火、耐水、耐酸碱和耐化学腐蚀性。石棉的组成复杂，因产地不同而不同，主要品种是温石棉(纤维蛇纹岩系，又称灰石棉)和青石棉(角闪石系)。在塑料工业中主要应用的是温石棉。
石棉作为增强剂可提高塑料的刚性，改善其尺寸稳定性，并防止塑料高温时的蠕变，提高耐腐蚀性、主要用于酚醛树脂、氮基树脂和有机硅树脂中。在军事上，这些复合材料用以制造火箭，导弹弹头、航天烧蚀材料；在工业上，用出制造耐热工程件等。在热塑性工程塑料方面，石棉增强的氟塑料由于可高度压缩，耐蚀性优良，常用于石油化工的阀主体密封、玻璃管道密封以及导弹燃料系统帅密封等。但石棉具有致癌性，因而其使用受到限制。
（2）玻璃纤维
破璃纤维是将熔融玻璃通过喷丝孔并以极高的速率牵拉而得到的连续长纤维(直径约5～13μm)。玻璃纤维的主要成分是铝硼硅酸盐荷钙钠硅酸盐两种。含前者多的常称为无碱或低碱玻璃纤维（E-玻璃纤维），含后者多的常称为无碱或中碱玻璃纤维(A-玻璃纤维)。区分标准是纤维中碱金属氧化物(以R2O表示)的百分含量，中碱玻璃中R2O的含量为6％～12％．低碱玻璃纤维是2％-6％．无碱玻璃纤维在2％以下。
有碱玻璃纤维的成本低，但由于水分侵蚀后生成导电的电介质，因此电绝缘性较差，力学性能也较低；无碱玻璃纤维的电绝缘性好，力学强度高，水解度低，耐水、耐弱碱性能好，但是耐酸性较差，成本高。制造负荷材料的增前纤维主要是无碱玻璃纤维。
玻璃纤维对树脂的增强效果与其长度、直径和其再体系中的分散方式和浸润性以及玻璃纤维用量有密切的关系，一般细而短的玻璃纤维强度高这是因为随着玻璃纤维直径和长度的增加，纤维中的细微裂纹也增加，因而强度下降。
- 增强纤维在工程塑料中的应用
（1） 玻璃纤维
目前采用玻璃纤维增强的工程塑料主要有：热固性工程树脂，包括不饱和聚酯树脂、酚醛树脂及醇酸树脂等；热塑性工程树脂，主要有聚酰，聚碳酸酯、ABS、聚甲醛，聚苯醚、聚砜、氟树脂等．玻璃纤维增强工程塑料因能较大地提高基体树脂的力学性能、尺寸稳定性以及其他性能，所以发展十分迅速。但由于玻璃纤维的填充量、加工性及对加工机械的磨损，使得玻璃纤维增强工程塑料的发展受到一定的限制。
通常，玻璃纤维与工程树脂得混合有两种方法：一是短纤维法，即将一定长度的玻璃纤维直接与工程树脂混合，然后再进行挤出、注射等加工；二是长纤维法，即以玻璃纤维束为芯通过挤出机使其被熔融树脂包覆后再切粒；近来还有用树脂等悬浮液包覆长丝再切短得方法。
（2）碳纤维和超强无机纤维
工业上制造碳纤维的主要原料是聚丙烯腈纤维和沥青，将其叫隔绝空气和氮气的条件下于700～1000℃进行分解炭化．形成碳纤维(无定形碳纤维)，当加热温度高至2500—3000℃时，还可形成石墨纤维(石墨结晶纤维)．目前采用碳纤维增强的工程塑料主要有：热固性工程树脂包括酚醛树脂、环氧树脂、不饱和聚酯树脂等；热塑性工程塑料主要是聚酰胺、聚碳酸酯、ABS、聚四氟烯、聚甲醛等。填充量一般为10％～40％。碳纤维增强的工程塑料不但具有高强度、高弹性、优良的耐蠕变性和尺寸稳定性，而且耐热性、耐磨性、耐腐蚀性、耐疲劳性．减震性都非常好；但冲击强度不及玻璃纤维增强工程塑料。
碳纤维增强工程塑料主要应用于宇宙空间开发、航空、汽车、医疗器械、工业零部件，体育器材、轻量化自行车等方面．但由于碳纤维的价格昂贵，所以其应用受到了限制。
其他超强纤维有石英纤维、炭芯硼纤维、钨丝碳化纤维、二硼化钛纤维、不锈钢纤维．钛酸钙纤维、碳硅纤维、芳酰胺纤维(即凯芙拉纤维，Kevlar)及芳纶纤维、陶瓷纤维等．
(3)晶须
晶须是针状或毛发状结晶的物质，用于制造晶须的原料有许多，如金属氧化物、氮化物、碳化物、石墨和有机化合物等，但工业上应用较多的晶须是氧化铝晶须及碳化硅晶须。晶须是一种不含品格缺陷的完全结晶，直径约为0.05~10μm，长几毫米。由于晶须极剂又近乎完全结晶，结构中容纳不下会削弱晶体的较大缺陷，故力学强度极高，基本接近原子间的力．
晶须是塑料高强增强材料，用于制造适用于空间和海洋开发、汽车的机械构件、建筑材料等领域的质轻高强塑料，但目前价格极其昂贵，一旦找到廉价的生产方法，对生产超高强复合材料将是一场革命。 |