文档介绍：聚合物基复合材料
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主要内容
绪论
聚合物及其特性,聚合物基复合材料的发展、特点及分类
聚合物基体材料
热固性树脂、热塑性树脂
聚合物基复合材料的制造工艺
聚合物复合材料的界面
聚合物基复合材料的性能
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绪论
聚合物材料的基本特征
聚合物又称高分子化合物,一般是指相对分子量在104以上,主要以共价键结合的一类化合物。
工程应用中分为两类:天然聚合物:棉花、淀粉;合成聚合物:塑料、合成纤维、合成橡胶。
聚合物材料相对于低分子材料的特征:
,具有庞大的相对分子量。
,按其几何形状可分为线型结构、支链结构和体型结构。
(范德华力、氢键等)相互作用,结合成晶态或非晶态的结构。
,如抗氧化剂、填料等。这些添加剂使得高分子的大分子链结构变得更加复杂。
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绪论
聚合物基复合材料的发展简史
第一阶段:1940–1960,现代先进复合材料的开始。1940:玻璃纤维增强塑料玻璃钢;1946:玻璃纤维增强尼龙。
第二阶段:1960-1980,现代先进复合材料的开发时期,复合材料的种类不断增加。基体材料: 热固性树脂;增强材料: 硼纤维、碳纤维,70年代出现了Kevlar纤维、碳化硅纤维、氧化铝纤维。
第三阶段:1980- 现代复合材料的成熟应用时期。1982出现了先进热塑性复合材料。
复合材料不仅在航空航天领域,而且在几乎所有工业和民用领域得到应用。
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绪论
聚合物基复合材料的特点
1. 高的比强度、高的比模量
2. 热膨胀系数低,尺寸稳定
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绪论
聚合物基复合材料的特点
3. 耐疲劳性能好
金属材料的疲劳极限多为静态抗拉强度的30-50%,PMC的疲劳极限多为静态抗拉强度的70-80%,PMC的破坏有明显的预兆,可以事先检测出来。
4. 耐腐蚀性能好
耐酸碱、耐盐水等腐蚀,用于制备化工设备防腐管道。
5. 减振性能好
6. 工艺性能好
7. 其它良好的性能
可设计性,良好的电绝缘性能, 特殊的光学或电磁学性能。
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绪论
聚合物基复合材料的特点
8. 经济性差
原材料与生产成本都比较高。
9. 湿热环境下的性能降低
吸湿与老化现象。
10. 冲击韧性差
一般为脆性材料,断裂韧性低。各种冲击可导致内部损伤,甚至破坏。
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聚合物基复合材料的分类
按基体可分为:热固性树脂复合材料,热塑性树脂复合材料
按增强相类型及其在复合材料中的分布来分
聚合物基复合材料
连续纤维
按纤维形态不连续纤维长纤维(毡)
短切纤维
纤维增强单向
按铺层方式角铺层
织物
三维
玻璃纤维
按纤维种类碳纤维
芳纶纤维
超高分子量聚乙烯纤维等
晶须增强碳化硅晶须、氧化铝晶须等
层片增强云母、玻璃、金属等
粒子增强氧化铝、碳化硅、石墨、金属等
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聚合物基体材料
聚合物材料的介绍
热固性树脂
在初受热时变软,可以塑性加工成一定的形状,随着加热的进行或固化剂的加入,会逐渐成凝胶或固化成型。再加热不会软化,不溶、不熔。
其高分子聚合物属于三维体型网状结构。
常用热固性树脂:环氧树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯树脂等。
热塑性树脂
加热到一定温度可软化甚至流动,可塑性加工成各种形状。冷却后变硬,再加热可软化。
其高分子聚合物属于线型或支链型分子结构。
常用的热塑性树脂:聚丙烯、聚氯乙烯、聚酰胺(尼龙)、聚碳酸脂等。
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聚合物基体材料
聚合物基体材料的选用原则
复合材料中:基本材料的性质,加工性质,复合材料的性质。
基体材料选用的基本原则:
1 基体材料自身的性能。力学性能、耐热性能、耐腐蚀性能等方面满足产品的使用要求。
2 对增强纤维有良好的浸润性与粘附力。
3 具有良好的工艺性能:容易操作,胶液具有足够长的适用期、预浸料具有足够长的贮藏期、固化收缩小等。
4 低毒性、低刺激性。保证生产工人的安全。
5 来源方便、价格合理。
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