《聚合物基复合材料》PPT课件

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1、FiberreinforcedcompositesContinuousfiberDiscretefiberWovenfabricUsingforlaminatedcompositesParticlereinforcedcomposites高分子粒子增强复合材料即是将小尺寸的粒子高度弥散地分布在聚合物基体中。与纤维复合材料相比，粒子复合材料通常是各向同性的，承受载荷的主要是聚合物基体材料，粒子材料起到阻碍导致塑性变形的分子链运动的作用，因此粒子复合通常可以同时起到增强和增韧的作用。粒子直径一般在0.01~0.1μ范围内时

2、增强效果最好，直径过大时，引起应力集中，直径小于0.01μ时，则近于固溶体结构，作用不大。LaminarComposites层状复合材料是指在基体中含有多重层片状高强高模量增强物的复合材料，是一种各向异性的复合材料（层内两维同性）。多层粘合、表面涂层高分子材料等也是层状复合材料。层合结构复合材料由二维片状材料组成，单层材料在某一方向上具有更高强度。层压就是不同的层的简单粘合。这些粘合材料一般都是热固性塑料和树脂。被粘合的材料可以是：纸张、布料、木材或者是纤维。facesheetadhesivehoneycomb7.1.

3、1增强剂玻璃纤维碳纤维芳纶纤维强化纤维的功能承受主要负荷限制微裂纹延伸提高材料强度与刚性改善材料抗疲劳、抗蠕变特性提高材料使用寿命及可靠性7.1.2基体塑料１.热固性塑料：酚醛、环氧、不饱和聚酯、有机硅、呋喃树脂等。２.热塑性塑料：聚乙烯、聚丙烯、ＡＢＳ、ＰＯＭ、ＰＢＴ、ＰＥＴ、ＰＣ、ＰＰＯ、ＰＡ、ＰＴＦＥ等。橡胶１.合成橡胶：丁苯、顺丁、异戊、乙丙、丁基、丁腈、硅橡胶等。２.天然橡胶基体的特性与作用：纵向拉伸性能主要取决于增强剂，但不可忽视基体作用，基体将增强纤维粘接成整体，在纤维间传递载荷并使载荷均衡，从而充分发挥

4、增强材料作用。至于复合材料的横向拉伸、压缩、剪切、耐热性能等与基体更密切相关。１基体材料必须是连续相，决不能是分散相；２基体当受热或外力冲击时，必须能够产生塑性流动，而把能量传递给增强纤维；３基体应具有一定的强度、耐热、耐候、耐水性，不能影响复合材料的性能；４基体与纤维的粘附性要好；５基体与纤维复合时，加工应简单易行。7.1.3制造及成型方法7.1.4界面聚合物基复合材料一般是由增强纤维和基体树脂两相组成，两相之间存在界面，通过界面使纤维与基体结合成为一个整体，使复合材料具备了原组成材料所没有的性能，并且由于界面存在，

5、纤维和基体所发挥的作用，是各自独立又相互依存的。7.1.4.1界面的形成与结构界面形成分为两个阶段：一是基体与增强材料的接触与润湿过程，由于增强材料对基体分子的各种基团或基体中各种组分的吸附能力不同，它优先吸附那些能够较多地降低它的表面自由能的物质，因此界面聚合物层与聚合物本体结构不同；二是聚合物的固化过程，聚合物通过物理的或化学的变化使其分子处在能量降低、结构最稳定的状态，形成固定界面。上述两个过程是连续进行的。如在热固性树脂借助固化剂固化过程中，固化反应从固化剂所在的位置以辐射状向四周延伸，形成中心密度大，边缘密度

6、小的非均匀固化结构，密度大的部分叫胶束或胶粒，密度小的叫胶絮。在复合材料中，由于增强剂表面的吸附作用，因此越接近表面，上述微胶束排列越有序。在增强剂表面形成的树脂微胶束的有序层称为树脂抑制层，此抑制层中树脂力学性能与本体有很大差别。界面结构：包括界面结合力、界面的区域（厚度）和界面的微观结构。（1）界面结合力存在于两相的界面间，形成两相之间的界面强度并产生复合效果。界面力有宏观和微观之分，宏观结合力指材料的几何因素所产生的机械铰合力，微观结合离包括包括次价键和化学键。（2）界面区是由基体和增强材料的界面再加上基体和增强

7、材料表面的薄层而构成。（3）界面的微观结构如下：１粉状填料复合材料的界面结构：根据填料的表面能Ea和树脂内聚能密度Ec的相对大小，可把填料分为：Ea＞Ec，为活性填料，Ea≤Ec，为非活性填料；基体／松散层／致密层／活性填料，基体／松散层／非活性填料２连续纤维增强复合材料的界面结构：在总体或微观结构上与上面的基本一致。7.1.4.2界面的作用复合材料复合效应产生根源是界面层的存在。1通过界面区使基体和增强材料形成一个整体，并通过它传递应力。2界面的存在有阻止裂纹的扩展和减缓应力集中的作用。3由于界面存在，复合材料产生物

8、理性能的不连续性、界面摩擦现象以及抗电性、耐热性、隔音隔热性、耐冲击性等机能效应。7.1.4.3界面作用机理１化学键理论：最古老、应用最广泛的理论。认为偶联剂是双官能团物质，其分子的一部分能与玻纤表面形成化学键，而另一部分与树脂形成化学键，这样偶联剂把树脂和玻纤表面牢固连接起来。在无偶联剂存在时，如果基体与纤维表面上官能团起化学反