聚合物基复合材料的结构和性能

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1、聚合物基复合材料的结构和性能1、聚合物基复合材料的结构聚合物复合材料的结构随增强体类型不同而不同。增强体类型：颗粒状、片状和纤维状纤维增强树脂基复合材料的结构C纤维/PEEK热塑性复合材料的结构（扫描电镜断口形貌图）PEEK（聚醚醚酮）碳纤维/环氧树脂复合材料拉伸断口纤维密集区环氧树脂密集区碳纤维/环氧树脂复合拉伸材料断口碳纤维/环氧树脂复合拉伸材料断口ABFig7碳纤维/聚碳酸酯复合材料冲击断口（裂纹按波纹扩展，形成“河流”花样的撕裂扩展区Fig6碳纤维/聚碳酸酯拉伸断口与树脂粘接良好碳纤维/MC-PPS复合材料剪切断口高模量增强纤维/PPS高强

2、度纤维/PPS中强度纤维/PPS碳纤维/聚苯硫醚-双炔基聚醚砜混杂复合材料的剪切断口2.聚合物基复合材料的性能聚合物基复合材料制品的成型预浸料铺层固化成型(1)预浸料的性能主要物理性能和参数为:树脂含量、挥发分含量、黏性、树脂流动、凝胶时间①树脂含量：预浸料中树脂、固化剂、和各种改进剂的质量在预浸料中所占的百分比测定方法：萃取法、溶解法和灼烧法②挥发分含量：树脂中的低分子物和湿法预浸时未除去的溶剂测试方法：依据加热前后试样的重量损失在预浸料中的百分含量③黏性衡量预浸料储存期的主要依据指标评定黏性的方法：在规定的条件下，考察粘贴在钢板上的两片预浸料叠

3、层彼此剥离的难易程度④树脂流动度用来表征复合材料成型时的树脂流动能力。流动度直接影响复合材料的层间剪切强度测试方法：以两片一定大小的预浸布或由预浸带拼成相同大小的试片，按[0°/90°]叠合，保持一定温度和压力。测定树脂完全凝胶时的树脂流出量，用质量百分比表示⑤凝胶时间树脂从开始反应到固化反应结束所需要的时间。评价热固性树脂组成特性和进行精确的质量控制的重要参数测试方法：将一定大小的预浸料试样放入已预热到试验温度的两片玻璃之间，通过玻璃片对试样施加压力，用探针测流到玻璃边缘的树脂，记录从开始加热至树脂不在成丝的时间。性能项目指标性能项目指标树脂含量

4、（质量）/%43±3存放期（18-22℃）/d>30挥发分含量〈2树脂流出量（170℃，0.6Mpa,15min）%10~25单位面积纤维质量132±5单层厚度（固化后）0.125±0.01凝胶时间〉12长度×宽度/mm×mm3470±750碳纤维（T300）增强国产双马来酰亚胺预浸料性能（2）层合板的性能层合板将预浸料按相同方向铺叠固化后得到复合材料单向板，按设定方向铺叠即得到层合板。层合板的性能：可通过单向板的性能及其铺叠方向和位置来预测①层合板的物理性能单向层合板和层合板的物理性能：由纤维体积的含量、树脂体积含量、密度、空隙率、玻璃化转变温度

5、、吸水性、热膨胀系数、湿膨胀系数纤维体积含量的测量：用测量垂直于纤维轴向的面积百分数来代替②层合板的力学性能单向板有5个弹性常数：纵向弹性模量、横向弹性模量、纵向剪切模量、纵向泊松比、横向泊松比（独立变量有四个）单向板有5个强度参数：纵向拉伸强度、纵向压缩强度、横向拉伸强度、横向压缩强度、纵横剪切强度复合材料工程常数影响层合板的力学性能的因素：单向板的力学性能、铺层角度、铺层比例及铺层的顺序（具体示例见教材196页表12-5）常用的铺层角度：0°、90°、±45°以这样铺层角度对称叠合的层合板有称为π/4层合板单向及准各向同性板的铺层结构复合材料耐

6、湿热环境和老化性能的表征：层合板湿热、老化力学性能层合板的韧性性能表征方法：开孔（试样）拉伸强度；开孔压缩强度；冲击压缩强度耐化学性能（耐酸、碱、盐及有机溶剂、燃油等化学性能）的表征：弯曲强度保留率在强酸、强碱介质浸泡下，层合板弯曲强度下降明显介质对层合板的影响顺序为：H2SO4

7、能力降低④应力腐蚀水分或水蒸汽侵蚀复合材料界面，使得湿气在界面位置上积聚，产生很高的渗透压导致纤维与周围的树脂开裂改善聚合物基复合材料应力腐蚀的方法有：阻止水分到达纤维/基体之间的界面，如避免切割时纤维暴露于制品表面；在制造过程中，减少和防止复合材料产生内部缺陷。⑤紫外线辐射紫外线的照射，使得基体材料降解，从而层合板的强度逐渐降低⑦层合板的电性能材料介电常数介电损耗角正切材料介电常数介电损耗正切玻璃/环氧树脂4.2~4.70.007~0.014石英玻璃/双马来酰亚胺2.5~3.30.004~0.009石英玻璃/环氧树脂2.8~3.70.006~0.

8、013玻璃/PPS4.50.002玻璃/双马来酰亚胺4.0~4.40.006~0.012S玻璃/PEEK4.60.008~