复合材料定义.pdf

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1、复合材料定义：由两种或两种以上物理化学性质不同的物质，经人工组合而成的多相固体材料。复合材料的几个发展阶段：天然复合材料、传统复合材料、通用复合材料、先进复合材料、复合材料分类：1.按用途分类结构复合材料和功能复合材料2.按基体类型分类聚合物基、金属基、无机非金属基复合材料3.按增强体形式分类颗粒增强型、纤维增强型、片材增强型、层叠式增强纤维种类：、碳纤维（CF）按纤维组成分类:无机纤维：玻璃纤维（GF）、硼纤维（BF）、碳化硅纤维、氧化铝纤维等；有机纤维：芳纶纤维KF、聚酯纤维、聚乙烯纤维等复合材料性能：优点：1.比强度与比模量高（有利于材料减重）2.良好的抗疲劳性能3.减振性能好4抗腐

2、蚀性好5高温性能好6导电导热性能好7耐磨性好8容易实现制备与形成一体化比强度和比模量是用来衡量材料承载能力的性能指标。比强度越高，同一零件的自重越小；比模量越高，零件的刚性越大。缺点：稳定性稍差，耐温和老化性差，层间剪切强度低等比强度：材料的抗拉强度与材料比重之比叫做比强度。比模量：材料的模量与密度之比。比强度和比模量是用来衡量材料承载能力的性能指标。比强度越高，同一零件的自重越小；比模量越高，零件的刚性越大。影响复合材料性能的主要因素：增强材料的性能；基体材料的性能；含量及其分布状况；界面结合情况；作为产品还与成型工艺和结构设计有关选择基体金属的原则①根据金属基复合材料的使用要求②根据金

3、属基复合材料组成特点③基体金属与增强物的相容性（尽可能在复合材料成型过程中抑制界面反应）金属基体的温度范围：1.用于450℃以下的轻金属基体，主要是铝基和镁基复合材料2.用于450-700℃的复合材料的金属基体，主要是钛合金基体复合材料3.用于600-900℃的复合材料的金属基体，主要是铁和铁合金4.用于1000℃以上的金属基体，主要是镍基耐热合金和金属间化合物常见陶瓷基体：玻璃、玻璃陶瓷、氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷等聚合物基体的种类：热固性树脂（不饱和聚酯、环氧树脂、酚醛树脂）及各种热塑性聚合物聚合物基体的作用：1把纤维黏在一起2分配纤维间的载荷3使纤维不受环境影响热固性树脂：低分子物在引

4、发剂、促进剂作用下生成的三维体形网状结构聚合物。固化物加热不软化，不溶不融。热固性基体主要是不饱合聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂一直在连续纤维增强树脂基复合材料中占统治地位。不饱合聚酯树脂、酚醛树脂主要用于玻璃增强塑料，其中聚酯树脂用量最大，约占总量的80％，而环氧树脂则一般用作耐腐蚀性或先进复合材料基体。热塑性树脂：具有线型或支链型结构的有机高分子化合物。这类聚合物可以反复受热软化或熔化，而冷却后变硬。属于热塑性聚合物的有：聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛、聚砜、聚苯硫等。热塑性聚合物基复合材料与热固性树脂基复合材料相比，在力学性能、使用温度、老化性能方面处于劣

5、势，但是它具有工艺简单、工艺周期短、成本低、比重小等方面占优势。热塑性树脂基复合材料与热固性树脂基复合材料在性能和加工工艺上的区别是什么？答：热塑性树脂是指具有线型或分枝型结构的有机高分子化合物，热固性树脂是以不饱和聚酯、环氧树脂、酚醛树脂等为主的高分子化合物。性能上：热塑性树脂—柔韧性大，脆性低，加工性能好，但刚性、耐热性、尺寸稳定性差热固性树脂—刚性大，耐腐蚀性、耐热性、尺寸稳定性好，不易变形，成型工艺复杂，加工较难加工工艺上：热塑性树脂—受热软化或熔融，可进行各种线型加工，冷却后变得坚硬。再受热，又可进行熔融加工，具有可重复加工性。热固性树脂—受热熔融的同时发生固化反应，形成立体网状

6、结构，冷却后再受热不熔融，在溶剂中不溶解，不具有重复加工性。不饱和聚酯树脂体系，各组分及其作用如下：主要成分：不饱和聚酯树脂，按化学结构可分为顺酐型、丙烯酸型、丙烯酸环氧酯型聚酯树脂。交联剂：通过引发剂作用使线性聚酯分子交联成三维网状的体型大分子结构。常用的交联剂：苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、邻苯二甲酸二丙烯酯、乙烯基甲苯等。引发剂：打开交联剂分子和不饱和聚酯分子链上的双键，形成自由基，发生自由共聚反应，达到交联固化的目的。引发剂一般为过氧化物。常用的引发剂：过氧化二异丙苯C6H5CCH322O2、过氧化二苯甲酰C6H5CO2O2。促进剂：使引发剂降低分解活化能，降低引发温度。对过氧化物有效的

7、促进剂：二甲基苯胺、二乙基苯胺、二甲基甲苯胺等。对氢过氧化物有效的促进剂：具有变价的金属钴：环烷酸钴、萘酸钴等。阻聚剂：增加不饱和聚酯树脂的贮存稳定性，调节适用期。增稠剂：调节不饱和聚酯树脂的粘度。不饱和聚酯树脂的固化：放热反应，过程分三个阶段a胶凝阶段b硬化阶段c完全固化阶段如何改善聚合物的耐热性能？产生交联结构（对于热固性树脂、有机硅树脂等，工艺条件影响聚合物的交联密度）。增加高分子链的刚性（引进不饱和共价键或环状结