聚合物基复合材料

1、聚合物基复合材料班级：11050301学号；1105030111姓名：王雪一聚合物基复合材料的基体聚合物基复合材料的基体是有机聚合物。二聚合物基复合材料的增强材料（1）玻璃纤维增强树脂基复合材料； （2）天然纤维增强树脂基复合材料；（3）碳纤维增强树脂基复合材料；（4）芳纶纤维增强树脂基复合材料；（5）金属纤维增强树脂基复合材料；（6）特种纤维增强聚合物基复合材料；（7）陶瓷颗粒树脂基复合材料；（8）热塑性树脂基复合材料；（聚乙烯，聚丙烯，尼龙，聚苯硫醚（PPS），聚醚醚酮（PEEK），聚醚酮酮（PEKK）（9）热固性树脂基复合材料；（环氧树脂，聚酰亚胺，聚双马来酰亚胺（PBMI），

2、不饱和聚酯等）（10）聚合物基纳米复合材料三聚合物基复合材料的制备方法1、 溶胶-凝胶法 溶胶-凝胶法是最早用来制备纳米复合材料的方法之一。所谓的溶胶-凝胶工艺过程是将前驱物在一定的有机溶剂中形成均质溶液，均质溶液中的溶质水解形成纳米级粒子并成为溶胶，然后经溶剂挥发或加热等处理使溶胶转化为凝胶。溶胶-凝胶中通常用酸、碱和中性盐来催化前驱物水解和缩合，因其水解和缩合条件温和，因此在制备上显得特别方便。根据聚合物与无机组分的相互作用情况，可将其分为以下几类： （1）直接将可溶性聚合物嵌入到无机网络中 把前驱物溶解在形行成的聚合物溶液中，在酸、碱或中性盐的催化作用下，让前驱化合物水解，形成半互穿网络

3、。 （2）嵌入的聚合物与无机网络有共价键作用（3）有机-无机互穿网络 2、层间插入法 层间插入法是利用层状无机物(如粘土、云母等层状金属盐类)的膨胀性、吸附性和离子交换功能，使之作为无机主体，将聚合物(或单体)作为客体插入于无机相的层间，制得聚合物基有机-无机纳米复合材料。层状无机物是一维方向上的纳米材料，其粒子不易团聚且易分散，其层间距离及每层厚度都在纳米尺度范围1100 nm内。层状矿物原料来源极其丰富，而且价廉。插入法大致可分为以下几种： （1）熔融插层聚合 （2）溶液插层聚合 （3）聚合物熔融插层 （4）聚合物溶液插层 3、共混法 共混法类似于聚合物的共混改性，是聚合物与无机纳米粒子的

4、共混，该法是制备纳米复合材料最简单的方法，适合于各种形态的纳米粒子。根据共混方式，共混法大致可分为以下四种。 （1）溶液共混 将基体树脂溶于良溶剂中，加入纳米粒子，充分搅拌使之均匀分散，成膜或浇铸到模具中，除去溶剂制得样品。 （2）乳液共混 聚合物乳液与纳米粒子均匀混合，最后除去溶剂而成型。乳液共混中有外乳化型与自乳化型两种复合体系。外乳化法由于乳化剂的存在，一方面可使纳米粒子更加稳定，分散更加均匀，另一方面它也会影响纳米复合材料的一些物化性能，特别是对电性能影响较大。自乳化型复合体系既能使纳米粒子更加稳定，分散更加均匀，又能克服外加乳化剂对纳米复合材料的电学及光学性能的影，比外乳化型复合体系

5、更可取。 (3)熔融共混 将聚合物熔体与纳米粒子共混制成复合体系，其中所选聚合物的分解温度应高于其熔点。熔融共混法较其它方法耗能少，且球状粒子在加热时碰撞机会增加，更易团聚，因而表面改性更为重要。 (4)机械共混 通过各种机械方法如搅拌、研磨等来制备纳米复合材料。该法容易控制粒子的形态和尺寸分布，其难点在于粒子的分散。 为防止无机纳米粒子的团聚，共混前要对纳米粒子进行表面处理。除采用分散剂、偶联剂和（或）表面功能改性剂等综合处理外，还可用超声波辅助分散。 4、原位聚合法 原位聚合法是将无机纳米粒子与单体均匀混合后在一定温度条件下由引发剂作用引发（或不加）的直接聚合，是制备具有良好分散效果的纳米

6、复合材料的重要方法。该法可一次聚合成型，适用于各类单体及聚合方法，并保持纳米复合材料良好的性能。原位聚合法可在水相，也可在油相中发生，单体可进行自由基聚合，在油相中还可进行缩聚反应，适用于大多数有机-无机纳米复合材料的制备。由于聚合物单体分子小，粘度低，表面有效改性后无机纳米粒子容易均匀分散，保证了体系的均匀性和各项物理性能。 原位聚合法反应条件温和，制备的复合材料中纳米粒子均匀分布，粒子的纳米特性完好无损，同时在聚合中，只经一次聚合成型，不需热加工，避免了由此产生降解，从而保持了基本性能的稳定。但其使用有较大的局限性，以为该方法仅适用于含有金属、硫化物或氢氧化物胶体粒子的溶液中使单体分子进行

7、原位聚合制备纳米复合材料四聚合物基复合材料的结构特征聚合物复合材料的结构随增强体类型不同而不同，分为颗粒状，片状和纤维状。五聚合物基复合材料的性能1. 比强度、比模量大 比强度和比模量是度量材料承载能力的一个指标，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。复合材料的比强度和比模量都比较大，例如碳纤维和环氧树脂组成的复合材料，其比强度是钢的七倍，比模量比钢大三倍。 2.耐疲劳性能好 疲劳破坏是材料在变载荷作用下，由于裂纹的形成和扩展而形成的低应力破坏。聚合物复合材料疲劳破坏总是从纤维的薄弱环节开始，逐渐扩展到结合面上，破坏前有明显的预兆，而且纤维与基体的界面能阻止裂纹的扩展。大

8、多数金属材料的疲劳强度极限是其抗拉强度的20-50，而碳纤维/聚酯复合材料的疲劳极限可为其抗拉强度的70-80。 3.减振性好 许多机器和设备如汽车、动力机械等的振动问题十分突出，而复合材料的减振性能好。原因是纤维增强复合材料比模量大，则自振频率高，可避免产生共振而引起的早期破坏。另外纤维与界面吸振能力强，故振动阻尼性好，即便发生振动也会很快衰减。4. 断裂安全性好 纤维复合材料中有大量独立的纤维，当构件过载而有少数纤维断裂时，载荷会迅速重新分配到未破坏的纤维上，使整个构件不至于在极短时间内有整体破坏的危险，所以断裂安全性好。 5.热性能良好 玻璃纤维增强的聚合物基复合材料具有较小的导热系数，

9、一般在室温下为0.30.4 kcal/(m.h.K)，只有金属的1/1000-1/100，是一种优良的绝热材料。 6.电性能好 复合材料具有优良的电性能，通过选择不同的树脂基体、增强材料和辅助材料，可以将其制成绝缘材料或导电材料。例如玻璃纤维增强的树脂基复合材料是一种优良的电气绝缘材料，用于制造仪表、电机与电器中的绝缘零部件。 7.有很好的加工工艺性 连续纤维增强的聚合物基复合材料具有优良的工艺性能，可以通过手糊成型、缠绕成型和拉挤成型等复合材料特有的工艺方法制造制品。它能满足各种类型制品的制造需要，特别适合于大型制品、形状复杂、数量少制品的制造。六聚合物基复合材料的用途聚合物基复合材料在建筑

10、、化学、交通运输、机械电器、电子工业及医疗、国防等领域都有广泛应用。自从先进复合材料投入应用以来，有三件值得一提的成果。第一件是美国全部用碳纤维复合材料制成一架八座商用飞机-里尔芳2100号，并试飞成功，这架飞机仅重567kg，它以结构小巧重量轻而称奇于世。第二件是采用大量先进复合材料制成的哥伦比亚号航天飞机，这架航天飞机用碳纤维/环氧树脂制作长18.2m、宽4.6m的主货舱门，用凯芙拉纤维/环氧树脂制造各种压力容器，用硼/铝复合材料制造主机身隔框和翼梁，用碳/碳复合材料制造发动机的喷管和喉衬，发动机组的传力架全用硼纤维增强钛合金复合材料制成，被覆在整个机身上的防热瓦片是耐高温的陶瓷基复合材料。在这架代表近代最尖端技术成果的航天收音机上使用了树脂、金属和陶瓷基复合材料。第三件是在波音-767大型客机上使用了先进复合材料作为主承力结构，这架可载80人的客运飞机使用碳纤维、有机纤维、玻璃纤维增强树脂以及各种混杂纤维的复合材料制造了机翼前缘、压力容器、引擎罩等构件，不仅使收音机结构重量减轻，还提高了飞机的各种飞行性能。先进复合材料的研究应用主要集中于国防工业。高性能聚合物基复合材料，主要是碳纤维和芳纶纤维增强环氧树脂，多官能团环氧树脂和BMI，复合材