第7章-复合材料理化性能

聚合物复合材料,Review,第6章复合材料的界面6.1研究复合材料界面的重要性6.2高聚物复合材料界面的形成及作用机理6.3填充、增强材料的表面处理6.4复合材料界面分析技术,Content,第7章复合材料理化性能7.1功能复合材料的发展和应用7.2复合材料的理化性能7.3复合材料的热物理性能及耐烧蚀性能,7.1功能复合材料的发展和应用,功能复合材料的发展,功能复合材料-利用复合材料的物理和化学功能热、电、磁、光学、声学、摩擦学、化学及生物,结构复合材料（用于承力构件）-利用复合材料的力学性能（强度、模量等）,功能复合材料的应用,新能源：太阳能、核能信息技术：收集、检测、传输、贮存和处理空间技术：防热系统、低温隔热电气工程：绝缘与阻燃、电磁波屏蔽化学工程与生物工程：耐化学腐蚀和生物侵蚀,复合材料的应用与理化性能研究,复合材料理化性能的研究是功能复合材料应用的基础复合材料的理化性能是复合材料研究和发展的基础,复合材料理化性能的研究主要讨论复合材料物理化学性能与复合材料组分材料的性能复合工艺复合效应的关系,7.2复合材料的理化性能,复合材料理化性能的决定因素,组分材料的相应性能组分材料性能间的相互匹配、相互补充复合效应,举例：“热致弯曲”,复合状态和复合效应,复合状态包括复合材料及组分材料的形状、尺寸组分材料的分布、连续性、取向状态、界面状态等,复合状态分类:微观复合状态&宏观复合状态,复合效应指一定组分材料按一定的过程和状态复合后，复合材料的指定性能与组分材料的有关性能的关系。,其特征：1）一般不是简单的加和关系；2）同样的组分材料按相同的复合状态复合，在不同的性能上体现出的组合效应一般不一样；3）对于某一性能，相同组分材料复合状态不同时，一般具有不同的复合效应。,线性效应平行效应平均效应相补效应相抵效应非线性效应诱导效应共鸣效应系统效应,各种效应的实例,复合效应,7.3复合材料的热物理性能及耐烧蚀性能,引言复合材料的热传导复合材料的比热容复合材料的热膨胀隔热、防热复合材料阻燃复合材料,引言,复合材料能否在环境温度中应用取决于其热性能,热传导和热容量：与外界热能交换和自身温度变化热膨胀性能：结构尺寸稳定性应力分布状态和抗热震性能温度升高时的转变和额外分解：承力结构的使用温度上限,复合材料的热传导,a）概述b）复合材料导热系数的计算c）复合材料热传导的影响因素组分材料因素：组分材料种类、组分材料含量复合状态因素使用条件因素,复合材料的比热容,a）概述b）复合材料比热容加和性原理c）复合材料热容量的影响因素组分材料因素（平均复合效应）,复合材料的热膨胀,a）概述b）复合材料热膨胀系数计算c）复合材料热膨胀影响因素组分材料因素：原材料热胀性能组分材料的含量与刚性复合状态因素：填充材料的连续性与分布状况纤维预应力影响使用条件因素：使用温度、热循环的影响,隔热、防热复合材料,a）隔热复合材料-多孔型隔热材料：泡沫型和粒子型,-纤维型隔热材料：表观密度、纤维直径、温度、环境气压,-高效高强型隔热材料-多层反射型隔热材料,耐高温增强材料:CF、陶瓷纤维耐高温基体材料:,b）结构防热复合材料,纤维/树脂型结构防热复合材料,纤维或晶须/陶瓷型结构防热复合材料,碳/碳结构防热材料,碳粉/陶瓷结构防热复合材料,烧蚀防热机理加热期，热分解期，碳化层形成期，气阻效应期、熔化期、碳硅反应期,c）烧蚀式防热复合材料,有效烧蚀热和有效热容量典型烧蚀材料的烧蚀机理熔化烧蚀、汽化烧蚀、表面燃烧烧蚀、兼具熔化和汽化的烧蚀烧蚀复合材料烧蚀性能的影响因素组分材料因素、复合状态效应、使用环境因素,阻燃复合材料,a）阻燃剂：卤系阻燃剂,磷系阻燃剂,卤磷系阻燃剂,b）阻燃复合材料基体,不同复合状态的阻燃基体,使用不同阻燃剂的阻燃基体,兼具有不同功能的阻燃基体,c）阻燃复合材料性能影响因素,阻燃元素含量,c）阻燃复合材料性能影响因素,协同性与阻燃性,阻燃剂应用方式,不饱和度与阻燃性不饱和度大，易形成碳化层，对阻燃有积极影响,Summary&Problem