高分子复合材料知识点总结

高分子复合材料知识点总结1、复合材料定义：由二种或二种以上不同性能，不同形态的组分材料通过复合工艺组合而成的一种多相材料，它既保持了原组分材料的主要特点，又显示原组分材料所没有的新性能。2、复合材料的特征：非均相材料，组分材料性能差异较大，新性能，体积分数大于10%，固体材料。3、复合材料构成：基体相，增强相，界面相4、复合材料性能优点：（1）比强度，比模量高（强度/密度，模量/密度）（2）耐疲劳性能好，破损安全性能高（3）阻尼减振性好（4）多种功能性（电绝缘、摩擦、耐腐蚀、光、磁）（5）良好的加工工艺性（可设计性、多种成型方法、整体成型）（6）各向异性和性能的可设计性缺点：（1）成型方法自动化、机械化程度低（2）性能均一性差，产品质量不稳定（3）质量检测方法不完善（4）长期耐高温和环境老化性能不好5、复合材料的成型方法：（1）手糊成型（2）层压成型（3）模压成型（4）缠绕成型（5）喷射成型6、复合材料的应用：（1）交通运输：各种车身构件、车门、地板、冷藏车、座椅（2）建筑工业：轻型房屋、建筑装饰及雕塑（3）电子电器：层压板、电线杆、路灯灯具（4）体育：撑杆、弓箭、赛车、滑板（5）机械：各种配件、风机7、复合材料的进展：（1）降低纤维价格和开发新纤维（2）扩大复合材料的应用（3）发展新的设计、制备方法和新的复合技术（4）发展混杂纤维复合材料（5）发展功能、多功能、机敏、智能复合材料（6）发展纳米复合材料和仿生复合材料8、玻璃纤维的组成：玻璃纤维是由SiO2及各种金属氧化物组成的硅酸盐类混合物，属无定形离子结构物质。9、增强纤维：显著提高基体材料的机械性能（高强度、高模量）10、按纤维使用特性：普通玻纤；电工玻纤（E玻纤）；高强玻纤（S玻纤或R玻纤）；耐化学药品玻纤（C玻纤）11、浸润剂：在单根纤维表面涂覆的由粘接组分、润滑组分和表面活性剂等配制的乳液。作用：使单丝集束；防止原纱缠绕成卷时，纤维相互粘接；保护纤维，防止纤维磨损降低强度。12、微裂纹理论：→σ玻纤＞＞σ玻璃玻璃在制造过程中引入许多微裂纹，受力后裂纹尖端应力集中。当应力达到一定值时，裂纹扩展，玻璃被破坏。微裂纹尺寸越大，越多，应力集中越严重，导致强度越低。块状玻璃比玻璃纤维尺寸大，其内部和表面存在微裂纹的概率更大，所以块状玻璃比玻璃纤维的强度低得多。13、碳纤维的分类按原丝种类分为：聚丙烯腈基CF、沥青基CF、粘胶基CF、气相生长CF14、聚丙烯腈基碳纤维（PAN-CF）工艺流程：每一过程的作用：①预氧化：PANTg≈120℃，分解前会软化熔融；现象：白→黄→棕褐色→黑；结果：PAN分子结构调整为稳定梯形六元环结构，并生成碳氧键，吸氧量为8~10%，PAN丝抵抗外加张力，分子链收缩并择优取向。②碳化（乱层石墨结构）分解N，H，O等非碳元素，碳化产率约为40~45%（一半以上原料被分解），碳纤维含碳率在92%以上。③石墨化（石墨片层结构）纤维中结晶碳向石墨晶体取向，并使之与纤维轴向夹角进一步减小，以提高碳纤维的弹性模量。15、碳纤维的性能：1.力学性能强度高（σ=1.4~2.5GPa），模量大（E=（2.5~4.6）×102GPa2.物理性能①密度小(ρ≈1.5~2.0g/cm3)；②耐温性好(250~2000℃)；③热膨胀系数（平行纤维轴为负，垂直纤维轴为正）；④导电性好；⑤自润滑性3.化学性能①氧化性（200℃以上在空气中氧化）16、基体的作用：①均衡载荷，传递载荷（将单根的纤维粘成整体）；②保护纤维，防止纤维磨损；③赋予复合材料各种特性（耐热、耐腐蚀、阻燃、抗辐射）；④决定复合材料生产工艺、成型方法。17、基体材料的选用原则：①产品性能②工艺性能③成本及来源18、环氧树脂的质量指标：（1）环氧值（每100g树脂中所含环氧基的克当量数）；测定方法：盐酸-丙酮法环氧基与盐酸反应，生成氯醇，多余盐酸与碱中和（2）无机氯含量（无机氯与胺类固化剂起络合作用，影响树脂固化）；测定方法：树脂溶于丙酮，无机氯与硝酸银反应，多余硝酸银涌硫氰酸钾标定（3）有机氯含量（有机氯影响树脂固化）测定方法：树脂经KOH水解，成为无机氯有机氯=总氯量-无机氯19、界面：界面指基体与增强物之间化学成分有显著变化的，构成彼此结合的，能起载荷传递作用的微小区域（界面厚度几个纳米到几个微米）20、复合材料的界面效应：物理效应各组分之间相互浸润、扩散、相容性、界面自由能变化；化学效应：形成新的界面层结构；力学效应：界面应力分布21、水对复合材料及界面的破坏作用（机理）：水的浸入（通过扩散作用进入界面）从树脂宏观裂纹进入（有化学应力和热应力产生裂纹）；树脂内存在的杂质（水溶性杂质）；复合材料成型中在材料内部产生的气泡水对玻纤的腐蚀水溶解玻纤表面碱金属氧化物，溶液呈碱性，并加剧玻纤表面腐蚀破坏，最后导致玻纤SiO2骨架破坏，玻纤强度降低，复合材料性能下降。水对树脂的降解物理效应（可逆）：破坏树脂内氢键或其他次价键，使树脂增塑，热机械性能下降；化学效应（不可逆）：与树脂内化学键发生化学作用，树脂降解水溶胀树脂导致界面破坏树脂溶胀，在界面上产生剪应力。当剪应力大于界面粘接力时，界面破坏。水进入孔隙产生渗透压导致界面破坏水进入孔隙，溶解杂质，浓度增加，渗透压增加，一定温度、时间时，渗透压大于粘接力，导致界面破坏水促使破坏裂纹的扩展水降低了纤维的内聚能，脆化纤维；水的表面腐蚀作用，使纤维表面形成了新的缺陷；凝集在裂纹尖端的水能产生很大的毛细压力22、残余应力：热膨胀系数不同引起热引力；树脂固化体积收缩引起的内应力23、颗粒填充热塑性塑料粒料的制造方法原料准备→→初混合→→塑炼→→造粒→→粒料24、手糊成型定义（原理）：采用手工方法将纤维增强材料和树脂胶液在模具上铺敷成型、室温（或加热）、无压（或低压）条件下固化，脱模成制品的工艺方法。工艺流程：特点：优点：①不受产品尺寸和形状限制，适宜尺寸大，批量小，形状复杂产品的生产。②设备简单，投资少，设备折旧费低。③工艺简单。④容易满足产品设计要求。⑤制品树脂含量较高，耐腐蚀性好。缺点：①生产效率低，劳动强度大，卫生条件差。②产品质量不易控制，性能稳定性不高。③产品力学性能较低。25、喷射成型定义:通过喷枪将短切纤维和雾化树脂同时喷射到模具表面，经棍压、固化制得复合材料制件的方法。工艺流程特点：（1）生产效率较高（手糊3~5倍），劳动强度