高分子復(fù)合材料重點

1、高分子復(fù)合材料重點“高分子復(fù)合材料”練習(xí)題第1章緒論2、簡述復(fù)合材料的特性。A比強度和比模量，復(fù)合材料的突出特點是比 強度與比模量高。B抗疲勞性能C減振性能D過載安全性E高溫性能良好F具有可設(shè)計性第2章基體材料2、述不飽和聚酯樹脂固化中交聯(lián)劑的選擇以及 引發(fā)劑的結(jié)構(gòu)特點；交聯(lián)劑的選擇 一般對交聯(lián)劑有如下的要求： 高沸點、低粘度，能溶解樹脂呈均勻溶液，能溶 解引發(fā)劑、促進劑及染料；無毒，反應(yīng)活性大， 能與樹脂共聚成均勻的共聚物，共聚物反應(yīng)能在 室溫或較低溫度下進行。引發(fā)劑的結(jié)構(gòu)特點：引發(fā)劑一般為有機過氧化物 4、簡述酚醛樹脂的種類及其常用固化劑；酚醛樹脂的種類：a.熱固性酚醒樹脂b .熱塑 性酚

2、醛樹脂c .其它類型酚醛樹脂（a）低壓鋼酚醛樹脂。（b）硼酚醛樹脂。（c）改性 酚醛樹脂。常用固化劑： 熱固性塑料酚醛樹脂一般采用酸 類固化劑。常用的酸類固化劑有鹽鹽酸或磷酸， 也可用對甲苯磺酸、苯酚磺酸或其它的磺酸。5簡述熱塑性樹脂的特點及其常用產(chǎn)品；熱塑性樹脂的特點：就是加熱軟化甚至熔融， 冷卻后硬化，這個過程是可以反復(fù)進行的，因此, 熱塑性樹脂的加工成型是非常方便的。常用的熱塑性樹脂：有聚乙烯、聚碳酸酌、聚甲 醛、聚苯酸、聚磯、豪四氟乙烯等。6、簡述聚苯硫酸的結(jié)構(gòu)及其物理特性。聚苯硫酸是以硫化鈉和對二氯苯為原料制備的， 在其分子鏈中含有苯硫基，分子結(jié)構(gòu)式為右方所示。一 九聚苯硫酸為一種線

3、型結(jié)構(gòu)，當(dāng)在空氣中加熱到 345c以上時，它就會發(fā)生部分交聯(lián)。固化的聚 合物是堅韌的，且是非常難溶的。聚苯疏酸具有 優(yōu)異的綜合性能。表現(xiàn)為突出的熱穩(wěn)定性，優(yōu)良 的化學(xué)穩(wěn)定性、耐蠕變性、剛性、電絕緣性及加 工成型性。第3章復(fù)合材料的增強材料2、簡述玻璃纖維的物理性能和化學(xué)性能；物理性能：具有不燃、耐高溫、化學(xué)穩(wěn)定性好等 優(yōu)良性能，還可以來用有機徐覆處理技術(shù)來進行 制品深加工及擴大制品的應(yīng)用?；瘜W(xué)性能： 玻璃纖維的耐化學(xué)藥品性，玻璃纖 維除去濃堿、濃磷酸和氫氟波外幾乎耐所有的無 機和有機化學(xué)藥品。3、簡述碳纖維的分類及其常用制品；A按前驅(qū)體纖維原料的不同，可分為粘膠基 碳纖維、碳纖維、瀝青基碳纖維

4、和氣相生長碳纖 維；b 按纖維力學(xué)性能分類，可分為通用級碳纖 維(GP)和高性能碳纖維(HP),其中c 按照碳纖維的制造方法不同分類，石墨纖維(2000 3000C)、氧化纖維(預(yù)氧絲200 300C)、活性碳纖維和氣相生長碳纖維。碳纖維與玻璃纖維一樣有布、氈等，主要用 于航空航天工業(yè)。4、簡述碳纖維的結(jié)構(gòu)及其性能；結(jié)構(gòu)：(1)微觀結(jié)構(gòu) 碳纖維屬于過渡形式碳, 其微結(jié)構(gòu)基本類似石墨，但層面的排列并不規(guī) 整，屬于亂層結(jié)構(gòu)。(2)碳纖維的形態(tài)結(jié)構(gòu) 主要取決于原絲和熱處理條件。在碳化過程中，纖維的結(jié)構(gòu)特征 如原絲結(jié)構(gòu)，原絲的揮憂取向以及截面形狀等都 保留在碳纖維中。性能： 高強度，隨著熱處理溫度的提

5、高，碳 纖維的電阻率隨之降低。6、簡述晶須的結(jié)構(gòu)特點及其種類；結(jié)構(gòu)特點：晶須(whisker)是指由高純度 單晶生長而成的直徑幾微米、長度幾十微米的單 晶纖維材料，是一類力學(xué)性能十分優(yōu)異的新型復(fù) 合材料補強增韌材料。種類：晶須的種類很多。按用途分為結(jié)構(gòu)材料晶須和功能材料晶須；按導(dǎo)電性能分為絕 緣型、半導(dǎo)體型、導(dǎo)電型和超導(dǎo)型晶須；按組成 結(jié)構(gòu)類型分為金屬晶須、氧化物品須、碳化物晶 須、氮化物品須、硼化物晶須、硅化物晶須和新 開發(fā)的無機鹽類晶須。7、簡述粉體增強材料的要求及其選擇彌散相的 原則；要求：（1）對粉體材料的要求：A .高純B .粉料材料的形狀一般要求物料粒子盡 可能為等軸狀或球形，且粒

6、徑分布范圍窄。采用 這種粉料成型時可獲得均勻緊密的顆粒排列，并 避免燒結(jié)時由于粒徑相差很大而造成的晶粒異 常長大及其它缺陷。C 無嚴重的團聚D .粉料的結(jié)晶形態(tài)對于存在多種結(jié)晶形 態(tài)的粉料由于燒結(jié)時致密化行為不同，或其它原 因，往往要求粉料為某種特定的結(jié)晶形態(tài)。E超細選擇彌散相的原則：彌散相往往是一類高熔點、高硬度的非氧 化物材料彌散相必須有員佳尺寸、形狀、分布及數(shù) 量，對于相變粒子，其晶粒尺寸還與臨界相變尺 寸有關(guān)；彌散相在基體中的錯解度須很低，且不與 基體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；彌散相與基體須有良好的結(jié)合力8、簡述輕質(zhì)碳酸鈣和重質(zhì)碳酸鈣的制備方法和 性質(zhì)；輕質(zhì)碳酸鈣制備方法和性質(zhì)：工業(yè)上常采用2種

7、方法制備（1）氯化鈣與碳酸鈉溶液反應(yīng)（2）氫 氧化鈉與碳酸鈣反應(yīng)重質(zhì)碳酸鈣的制備方法和性質(zhì)：由石灰石選礦、 粉碎、分級、旋風(fēng)分離、表面處理而制得。其中 粉碎方法可分為干式和濕式兩種。 無味，無嗅的 白色粉末，粒徑比輕質(zhì)碳酸鈣，密度比輕質(zhì)碳酸 鈣略重。9、簡述氧化錯的3種晶型結(jié)構(gòu)及其“應(yīng)力誘導(dǎo) 相變”機理；氧化鑄有3種品型，屬多晶相轉(zhuǎn)化的氧化 物。三種晶型分別為：立方結(jié)構(gòu)（c相）、四方結(jié) 構(gòu)（t相）和單斜結(jié)構(gòu)（m相）?！皯?yīng)力誘導(dǎo)相變”機理：在應(yīng)力作用下發(fā)生 t- m馬氏體轉(zhuǎn)稱為“應(yīng)力誘導(dǎo)相變”這種相變過程將吸收能量，使裂紋尖端的應(yīng)力場 松弛，增加裂紋擴展阻力，從而實現(xiàn)增韌。10、簡述白炭黑的顯著

8、特征及其主要制備方法。顯著特征：白炭黑粒徑小，比表面積大由于白炭黑是一種超細粒子填料，不溶于 水和酸，有吸水性，內(nèi)表面積很大，它在樹脂中的分散力較大，能提高塑料制品的物理 性能。白炭黑具有很高的電絕線性，對提高塑料 制品的電絕線性也有一定作用，主要制備方法：白炭黑的制備主要有三種：a沉淀法：稀硅酸鈉和稀鹽酸進行反應(yīng)b炭化法：硅砂和純堿進行反應(yīng)。c燃燒法：四氯化硅氣體與氫氣和空氣的均勻混 合物反應(yīng)。第4章纖維復(fù)合材料及其制造方法2、簡述熱固性預(yù)浸料的制備方法；熱固性預(yù)浸料的制備方法：a .熱固性預(yù)浸料的 制備按照浸漬設(shè)備或制造方式的不同，熱固性 纖維增強樹脂預(yù)浸料的制備分輪鼓纏繞法和列 陳排鋪法

9、；按浸漬樹脂狀態(tài)分濕法（溶液預(yù)浸法） 和干法（熱熔預(yù)浸法）。3、簡述熱塑預(yù)浸料的制備方法；熱塑性預(yù)浸料制造熱塑性纖維增強復(fù)合材料預(yù)浸料制造，按照樹脂狀態(tài)的不同，可分為 預(yù)浸漬技術(shù)和后浸漬技術(shù)兩大類。預(yù)浸漬技術(shù)包 括溶液預(yù)浸和熔觸預(yù)浸兩種，其特點是預(yù)浸料中 樹脂完全浸漬纖維。后預(yù)浸技術(shù)包括膜層疊、粉 末浸漬、纖維混雜，纖維溫編等，其特點是項浸 料中樹脂以粉末、纖維成包層等形式存在，對纖 維的完全浸該要在復(fù)合材料成型過程中完成。4、簡述手糊成型工藝流程及其特點；手糊工藝是聚合物基復(fù)合材料中最早采用和 最簡單的方法。其工藝過程是先在模具上涂刷臺 有固化劑的樹脂混合物，再在其上鋪貼一層按要 求剪裁好的

10、纖維織物，用刷子、壓根或刮刀擠壓 織物，使其均勻浸膠并排除氣泡后，再涂刷樹脂 混合物和鋪貼第二層纖維織物，反復(fù)上述過程直 至達到所需潭度為止。簡述纏繞成型工藝流程及其特點；纏繞成型是一種將浸漬了樹脂的紗或絲束纏繞 在回轉(zhuǎn)芯模上、常壓下在室溫或較高溫度下固化 成型的一種復(fù)合材料制造工藝，是一種生產(chǎn)各種 尺寸回轉(zhuǎn)體的簡單有效的方法。纖維纏繞成型的主要特點是，結(jié)構(gòu)效率高，自 動化成型，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，生產(chǎn)效率高。7、簡述聚合物基復(fù)合材料的力學(xué)性能特點；力學(xué)性能特點：A比強度高B各向異性C彈性 模量和層間剪切強度低D性能分散性大8、簡述聚合物基復(fù)合材料的疲勞性能特點； 影響樹脂基復(fù)合材料疲勞特性的因素很

11、多，其疲勞強度隨靜態(tài)強度的提高而增大，每種纖維增 強復(fù)合材料都存在一個最佳纖維體積含量， 如當(dāng) 纖維體積含量低于或高于最佳值時，其疲勞強度 都會下降。9、簡述聚合物基復(fù)合材料的沖擊性能特點； 不同成型法的制品的沖擊強度不同，一般地說， 纖維纏繞制品的沖擊性能最佳，模壓成型的次 之，手糊成型和注射成型的較低。玻璃布增強樹 脂基復(fù)合材料的沖擊性比玻璃氈增強的復(fù)合材 料的沖擊性能較高。10、簡述聚合物基復(fù)合材料的蠕變性能特點。復(fù)合材料在恒定應(yīng)力作用下，形變隨時間的 延長而不斷增大，這種現(xiàn)象稱為蠕變。這是由于 基體材料的鏈段或整鏈運動不能瞬間完成，而需 要一定時間的結(jié)果。蠕變嚴重時將導(dǎo)致材料或制 品尺

12、寸不穩(wěn)定。提高材料抗蠕變性能的途徑有： 選用碳纖維等能增加制品剛性的增強材料。第5章復(fù)合材料力學(xué)性能2、簡述復(fù)合材料力學(xué)分類情況;復(fù)合材羯力學(xué)復(fù)合材料的材料力學(xué)細觀力學(xué)疊層理論粗觀力學(xué)就合材料的結(jié)構(gòu)力學(xué)宏觀力學(xué)3、簡述復(fù)合材料的疲勞損傷的主要表現(xiàn)；疲勞指的是在周期性交變載荷作用下材料發(fā) 生的破壞行為，它論述了材料經(jīng)受周期應(yīng)力或應(yīng) 變時的失效過程。主要表現(xiàn)在以下幾點：復(fù)合材料在疲勞過程中，盡管韌始損傷尺 寸比金屬材料大，例如纖維斷頭、脫層、基體開 型、脫膠、基本孔洞等，但疲勞壽命比金屬長。復(fù)合材料的疲勞損傷是累積的，在破壞之 前，損傷已有了較大的發(fā)展，有明顯的征兆。而 金屑材料損傷累積卻很隱蔽，

13、破壞有很大的突發(fā) 性，這對工程結(jié)構(gòu)來講是報危險的。4、簡述單向復(fù)合材料面內(nèi)剪切破壞的特點。復(fù)合材料破壞的特點主要有：不同纖維分布對缺陷的敏感性不同。 復(fù)合 材料中纖維是主要承載組分，不同的纖維分布對 缺陷的敏感性不同，對于連續(xù)纖維增強單層復(fù)合 材料，如圖554所示，（a）為纖維方向分布， 在纖維方向載荷作用下，板邊缺口附近應(yīng)力集中 引起纖維與基體界面沿纖維方向脫粘，由此缺陷張開鈍化，減輕應(yīng)力集中，它對缺陷敏感不大。在應(yīng)力作用下，不存在缺口鈍化，裂紋很 容易順原方向擴展，而材料斷裂破壞，即對缺陷 很敏感；第6章復(fù)合材料的界面2、簡述復(fù)合材料的界面層化學(xué)鍵理論；化學(xué)鏈理論認為增強材料與基體材料之間

14、 必須形成化學(xué)鍵才能使粘結(jié)界面產(chǎn)生良好的粘 結(jié)強度，形成界面。3、簡述復(fù)合材料的界面層弱邊界層理論；通常邊界層主要是指液體、固體、氣體緊密 接觸的部分，一般是指流經(jīng)固體表面最接近的流 體層，對傳熱、傳質(zhì)和動量均有特殊影響，但是 它沒有獨立的相，在這一點上和界面是有一定的 區(qū)別的。如果邊界層內(nèi)存在有低強度區(qū)城， 別稱 為弱邊界層。簡述復(fù)合材料的界面層物理吸附理論； 這種理論主要是考慮兩個理想清潔表面，靠物 理作用來結(jié)合的，實際上就是以表面能為基礎(chǔ)的 吸附理論。此理論認為基體樹脂與增強材料之間 的結(jié)合主要是取決于次價力的作用，粘結(jié)作用的 優(yōu)劣決定于相互之間的浸潤性。 浸潤得好，則被 粘體與枯合劑分

15、子之間緊密接觸而發(fā)生吸附，則 粘結(jié)界面形成了很大的分子間作用力，同時排除 了粘結(jié)體表面吸附的氣體，減少了鉆結(jié)界面的空 隙率，提高了粘結(jié)強度，而偶聯(lián)劑的主要作用就 是促使基體樹脂與增強材料表面完全浸潤。6、簡述碳纖維的氧化法表面處理；氧化法主要有氣相氧化法、掖相氧化法、陽極 氧化法。氣相氧化法中使用的氧化劑有空氣、氧氣、 臭氧或二氧化碳等。最常使用的方法為空氣氧化 法。空氣氧化法是在空氣中不同的溫度下氧化碳 纖維，一般是在空氣中400 500c條件下進行 處理，處理過程中采用鉛和銅的鹽作為催化劑。 這種方法使用的設(shè)備簡單，容易實現(xiàn)連續(xù)化處 理，但是操作比較因難，氫化程度也難以控制， 有時會使碳纖

16、維發(fā)生嚴重損傷。液相法的種類比較多，所使用的氧化劑有濃 硝酸、次氯政鈉，次氯酸鈉/硫酸、磷酸等。處 理的方法就是把碳纖維在一定的溫度下浸入到 氧化劑里浸泡一段時間，然后將碳纖維表面殘存 的破濃洗去。這種方法可增加碳纖維表面的租糙程度和竣基含量，改善纖維的表面性能，提高復(fù) 合材料的層間剪切強度。但是由于碳纖維吸附的 酸不易洗凈，公害嚴重，而且處理時間長，效果 不佳也不易工業(yè)化僅在實驗室中使用。陽極氧化法是目前工業(yè)上普通采用的一種 碳纖維表面處理的方法。其方法就是將碳纖維作 為陽極、石墨及其它金屬材料作為陰極，在含有 NaOH HNQ、H 2SO等電解質(zhì)溶液中通電對碳纖 維的表面進行電解表面陽極氧

17、化處理， 陽極氧化 處理酌效果較好，均勻性好，層剪切強度可提高 40% 80%。缺點是比空氣氧化法工序多，需 經(jīng)水洗、干燥等工序，碳纖維強度稍有降低。 7、簡述碳纖維的沉淀法表面處理；沉積法是指在高溫及還原性氣氛中，使燃 類、金屬鹵化物等以碳、碳化物的形式在碳纖維 表面形成沉積膜或生長晶須，從而可對碳纖維表 面進行改性。沉積到破纖維表面的碳膜活性較 大，容易被樹脂潤濕，并朗提高碳纖維復(fù)合材料 的層間剪切強度。一般沉積法對纖維力學(xué)性能影 響不大，很少損失纖維的強度，主要是利用沉積 膜及晶須來增加纖維與高聚物之間的界面結(jié)合 力。此法缺點是工藝較復(fù)雜，不易連續(xù)化、工業(yè)化，均勻性也差。8、簡述碳纖維的

18、等離子體表面處理；低溫等離子體的纖維表面處理可使用空氣、 氧氣、氮氣、員氣等氣體，處理時間一般為幾秒 鐘至幾十分鐘，處理時間的長短與氣體的種類有 關(guān)。另外，通過低溫等離子體處理技術(shù)，還可達 到在碳纖維的表面發(fā)生聚合接技的目的， 從而改 善碳纖維的表面性質(zhì)，并能有效酌增強纖維復(fù)合 材料的層剪強度、斷裂韌性、彈性模量以及玻璃 化轉(zhuǎn)變溫度。9、簡述復(fù)合材料界面的紅外光譜分析技術(shù)；現(xiàn)在已有很多方法可獲得高聚物界面的紅 外光譜，比如透射光譜法，表面研磨法，內(nèi)反射 光譜法，沒反射光譜法、反射一吸收光譜法等。 對于厚度 5微米的薄膜樣品，采用透射光譜法 就可很方便地獲得紅外光譜團。但是采用此法所 使用的試樣膜不能過厚，否則所得到的透射光譜 將反映的是試