高分子復(fù)合材料知識點總結(jié)

高分子復(fù)合材料知識點總結(jié)1、復(fù)合材料定義：由二種或二種以上不同性能，不同形態(tài)的組分材料通過復(fù)合工藝組合而成的一種多相材料，它既保持了原組分材料的主要特點，又顯示原組分材料所沒有的新性能。2、復(fù)合材料的特征：非均相材料，組分材料性能差異較大，新性能，體積分?jǐn)?shù)大于10%，固體材料。3、復(fù)合材料構(gòu)成：基體相，增強(qiáng)相，界面相4、復(fù)合材料性能優(yōu)點：（1）比強(qiáng)度，比模量高（強(qiáng)度/密度，模量/密度）（2）耐疲勞性能好，破損安全性能高（3）阻尼減振性好（4）多種功能性（電絕緣、摩擦、耐腐蝕、光、磁）（5）良好的加工工藝性（可設(shè)計性、多種成型方法、整體成型）（6）各向異性和性能的可設(shè)計性缺點：（1）成型方法自動化、機(jī)械化程度低（2）性能均一性差，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定（3）質(zhì)量檢測方法不完善（4）長期耐高溫和環(huán)境老化性能不好5、復(fù)合材料的成型方法：（1）手糊成型（2）層壓成型（3）模壓成型（4）纏繞成型（5）噴射成型6、復(fù)合材料的應(yīng)用：（1）交通運輸：各種車身構(gòu)件、車門、地板、冷藏車、座椅（2）建筑工業(yè)：輕型房屋、建筑裝飾及雕塑（3）電子電器：層壓板、電線桿、路燈燈具（4）體育：撐桿、弓箭、賽車、滑板（5）機(jī)械：各種配件、風(fēng)機(jī)7、復(fù)合材料的進(jìn)展：（1）降低纖維價格和開發(fā)新纖維（2）擴(kuò)大復(fù)合材料的應(yīng)用（3）發(fā)展新的設(shè)計、制備方法和新的復(fù)合技術(shù)（4）發(fā)展混雜纖維復(fù)合材料（5）發(fā)展功能、多功能、機(jī)敏、智能復(fù)合材料（6）發(fā)展納米復(fù)合材料和仿生復(fù)合材料8、玻璃纖維的組成：玻璃纖維是由SiO2及各種金屬氧化物組成的硅酸鹽類混合物，屬無定形離子結(jié)構(gòu)物質(zhì)。9、增強(qiáng)纖維：顯著提高基體材料的機(jī)械性能（高強(qiáng)度、高模量）10、按纖維使用特性：普通玻纖；電工玻纖（E玻纖）；高強(qiáng)玻纖（S玻纖或R玻纖）；耐化學(xué)藥品玻纖（C玻纖）11、浸潤劑：在單根纖維表面涂覆的由粘接組分、潤滑組分和表面活性劑等配制的乳液。作用：使單絲集束；防止原紗纏繞成卷時，纖維相互粘接；保護(hù)纖維，防止纖維磨損降低強(qiáng)度。12、微裂紋理論：→σ玻纖＞＞σ玻璃玻璃在制造過程中引入許多微裂紋，受力后裂紋尖端應(yīng)力集中。當(dāng)應(yīng)力達(dá)到一定值時，裂紋擴(kuò)展，玻璃被破壞。微裂紋尺寸越大，越多，應(yīng)力集中越嚴(yán)重，導(dǎo)致強(qiáng)度越低。塊狀玻璃比玻璃纖維尺寸大，其內(nèi)部和表面存在微裂紋的概率更大，所以塊狀玻璃比玻璃纖維的強(qiáng)度低得多。13、碳纖維的分類按原絲種類分為：聚丙烯腈基CF、瀝青基CF、粘膠基CF、氣相生長CF14、聚丙烯腈基碳纖維（PAN-CF）工藝流程：每一過程的作用：①預(yù)氧化：PANTg≈120℃，分解前會軟化熔融；現(xiàn)象：白→黃→棕褐色→黑；結(jié)果：PAN分子結(jié)構(gòu)調(diào)整為穩(wěn)定梯形六元環(huán)結(jié)構(gòu)，并生成碳氧鍵，吸氧量為8~10%，PAN絲抵抗外加張力，分子鏈?zhǔn)湛s并擇優(yōu)取向。②碳化（亂層石墨結(jié)構(gòu)）分解N，H，O等非碳元素，碳化產(chǎn)率約為40~45%（一半以上原料被分解），碳纖維含碳率在92%以上。③石墨化（石墨片層結(jié)構(gòu)）纖維中結(jié)晶碳向石墨晶體取向，并使之與纖維軸向夾角進(jìn)一步減小，以提高碳纖維的彈性模量。15、碳纖維的性能：1.力學(xué)性能強(qiáng)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耐溫性好(250~2000℃)；③熱膨脹系數(shù)（平行纖維軸為負(fù)，垂直纖維軸為正）；④導(dǎo)電性好；⑤自潤滑性3.化學(xué)性能①氧化性（200℃以上在空氣中氧化）16、基體的作用：①均衡載荷，傳遞載荷（將單根的纖維粘成整體）；②保護(hù)纖維，防止纖維磨損；③賦予復(fù)合材料各種特性（耐熱、耐腐蝕、阻燃、抗輻射）；④決定復(fù)合材料生產(chǎn)工藝、成型方法。17、基體材料的選用原則：①產(chǎn)品性能②工藝性能③成本及來源18、環(huán)氧樹脂的質(zhì)量指標(biāo)：（1）環(huán)氧值（每100g樹脂中所含環(huán)氧基的克當(dāng)量數(shù)）；測定方法：鹽酸-丙酮法環(huán)氧基與鹽酸反應(yīng)，生成氯醇，多余鹽酸與堿中和（2）無機(jī)氯含量（無機(jī)氯與胺類固化劑起絡(luò)合作用，影響樹脂固化）；測定方法：樹脂溶于丙酮，無機(jī)氯與硝酸銀反應(yīng)，多余硝酸銀涌硫氰酸鉀標(biāo)定（3）有機(jī)氯含量（有機(jī)氯影響樹脂固化）測定方法：樹脂經(jīng)KOH水解，成為無機(jī)氯有機(jī)氯=總氯量-無機(jī)氯19、界面：界面指基體與增強(qiáng)物之間化學(xué)成分有顯著變化的，構(gòu)成彼此結(jié)合的，能起載荷傳遞作用的微小區(qū)域（界面厚度幾個納米到幾個微米）20、復(fù)合材料的界面效應(yīng)：物理效應(yīng)各組分之間相互浸潤、擴(kuò)散、相容性、界面自由能變化；化學(xué)效應(yīng)：形成新的界面層結(jié)構(gòu)；力學(xué)效應(yīng)：界面應(yīng)力分布21、水對復(fù)合材料及界面的破壞作用（機(jī)理）：水的浸入（通過擴(kuò)散作用進(jìn)入界面）從樹脂宏觀裂紋進(jìn)入（有化學(xué)應(yīng)力和熱應(yīng)力產(chǎn)生裂紋）；樹脂內(nèi)存在的雜質(zhì)（水溶性雜質(zhì)）；復(fù)合材料成型中在材料內(nèi)部產(chǎn)生的氣泡水對玻纖的腐蝕水溶解玻纖表面堿金屬氧化物，溶液呈堿性，并加劇玻纖表面腐蝕破壞，最后導(dǎo)致玻纖SiO2骨架破壞，玻纖強(qiáng)度降低，復(fù)合材料性能下降。水對樹脂的降解物理效應(yīng)（可逆）：破壞樹脂內(nèi)氫鍵或其他次價鍵，使樹脂增塑，熱機(jī)械性能下降；化學(xué)效應(yīng)（不可逆）：與樹脂內(nèi)化學(xué)鍵發(fā)生化學(xué)作用，樹脂降解水溶脹樹脂導(dǎo)致界面破壞樹脂溶脹，在界面上產(chǎn)生剪應(yīng)力。當(dāng)剪應(yīng)力大于界面粘接力時，界面破壞。水進(jìn)入孔隙產(chǎn)生滲透壓導(dǎo)致界面破壞水進(jìn)入孔隙，溶解雜質(zhì)，濃度增加，滲透壓增加，一定溫度、時間時，滲透壓大于粘接力，導(dǎo)致界面破壞水促使破壞裂紋的擴(kuò)展水降低了纖維的內(nèi)聚能，脆化纖維；水的表面腐蝕作用，使纖維表面形成了新的缺陷；凝集在裂紋尖端的水能產(chǎn)生很大的毛細(xì)壓力22、殘余應(yīng)力：熱膨脹系數(shù)不同引起熱引力；樹脂固化體積收縮引起的內(nèi)應(yīng)力23、顆粒填充熱塑性塑料粒料的制造方法原料準(zhǔn)備→→初混合→→塑煉→→造?！Ａ?4、手糊成型定義（原理）：采用手工方法將纖維增強(qiáng)材料和樹脂膠液在模具上鋪敷成型、室溫（或加熱）、無壓（或低壓）條件下固化，脫模成制品的工藝方法。工藝流程：特點：優(yōu)點：①不受產(chǎn)品尺寸和形狀限制，適宜尺寸大，批量小，形狀復(fù)雜產(chǎn)品的生產(chǎn)。②設(shè)備簡單，投資少，設(shè)備折舊費低。③工藝簡單。④容易滿足產(chǎn)品設(shè)計要求。⑤制品樹脂含量較高，耐腐蝕性好。缺點：①生產(chǎn)效率低，勞動強(qiáng)度大，衛(wèi)生條件差。②產(chǎn)品質(zhì)量不易控制，性能穩(wěn)定性不高。③產(chǎn)品力學(xué)性能較低。25、噴射成型定義:通過噴槍將短切纖維和霧化樹脂同時噴射到模具表面，經(jīng)棍壓、固化制得復(fù)合材料制件的方法。工藝流程特點：（1）生產(chǎn)效率較高（手糊3~5倍），勞動強(qiáng)度