复合材料试题B卷及答案

B．玻璃纤维/聚酰胺树脂复合材料 D．聚酰胺基玻璃纤维复合材料 ） 。 D．碳化硅纤维 ） 。 D．尼龙
12、目前，复合材料使用量最大的增强纤维是（ A．碳纤维 B．氧化铝纤维 C．玻璃纤维
13、目前，复合材料使用量最大的民用热固性树脂是（ A．环氧树脂 B．不饱和聚酯 C．酚醛树脂 ）
14．聚合物基复合材料制备的大体过程不包括（ A．预浸料制造 C．固化及后处理加工 15、有关环氧树脂，说法正确的是（ A、含有大量的双键 C、使用胺类固化剂固化 ）
2014 学年度第 一 学期课程考试 《复合材料》本科 试卷（B 卷）
注意事项：1. 本试卷共 六 大题，满分 100 分，考试时间 90 分钟，闭卷； 2. 考前请将密封线内各项信息填写清楚； 3. 所有答案必须写在试卷上，做在草稿纸上无效； 4．考试结束，试卷、草稿纸一并交回。
题 号 得 分
一
二
《复合材料》B 卷 第 1 页 （共 6 页）
A、环氧树脂吸湿变脆。 B、水起增塑剂作用，降低树脂玻璃化温度。 C、环氧树脂发生交联反应。 D、环氧树脂发生水解反应。 8、玻璃纤维（ ） A、由 SiO2 玻璃制成。 B、在所有纤维中具有最高的比弹性模量。 C、其强度比整块玻璃差。 D、价格贵、应用少。 9、生产锦纶纤维的主要原料有（ ） A、聚碳酸酯。 B、聚丙烯腈。 C、尼龙。 D、聚丙烯。 10、晶须（ ） A、其强度高于相应的本体材料。 B、长径比一般小于 5。 C、直径为数十微米。 D、含有很少缺陷的长纤维。 11、对玻璃纤维和聚酰胺树脂构成的复合材料命名不正确的是（ A．玻璃纤维聚酰胺树脂复合材料 C．聚酰胺材料 ） 。
B．制件的铺层 D．干燥
B、使用引发剂固化 D、属于热塑性塑料
二、 判断题(20分， 每题2分)
1、复合材料是由两个组元以上的材料化合而成的。 2、混杂复合总是指两种以上的纤维增强基体。 3、层板复合材料主要是指由颗料增强的复合材料。 4、最广泛应用的复合材料是金属基复合材料。 5、复合材料具有可设计性。 6、竹、麻、木、骨、皮肤是天然复合材料。 7、分散相总是较基体强度和硬度高、刚度大。
《复合材料》B 卷 第 4 页 （共 6 页）
7.在 PAN 法制备碳纤维的工艺过程中，为什么要进行预氧化、碳化和石墨化三个 过程？
8.复合材料成型时施加压力的主要作用是什么？复合材料为什么要采用低压成 型？
9.如何选择复合材料制件的成型方法？
《复合材料》B 卷 第 5 页 （共 6 页）
10.手糊成型所用胶液里通常含有哪些辅助材料?它们的作用及用量范围？
三
四
五
六
七
总分
评分人
一、 选择题(30分， 每题2分)
题号 答案 题号 答案 11 12 13 14 15 16 17 1 2 3 4 5 6 7
【得分：
8 9
】
10
18
19
20
1.复合材料中的“碳钢”是（ ） A、玻璃纤维增强 Al 基复合材料。 B、玻璃纤维增强塑料。 C、碳纤维增强塑料。 D、氧化铝纤维增强塑料。 2.材料的比模量和比强度越高（ ） A、制作同一零件时自重越小、刚度越大。 B、制作同一零件时自重越大、刚度越大。 C、制作同一零件时自重越小、刚度越小。 D、制作同一零件时自重越大、刚度越小。 3.在体积含量相同情况下，纳米颗粒与普通颗粒增强塑料复合材料（ ） A、前者成本低 B、前者的拉伸强度好 C、前者原料来源广泛 D、前者加工更容易 4、Kevlar 纤维（ ） A、由干喷湿纺法制成。 B、轴向强度较径向强度低。 C、强度性能可保持到 1000℃以上。 D、由化学沉积方法制成。 5、碳纤维（ ） A、由化学沉积方法制成。 B、轴向强度较径向强度低。 C、强度性能可保持到 3000℃以上。 D、由先纺丝后碳化工艺制成。 6、聚丙烯增强塑料的使用温度一般在： （ ） A、120℃以下 B、180℃以下 C、250℃以下 D、250℃以上 7、碳纤维增强环氧复合材料力学性能受吸湿影响，原因之一是（ ）
《复合材料》B 卷 第 9 页 （共 6 页）
等。用它制造的产品具有平面各向同性，制品中树脂含量可达 60~80％。常用于糊 制强度要求不高，荷载随机性大和防腐蚀制品等。 (3)表面毡：是专门用于制品表面，构成富树脂层，以改善玻璃钢制品的表面性能； (4)无捻粗纱布：无捻布的特点是变形性好，增厚效果显著，易被树脂浸透，价格 较其它布便宜等。但是无捻粗纱布在 45 ° 方向强度较低，仅为 0°方向的 30％， 为加捻布的 50％。无捻粗纱布是手糊成型用的主要增强材料。
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于玻璃钢制品的成型工艺起决定性作用，是固化过程最重要的阶段。 2）硬化阶段 硬化阶段是从树脂开始到胶凝到一定硬度，能把制品从模具上
取下为止的一段时间。 3）完全固化阶段 通常在室温下进行，在后处理之前，室温至少要放置 24 小时，这段时间越长，制品吸水率越小，性能越好。 3.简述玻璃纤维主要优缺点？ 答：玻璃纤维的特点：拉伸强度和冲击强度高，延伸率小；弹性模量较大；耐热， 属于无机材料，不可燃；化学耐久性好；绝缘性和绝热性好；吸水率较低；与基 体材料粘结性好；价格较其他增强材料低；可作为有机聚合物基或无机非金属材 料基复合材料的增强体。缺点：容易被水腐蚀。 4.简述芳香族聚酰胺纤维主要优缺点？ 芳香族聚酰胺纤维：外观呈黄色；强度高、弹性模量高，密度小(1.44~1.45)，比强 度极高（与 S-GF、CF-Ⅱ相当） 、比模量高（约为 GF 的 2 倍） ，韧性好，耐冲击， 抗疲劳抗蠕变；除少数强酸强碱外，对其他介质（普通有机溶剂、盐类溶液等） 有很好的耐化学药品性；具有自熄性和良好的热稳定性；高温下不溶，300 ℃以 上短时间强度不变， 温度上升纤维逐渐热分解或碳化；热膨胀系数为各向异性， 纵向热膨胀系数为负值；但对紫外线较敏感，不宜曝光使用；抗压抗扭性差；耐 水性差。 5.说明 UHMWPE 纤维的结构、性能和应用范围。 性能：聚乙烯纤维超轻，密度 0.97g/cm3；具有高比强度、高比模量以及耐冲击、 耐磨、自润滑、耐腐蚀、耐紫外线、耐低温、电绝缘、不吸水、电磁波透过好等 多种优越性。 其不足是熔点较低 135℃和高温容易蠕变，因此仅能在 100 ℃以下使用。 6.简述玻璃纤维直接熔融法？ 答：池窑拉丝法（直接熔融法） 玻璃纤维是由含有各种金属氧化物的硅酸盐类（硅砂、石英石、硼酸、粘土、氟 石等） ，经熔融（ 1300℃ ）后，借自重由坩埚底部的漏丝板流出，孔径为 1.5～ 2mm，流出的玻璃液温度约为 1190℃，在迅速冷却的过程中，借助高速（1000～ 3000m／min）转动，拉制成直径很细（3～20 μm）的玻璃纤维。从坩埚中拉出 的每根纤维叫单丝，一个坩埚拉出的所有单丝经过浸润剂槽后，集束成一根原纱。
【得分：
】
1.选择复合材料用树脂基体时，主要应考虑哪几方面问题？
2.环氧树脂和酚醛树脂固化各有什么特点？对制备工艺有什么影响？
3.简述玻璃纤维主要优缺点？
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4.简述芳香族聚酰胺纤维主要优缺点？
5.说明 UHMWPE 纤维的结构、性能和应用范围。
6.简述玻璃纤维直接熔融法制备工艺？
《复合材料》B 卷 第 2 页 （共
【得分：
（ （ （ （ （ （ （
6 页）
】
） ） ） ） ） ） ）
8、玻璃钢问世于二十世纪四十年代。
（
）
9、一般酚醛树脂和沥青的焦化率基本相同，在高压下，它们的焦化率可以提高到 90%。 （ ） ）
10、硼纤维是由三溴化硼沉积到加热的钨丝芯上形成的。 （
三、 问答题(50分， 每题5分)
《复合材料》B 卷 第 8 页 （共 6 页）
7.在 PAN 法制备碳纤维的工艺过程中，为什么要进行预氧化、碳化和石墨化三个 过程？ 答:PAN 原丝的预氧化处理 预氧化的目的就是为了防止原丝在碳化时熔融， 通过氧化反应使得纤维分子中含有羟基、羰基，这样可在分子间和分子内形成氢 键， 从而提高纤维的热稳定性。 预氧丝的碳化 预氧丝的碳化一般是在惰性气氛中， 将预氧丝加热至 1000 一 1800 ℃ ，从而除去纤维中的非碳原子(如 H、O、N 等)。 生成的碳纤维的碳含量约为 95％。碳化过程中，未反应的聚丙烯腈进一步环化， 分子链间脱水、脱氢交联，末端芳构化生成氨。随着温度的进一步升高，分子链 PAN 的石墨化 石墨化过程是在高纯度惰性气体 间的交联和石墨晶体进一步增大。 保护下于 2000—3000℃温度下对碳纤维进行热处理。 碳纤维经石墨化温度处理后， 纤维中残留的氮、氢等元素进一步脱除，碳一碳重新排列，层面内的芳环数增加， 层片尺寸增大，结晶态碳的比例增加。 8.复合材料成型时施加压力的主要作用是什么？复合材料为什么要采用低压成 型？ 答:(1)使熔融的树脂具有一定的流动性，进一步浸渍玻璃纤维布。使层压板结构密 实，提高层间粘结强度。 (2)冷压的目的是防止层压板在冷却过程中的变形。 (3)用来克服胶布中挥发物产生的蒸气压力，防止形成大量的气泡和微孔。 通常制品的机械强度(拉伸、 弯曲、 压缩等)随压力的增加而增加。 但压力不能过大， 否则玻璃纤维被压碎，反而致使强度降低。层压板的比重随压力的增加而增加。 压力增加到一定值时，比重变化不明显。层压板的吸水性随压力增大而降低 9.如何选择复合材料制件的成型方法？ 答(1)产量大且尺寸不太大时，采用压制成型等机械化成型方法； (2)产量少且尺寸较大时，则采用手糊或喷射成型方法； (3)两者之间则可采用树脂传递成型法。 (4)回转体宜采用纤维缠绕成型法和离心浇铸成型法 10.手糊成型所用胶液里通常含有哪些辅助材料?它们的作用及用量范围？ 答:(1)无捻粗纱：无捻粗纱容易浸透树脂，在手糊成型中配合其他纤维制品使用， 可用于填充制品死角、单向强度要求高的制品和局部制品增强。 (2)短切纤维毡：短切纤维毯比织物成本低、变形性好，增厚效果显著，使用方便
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—— 参考答案及评分标准 ——
一、 选择题(30分， 每题2分)
题号 答案 题号 答案 1 C 11 C 2 A 12 C 3 B 13 B 4 A 14 D 5 D 15 D 6 A 16 7 B 17
【得分：
8 A 18 9 C 19
】
10 A 20
二、 判断题(20分， 每题2分)
1、复合材料是由两个组元以上的材料化合而成的。 2、混杂复合总是指两种以上的纤维增强基体。 3、层板复合材料主要是指由颗料增强的复合材料。 4、最广泛应用的复合材料是金属基复合材料。 5、复合材料具有可设计性。 6、竹、麻、木、骨、皮肤是天然复合材料。 7、分散相总是较基体强度和硬度高、刚度大。 8、玻璃钢问世于二十世纪四十年代。
《复合材料》B 卷
第
10
页 （共
6
页）
【得分：
（ ） （ ） （ ） （ ） （ ） （ ） （ ） （ ）
】
9、一般酚醛树脂和沥青的焦化率基本相同，在高压下，它们的焦化率可以提高到 90%。 （）
10、硼纤维是由三溴化硼沉积到加热的钨丝芯上形成的。 （）
三、 问答题(50分， 每题5分)
【得பைடு நூலகம்：
】
1.选择复合材料用树脂基体时，主要应考虑哪几方面问题？ 答：1)能够满足产品的使用需要，如使用温度、强度、刚度、耐药品性、耐腐蚀性 等。高拉伸模量、高拉伸强度、高断裂韧性的基体有利于提高复合材料的力学性 能； 2)对纤维具有良好的润湿性和粘结性；3)容易操作，如要求胶液具有足够的适 用期、预浸料具有足够长的储存期、固化收缩小等；4)低毒性、低刺激性；5)价格 合理 2.不饱和聚酯树脂的固化过程 答：不饱和聚酯树脂的的固化是一个放热反应，其过程可分为以下三个阶段： 1）胶凝阶段 从加入促进剂后到树脂变成凝胶状态的一段时间。这段时间对