聚合物基复合材料(全套课件320P)
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关于复合材料概论第章聚合物基复合材料课件
• 玻璃纤维增强环氧树脂是GFRP中综合性能最好 的一种。因环氧树脂的粘结能力最强，与玻璃纤 维复合时，界面剪切强度最高。机械强度高于其 他GFRP。环氧树脂固化时无小分子放出，故尺 寸稳定性最好，收缩率只有1％－2％，环氧树脂 的固化反应是放热反应，易产生气泡，但因添加 剂少，很少发生鼓泡现象。唯一不足的是环氧树 脂粘度大，加工不太方便，成型时需要加热，室 温下成型会导致环氧树脂固化反应不完全。不能 制造大型制件。
• 3．玻璃纤维增强聚苯乙烯类塑料
• 聚苯乙烯类树脂目前已成为系列产品，多为橡胶改 性树脂，例如：丁二烯—苯乙烯共聚物(BS)、丙烯 腈—苯乙烯共聚物(AB)、丙烯腈一丁二烯—苯乙烯 共聚物(ABS)等。这些共聚物大大改善了纯聚苯乙 烯的性能，使原来只是一种通用塑料的聚苯乙烯改 性成为工程塑料。耐冲击性和耐热性提高了。这些 聚合物再用长玻璃纤维或短切玻璃纤维增强后，其 机械强度及耐高、低温性、尺寸稳定性均大有提高 。也要加入偶联剂，不然聚苯乙烯类塑料与玻璃纤 维粘结不牢。影响强度。
• 6．玻璃纤维增强聚甲醛(代号FR—POM)
• 聚甲醛是一种性能较好的工程塑料，加入玻璃纤维 后，不但起到增强的作用，而且耐疲劳性和耐蠕变 性有很大提高。含有25％玻璃纤维的FR—POM的抗 拉强度为纯POM的两倍、弹性模量为纯POM的三倍 ，耐疲劳强度为纯POM的两倍，高温下仍具有良好 的耐蠕变性，同时耐老化性也很好。但不耐紫外线源自文库照射，因此在塑料中要加入紫外线吸收剂。不足之 处是加入玻璃纤维后其摩接系数和磨耗量大大提高 了，即耐磨性降低了。为了改善其耐磨牡，可用聚 四氟乙烯粉末做为填料加入聚甲醛中，或加入碳纤 维来改性。
《聚合物基复合材料》ppt课件
➢目前研讨较多并具有实践运用前景的层状硅酸盐 是2∶1型粘土矿物，其根本构造单元是由两层硅 氧四面体中间夹带一层铝氧八面体构成，两者之 间靠共用氧原子衔接。
➢这种黏土的硅酸盐片层之间存在碱金属离子，在 水中溶胀，即可溶胀的黏土。
蒙脱土重要性质
膨胀性
晶层之间的阳离子是可交换的，可用无 机或有机阳离子进展置换。
O HO H
O HO H H OSi Si O H+nSi(O H )4
O HO H
OO OSi Si O
OO
溶胶-凝胶法
3〕凝胶化 经过水解、缩聚后得到的是低粘度的溶胶，随着时间
的延伸，溶胶中颗粒逐渐交联而构成三维网络构造。在该 过程中，溶胶的粘度明显增大，最后构成巩固的玻璃状固 体。溶胶的颗粒大小及交联程度可经过pH值以及水的参 与量来控制。 4〕陈化
➢活性填料：玻璃纤维、硅质〔SiO2、硅酸盐〕、碳质 〔石墨〕等。
复合资料的性能
1. 比强度和比模量高 比强度〔抗拉强度与密度之比〕和比模量
(弹性模量与密度之比)高，阐明资料轻而且刚 性大。
2. 良好的抗疲劳性能 疲劳是资料在循环应力作用下的性质。复 合资料能有效地阻止疲劳裂纹的扩展。
3. 减振性能好
聚合物基复合资料
概述
复合资料：由两种或两种以上化学性质或组织构造不 同的资料组合而成的多相来自百度文库体资料。
聚合物基复合材料 ppt课件
体育馆采光
透光型玻璃钢
2、GF增强热塑性塑料 (FR-TP)
特点：
⑴、比重最轻1.1～1.6
雾灯
⑵、抗儒变性等力学性能明显提高
车门反射镜架
⑶、热学性能大大改善>50% ⑷、尺寸稳定性提高
车用立体声音响喇叭
3、高强度纤维增强塑料
⑴、C纤维增强塑料 比强度，比模量高的材料；耐腐蚀耐热都很
好。抗冲击性较好，价格昂贵。
学生实验过程及作品
聚合物基复合材料的特性
聚合物基复合材料的特性
材料种类 性能
钢 玻璃钢 碳纤维/环氧 硼纤维/环氧
比重
7.6 2.0 1.6 2.1
抗拉强度 GPa 1.03 1.06 1.07 1.38
弹性模量 100GPa
2.1 0.4 2.4 2.1
比强度 GPa 0.13 0.53 0.7 0.66
聚合物基复合材料的特性
通过改变纤维、基体的种类 及相对含量、纤维集合形式 及排列方式、铺层结构等可 以满足对复合材料结构与性 能的各种设计要求。
复合材料制品的制造始于 整体成型,一般不需焊、铆、 切割等二次加工,工艺过程 比较简单。
©2003 Brooks/Cole, a division of Tomson Learning, Inc. Thomson
聚合物基复合材料
聚合物基复合材料
(医学课件)聚合物基复合材料PPT演示课件
聚合物基体材料
不饱和聚酯树脂 ( UP)
wk.baidu.com
不饱和聚脂树脂为低粘度液体，可在室温下固化，成型工艺 简单，适合于大型异形部件的制造。 不饱和聚脂树脂在固化程中 可分为三个阶段： 1 凝胶：失去流动性形成半固态凝胶。 2 定型：从凝胶到具有一定硬度和固定的形状。 3 熟化：要使其达到最好的力学和化学性能，还要在高温 加热几小时或在室温中放置几周。 不饱和聚脂树脂的固化采用引发剂。其优点为： 1 可以有效地控制反应速度。 2 最终固化可趋于完全，固化后树脂性能稳定。 3 在配以适当的促进剂后，可以满足各种固化工艺的要求。 引发剂：能使单体分子或含双键的线型高分子活化而成为 游离基并进行连锁聚合反应的物质。 . 20
13
聚合物基体材料
环氧树脂 (Epoxy Resin, EP)
环氧树脂是指分子式中含有两个或两个以 —CH—CH— 上环氧基团的高分子聚合物的总称。 O 工业上用得最广泛的是双酚A型环氧树脂，其产量约占环 氧树脂总产量的90%，属于第一类。 环氧树脂优点 1 工艺性好。室温操作、固化剂种类多，适用期、粘度、 与固化时间均可在很大范围内调节。 2 韧性好。固化后的韧性约为酚醛树脂的7倍。 3 良好的粘合性。-OH， -C-O-C-使EP可形成H键等。 4 收缩性小。固化时无其它产物，一般<2%。 . 14 5 化学稳定性好。苯环与脂肪羟基不受碱的侵蚀，且耐酸。
聚合物基复合材料(顾书英)课件!5
智能复合材料
能变软变硬的材料 能向外部告知状态的材料 能产生新陈代谢的材料
聚合物基复合材料
由于组成聚合物基复合材料的纤维和基体的种类很多， 决定了它种类和性能的多样性，如： 玻璃纤维增强热固性塑料（俗称玻璃钢） 玻璃纤维增强热塑性塑料 碳纤维增强塑料 芳香族聚酰胺纤维增强塑料 碳化硅纤维增强塑料 矿物纤维增强塑料 石墨纤维增强塑料 木质纤维增强塑料 石棉等矿物纤维增强塑料等。
碳基复合材料
碳/碳复合材料是由碳纤维或各种碳织物增强碳，或 石墨化的树脂碳（或沥青）以及化学气相沉积 （CVD）碳所形成的复合材料，是具有特殊性能的新 型工程材料，也被称为碳纤维增强碳复合材料。据最 新资料，用XRD多重分离软件分别对不同热处理温度 下碳／碳复合材料进行衍射分峰处理，得出该材料由 三种不同组分构成，即树脂碳、碳纤维和热解碳。由 此可以看到，它几乎完全是由元素碳组成，故能承受 极高的温度和极大的加热速率。
功能复合材料
导电复合材料； 磁性复合材料； 压电复合材料； 摩擦功能复合材料； 含能复合材料； 隐身复合材料； 电磁屏蔽复合材料； 抗声纳复合材料； 抗X射线辐射复合材料； 烧蚀复合材料。
Fra Baidu bibliotek
生物体复合材料
作为生体材料必须满足的基本生物学要求是： ①化学性质稳定，不会因与生物组织接触而发生变化； ②生物适应性好，包括组织适应性和血液适应性，不产生排斥 反应和凝血现象； ③不显毒性和过敏反应，无致癌性和抗原性； ④不产生代谢异常； ⑤在生物体内不产生劣化或分解。 同时，材料还应具备优良的力学性能(强度、弹性、硬度、耐疲 劳、抗磨损等)以及长期埋植在体内不会丧失其性能指数；另外， 还应能够经受必要的消毒措施而不发生变性，易加工成所需要 的、复杂的形态等。
《聚合物复合材料》PPT课件
E玻璃纤维 700
2.55
3.6
74
S玻璃纤维 840
2.50
4.6
84
碳纤维（高强） 3650
1.75
3.0
240
碳纤维（高模） 3650
1.90
2.5
450
氮化硼纤维 2980
1.90
1.4
90
碳化硅纤维 2960
2.55
3.0
200
安全ppt
24
1.4 对高性能复合材料的期望及开发现状
➢ 对提高高温特性、耐热性的要求 树脂基体的耐高温性能较差， ➢ 对改进成型方法和成型技术的要求 2、高性能复合材料的开发现状 ➢ 开发新的高性能增强纤维 ➢ 开发高性能纤维增强的成型方法和技术 ➢ 开发以混杂带来的高性能化
安全ppt
9
1.1 复合材料的发展史
➢ 80年代中期以来，碳纤维开发迅猛发展,性能水平大幅度 提高,抗拉强度由初期的2.5GPa提高到目前的7.0GPa,并且 有了优良的表面处理剂和树脂基体的配合，强度转化率提 高到85~95,碳纤维的应用使壳体强度和刚度大为改观,而大 规模生产又使碳纤维价格有了较大幅度的下降，因此当前 先进固体发动机均优先选用碳纤维复合材料壳体。固体发 动机壳体使用的大都是高强中模碳纤维。根据键能和键密 度计算得出的单晶石墨理论强度高达15OGPa,因此碳纤维 进一步开发的潜力是巨大的,它将是本世纪初固体发动机 壳体的主要材料。
聚合物基复合材料(顾书英)课件!1
玻璃纤维的主要性能有： (1) 拉伸强度很高 但模量较低，它的扭转强度和剪切强度均比 其它纤维低。 (2) 耐热性非常好 玻璃纤维的主要成分是二氧化硅（石英）， 石英的耐热性可以达到2000℃，因此玻璃纤维的软化点也可以 达到850℃左右。 (3) 是良好的绝缘材料 其电绝缘性取决于其成分尤其是含碱 量。因碱金属离子在玻璃结构中结合的不太牢固，因此作为载 流体存在，玻璃的导电性主要取决于碱金属离子的导电性。 (4) 具有不燃、化学稳定性、尺寸稳定、价格便宜好等优良性 能。
第三章 纤维增强复合材料及其制备方法
增强纤维的种类
• • • • • • • • • • 玻璃纤维 碳纤维 芳纶纤维 晶须 石棉纤维 碳化硅纤维 钛酸钾纤维 矿物纤维 金属与陶瓷纤维 混杂纤维
玻璃纤维
玻璃纤维是一种高强度、高模量的无机非金属纤 维，其化学组成主要是二氧化硅、三氧化硼及钠、 钾、钙、铝的氧化物。
碳纤维
碳纤维属于聚合的碳。它是由有机纤维经固相反应转 化为碳纤维，如PAN纤维或者沥青纤维在保护气氛下热 处理生成含碳量在90% ~99%范围的纤维
碳纤维的主要性能
(1) 力学性能 碳纤维密度小、具有较高的比强度和比模量，断裂伸长率低。其 弹性模量比金属高两倍；抗拉强度比钢材高四倍，比铝高六倍。 一根手指粗的碳纤维制成的绳子，可吊起几十吨重的火车头。其 比强度是钢材的十六倍、铝的十二倍。 (2) 热性能 ① 碳纤维的耐高低温性能良好。一般在-180℃低温下，石墨纤维 仍然很柔软。在惰性气体保护下，2000℃以上仍保持原有的强度 和弹性模量。此外碳纤维还具有耐高温蠕变性能，一般在1900℃ 以上才能出现永久塑性变形； ② 碳纤维的导热性能好，而且随着温度升高，导热系数由高逐渐 降低； ③ 碳纤维的线膨胀系数很小，比钢材小几十倍，接近于零。在急 冷急热的情况下，很少变形，尺寸稳定性好，耐疲劳性能好，所 以用它制成的复合材料可制造精密仪器零件。
第三章 纤维增强复合材料及其制备方法
增强纤维的种类
• • • • • • • • • • 玻璃纤维 碳纤维 芳纶纤维 晶须 石棉纤维 碳化硅纤维 钛酸钾纤维 矿物纤维 金属与陶瓷纤维 混杂纤维
玻璃纤维
玻璃纤维是一种高强度、高模量的无机非金属纤 维，其化学组成主要是二氧化硅、三氧化硼及钠、 钾、钙、铝的氧化物。
碳纤维
碳纤维属于聚合的碳。它是由有机纤维经固相反应转 化为碳纤维，如PAN纤维或者沥青纤维在保护气氛下热 处理生成含碳量在90% ~99%范围的纤维
碳纤维的主要性能
(1) 力学性能 碳纤维密度小、具有较高的比强度和比模量，断裂伸长率低。其 弹性模量比金属高两倍；抗拉强度比钢材高四倍，比铝高六倍。 一根手指粗的碳纤维制成的绳子，可吊起几十吨重的火车头。其 比强度是钢材的十六倍、铝的十二倍。 (2) 热性能 ① 碳纤维的耐高低温性能良好。一般在-180℃低温下，石墨纤维 仍然很柔软。在惰性气体保护下，2000℃以上仍保持原有的强度 和弹性模量。此外碳纤维还具有耐高温蠕变性能，一般在1900℃ 以上才能出现永久塑性变形； ② 碳纤维的导热性能好，而且随着温度升高，导热系数由高逐渐 降低； ③ 碳纤维的线膨胀系数很小，比钢材小几十倍，接近于零。在急 冷急热的情况下，很少变形，尺寸稳定性好，耐疲劳性能好，所 以用它制成的复合材料可制造精密仪器零件。
聚合物基复合材料ppt完美版
预浸料是指定向排列的连续纤维（单向、 织物）浸渍树脂后所形成的厚度均匀的薄片状半 成品。
预浸料制备：
2、制件成型固化工艺
一是成型，即将预浸料按产品的要求，铺置成一定 的形状，一般就是产品的形状;
二是固化，即把已铺置成一定形状的叠层预浸料， 在温度、时间和压力等因素影响下使形状固定下 来，并能达到预期的性能要求。
的叫胶絮。
的作用通过机速头和度口模抽，获丝得与而口模成形状。相似质地柔软，可纺织成各种玻璃布、带等。
含热碳传量 导9与9热%容左伸量右：的长决称定为率了石P墨和M纤C维与热。外界膨热交胀换和系自身数温度小，耐腐蚀，耐的变高化。温性能较好，价格
八、 聚合物复合材料的制造及成型原理
前移过程中物便料受宜机械，剪切品作用种摩擦多热和。料筒缺点是不耐磨、易折断，易受机械损伤。
（2）喷射成型
:
导热系数，W/(m K)，表征材料的导热能力。
将分别混有促进剂和引发剂的不饱和聚酯树 增强剂即指增强材料，是聚合物基复合材料的骨架。
一、复合材料的定义和特点：
脂从喷枪两侧（或在喷枪内混合）喷出，同时将 取向效果，对纤维增强复合材料就是指纤维的取向所产生的影响。
把连续纤维不断地浸滞树脂并通过口模和固化炉固化成棒、板或其他型材。
3）复合材料具有可设计性。
3、复合材料的基本结构模式 复合材料由基体和增强剂两个组分构成：
预浸料制备：
2、制件成型固化工艺
一是成型，即将预浸料按产品的要求，铺置成一定 的形状，一般就是产品的形状;
二是固化，即把已铺置成一定形状的叠层预浸料， 在温度、时间和压力等因素影响下使形状固定下 来，并能达到预期的性能要求。
的叫胶絮。
的作用通过机速头和度口模抽，获丝得与而口模成形状。相似质地柔软，可纺织成各种玻璃布、带等。
含热碳传量 导9与9热%容左伸量右：的长决称定为率了石P墨和M纤C维与热。外界膨热交胀换和系自身数温度小，耐腐蚀，耐的变高化。温性能较好，价格
八、 聚合物复合材料的制造及成型原理
前移过程中物便料受宜机械，剪切品作用种摩擦多热和。料筒缺点是不耐磨、易折断，易受机械损伤。
（2）喷射成型
:
导热系数，W/(m K)，表征材料的导热能力。
将分别混有促进剂和引发剂的不饱和聚酯树 增强剂即指增强材料，是聚合物基复合材料的骨架。
一、复合材料的定义和特点：
脂从喷枪两侧（或在喷枪内混合）喷出，同时将 取向效果，对纤维增强复合材料就是指纤维的取向所产生的影响。
把连续纤维不断地浸滞树脂并通过口模和固化炉固化成棒、板或其他型材。
3）复合材料具有可设计性。
3、复合材料的基本结构模式 复合材料由基体和增强剂两个组分构成：
聚合物复合材料PPT课件
17
界面
组分材料之间存在界面，要有效发挥组分材料的作用， 良好的界面粘合是必须的
Figure - Interfaces between phases in a composite material: (a) direct bonding between primary and secondary phases
聚合物复合材料简介
1
应用于各行各业的复合材料
2
3
4 4
聚合物复合材料
➢复合材料的结构通常是一个相为连续相，称为基体； ➢另一个相是以独立的形态分布在整个连续相中的分 散相，它显著增强材料的性能，固常称为增强材料； ➢多数情况下，分散相较基体硬，刚度和强度较基体 大。分散相可以是纤维及其编织物，也可以是颗粒状 或弥散的填料； ➢在基体和增强体之间存在界面
19
另一种界面相
界面相由基体和增强相混合组成
Figure - Interfaces and interphases between phases in a composite material: (c) formation of an interphase by solution of the primary and secondary phases at their boundary
的性能
13
复合材料的比强度和模量
14
界面
组分材料之间存在界面，要有效发挥组分材料的作用， 良好的界面粘合是必须的
Figure - Interfaces between phases in a composite material: (a) direct bonding between primary and secondary phases
聚合物复合材料简介
1
应用于各行各业的复合材料
2
3
4 4
聚合物复合材料
➢复合材料的结构通常是一个相为连续相，称为基体； ➢另一个相是以独立的形态分布在整个连续相中的分 散相，它显著增强材料的性能，固常称为增强材料； ➢多数情况下，分散相较基体硬，刚度和强度较基体 大。分散相可以是纤维及其编织物，也可以是颗粒状 或弥散的填料； ➢在基体和增强体之间存在界面
19
另一种界面相
界面相由基体和增强相混合组成
Figure - Interfaces and interphases between phases in a composite material: (c) formation of an interphase by solution of the primary and secondary phases at their boundary
的性能
13
复合材料的比强度和模量
14
聚合物基复合材料(全套课件320P)
2018/10/2
学时 2 4 4 4 4 4 4 26
5
计
第 1章 绪 论
本章教学目的：
1. 了解复合材料的定义、命名及分类、成型方法 2. 了解复合材料的特性、应用 3. 了解复合材料的进展
本章重点难点：
复合材料的基本概念、应用及进展
本章课时安排：2学时
2018/10/2 6
第 1章 绪 论 1.1 引言
优点：
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
2018/10/2
13
第 1章 绪 论 1.5 复合材料的特性
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
2018/10/2
25
第 1章 绪 论 1.6 复合材料的应用
2018/10/2
26
第 1章 绪 论
1.6 复合材料的应用
2018/10/2
27
第 1章 绪 论
1.6 复合材料的应用
2018/10/2
28
第 1章 绪 论
1.6 复合材料的应用
2018/10/2
29
学时 2 4 4 4 4 4 4 26
5
计
第 1章 绪 论
本章教学目的：
1. 了解复合材料的定义、命名及分类、成型方法 2. 了解复合材料的特性、应用 3. 了解复合材料的进展
本章重点难点：
复合材料的基本概念、应用及进展
本章课时安排：2学时
2018/10/2 6
第 1章 绪 论 1.1 引言
优点：
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
2018/10/2
13
第 1章 绪 论 1.5 复合材料的特性
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
2018/10/2
25
第 1章 绪 论 1.6 复合材料的应用
2018/10/2
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第 1章 绪 论
1.6 复合材料的应用
2018/10/2
27
第 1章 绪 论
1.6 复合材料的应用
2018/10/2
28
第 1章 绪 论
1.6 复合材料的应用
2018/10/2
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第4章聚合物基复合材料课件.
• 不饱和聚酯：含有非芳族的不饱和键,由不饱和二元羧酸或酸酐、饱和二元羧酸或酸酐 与多元醇缩聚而成的具有酯键和不饱和双键的相对分子质量不高的线型高分子化合物。
O
O R C
x
O O G O C C H C H
H O G O
C
（1）主链上含有脂键、不饱和双键。 （2）具有线性结构，线性不饱和聚酯。
（3）含有双键，可在加热、光照、高能辐射及引发剂作用下与交联单体进行共聚，固 化成具有三维网络的体型 结构。 （4）交联前后性能变化很大。取决于酸、醇的种类及数量。
复合材料
郭连贵
湖北工程学院化学与材料科学学院
4.1 概述
聚合物基复合材料（PMC）：以有机聚合物为基体，连续纤维 为增强材料组合而成的。
Hale Waihona Puke Baidu.1 概述
4.1 概述
4.1 概述
4.2 聚合物基体
聚合物用作基体材料时的作用：
（1）固结分散的增强体以形成复合材料的整体；
（2）赋予制件形状； （3）保护增强体不受或少受环境的不利影响；
4.2 聚合物基体
4、聚甲醛 定义：分子链中含有（-CH2-O-）基团 高熔点、高结晶 的热塑性塑料 性能：优异的力学性能（力学性能最接近金属的塑料）
很高的比强度和比刚度
（在某些场合可以替代钢、铝、铜等金属）
4.2 聚合物基体
O
O R C
x
O O G O C C H C H
H O G O
C
（1）主链上含有脂键、不饱和双键。 （2）具有线性结构，线性不饱和聚酯。
（3）含有双键，可在加热、光照、高能辐射及引发剂作用下与交联单体进行共聚，固 化成具有三维网络的体型 结构。 （4）交联前后性能变化很大。取决于酸、醇的种类及数量。
复合材料
郭连贵
湖北工程学院化学与材料科学学院
4.1 概述
聚合物基复合材料（PMC）：以有机聚合物为基体，连续纤维 为增强材料组合而成的。
Hale Waihona Puke Baidu.1 概述
4.1 概述
4.1 概述
4.2 聚合物基体
聚合物用作基体材料时的作用：
（1）固结分散的增强体以形成复合材料的整体；
（2）赋予制件形状； （3）保护增强体不受或少受环境的不利影响；
4.2 聚合物基体
4、聚甲醛 定义：分子链中含有（-CH2-O-）基团 高熔点、高结晶 的热塑性塑料 性能：优异的力学性能（力学性能最接近金属的塑料）
很高的比强度和比刚度
（在某些场合可以替代钢、铝、铜等金属）
4.2 聚合物基体
聚合物基复合材料-性能ppt课件
方向性：加振方向与纤维方向的夹角由0º上升到45º，疲劳强度 急剧下降。
存在缺陷，温度上升，疲劳强度下降
12.3.2 FRP的物理性能
1. 电性能 包括介电常数、介电损耗角正切值、体积和外表电阻系数，
击穿强度等 FRP的电性能普通介于纤维的电性能与树脂的电性能之间 改善纤维或树脂的电性能，有利于改善FRP的电性能 树脂的极性越大，电绝缘性越差。分子中极性基团的存在
耐候性：FRP在户外运用时，抵抗各种气体气候要素 的侵蚀破坏的才干。
(1) 温湿度：空气中的水分可以侵入树脂或纤维-树脂界中， 破坏界面粘结，降低FRP的弯曲强度。
(2) 光氧作用：受紫外光和氧作用，树脂发生光氧化、光 降解、交联，生成氧化产物，发生分子链断裂。
(3) 风沙作用：风沙对FRP产活力械磨损，导致外表光泽 度下降、外表层零落、纤维外露等.
玻璃纤维含量升高，长度增大，可抑制发烟量
4.2.3 FRP的老化性能
FRP在长期的运用和储存过程中，由于各种物理和化学要 素的作用，发生的物化性能的下降或变差的景象叫劣化或老化 1. 耐化学腐蚀性
FRP的耐化学腐蚀性：抵抗酸、碱、盐及有机溶剂等化学 介质腐蚀破坏的长期任务性能。
FRPBaidu Nhomakorabea有优良的耐化学腐蚀性
提高FRP耐水性的方法： (1) 纤维进展偶联剂外表处置； (2) 选用耐水性好的树脂； (3) 外表采用外表毡构成富树脂层； (4) 外表涂层，外表贴附氟薄膜、聚酯薄膜等。
存在缺陷，温度上升，疲劳强度下降
12.3.2 FRP的物理性能
1. 电性能 包括介电常数、介电损耗角正切值、体积和外表电阻系数，
击穿强度等 FRP的电性能普通介于纤维的电性能与树脂的电性能之间 改善纤维或树脂的电性能，有利于改善FRP的电性能 树脂的极性越大，电绝缘性越差。分子中极性基团的存在
耐候性：FRP在户外运用时，抵抗各种气体气候要素 的侵蚀破坏的才干。
(1) 温湿度：空气中的水分可以侵入树脂或纤维-树脂界中， 破坏界面粘结，降低FRP的弯曲强度。
(2) 光氧作用：受紫外光和氧作用，树脂发生光氧化、光 降解、交联，生成氧化产物，发生分子链断裂。
(3) 风沙作用：风沙对FRP产活力械磨损，导致外表光泽 度下降、外表层零落、纤维外露等.
玻璃纤维含量升高，长度增大，可抑制发烟量
4.2.3 FRP的老化性能
FRP在长期的运用和储存过程中，由于各种物理和化学要 素的作用，发生的物化性能的下降或变差的景象叫劣化或老化 1. 耐化学腐蚀性
FRP的耐化学腐蚀性：抵抗酸、碱、盐及有机溶剂等化学 介质腐蚀破坏的长期任务性能。
FRPBaidu Nhomakorabea有优良的耐化学腐蚀性
提高FRP耐水性的方法： (1) 纤维进展偶联剂外表处置； (2) 选用耐水性好的树脂； (3) 外表采用外表毡构成富树脂层； (4) 外表涂层，外表贴附氟薄膜、聚酯薄膜等。
聚合物基复合材料(顾书英)课件!8
聚合物基纳米复合材料的制备方法
溶胶一凝胶法(Sol—Ge1) 层间插入法 共混法 原位聚合法 分子的自组装及组装 辐射合成法
wenku.baidu.com胶一凝胶法(Sol—Ge1)
1．直接将可溶性聚合物嵌入无机网络 这是用Sol-Gel制备聚合物基有机-无机纳米复合材料最直接的方 法。把前驱物溶解在预形成的聚合物溶液中，在酸、碱或某些盐 的催化作用下，让前驱化合物水解，形成半互穿网络。在此类复 合材料中，线型聚合物贯穿在无机物网络中，因而要求聚合物在 共溶剂中有较好的溶解性，与无机组分有较好的相容性。可形成 该类型复合材料的可溶性聚合物不少，如PVA、PVAc、PMMA 等。 2．嵌入的聚合物与无机网络有共价键作用 在制备（1)类材料的聚合物侧基或主链末端引入能与无机组分形 成共价键的基团。就可赋予产品两相共价交联的特点，可明显增 加产品的杨氏模量和极限强度。在良好溶解的情况下，极性高聚 物还可与无机物形成较强的物理作用，如氢键。
层间插入法
1．单体熔融插层聚合 先将聚合物单体分散、插层进入层状硅酸盐片层中, 然 后进行原位聚合。利用聚合时放出的大量热量，克服硅 酸盐片层间的库仑力而使其剥离，从而使硅酸盐片层与 聚合物基体以纳米尺度复合。 2．溶液插层聚合 将高聚物单体和层状无机物分别溶解(分散)到某一溶剂 中．充分溶解(分散)后，混合到一起，搅拌一定时间， 使单体进入无机物层间，然后在合适的条件下使聚合物 单体聚合。用此方法，单体插入后再聚合，因而可根据 需要既能形成线型聚合，又能形成网状聚合，形成复合 材料的性能范围很广。
(医学课件)聚合物基复合材料PPT演示课件
第三阶段:1980- 现代复合材料的成熟应用时期。1982出 现了先进热塑性复合材料。 复合材料不仅在航空航天领域，而且在几乎所有工业和民 用领域得到应用。 . 4
绪 论
聚合物基复合材料的特点
1. 高的比强度、高的比模量 2. 热膨胀系数低，尺寸稳定
表 2-1 各种单向连续纤维增强塑料（vf =60％）与金属性能的比较 材 料 GFRP CFRP KFRP BFRP SFRP 钢 2.0 1.2 1.6 1.8 1120 130 81 43 0.2 1.4 1.5 1150 80 57 2.4 1.8
8
聚合物基体材料
聚合物材料的介绍
热固性树脂 在初受热时变软，可以塑性加工成一定的形状，随着加热的 进行或固化剂的加入，会逐渐成凝胶或固化成型。再加热不会 软化，不溶、不熔。 其高分子聚合物属于三维体型网状结构。 常用热固性树脂：环氧树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯树脂等。 热塑性树脂 加热到一定温度可软化甚至流动，可塑性加工成各种形状。 冷却后变硬，再加热可软化。 其高分子聚合物属于线型或支链型分子结构。 常用的热塑性树脂：聚丙烯、聚氯乙烯、聚酰胺（尼龙）、 . 9 聚碳酸脂等。
.
铝 2.7
钛 4.5
Leabharlann Baidu
密度, g/cm3 拉伸强度, GPa
2.1 1.6 750 220 104 5.4 4.0
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第 1章 绪 论 1.6 复合材料的应用
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第 1章 绪 论
1.6 复合材料的应用
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第 1章 绪 论
1.6 复合材料的应用
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2018/10/2
3
其它教学资料
学术期刊： 《复合材料学报》、《玻璃钢/复合材料》 专业网站： 中国复合材料网(www.ourfrp.com) 中国玻璃纤维复合材料信息网(www.cnbxfc.net)
2018/10/2
4
学时分配
章节 教学内容 1 绪论 2 增强材料 3 4 5 6 7 基体材料 聚合物基复合材料的界面 聚合物基复合材料成型用半成品的制备 聚合物基复合材料的成型工艺 复合材料夹层结构制品的成型工艺 合
我国研制的ARJ21 （Advanced Regional Jet）支线客机—“翔凤”(复合 材料占总质量2%)2007年12月21日下线，2008年上半年首飞；载 2018/10/2 客量70—100人;最大燃油航程： 4164 km.
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聚合物基复合材料在导弹火箭上的应用
(导弹减轻1公斤,射程增加16—20公里)
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。
复合材料构成：基体相，增强相，界面相
2018/10/2 8
第 1章 绪 论
1.3 复合材料的命名及分类
命名：根据增强材料和基体材料的名称来命名
“增强材料+基体材料”复合材料
碳纤维环氧树脂复合材料 碳/环氧复合材料
2018/10/2
外形
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第 1章 绪 论 1.4 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
2018/10/2 11
第 1章 绪 论
1.5 复合材料的特性
优点：
1）比强度，比模量高（强度/密度，模量/密度）
2018/10/2
12
第 1章 绪 论
1.5 复合材料的特性
优点：
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
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13
第 1章 绪 论 1.5 复合材料的特性
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
碳纤维复合材料；环氧复合材料
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第 1章 绪 论
1.3 复合材料的命名及分类
分类
金属基复合材料 基体材料 聚合物基复合材料 无机非金属基复合材料 碳纤维复合材料 玻璃纤维复合材料 芳纶纤维复合材料 连续纤维（短纤维）复合材料 片状（粒状）材料增强复合材料
复 合 材 料
种类 增强材料
聚合物基复合材料
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1
课程的性质和地位 本课程是高分子材料与工程专业的一门专 业限选课。 考核办法 本课程为考试课程，平时成绩（包括作 业、讨论、出勤等）占30%，期末考试成绩占 70%。
2018/10/2
2
推荐教材及主要参考书 王汝敏，郑水蓉，郑亚萍编：《聚合物基复合材料及工 艺》，科学出版社，2004年，第一版。 倪礼忠主编：《复合材料科学与工程》，科学出版社， 2002年，第一版。 王荣国主编：《复合材料概论》，哈尔滨工业大学出版社， 1999年，第一版。 陈华辉主编：《现代复合材料》，中国物资出版社，1998 年，第一版。 刘雄亚主编: 《复合材料工艺及设备》，武汉工业大学出 版社，1997年，第一版。
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学时 2 4 4 4 4 4 4 26
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计
第 1章 绪 论
本章教学目的：
1. 了解复合材料的定义、命名及分类、成型方法 2. 了解复合材料的特性、应用 3. 了解复合材料的进展
本章重点难点：
复合材料的基本概念、应用及进展
本章课时安排：2学时
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第 1章 绪 论 1.1 引言
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第1章 绪 论 1.6 复合材料的应用
交通运输：各种车身构件、车门、地板、冷藏车、座椅
建筑工业：轻型房屋、建筑装饰及雕塑
电子电器：层压板、电线杆、路灯灯具 体育：撑杆、弓箭、赛车、滑板 机械：各种配件、风机
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第 1章 绪 论
1.6 复合材料的应用
材料种类
金属材料
特性
强度大，易腐蚀
无机非金属材料
高分子材料
硬度大，脆性大
质量轻，易老化
复合材料
Composite material
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第 1章 绪 论 1.2 复合材料的定义
复合材料：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。
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B787客机(2007年7月首架飞机下线,复合材料占总质量50%,节省燃油20%) 技术参数： 翼 展：50.3-51.8米；机长: 55.5米；高度：16.5米；最大起飞总重:163000千克；巡航速度： 0.85马赫（马赫=1126公里/小时） ；载客量：289；最大航程：15700公里 2018/10/2
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B787复合材料机身
2018/10/2 19
B787复合材料பைடு நூலகம்身
2018/10/2 20
A380客机(2007年10月,首次商业航行,复合材料占总质量25%) 是目前世界上唯一 采用全机身长度双层客舱,最先进、最宽敞和最高效的飞机。 技术参数：翼展：79.8米；机长：73米；宽度：7.14米；最大起飞重量：560吨； 2018/10/2 21 巡航速度：0.89马赫；载 客 量：555人；最大航程：15000公里。
2018/10/2
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第 1章 绪 论
1.6 复合材料的应用
航空航天：
2018/10/2
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第 1章 绪 论
航空航天：
1.6 复合材料的应用
2018/10/2
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第 1章 绪 论
1.6 复合材料的应用
航空航天：飞机机翼、尾翼、垂尾、机身
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波音-747型客机上使用聚合物基复合材料的部位