复合材料专业复习要点整理-经典汇总
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2.玻纤织物的制造 玻璃纤维制品生产工艺流程图 P31 2-2 3.浸润剂的作用与种类
⑴作用① 使单丝集束，便于纺织
② 防止原纱缠绕成卷时，相互粘结 ③ 防止纺织时，纤维表面磨损（保护作用 种类： ① 纺织型浸润剂：去除处理 石蜡型浸润剂——脱蜡处理 淀粉型浸润剂（淀粉、动植物油、表面活性剂） 石蜡型浸润剂的主要组分是石蜡、凡士林、矿物油、硬脂酸、固色剂、表 面活性剂。 淀粉型浸润剂的主要组分是淀粉、动植物油、阳离子胺类化合物、水溶性 树脂等 ② 增强型浸润剂 成膜剂：聚酯、环氧、聚醋酸乙烯酯、聚氨酯、聚丙烯酸酯等 5 个系列（乳 液或溶液） 偶联剂、润滑剂或润湿剂、抗静电剂等 ③ 化学处理剂（偶联剂）：前处理方法 3 玻纤结构 高速冷却导致玻璃态，以 SiO2 为基本骨架的无定形过冷液体 一次结构——SiO2 为骨架的无机离子型高聚物 二次结构——各向同性的无定形结构 图-拉丝过程的 V-T 曲线
复合材料复习的要点
第一章
1 复合材料的定义: 两种或两种以上性能不同的材料组合在一起而形成的一种具 有 新性能的材料 . 2 复合材料应具有以下几个特征：
⑴细观上看是非均相材料，组分间有明显的界面； ⑵组分材料性能差异较大； ⑶各组分混合后，性能有明显变化； ⑷组分的体积含量≥10%。Vf 3 连续相—基体（Matrix） 分散相—纤维（Fiber）、粒状、片状等形态的增强材料（剂） 复合材料=基体(基体通过界面将应力传递到纤维)+增强材料(增强作用，主要 的承载者)+界面(良好的界面粘结使基体发挥作用；适当的界面粘结使在一定的 应力下，发生界面脱粘、纤维拔出、摩擦功等机理，提高复合材料韧性。) 4 分类： ⑴ 根据基体类型分类 金属基 CM，聚合物基 CM（热固性树脂基复合材料、热塑性树脂基复合材料）， 无机非金属基 CM（陶瓷基复合材料、C/C 复合材料） ⑵ 根据分散相的形态分类 连续纤维增强复合材料，纤维织物、编织体增强复合材料，片状材料增强复合 材料，短纤维或晶须增强复合材料，颗粒增强复合材料等 ⑶根据增强纤维的类型分类 玻璃纤维复合材料，碳纤维复合材料，有机纤维复合材料，硼纤维、碳化硅纤维 复合材料，混杂纤维复合材料等 5 手糊玻璃钢步骤
6 复合材料的特性： 比强度高、比模量高；耐疲劳性能好，破损安全性能高；阻尼减振性好；具有
多种功能性；良好的加工工艺性；各向异性和性能的可设计性 7 先进复合材料的发展方向：低成本、高性能、多功能和智能化
第二章
1 玻璃纤维的组成 （1）SiO2——主要成分，基本骨架，熔点高，粘度源自文库，热胀系数小 （2）金属氧化物——改善工艺与性能
⑶牌号表示法 （4）折算断裂强度 b
Pb A
100 f 0 N
Pb
纱强度低于单丝强度的原因 ⑴测量标距不同 单丝：10mm， 纱：200mm ⑵各单丝准直不一，不可能同时断裂即分批断裂 ⑶加捻-扭转力 捻度 300 时，影响才明显
.布的品种与规格 ⑴品种 按织法（侧面图）：平纹布、斜纹布、缎纹布 单向布、无捻布、方格布、无纺布（无纬布） ⑵主要规格 表 2-7 经纱、纬纱规格 布的织法：平纹、斜纹、缎纹 布的厚度：反映纤维弯曲程度 布经、纬向纱的排列密度 bL、bT ——指 1cm 宽长度上排了多少根合股纱，反映纱的稀密程度 面密度（织物重量）Gf：单位面积的纤维中重量，g/m2； 拉断力 PB：标距 100mm×25mm 宽度，kg。
K2O，Na2O，Li2O——降低熔融温度、粘度，耐水性、电性能 B2O3——耐酸性，改善电性能，降低熔点，黏度，但模量和强度下降 BeO---模量提高，毒性大 2 玻纤的制备 坩埚拉丝法（玻璃球法），直接熔融法（池窑法） 1.坩埚拉丝法制备连续玻璃纤维（制球+拉丝） 制玻璃球——熔融——漏丝（单丝）——浸润剂集束（原纱）——高速牵 引 单丝 filament,monofiber——由漏丝板拉出的单根纤维，直径约 6-8um 原纱 strand——单丝集束成原纱
有捻细纱.5-400tex
（2）纱的规格(技术指标)
① 单丝直径 df——4，6，8μ
② 原纱支数β0——40，80，160 ③ 股数 N
有捻纱：2-8 股，无捻纱：5-60 股
高 Tex 的直接无捻粗纱
④ 合股纱支数β0/N ⑤ 捻度：捻/m
⑥ 纱的拉断力 Pb：Kg、g 有碱、无碱、高强？浸润剂？（订货、购货）
湿度↑——ρv↓（水）温度↑——ρv↓（活动性）
⑵良好的高频介电性能
介电系数 ε，介质损耗 tgδ GFRP——雷达罩，微波天线的天线罩
⑶耐化学介质性能好
5 玻纤的品种与规格：
纱⑴品种
① 无捻纱
——纤维平行排列、松散，对树脂的浸润性好，但易断头、起毛、不易编
织
② 有捻纱 粗纱、细纱，
一般无捻粗纱、300-4800tex
. 布的断裂强度
牌号表示法
碳纤维
一、分类：
(1)按先驱体纤维原料的不同
聚丙烯腈基碳纤维 PAN-based
沥青基碳纤维 Pitch-based
粘胶基碳纤维 Rayon-based
(2) 按纤维力学性能分
通用级碳纤维（GP）和高性能碳纤维（HP）
高性能碳纤维包括中强型（MT）、高强型（HT）、超高强型（UHT）、中 模
冷却速度↑—Tg↑—V↑—密度ρ↓ 4 玻纤性质
力学性能：应力应变关系—直线，脆性特征；强度高，模量低；强度受湿 度影响大 Griffith 微裂缝理论 强度的尺寸效应或体积效应 ① 单丝直径 df 越小，强度越大 ②测试标距 l 愈大，强度愈小 ③纤维强度分散性大
热性能：⑴耐热性(好，但高温下强度下降) ⑵导热系数——低，绝热材 料 电性能：⑴电绝缘性好 ρv= 1011 – 1018 欧.厘米含碱量↑——ρv↓（载流子）
型（IM）、高模型（HM）、超高模型（UHM）
(3) 按碳纤维的制造方法不同分
碳纤维（800-1600℃）、石墨纤维（2000-3000℃）、氧化纤维（预氧化丝
200-300℃）、活性碳纤维和气相沉积碳纤维
⑴作用① 使单丝集束，便于纺织
② 防止原纱缠绕成卷时，相互粘结 ③ 防止纺织时，纤维表面磨损（保护作用 种类： ① 纺织型浸润剂：去除处理 石蜡型浸润剂——脱蜡处理 淀粉型浸润剂（淀粉、动植物油、表面活性剂） 石蜡型浸润剂的主要组分是石蜡、凡士林、矿物油、硬脂酸、固色剂、表 面活性剂。 淀粉型浸润剂的主要组分是淀粉、动植物油、阳离子胺类化合物、水溶性 树脂等 ② 增强型浸润剂 成膜剂：聚酯、环氧、聚醋酸乙烯酯、聚氨酯、聚丙烯酸酯等 5 个系列（乳 液或溶液） 偶联剂、润滑剂或润湿剂、抗静电剂等 ③ 化学处理剂（偶联剂）：前处理方法 3 玻纤结构 高速冷却导致玻璃态，以 SiO2 为基本骨架的无定形过冷液体 一次结构——SiO2 为骨架的无机离子型高聚物 二次结构——各向同性的无定形结构 图-拉丝过程的 V-T 曲线
复合材料复习的要点
第一章
1 复合材料的定义: 两种或两种以上性能不同的材料组合在一起而形成的一种具 有 新性能的材料 . 2 复合材料应具有以下几个特征：
⑴细观上看是非均相材料，组分间有明显的界面； ⑵组分材料性能差异较大； ⑶各组分混合后，性能有明显变化； ⑷组分的体积含量≥10%。Vf 3 连续相—基体（Matrix） 分散相—纤维（Fiber）、粒状、片状等形态的增强材料（剂） 复合材料=基体(基体通过界面将应力传递到纤维)+增强材料(增强作用，主要 的承载者)+界面(良好的界面粘结使基体发挥作用；适当的界面粘结使在一定的 应力下，发生界面脱粘、纤维拔出、摩擦功等机理，提高复合材料韧性。) 4 分类： ⑴ 根据基体类型分类 金属基 CM，聚合物基 CM（热固性树脂基复合材料、热塑性树脂基复合材料）， 无机非金属基 CM（陶瓷基复合材料、C/C 复合材料） ⑵ 根据分散相的形态分类 连续纤维增强复合材料，纤维织物、编织体增强复合材料，片状材料增强复合 材料，短纤维或晶须增强复合材料，颗粒增强复合材料等 ⑶根据增强纤维的类型分类 玻璃纤维复合材料，碳纤维复合材料，有机纤维复合材料，硼纤维、碳化硅纤维 复合材料，混杂纤维复合材料等 5 手糊玻璃钢步骤
6 复合材料的特性： 比强度高、比模量高；耐疲劳性能好，破损安全性能高；阻尼减振性好；具有
多种功能性；良好的加工工艺性；各向异性和性能的可设计性 7 先进复合材料的发展方向：低成本、高性能、多功能和智能化
第二章
1 玻璃纤维的组成 （1）SiO2——主要成分，基本骨架，熔点高，粘度源自文库，热胀系数小 （2）金属氧化物——改善工艺与性能
⑶牌号表示法 （4）折算断裂强度 b
Pb A
100 f 0 N
Pb
纱强度低于单丝强度的原因 ⑴测量标距不同 单丝：10mm， 纱：200mm ⑵各单丝准直不一，不可能同时断裂即分批断裂 ⑶加捻-扭转力 捻度 300 时，影响才明显
.布的品种与规格 ⑴品种 按织法（侧面图）：平纹布、斜纹布、缎纹布 单向布、无捻布、方格布、无纺布（无纬布） ⑵主要规格 表 2-7 经纱、纬纱规格 布的织法：平纹、斜纹、缎纹 布的厚度：反映纤维弯曲程度 布经、纬向纱的排列密度 bL、bT ——指 1cm 宽长度上排了多少根合股纱，反映纱的稀密程度 面密度（织物重量）Gf：单位面积的纤维中重量，g/m2； 拉断力 PB：标距 100mm×25mm 宽度，kg。
K2O，Na2O，Li2O——降低熔融温度、粘度，耐水性、电性能 B2O3——耐酸性，改善电性能，降低熔点，黏度，但模量和强度下降 BeO---模量提高，毒性大 2 玻纤的制备 坩埚拉丝法（玻璃球法），直接熔融法（池窑法） 1.坩埚拉丝法制备连续玻璃纤维（制球+拉丝） 制玻璃球——熔融——漏丝（单丝）——浸润剂集束（原纱）——高速牵 引 单丝 filament,monofiber——由漏丝板拉出的单根纤维，直径约 6-8um 原纱 strand——单丝集束成原纱
有捻细纱.5-400tex
（2）纱的规格(技术指标)
① 单丝直径 df——4，6，8μ
② 原纱支数β0——40，80，160 ③ 股数 N
有捻纱：2-8 股，无捻纱：5-60 股
高 Tex 的直接无捻粗纱
④ 合股纱支数β0/N ⑤ 捻度：捻/m
⑥ 纱的拉断力 Pb：Kg、g 有碱、无碱、高强？浸润剂？（订货、购货）
湿度↑——ρv↓（水）温度↑——ρv↓（活动性）
⑵良好的高频介电性能
介电系数 ε，介质损耗 tgδ GFRP——雷达罩，微波天线的天线罩
⑶耐化学介质性能好
5 玻纤的品种与规格：
纱⑴品种
① 无捻纱
——纤维平行排列、松散，对树脂的浸润性好，但易断头、起毛、不易编
织
② 有捻纱 粗纱、细纱，
一般无捻粗纱、300-4800tex
. 布的断裂强度
牌号表示法
碳纤维
一、分类：
(1)按先驱体纤维原料的不同
聚丙烯腈基碳纤维 PAN-based
沥青基碳纤维 Pitch-based
粘胶基碳纤维 Rayon-based
(2) 按纤维力学性能分
通用级碳纤维（GP）和高性能碳纤维（HP）
高性能碳纤维包括中强型（MT）、高强型（HT）、超高强型（UHT）、中 模
冷却速度↑—Tg↑—V↑—密度ρ↓ 4 玻纤性质
力学性能：应力应变关系—直线，脆性特征；强度高，模量低；强度受湿 度影响大 Griffith 微裂缝理论 强度的尺寸效应或体积效应 ① 单丝直径 df 越小，强度越大 ②测试标距 l 愈大，强度愈小 ③纤维强度分散性大
热性能：⑴耐热性(好，但高温下强度下降) ⑵导热系数——低，绝热材 料 电性能：⑴电绝缘性好 ρv= 1011 – 1018 欧.厘米含碱量↑——ρv↓（载流子）
型（IM）、高模型（HM）、超高模型（UHM）
(3) 按碳纤维的制造方法不同分
碳纤维（800-1600℃）、石墨纤维（2000-3000℃）、氧化纤维（预氧化丝
200-300℃）、活性碳纤维和气相沉积碳纤维