六 聚合物基复合材料PPT课件

(4). 碳化硅纤维增强塑料
碳化硅纤维与环氧树脂复合时不需要进行表面处理，粘结力就很强。复 合材料的抗弯强度和抗冲击强度为碳纤维增强环氧树脂的两倍。用于与 碳纤维混合叠层进行复合可以弥补碳纤维的不足。
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D. 其他纤维增强塑料
石棉纤维、矿棉纤维、棉纤维、麻纤维、木质纤维、合成纤维
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A. 玻璃纤维增强热固性塑料（GFRP)
特点： • 比重小、比强度高。 • 具有良好的耐腐蚀性，三种GFRP的耐腐蚀性能均超过不锈钢，
期中玻璃纤维增强环氧树脂最突出。 • 良好的电绝缘材料，其电阻率和击穿电压强度都达到了电绝缘材
料的标准。 • 不受电磁作用的影响，不反射无线电波，微波透过性好。 • 保温、隔热、隔音、减振。 • 刚性差、耐热性和导热性低、容易老化。
以上的高温可以短期使用。耐烧蚀，可用作飞船的外壳。耐电弧性好。价 格便宜，不足是性能较脆，固化时有小分子放出，尺寸不稳定。
玻璃纤维增强聚酯树脂：加工性能好，可采用各种成型方法进行加工成型，
可制作大型构件，不足是固化时收缩率大，耐酸、耐碱性稍差，不宜制作耐 酸性的设备及管件。
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各种玻璃钢与金属性能的比较
矿物纤维与树脂接触面积大，因而分配、定向性好，挠度扭曲小。 加入50％矿物纤维可以使聚丙烯的抗冲击强度提高50％，热变形温度提高 14％，弯曲强度提高53％。
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几种纤维增强树脂的特点
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B. 玻璃纤维增强热塑性塑料（FR-TP)
热塑性塑料：聚酰胺、聚丙烯、低压聚乙烯、ABS树脂、聚甲醛、聚碳酸酯 聚苯醚
几种典型金属及FR-TP的强度对比
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(1). 玻璃纤维增强聚丙烯（FR-PP）
玻璃纤维大大提高聚丙烯的机械强度，短切玻璃纤维增加到30－40％时， 强度达到100MPa，并能改善聚丙烯的低温脆性。 FR-PP吸水率小，在水中长时间煮对强度影响不大。
不足：碳纤维与塑料的粘结性差，而且各向异性，价格昂贵。
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(2). 芳香族聚酰胺纤维增强塑料
抗拉强度大于GFRP，与碳纤维增强环氧树脂相当，耐冲击性能优于碳 纤维增强环氧树脂，具有压延性，耐疲劳性好于GFRP或金属铝。 (3). 硼纤维增强塑料
刚度好，强度和弹性模量均高于碳纤维增强环氧树脂。
(6). 玻璃纤维增强聚甲醛（FR-POM）
加入玻璃纤维明显提高耐疲劳性能和耐蠕变性能 不耐紫外线照射，需在塑料中加入紫外线吸收剂 加入玻璃纤维降低耐磨性能
(7). 玻璃纤维增强聚苯醚（FR-PPO）
FR-PPO蠕变性很小，3/4的变形量发生在24小时内，耐疲劳强度高 热膨胀系数小，为FR-TP中最小，接近金属的热膨胀系数 电绝缘性不受温度、湿度、频率影响，为工程塑料中最好
学性能相当出色。
b. 抗疲劳性能好， 纤维与基体的界面能够阻止裂纹的扩展，在破坏前有
明显的征兆。
c. 减振性能好，纤维与基体界面具有吸振的能力，其振动阻尼很高。
d. 高温性能好，适宜作烧蚀材料。
e. 安全性好，纤维数量大，材料超载时载荷可以重新分配到其他纤维上。
f. 可设计性强、成型工艺简单。
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(2). 玻璃纤维增强聚酰胺（FR-PA）
玻璃纤维增强尼龙6（FR-PA6）、玻璃纤维增强尼龙66 （FR-PA66）、…………
玻璃纤维可提高聚酰胺的尺寸稳定性、强度、耐热性、耐水性。 玻璃纤维会降低聚酰胺的耐磨性。
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(3). 玻璃纤维增强聚苯乙烯类塑料
20％玻璃纤维可提高AS抗拉强度近一倍，弹性模量提高几倍，热变形温度 提高10-15oC。线膨胀系数随着玻璃纤维的增加而减少。 玻璃纤维会提高AS、PS的冲击强度，但会降低ABS的冲击强度。 玻璃纤维与聚苯乙烯类树脂复合时需加入偶联剂
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各种塑料与其玻璃纤维增强后的性能对比
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C. 高强度、高模量纤维增强塑料
(1). 碳纤维增强塑料 碳纤维增强环氧树脂复合材料强度、刚度、耐热性均突出。
质量轻：比GFRP低1/4，比钢低3－4倍。 刚度高：可比拟钢 抗冲击：手枪在10步远的距离不能射穿1cm厚的碳纤维增强环氧塑料板 耐热性：可在12000oC的高温下经受10秒钟不变形
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分类：玻璃纤维增强环氧树脂、玻璃纤维增强酚醛树脂、玻璃纤维增强聚酯树脂
玻璃纤维增强环氧树脂：综合性能最好，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。固化时没有小分子放出，尺寸稳定性好。不 足是树脂年度大，加工不方便，而且成型时需要加热，不能制造大的部件。
玻璃纤维增强酚醛树脂：耐热性最好，可以在200oC下长期使用，在1000oC
(1). 石棉纤维增强聚丙烯复合材料
断裂伸长率：200％变为10％，抗拉弹性模量大大提高，为纯聚丙烯三倍； 热变形温度：100oC变为140oC，提高了30oC; 线膨胀系数：11.3×10-5 cm/oC变为4.3 ×10-5 cm/oC，成形加工尺寸稳定性 变好。
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(2). 矿物纤维增强塑料 矿物纤维增强聚丙烯、矿物纤维增强聚酯
(4). 玻璃纤维增强聚碳酸酯
聚碳酸酯是一种钢韧相兼的工程塑料，但容易产生应力开裂、耐疲劳性能差。 加入玻璃纤维后疲劳强度提高2－3倍，耐应力开裂性能提高6－8倍，耐热性提 高10－20oC，线膨胀系数减少，适合做耐热的机械零件。
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(5). 玻璃纤维增强聚酯
机械强度较其他玻璃纤维增强热塑性塑料均高 耐热性提高幅度最大，85oC－240oC，耐热度最高 在高温下易水解，不适合在高温水蒸气下使用
第四章 聚合物基复合材料
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Outline
• 聚合物基复合材料的种类和性能 • 聚合物基复合材料成型加工技术 • 聚合物基复合材料的界面 • 聚合物基复合材料的应用
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1. 聚合物基复合材料的种类和性能
聚合物基复合材料的优点
a. 具有比较高的比强度和比模量，可以和常用的金属材料进行比较，力