基体 聚合物与金属
聚合物基复合材料应用
聚合物基复合材料应用聚合物基复合材料是一种由聚合物基体和加入了不同类型的增强剂、填料或添加剂的复合材料。
它具有轻质、高强度、耐磨、耐腐蚀等优点,被广泛应用于各个领域。
一、聚合物基复合材料在航空航天领域的应用聚合物基复合材料在航空航天领域发挥着重要作用。
由于其重量轻、强度高,可以有效减轻飞行器的重量,提高载荷能力和燃油效率。
同时,聚合物基复合材料具有良好的耐热性能,能够承受高温环境下的应力,因此被广泛应用于制造飞机机身、翼面、推进器等部件。
二、聚合物基复合材料在汽车制造领域的应用聚合物基复合材料在汽车制造领域也有广泛应用。
相比传统金属材料,聚合物基复合材料具有更好的抗冲击性和耐磨性,能够有效提高汽车的安全性和耐久性。
此外,聚合物基复合材料还具有良好的隔音和保温性能,能够提升汽车的乘坐舒适度。
三、聚合物基复合材料在建筑领域的应用在建筑领域,聚合物基复合材料可以用于制造建筑外墙板、屋顶材料、地板等。
聚合物基复合材料具有重量轻、耐候性好、防火性能好等特点,能够提高建筑物的安全性和耐久性。
此外,聚合物基复合材料还能够实现自洁效果,减少建筑物的维护成本。
四、聚合物基复合材料在体育器材领域的应用聚合物基复合材料在体育器材领域也有广泛应用。
例如,聚合物基复合材料可以用于制造高尔夫球杆、网球拍等。
与传统金属材料相比,聚合物基复合材料具有更好的弹性和耐磨性,能够提高球杆或拍的使用寿命和性能。
五、聚合物基复合材料在医疗领域的应用聚合物基复合材料在医疗领域也有重要应用。
例如,聚合物基复合材料可以用于制造人工关节、骨修复材料等。
聚合物基复合材料具有良好的生物相容性和生物可降解性,能够在人体内实现良好的适应性和组织修复效果。
六、聚合物基复合材料在环境保护领域的应用聚合物基复合材料在环境保护领域也有广泛应用。
例如,聚合物基复合材料可以用于制造太阳能电池板、风力发电叶片等。
聚合物基复合材料具有良好的光电转换效率和耐候性,能够有效利用清洁能源和减少环境污染。
坡莫合金屏蔽材料
坡莫合金屏蔽材料坡莫合金屏蔽材料是一种用于电磁屏蔽的材料,它由金属粉末和聚合物基体组成。
坡莫合金屏蔽材料具有优异的屏蔽性能和机械性能,被广泛应用于电子设备、通信设备、汽车电子等领域。
坡莫合金屏蔽材料的制备过程中,首先需要选择合适的金属粉末和聚合物基体。
金属粉末一般选择铜、铝、镍等导电性能好的金属,聚合物基体则选择具有良好机械性能和化学稳定性的材料。
然后,将金属粉末与聚合物基体进行混合,并通过热压、注塑等工艺将其加工成片状或薄膜状的屏蔽材料。
坡莫合金屏蔽材料具有较高的电导率和屏蔽性能。
金属粉末的添加使得材料具有优异的导电性能,能够有效地吸收和屏蔽外界的电磁波。
同时,金属粉末与聚合物基体的复合结构也能够提供材料良好的机械性能,使其具有较高的强度和耐磨性。
坡莫合金屏蔽材料的屏蔽性能主要取决于金属粉末的导电性能和分散性。
金属粉末的导电性能越好,屏蔽性能越强。
而金属粉末的分散性则决定了材料的均匀性和稳定性,影响着材料的屏蔽效果和使用寿命。
坡莫合金屏蔽材料的应用范围非常广泛。
在电子设备领域,它可以用于制造电磁屏蔽罩、屏蔽片、屏蔽垫等,保护电子元器件免受外界电磁干扰。
在通信设备领域,它可以用于制造天线罩、信号线屏蔽等,提高通信设备的抗干扰能力。
在汽车电子领域,它可以用于制造汽车导航系统、车载通信系统等,提高汽车电子设备的可靠性和稳定性。
除了以上应用领域,坡莫合金屏蔽材料还可以用于制造电磁屏蔽隔离间、电磁屏蔽服装等。
在电磁屏蔽隔离间中,它可以有效地隔离电磁辐射,保护人体免受电磁波的伤害。
在电磁屏蔽服装中,它可以为人体提供一个电磁辐射较小的环境,减少电磁辐射对人体的影响。
坡莫合金屏蔽材料是一种具有优异屏蔽性能和机械性能的材料,被广泛应用于电子设备、通信设备、汽车电子等领域。
它的研发和应用将为人们的生活和工作带来更多便利和安全。
随着科技的不断发展,相信坡莫合金屏蔽材料将会有更广阔的应用前景。
复合材料 第三章 复合材料的基体材料
颗粒增强钛合金,可以获得更高的高温性能。
美国己成功地试制成碳化硅纤维增强钛复合 材料,用它制成的叶片和传动轴等零件可用于高
性能航空发动机。
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现在已用于钛基复合材料的钛合金的成分和性能如下
钛合金的成分和性能
36
C、用于600-900 ℃的复合材料的金属基体 铁和铁合金是在此温度范围内使用的金
属基体。
46
(2 )
金属间化合物
金属间化合物种类繁多,而用于金属基 复合材料的金属间化合物通常是一些高温合 金,如铝化镍,铝化铁、铝化钛等,使用温
度可达1600℃。
47
在这些高温合金的晶体结构中,原子主
要以长程有序方式排列。由于这种有序在金
属间化合物中发生位错要比在无序合金中受 到更大的约束,因此能使化合物在高温下保
55
单靠金属与合金难以具有优良的综合物
理性能,而要靠优化设计和先进制造技术将 金属与增强物做成复合材料来满足需求。
56
例如,电子领域的集成电路,由于电子
器件的集成度越来越高,单位体积中的元件
数不断增多,功率增大,发热严重,需用热
膨胀系数小、导热性好的材料做基板和封装
零件,以便将热最迅速传走,避免产生热应 力,来提高器件的可靠性。
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3 功能用金属基复合材料的基体
功能用金属基复合材料随着电子、信息、
能源、汽车等工业技术的不断发展,越来越受 到各方面的重视,面临广阔的发展前景。
54
高技术领域的发展要求材料和器件具有 优良的综合物理性能,如同时具有高力学性
能、高导热、低热膨胀、高导电率、高抗电
弧烧蚀性、高摩擦系数和耐磨性等。
28
对于不同类型的复合材料应选用合适的铝、镁 合金基体。 例如,连续纤维增强金属基复合材料一般选用 纯铝或含合金元素少的单相铝合金; 而颗粒、晶须增强金属基复合材料则选择具 有高强度的铝合金。
复合材料的基体材
复合材料的基体材
常见的复合材料基体材料包括金属、聚合物和陶瓷等。
金属基体材料是最早被应用于复合材料的基体材料之一、金属基复合材料具有高强度、刚性和导热性能,还具有优良的机械性能和良好的成型性能。
由于金属本身的导热性和良好的电导性,金属基复合材料广泛应用于热传导和电传导方面的应用,如散热器、导电线和电子器件等。
聚合物基体材料是应用最广泛的复合材料基体材料之一、聚合物基复合材料具有重量轻、加工性能好、电绝缘性好、化学稳定性好等特点。
此外,聚合物基体材料的成本相对较低,易于大规模生产。
因此,聚合物基复合材料广泛应用于航空航天、汽车工业、电子设备和建筑等领域。
陶瓷基体材料具有高强度、高硬度、高耐压性和高耐磨性等特点。
陶瓷基复合材料的主要优点是在高温和高压环境下具有出色的性能。
陶瓷基复合材料常用于高性能陶瓷刀具、高温热力设备和用于材料强化的陶瓷纤维等领域。
此外,还有一些其他的基体材料,如碳纤维基体材料和纤维增强中空玻璃基体材料等。
碳纤维基体材料具有重量轻、高强度、高弹性模量和耐腐蚀性强等特点,常用于航空航天、汽车和体育器材等领域。
而纤维增强中空玻璃基体材料以其低密度、优良的隔热性能和抗雷击性能而得到广泛应用。
综上所述,复合材料的基体材料类型丰富多样,每种材料都有其独特的优点和应用领域。
随着科技的不断进步和需求的不断增加,对基体材料的研发和应用也在不断深入,为复合材料的发展提供了更广阔的空间。
聚合物基复合材料
聚合物基复合材料
聚合物基复合材料是由聚合物基体和增强物相互作用形成的复合材料,具有优异的力学性能、热稳定性和电绝缘性能,广泛应用于航空航天、汽车、建筑以及电子等领域。
聚合物基复合材料由于具有低密度、高强度、高刚度、耐腐蚀和自润滑等特点,在航空航天领域得到了广泛应用。
例如,碳纤维增强聚合物基复合材料具有高强度、低密度和耐高温性能,被广泛应用于制造飞机机身、翼面和发动机部件,能有效降低飞机的重量,提高燃油效率,提高飞机的载荷能力和飞行速度。
此外,聚合物基复合材料还被广泛应用于汽车制造领域。
相较于传统金属材料,聚合物基复合材料具有低密度、优异的力学性能和杰出的吸能能力,能够降低汽车整车重量,提高汽车燃油经济性和减少尾气排放。
因此,聚合物基复合材料被广泛应用于汽车车身、车顶、车门、引擎罩、底盘和车辆内部部件等。
在建筑领域,聚合物基复合材料也具有广泛的应用前景。
聚合物基复合材料具有轻质、高强度、耐候性和可塑性等特点,能够有效替代传统的建筑材料,例如水泥、钢材等。
聚合物基外墙材料、地板材料、隔热材料等聚合物基复合材料产品在建筑装饰、隔音隔热、防水防潮等方面具有广泛的应用。
此外,聚合物基复合材料还在电子领域得到了广泛应用。
聚合物基复合材料具有优异的电绝缘性能和低介电常数特点,能够有效隔离和保护电子元器件。
聚合物基复合材料在电路板、电子封装材料、电缆套管等领域具有广泛应用。
总之,聚合物基复合材料具有轻质高强、耐高温、抗腐蚀、电绝缘等一系列优异的特性,广泛应用于航空航天、汽车、建筑和电子等领域,为各行业的发展提供了更多的可能性。
聚合物基体
可再成型、易于修补、废品及边角料可再生利
用等优点。
24
热塑性基体的缺点:
①、是热塑性基体的熔体或溶液粘度很高,纤维
浸渍困难,预浸料制备及制品成型需要在高温高压下
进行,
②、聚碳酸酯或尼龙这样一些工程塑料,因耐热
性、抗蠕变性或耐药品性等方面问题而使应用受到限
制。
25
二、热固性基体
热固性基体(主要是不饱合聚酯树脂、环氧树 脂、酚醛树脂)一直在连续纤维增强树脂基复合材 料中占统治地位。 不饱合聚酯树脂、酚醛树脂主要用于玻璃增
Br O Br
手糊成型 喷射成型 RTM成型 模压成型 缠绕成型 拉挤成型
固 化 成 型
过氧化物引发剂
有机酸钴促进剂
纤维增强材料
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2 不饱和聚酯树脂的合成
不饱和聚酯的合成原理
O C R C O 二元酸酐 O
+
O HO R' OH
O
HO R' O C R C OH
二元醇
羟基酸
2HOR'OCORCO
HOR'OCORCOOR'OCORCOOH + 2H2O
热塑性非晶高聚物
热塑性结晶半晶高聚物
热固性高聚物
14
温度达到Tg附近时,非晶高聚物转变成软 而有弹性的橡胶态而半晶高聚物转变为软而韧 的皮革态;
热塑性非晶高聚物
热塑性结晶半晶高聚物
15
温度继续升高,高聚物达到流动温度Tf(非晶)
或Tm(结晶)而成为高粘度的流体(粘流态);
热塑性结晶半晶高聚物
热塑性非晶高聚物
19
(2)对纤维具有良好的浸润性和粘接力; (3)容易操作,如要求胶液具有足够长的适用期、
复合材料的基体材料
33
环氧树脂也存在一些缺点,比如耐候性差,环氧树脂中 一般含有芳香醚键,固化物经日光照射后易降解断链,所以 通常的双酚A型环氧树脂固化物在户外日晒,易失去光泽, 逐渐粉化,因此不宜用作户外的面漆。另外,环氧树脂低温 固化性能差,一般需在10℃以上固化,在10℃以下则固化缓 慢,对于大型物体如船舶、桥梁、港湾、油槽等寒季施工十 分不便。
饱和聚酯等通用型热固性树脂。
(2) 附着力强。环氧树脂固化体系中含有活性极
大的环氧基、羟基以及醚键、胺键、酯键等极性基团,
赋予环氧固化物对金属、陶瓷、玻璃、混凝士、木材
等极性基材以优良的附着力。
(3) 固化收缩率小。一般为1%~2%。是热固性
树脂中固化收缩率最小的品种之一(酚醛树脂为8%~
10%;不饱和聚酯树脂为4%~6%;有机硅树脂为4
(6) 稳定性好,抗化学药品性优良。不含碱、盐等杂质的 环氧树脂不易变质。只要贮存得当(密封、不受潮、不遇高温), 其贮存期为1年。超期后若检验合格仍可使用。环氧固化物具 有优良的化学稳定性。其耐碱、酸、盐等多种介质腐蚀的性 能优于不饱和聚酯树脂、酚醛树脂等热固性树脂。因此环氧 树脂大量用作防腐蚀底漆,又因环氧树脂固化物呈三维网状 结构,又能耐油类等的浸渍,大量应用于油槽、油轮、飞机 的整体油箱内壁衬里等。
24
提高树脂耐热性方法: 增加高分子链刚性:引入共轭双键、三键或环状结构; 进行结晶:-C-O-C-, -OH, -NH2等; 进行交联:交联键增加,提高分子间作用力。
25
三、耐腐蚀性能
树脂的腐蚀
物理作用:溶胀或溶解,导致结构破坏,性能下降 化学作用:化学键破坏或新的化学键 影响因素:
聚合物基复合材料
聚合物基复合材料聚合物基复合材料是一种由聚合物基体和强化材料组成的复合材料,具有轻质、高强度、耐腐蚀等优点,被广泛应用于航空航天、汽车制造、建筑材料等领域。
聚合物基复合材料的研究和应用已经成为材料科学领域的热点之一。
首先,聚合物基复合材料的基本组成是聚合物基体和强化材料。
聚合物基体通常采用树脂类材料,如环氧树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺树脂等,而强化材料则可以是玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等。
这些强化材料可以有效地提高复合材料的强度和刚度,使其具有优异的力学性能。
其次,聚合物基复合材料具有许多优越的性能。
首先是轻质性能,由于聚合物基体的密度较低,加上强化材料的高强度,使得复合材料具有很高的比强度和比刚度。
其次是耐腐蚀性能,聚合物基复合材料在恶劣环境下具有良好的耐腐蚀性能,可以替代传统的金属材料。
此外,聚合物基复合材料还具有良好的设计自由度,可以根据实际需求进行定制加工,满足不同领域的应用需求。
再次,聚合物基复合材料的制备工艺多样。
常见的制备工艺包括手工层叠、注塑成型、压缩成型等,其中注塑成型是目前应用最广泛的工艺之一。
通过不同的制备工艺,可以得到不同性能的聚合物基复合材料,满足不同领域的需求。
最后,聚合物基复合材料的应用领域非常广泛。
在航空航天领域,聚合物基复合材料被广泛应用于飞机机身、发动机零部件等;在汽车制造领域,聚合物基复合材料被应用于车身结构、内饰件等;在建筑材料领域,聚合物基复合材料被应用于地板、墙板、梁柱等。
可以说,聚合物基复合材料已经成为现代工程领域不可或缺的材料之一。
综上所述,聚合物基复合材料具有轻质、高强度、耐腐蚀等优点,具有广阔的应用前景。
随着材料科学的不断发展,相信聚合物基复合材料将会在更多领域展现其无穷魅力。
新型聚合物载体茂金属催化剂
新型聚合物载体茂金属催化剂茂金属催化剂是一种常用的有机合成催化剂,尤其是在不对称合成和烯烃聚合方面具有重要的应用。
茂金属催化剂中常见的金属包括铁、钨、钛和锆等。
为了提高催化剂的催化效率和再生能力,目前研究人员已经开始将茂金属催化剂与聚合物载体结合起来,形成新型的茂金属催化剂。
聚合物作为载体具有许多优良的性质,如良好的稳定性、可控性、易处理性以及可再生性等,这些性质使得聚合物载体在催化剂设计方面具有广阔的应用前景。
在催化剂的载体化过程中,聚合物载体可作为金属离子固定基体,同时还可以修饰金属离子的配位环境和电子状态,从而有效调控催化剂的性质。
由于茂金属催化剂具有易于合成、易于操作、反应条件温和等优点,因此,近年来逐渐成为了新型有机合成催化剂的主力军。
但是,茂金属催化剂的应用过程中也存在一些问题。
例如,很难在反应后将催化剂与产品分离,催化剂的循环利用受到了很大的限制。
此外,茂金属催化剂在反应过程中也会受到环境的影响,如空气湿度等。
由于聚合物具有良好的可控性和定向性,因此,通过在聚合物中嵌入茂金属催化剂,既可以改善茂金属催化剂的降解、分离和再生性能,还可以调控催化剂的活性和选择性。
例如,可以将双咔唑、多醇和二氧杂环戊烷等不同的官能基与聚合物原料进行反应,从而在聚合物分子中引入新的催化位点。
同时,通过控制聚合度和分子量,还可以调节催化剂的空间位阻和电荷分布等。
此外,聚合物载体可以提供更广的反应条件,如高温、高压、高酸碱性等,使催化剂在更广泛的反应体系中显示出更好的催化性能。
总的来说,将茂金属催化剂结合聚合物载体,既可以发挥茂金属催化剂的优良性质,又可以克服其缺点,为其应用提供更广泛的空间。
未来,在新型聚合物载体茂金属催化剂的研究领域中,需要进一步探究催化剂的合成、性质调节以及应用领域,为推动有机合成催化技术发展做出更多的贡献。
聚合物基体有哪些作用
聚合物基体有哪些作用
聚合物基体在各种应用中具有多种重要作用。
以下是一些常见的聚合物基体的作用描述:
1. 结构支撑作用:聚合物基体可以为材料提供结构支撑,增加材料的强度和稳定性。
例如,在建筑材料中,聚合物基体可以与其他材料(如纤维素、金属等)相结合,形成复合材料,增加其承载能力和耐久性。
2. 能量储存作用:聚合物基体在电池、超级电容器等能源存储装置中起到关键作用。
聚合物基体作为电解质或固体聚合物电解质,具有良好的离子传导性能和稳定性,可储存和释放能量。
3. 隔热保温作用:聚合物基体被广泛用于隔热和保温材料中。
由于聚合物基体通常具有低热导率和高绝缘性能,可以有效地减少热量传导和能量损失,提高建筑物和设备的能效。
4. 化学保护作用:聚合物基体具有抗腐蚀、耐化学品侵蚀等特性,可用于防腐涂料、管道涂层、储存容器等化学工业中。
聚合物基体能够隔绝化学物质与环境的接触,保护基材免受腐蚀和损坏。
5. 生物医学应用作用:聚合物基体在医学和生物领域具有广泛应用。
例如,聚合物基体可用于制备人工关节、组织工程支架、药物缓释系统等医疗器械,起到修复和替代组织的作用。
总之,聚合物基体在材料科学和工程中发挥着重要的作用,包括结构支撑、能量储存、隔热保温、化学保护和生物医学应用等多个方面。
这些作用带来了许多创新和进步,促进了各行业的发展和实用化。
复合材料概论第2章--复合材料的基体材料
国产太行战机用涡轮风扇航空发动机——高温高性能高铌钛铝合金材料
6
2.1.1 选择基体的原则
金属与合金品种繁多,目前用作金属基复合材料 的金属有:铝及铝合金,镁合金,钛合金,镍合 金,铜与铜合金,锌合金,铅、钛铝、镍铝金属 间化合物等。 基体材料成分的正确选择对能否充分组合和发挥
基体金属和增强物性能特点,获得预期的优异综 合性能十分重要。
第二章 复合材料的基体材料
金属材料 陶瓷材料 聚合物材料
1
2.1 金属材料
现代科学技术的发展对材料性能的要求越来
越高,特别是航天航空、军事等尖端科学技术的
发展,使得单一材料难以满足实际工程的要求,
这促进了金属基复合材料的迅猛发展。
2
1
2
3 与陶瓷材料相 比,金属基复合 材料具有高韧性 和高冲击性能、 热膨胀系数小等 优点
共价键化合物的原子自扩散系数非常高,高
纯的Si3N4 的固相烧结极为困难。因此,常用反
应烧结和热压烧结。前者是将Si3N4粉以适当的
方式成形后,在氮气氛中进行氮化合成(约
1350℃)。后者是将加适当的助烧剂
(MgO,Al2O3,1600~1700℃) 烧结。
38
氮化硼和氮化钛陶瓷
氮化硼陶瓷
BN有两种晶型:六方BN结构,性能与石墨相似,因此
化和高分子交联反应。 (临界温度和半衰期,常用的引发剂,p26)
促进剂:与催化剂或交联剂并用时,可以提高反应速率的表:Li2O-Al2O3-SiO2
32
微晶玻璃具有热膨胀系数小、导热系数 较大等特点,同时还具有一定的机械强度。
33
为获得力学性能优良的复合材料,加入的纤 维或晶须应与基体的热膨胀系数及弹性模量匹配,
复合膜的种类不同结构
复合膜的种类不同结构复合膜是指由两种或两种以上的材料通过层叠、共混或化学键合等方式构成的具有特定功能或性能的薄膜。
由于不同的组分和结构特性,复合膜被广泛应用于水处理、食品包装、医药、能源等领域。
1. 配位聚合物复合膜:该种膜由聚合物基体与金属络合物组成,金属络合物的存在可以提高复合膜的热稳定性、mechanical强度和选择性等性能。
常见的配位聚合物复合膜有亲水聚合物/金属络合物复合膜和疏水聚合物/金属络合物复合膜等。
其中,亲水聚合物通常是聚乙烯醇(PVA)、聚酰胺等,疏水聚合物通常是聚四氟乙烯(PTFE)等。
2.生物复合膜:该种膜由生物高分子材料和无机物质制成。
生物高分子可以是蛋白质、多糖等,无机物质可以是纳米材料,如硅酸盐、氧化锌等。
生物复合膜具有生物相容性和溶解性、力学性能等特点,被广泛应用于组织工程、生物传感器等领域。
3.储能材料复合膜:该种膜由聚合物和储能材料(如纳米颗粒)组成。
储能材料可以是锂离子、超级电容器电极材料等。
复合膜的研究旨在提高储能材料的电化学性能,如电容量、充放电速率等。
典型的储能材料复合膜有纳米颗粒/聚合物复合膜、石墨烯/聚合物复合膜等。
4.多孔复合膜:该种膜由聚合物和无机材料构成,在聚合物基体中形成微、纳米尺寸的孔隙结构。
多孔复合膜具有较大的比表面积和孔隙率,可以用于分离、过滤、传质等应用。
常见的多孔复合膜有聚合物膜/石墨烯复合膜、聚乙烯/硬质泡沫复合膜等。
5.中空纤维复合膜:该种膜由中空纤维和聚合物材料构成,中空纤维是中空的管状结构,内外表面由聚合物材料构成。
中空纤维复合膜具有高比表面积、良好的传质性能和机械性能,广泛应用于水处理、气体分离等领域。
总结起来,复合膜的种类丰富多样,每种复合膜都有不同的结构和特点,可以根据具体的应用需求来选择合适的复合膜。
这些复合膜的研究和应用对于提高材料性能、实现特定功能具有重要意义。
基体的概念
基体的概念基体的概念是材料科学中的一个重要术语,它描述的是构成复合材料或混合物的主要组成部分。
基体在复合材料中通常占据最大比例,为其他组分提供支撑和连接,因此对于复合材料的性能具有重要影响。
本文将对基体的概念进行详细解析,探讨其在材料科学领域的重要性和应用。
一、基体的定义与特征基体,又称为基质,是指复合材料中连续且占据主导地位的组分。
它通常具有较好的成膜性、黏附力和稳定性,能够将其他组分牢固地结合在一起。
基体的选择需根据复合材料的性能要求和应用领域来确定,其特性对于复合材料的力学、物理和化学性能具有决定性作用。
二、基体的类型根据基体的性质和来源,可以将其分为多种类型,如金属基体、陶瓷基体、聚合物基体等。
金属基体具有较高的强度和韧性,常用于制造高性能的复合材料,如铝合金、钛合金等。
陶瓷基体具有优异的耐高温、耐腐蚀性能,广泛应用于航空航天、电子等领域。
聚合物基体则具有良好的加工性能和耐化学腐蚀性,常用于制造日用品、汽车零部件等。
三、基体在复合材料中的作用1.支撑作用:基体为复合材料提供结构支撑,保持其形状和尺寸稳定性,防止其他组分在应力作用下发生变形或破裂。
2.传递载荷:基体能够将外部载荷传递到复合材料的其他组分,实现载荷的均匀分布,提高复合材料的整体性能。
3.保护作用:基体可以保护复合材料中的其他组分免受环境侵蚀,延长复合材料的使用寿命。
四、基体的选择与优化在选择基体时,需要考虑其与复合材料其他组分的相容性、成本、加工性能等因素。
通过调整基体的组成、结构和制备工艺,可以优化复合材料的性能,满足特定应用领域的需求。
例如,在航空航天领域,需要选择具有高比强度、高比刚度、优异耐高温性能的基体,以确保复合材料在极端环境下的稳定性和可靠性。
五、基体研究的未来发展随着科技的不断进步和材料科学的深入发展,基体的研究将持续深入。
未来,研究者们将致力于开发新型基体材料,提高基体的性能,降低成本,拓宽应用领域。
同时,通过微观结构设计、先进制备技术等方法,实现基体与其他组分的协同优化,进一步提高复合材料的整体性能。
聚合物基体在聚合物复合材料中的作用
聚合物基体在聚合物复合材料中的作用1.承载载荷:聚合物基体作为复合材料的主要载荷承载部分,负责吸收和传递来自外部环境的应力和载荷。
它能够在受力时承担拉伸、压缩、剪切等多种载荷,确保复合材料的强度和刚度。
2.分散增强:聚合物基体可以有效地分散和固定增强材料(如纤维、颗粒等)在复合材料中,提高增强材料的力学性能。
通过良好的分散,聚合物基体能够限制增强材料间的相互接触和滑移,提高复合材料的抗拉强度、屈服强度和韧性。
3.良好的界面粘结:聚合物基体能够与增强材料形成良好的界面粘结,增强复合材料的耐久性和力学性能。
在界面处,聚合物基体能够与增强材料发生物理化学作用,形成强大的界面粘结力,防止界面剥离、滑移和开裂等问题。
4.阻燃和耐腐蚀:聚合物基体可通过添加烟煤、红磷等阻燃剂和抗氧化剂、紫外线吸收剂等防腐剂,提高复合材料的耐燃性和耐腐蚀性。
这样可以保护增强材料不受热、化学物质和环境引起的损伤,延长复合材料的使用寿命。
5.调节热膨胀系数:聚合物基体的热膨胀系数可以通过选择不同的聚合物树脂以及添加填充剂进行调节,与增强材料的热膨胀系数匹配,减少由于温度变化引起的热应力和热变形。
这有助于提高复合材料的尺寸稳定性和精度。
6.加工性能:聚合物基体具有良好的加工性能,容易通过热成型、挤出、注塑等常规成型工艺进行加工。
这使得聚合物复合材料能够以不同形式的成型件,满足不同应用需求。
总的来说,聚合物基体在聚合物复合材料中起着关键的作用。
它不仅提供载荷承载能力,还能分散增强材料、形成良好的界面、阻燃耐腐蚀、调节热膨胀系数,并具有良好的加工性能。
这些功能使聚合物基体成为具有优异综合性能的聚合物复合材料的核心部分。
聚合物基体在聚合物复合材料中的作用
聚合物基体在聚合物复合材料中的作用聚合物复合材料是由聚合物基体和填充物组成的一种材料。
聚合物基体在复合材料中起着重要的作用,它不仅为材料提供了力学性能,还影响着材料的综合性能。
聚合物基体能够提供复合材料的力学性能。
聚合物基体具有较好的韧性和强度,能够承受外部载荷并分散到整个复合材料中。
聚合物基体的强度决定了复合材料的抗拉强度和抗压强度,而其韧性则决定了材料的断裂韧性和抗冲击性能。
因此,选择合适的聚合物基体可以使复合材料具有良好的力学性能,提高材料的强度和韧性。
聚合物基体能够增强复合材料的耐热性和耐腐蚀性。
聚合物基体通常具有较高的耐热性和耐腐蚀性,能够在高温环境和腐蚀介质中保持材料的性能稳定。
在一些特殊工作环境中,如航空航天领域和化学工业中,需要使用具有优异耐热性和耐腐蚀性的复合材料,而聚合物基体可以满足这些要求。
聚合物基体还能够影响复合材料的导热性和导电性。
一些聚合物基体具有较低的导热性和导电性,可以用于制备绝缘性能良好的复合材料。
而另一些聚合物基体具有较好的导热性和导电性,可以用于制备导热导电性能优异的复合材料。
根据不同的应用需求,可以选择合适的聚合物基体来调控复合材料的导热性和导电性。
聚合物基体还能够影响复合材料的加工性能和成本。
聚合物基体的加工性能决定了复合材料的成型工艺和成本。
一些聚合物基体具有良好的可塑性和可加工性,可以通过注塑、挤出等常规加工工艺进行成型。
而另一些聚合物基体则需要采用特殊的加工工艺,如层压、浸渍等工艺,增加了复合材料的制备难度和成本。
因此,在选择聚合物基体时需要考虑材料的加工性能和成本因素。
聚合物基体在聚合物复合材料中起着至关重要的作用。
它不仅为材料提供了力学性能,还影响着材料的耐热性、耐腐蚀性、导热性、导电性、加工性能和成本等方面。
选择合适的聚合物基体可以使复合材料具有优异的综合性能,满足不同领域的应用需求。
随着科学技术的不断进步,聚合物基体的研发和应用将进一步推动聚合物复合材料的发展与应用。
2.2聚合物基体详解
5
纤维的发展
•1855年瑞士人奥蒂玛斯把纤维素放在硝酸中得到硝化纤维素溶液,制 得第一根人造纤维; •1883年,法国人de Chardonnet把硝化纤维素放在酒精和乙醚中得到溶 液,得到人造丝;
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现代生活中的高分子材料-塑料
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现代生活中的高分子材料-塑料
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现代生活中的高分子材料-特种塑料
功能高分子:离子交换树脂、高分子分离膜、高吸水性树脂、 光刻胶、感光树脂、医用高分子、液晶高分子、 高导电高分子、电致发光高分子等。
16
2.4.1聚合物基体的种类、组分和作用
1. Composite matrix-聚合物的种类:
热固性基体: 如环氧树脂、酚醛树脂、双马树脂、不饱和聚酯等,
按
它们在制成最终产品前,通常为分子量较小的液态或固态预聚
失树加阻 等脂入聚
的量剂 体,、 积环引 ,境发 交温剂 联度和 剂和促 蒸湿进 发度剂 损,的
胶凝阶段 对成型工艺起决定性作用,是固化过程最重要的阶段。
硬化阶段
完全固化阶段
室温下,这段时间可能要几天至几星期。 完全固化通常是在室温下进行,并可用 后处理的方法来加速,如在80 ℃保温3 小时
31
分子中含有两个或两个以上环氧基团的有机高分子化 合物,除个别外,它们的相对分子质量都不高。
1.2.热塑性树脂特点:
优点: 具有高断裂韧性(高断裂应变和高冲击强度),这使得FRP具有更高
的损伤容限。
预浸料不需冷藏且贮存期无限、成型周期短、可再成型、易于修 补、废品及边角料可再生利用等优点。
缺点:
工艺性差。(熔体或溶液粘度很高,纤维浸渍困难,预浸料制 备及制品成型需要在高温高压下进行)
聚合物包覆膜在金属分离回收中的研究进展
化工进展Chemical Industry and Engineering Progress2023 年第 42 卷第 8 期聚合物包覆膜在金属分离回收中的研究进展王报英,王皝莹,闫军营,汪耀明,徐铜文(中国科学技术大学应用化学系,安徽 合肥 230026)摘要:聚合物包覆膜是在支撑液膜的基础上发展来的一种新型液膜,主要由载体、基体聚合物和增塑剂组成。
聚合物包覆膜由于具有选择性高、使用寿命长、稳定性高、设计灵活和成本较低等诸多优点,在金属分离回收领域逐渐引起极大关注。
本文综述了聚合物包覆膜的组成和制备方法以及近年来国内外利用不同类型的载体、增塑剂和基体聚合物制备的聚合物包覆膜在金属分离回收中的研究进展,探讨了聚合物包覆膜内载体迁移和固定点跳跃的两种传输机理,阐述了聚合物包覆膜的分离强化方法,详细介绍了聚合物包覆膜耦合电渗析强化金属离子分离过程的主要优势。
最后,总结了聚合物包覆膜在金属分离回收领域的未来发展亟需解决的问题,主要包括高性能、低成本载体的研发、膜微观结构与分离机理的深入探索以及如何推进聚合物包覆膜-电渗析技术的广泛应用等,对加快聚合物包覆膜的产业化进程具有指导意义。
关键词:膜;金属;回收;选择性;基体聚合物;载体中图分类号:TQ028 文献标志码:A 文章编号:1000-6613(2023)08-3990-15Research progress of polymer inclusion membrane in metalseparation and recoveryWANG Baoying ,WANG Huangying ,YAN Junying ,WANG Yaoming ,XU Tongwen(Department of Applied Chemistry, University of Science and Technology of China, Hefei 230026, Anhui, China)Abstract: Polymer inclusion membranes (PIMs) are new type of liquid membranes developed on thebasis of supported liquid membranes, which are mainly composed of carrier, base polymer and plasticizer. Due to the advantages of high selectivity, long service life, high stability, flexible design and low cost, PIMs have gradually attracted great attention in the field of metal separation and recovery. In this paper, the composition and preparation methods of PIMs and the research progress of PIMs made of different types of carriers, base polymers and plasticizers in metal separation and recovery in recent years were reviewed, the two transport mechanisms of carrier diffusion and fixed-site jumping in PIMs were discussed, the separation reinforcement methods of PIMs were elaborated, and the main advantages of PIMs coupled with electrodialysis to enhance metal ion separation process were introduced in detail. Finally, several critical issues in the future development of PIMs for metal separation and recovery were summarized, mainly including the research and development of high-performance and low-cost carriers, the deep exploration of membrane microstructure and separation mechanism, and the promotion of the wide application特约评述DOI :10.16085/j.issn.1000-6613.2023-0152收稿日期:2023-02-27;修改稿日期:2023-04-17。
固化重金属离子用地质聚合物基体的制备及其离子相容性
o f s n tk o n ;tego o m rm txh d ago o p t it wt oh C ad P f yaha dme al ) h epl e a i a o dc m ai ly i b t u l a i y r b i h n b
Re u t s o d h t c r d t 0 o , o tmie g o o y r s ls h we t a , u e a 2 C p i z d e p lme marx ti wih a if co y t s t a tr wo k bi t a d s r a ly n i
Absr c : o oy rmarx f rsa iii g h a y mea o swa r p r d wih mea a ln,fy a h a d t a t Ge p l me t o tb lzn e v tli n s p e a e t t k o i l s n i sl a f me a o i a mae i l ci ae y s di ii u ss l r w t ra sa tv t d b o um tr ga s a e n t e ot o o a x e me tl c d wa e l s ,b s d o h rh g n le p r n a i
( 南京 工业 大 学 材 料科 学 与工程 学 院 , 苏 南京 2 0 0 ) 江 10 9
摘 要 :以改 性 钠 水 玻 璃 激 发 粉 煤 灰 、 高岭 土 和 硅 灰 等 复合 硅 、 固体 原料 , 用混 合 正 交 实验 设 计 方 法 , 定 了 偏 铝 采 确
固化重金属 离子用地质聚合物基体 的配方并初步研 究 了基 体与 c “ 、h 的相容 性. 果表 明: 常温 (0℃ ) u P“ 结 在 2 养 护条件下 、( i ,/ ( 1 4 0 水玻 璃模数 M =12时 , n SO ) n A , )= . 、 O . 可以获得 制备性 能和 力 学性 能 良好 的地 质聚 合物基
金属电极 吸附 聚合物
金属电极吸附聚合物
金属电极与聚合物之间的吸附行为是一个重要的研究领域,涉及到许多实际应用,例如在有机太阳电池、锂离子电池和聚合物保护膜等方面的应用。
在有机太阳电池中,金属电极作为阳极,其性能直接影响到器件的效率和稳定性。
为了提高金属电极的性能,人们通常会在金属电极表面修饰一层聚合物。
这层聚合物可以有效地调控锂离子的迁移行为,抑制潜在的锂枝晶的生长,减小锂金属和电解液的副反应,从而有效稳定锂金属电极,提升锂金属电池的电化学性能。
此外,聚合物保护膜在前期的研究中展现出了出色稳定锂金属电极的特性,但距离真正的实际应用仍有很长的路要走。
因为当前实验室水平测试的性能并不能有效地在实际应用中重复。
这些往往在实验室中被忽略的因素恰恰是推动材料设计在实际应用中的关键所在。
例如,电化学稳定性和离子电导率更高、机械性能更为优异等。
同时,可以通过合理的结构设计和高效的材料工程加工,多孔聚合物可以在没有任何离子导电基团的情况下提供Li+的传输通道。
这一特性显著拓宽了可用于稳定锂金属电极的聚合物的选择范围。
综上所述,金属电极与聚合物之间的吸附行为是一个复杂的过程,涉及到多个因素如电极材料、聚合物性质、溶液环境等。
为了更好地了解和控制这一过程,需要进行更深入的理论和实验研究。
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聚砜/聚醚砜(PS/PES) 聚砜/聚醚砜(PS/PES) 抗氧化性好,尺寸稳定性,并有一定的韧性 抗氧化性好,尺寸稳定性,
2.1.1 聚合物 4) 橡 胶
-------------------------------------------
基 体
(略)
Summary
聚合物作为复合材料用量最大的基体材料,种类繁 聚合物作为复合材料用量最大的基体材料, 多,应用场合各异。应从工艺性能、力学性能、耐热性、成 应用场合各异。应从工艺性能、力学性能、耐热性、 型收缩率、应用范围来比较UP、EP、PF以及PI树脂之差异。 以及PI树脂之差异。 型收缩率、应用范围来比较UP、EP、PF以及 树脂之差异
聚苯并咪唑(PBI) 聚苯并咪唑(PBI) 优异的热稳定性
2.1.1 聚合物 3) 热塑性树脂
-------------------------------------------
基 体
优点 高断裂韧性; 高断裂韧性; 成型周期短(无固化期); 成型周期短(无固化期); 废品、边角料可再生利用。 废品、边角料可再生利用。 缺点 成型工艺相对而言比较苛刻。 成型工艺相对而言比较苛刻。
Content
第I部分 复合材料科学基础
第2 章 基 体 2.1 聚合物基体与金属基体 2.1.1 聚合物基体 2.1.2 金属基体
2.1.1 聚合物 1) 概 述
-------------------------------------------
基 体
分类 热 行 为:热固性和热塑性 特性与用途:一般;耐热;阻燃等 特性与用途:一般;耐热; 成型工艺:手糊用;喷射用;缠绕用等 成型工艺:手糊用;喷射用;
Composite Materials & Processing Technology
张学军 Tel: 6441 8679
zhangxj@
Review
第I部分 复合材料科学基础
第1章 增强体
* * * *
纤维 晶须与颗粒
基 体 (Matrix) Matrix) 作 用 固定纤维并将其粘合成整体; 固定纤维并将其粘合成整体; 在纤维间传递载荷并使其均匀分配; 在纤维间传递载荷并使其均匀分配; 保护纤维免于环境影响; 保护纤维免于环境影响; 影响(决定)复合材料的某些性能; 影响(决定)复合材料的某些性能; 决定(影响)成型方法与工艺参数的选择。 决定(影响)成型方法与工艺参数的选择。 分 类 聚合物基体( );金属基体 金属基体; 聚合物基体(树脂与橡胶);金属基体;陶瓷基 混凝土) 基体。 体;水泥(/混凝土)基体;碳(质)基体。 水泥( 混凝土 基体;
铝合金
d. 集成电路的元件(高导热率性能) 高导热率性能)
银, 铜, 铝等金属
2.1.2 金 属
-------------------------------------------
基 体
3) 选 用 原 则 ¤ 金属基复合材料组成特点
连续纤维增强时,可选用强度低但与纤维有很好相容性 连续纤维增强时, 和塑性的低强度合金 (纤维是主要的承载物) 纤维是主要的承载物)
化学相容性: 化学相容性: 形成合适、稳定的界面, 形成合适、稳定的界面, 不会发生有害的化学反应
2.1.2 金 属
-------------------------------------------
基 体
4) 结构材料用金属基体 小于450℃ 小于450℃ : 铝、镁及其合金基体 450---650℃ 450---650℃ : 钛合金 650---1200℃ 以上: 650---1200℃ 以上: 金属间化合物 镍基耐热(高温) 镍基耐热(高温)合金 铁基耐热合金
聚合物的结构和性能( 聚合物的结构和性能(略)
2.1.1 聚合物 1) 概 述
-------------------------------------------
基 体
选用标准 满足产品的使用需要(使用温度、强度、刚度、耐环境性等); 使用温度、强度、刚度、 对于纤维有良好的浸润性和粘接力; 对于纤维有良好的浸润性和粘接力; 工艺性能好(足够长的存贮期、固化收缩小等); 足够长的存贮期、 低毒性、刺激性小; 低毒性、刺激性小; 价格合理。 价格合理。
2.1.1 聚合物
-------------------------------------------
基 体
聚醚醚酮(PEEK) 聚醚醚酮(PEEK) 模量与环氧相当,强度优于环氧,而断裂韧性极高; 模量与环氧相当,强度优于环氧,而断裂韧性极高; 耐化学腐蚀性与环氧相当; 耐化学腐蚀性与环氧相当; 吸湿率比环氧低; 吸湿率比环氧低; 优秀的阻燃性,极低的发烟率和有毒气体释放率; 优秀的阻燃性,极低的发烟率和有毒气体释放率; 极好的耐辐射性。 极好的耐辐射性。 (相当好的热稳定性) 相当好的热稳定性) (优良长期耐蠕变性能和耐疲劳性能) 优良长期耐蠕变性能和耐疲劳性能)
2.1.2 金 属 1) 概 述
-------------------------------------------
基 体
与聚合物材料相比 聚合物材料相比 金属材料高强高模, 耐冲击,导电导热性能优异, 金属材料高强高模, 耐冲击,导电导热性能优异, 高温下不变形,尺寸稳定,不老化,不吸湿, 高温下不变形,尺寸稳定,不老化,不吸湿,耐磨损等 与陶瓷材料相比 陶瓷材料相比 金属材料的高韧性和耐冲击性能是陶瓷材料无法 比拟的
2.1.2 金 属 1) 概 述
-------------------------------------------
基 体
密度(g/cm 密度(g/cm3):铝,2.7; 铜, 8.9; 钢, 7.8; 钛, 4.5
各类金属中比强度最高的是钛
性能
导电性: 导电性: 银, 铜, 铝 缺点: 缺点: 抗腐蚀性 密度大
2.1.2 金 属
------------------------------------------知识介绍
基 体
金属间化合物 定义: 在纯金属中加入合金元素后,可以形成固溶体或化合 定义: 在纯金属中加入合金元素后, 当溶质含量超过固溶体的溶解能力时, 物。当溶质含量超过固溶体的溶解能力时,由于组元间相互 作用,将形成金属-金属或金属-非金属的化合物。 作用,将形成金属-金属或金属-非金属的化合物。它是具有 不同于母体金属结构的新相。 不同于母体金属结构的新相。 特性:既有金属性能,又有共价键特征。 特性:既有金属性能,又有共价键特征。 应用: 应用: 合金的强化相; 合金的强化相; 定向凝固共晶复合材料的强化相; 定向凝固共晶复合材料的强化相; 耐高温、多功能复合材料 耐高温、 实例:NiAl;AlCu2 实例:NiAl;
2.1.1 聚合物 2) 热固性树脂
-------------------------------------------
基 体
优点:良好的工艺性 优点:
(固化前为液态,可常温常压下浸渍纤维;固化后,稳定) 固化前为液态,可常温常压下浸渍纤维;固化后,稳定)
缺点: 时效性(存贮期); 缺点: 时效性( 材料韧性差(固化后脆)
2.1.1 聚合物
-------------------------------------------
基 体
常用热固性树脂之一 不饱和聚酯(UP) 不饱和聚酯(UP)
a. 合成(略) 合成( b. 特点 工艺性能良好,室温固化,常压成型; 工艺性能良好,室温固化,常压成型; 固化后树脂综合性能良好; 固化后树脂综合性能良好; 价格低廉,比酚醛略高,远低于环氧树脂; 价格低廉,比酚醛略高,远低于环氧树脂; 固化时体积收缩大(4-6 %); 固化时体积收缩大( 成型时气味和毒性较大; 成型时气味和毒性较大; 耐热性差,模量和强度较低,易变形。 耐热性差,模量和强度较低,易变形。 c. 应用情况 用量最大,可用于手糊、模压、缠绕、 用量最大,可用于手糊、模压、缠绕、拉挤等工艺 牌号繁多,用途广泛,主要用于玻璃钢( 牌号繁多,用途广泛,主要用于玻璃钢(非承力件)
(双重特性,性能更优) 双重特性,
2.1.1 聚合物
-------------------------------------------
基 体
其他高性能热固性树脂
聚酰亚胺(Polyimides, PI) PI) 聚酰亚胺( 产量最大的一类耐高温树脂; 产量最大的一类耐高温树脂; 突出的耐辐射性; 突出的耐辐射性; 良好的耐热性. 良好的耐热性. (对氧和热都十分稳定) 对氧和热都十分稳定)
非连续增强时, 非连续增强时,选用高强度的金属基体 (基体是主要的承载物) 基体是主要的承载物)
2.1.2 金 属
-------------------------------------------
基 体
3) 选 用 原 则 ¤ 基体金属与增强体的相容性
物理相容性: 物理相容性: 润湿性 热膨胀匹配性
2.1.1 聚合物
-------------------------------------------
基 体
常用热固性树脂之二 环氧树脂(EP) 环氧树脂(EP)
a. 合成(略) 合成( b. 特点 适用性强(种类多); 适用性强( 工艺性能良好; 工艺性能良好; 粘接力大; 粘接力大; 固化时体积收缩小(1-2 %); 固化时体积收缩小( 固化脆(但加入增韧剂,可以改善)。 固化脆(但加入增韧剂, c. 应用情况 主承力结构件
2.1.1 聚合物 3) 热塑性树脂
-------------------------------------------
基 体
通用热塑性树脂 (略)
高性能热塑性树脂 聚醚醚酮(PEEK);聚碳酸酯(PC);聚砜 );聚碳酸酯 );聚砜 聚醚醚酮(PEEK);聚碳酸酯(PC); PS);聚苯硫醚(PPS);聚醚酮酮(PEKK) );聚苯硫醚 );聚醚酮酮 (PS);聚苯硫醚(PPS);聚醚酮酮(PEKK)