纺织复合材料复习
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（二） 1、纺织复合材料：以纺织材料(纤维、纱线、织物作为增强体)与基体结合形成的复合材料 是现代纺织材料技术和复合材料技术的集成与创新。
特点： 1）显著的抵抗应力集中、冲击损伤和裂纹扩展的能力，而且还能实现复合材料结构件的近 净体加工。 2）受到航空、航天、国防等领域的广泛重视，成为国家防御、航空航天、能源环境、交通 运输等领域的重要基础材料。 2、分类（按基体材料分） 1）聚合物基复合材料（热塑性树脂基 、橡胶基、热固性树脂基） 2）金属基复合材料（高熔点金属基、 轻金属基、金属间化合物基） 3）陶瓷基复合材料（玻璃基、高温陶瓷基、玻璃陶瓷基） 4）水泥基复合材料 5）碳基复合材料 3、高比强度、高比模量（刚度） 比强度 = 拉伸强度/密度 MPa /（g/cm3）质量相等的前提下，衡量材料承载能力； 比模量 = 弹性模量/密度 GPa /（g/cm3）质量相等的前提下，刚度特性指标； 1）一般比强度愈大，原料自重就愈小；比模量越大，零件的刚性就愈大。 2）据估计，当用复合材料和用高强度钢制成具有相同强度的零件时，其重量可减轻 70％左 右，这对于需要减轻材料重量的构件具有十分重大的意义。
2、酚醛树脂的定义：酚酚类与醛类的缩聚产物通称为酚醛树脂（Phenolic Resins，简记为 ph） 。一般常指由苯酚和甲醛经缩聚反应而得的合成树脂。是最早发明的 一类热固性树脂。
3、不饱和聚酯树脂定义：不饱和聚酯树脂（Unsaturated Polyester Resins，简记为 UPR 或 UP）是由不饱和二元羧酸（或酸酐）、饱和二元羧酸（或酸酐）组成的混合酸与多元醇缩 聚而成的、具有酯键和不饱和双键的线型高分子化合物。
第三章 （一）基体材料组分 1. 聚合物基体：基体材料主要成分，决定复合材料的 性能、成型工艺及价格。 要求：具有较高的力学性能、介电性能、耐热性能和 耐老化性能，并且要施工简单，有良好的工 艺性 能。 2. 辅助剂
①固化剂（引发剂、促进剂） ②稀释剂：降低聚合物基体粘度，便于施工。
（二）基体的作用 ①均衡载荷，传递载荷（将单根的纤维粘成整体）； ②保护纤维，防止纤维磨损； ③赋予复合材料各种特性（耐热、耐腐蚀、阻燃、抗辐射）； ④决定复合材料生产工艺、成型方法。 （三）1、环氧树脂的定义：环氧树脂是指含有两个或两个以上环氧基团,它们的相对分子质 量都不高的有机高分子化合物。
第四章 1、纤维增强复合材料定义：纤维增强复合材料 FRP 是指增强材料选用纤维或纤维制品的复 合材料，亦可称为纺织复合材料。这种复合材料可能是柔软的或者是相当刚硬的。 2、界面相所起的作用：位于增强相和基体相之间并使两相彼此相连的、化学成分和力学性 质与相邻两相有明显区别、能够在相邻两相间起传递载荷作用的区域 3、纺织结构构成形体
can be damaged by impact with debris floating in the water or striking
hand. Similarly, the hulls of some naval ships are made using up to 100
plies of woven glass fabric that must be stacked and consolidated by hand. The lack of a z-direction binder means the plies must be individually stacked and that adds considerably to the fabrication time. Furthermore, the lack of through-thickness fibers means that the plies can slip during lay-up, and this can misalign the fiber orientations in the composite component. These problems can be alleviated to some extent by semiautomated processes that reduce the amount of labor, although the equipment is very expensive and is often only suitable for fabricating certain types of structures, such as flat and slightly curved panels. A further problem with fabricating composites is that production rates are often low because of the slow curing of the resin matrix, even at elevated temperature.As well as high cost, another major disadvantage of 2D laminates is their low through-thickness mechanical properties because of the lack of z-direction fibers. The two-dimensional arrangement of fibers provides very little stiffness and strength in the through-thickness direction because these properties are determined by the low mechanical properties of the resin and fiber-to-resin interface.A further problem with 2D laminates is their poor impact damage resistance and low post-impact mechanical properties. Laminates are prone to delamination damage when impacted by low speed projectiles because of the poor through-thickness strength. This is a
major concern with composite aircraft structures where tools dropped
during maintenance, bird strikes, hail impacts and stone impacts can
cause damage.Similarly, the composite hulls to yachts, boats and ships
consolidate the laminate plies into a preformed component. In the
production of some aircraft structures up to 60 plies of carbon fabric or
carbon epoxy prepreg tape must be individually stacked and aligned by
生产玻璃纤维的常用方法主要有：坩埚法拉丝、池窑漏板法拉丝法。 一）玻璃纤维的物理性能 1.外观和密度
玻璃纤维呈表面光滑的圆柱体，表面光滑，纤维之间的 抱合力非常小，不利于和树脂粘结。玻璃纤维彼此相靠 近时，空隙填充得较为密实，有利于提高玻璃钢制品的 玻璃含量。 2.力学性能 （1）拉伸强度 玻璃纤维的最大特点是拉伸强度高。一般玻璃制品的拉伸强度只有 40 ~ 100 MPa，而直径 3 ~ 9 um 的玻璃纤维拉伸强度则高达 1500 ~ 4000 MPa，较一般合成纤维高约 10 倍，比合金钢 还高 2 倍。 （2）纤维的弹性 玻璃纤维的弹性模量约为 7 × 10^4 MPa，只有普通钢的三分之一，致使复合材料的刚度较 低。对玻璃纤维的弹性模量起主要作用的是其化学组成。实践证明，加入氧化铍、氧化镁能 够提高玻璃纤维的弹性模量。 （3）纤维的耐磨性和耐折性（柔性） 玻璃纤维的耐磨性是指纤维抵抗磨擦的能力；玻璃纤维的耐折性是指纤维抵抗折断的能力。 玻璃纤维这两个性能都很差，经过揉搓摩擦容易受伤或断裂，这是玻纤的严重缺点。 （4）纤维热性能 导热系数是指通过单位传热面积 1m^2，温度梯度为 1 度/ m，时间为 1 小时所通过的热量。 玻璃的导热系数为 0.6 ~ 1.1 千卡/米·度·时，但拉制成玻璃纤维后，其导热系数只有 0.03 千卡/米·度·时。产生这种现源自文库的原因，主要是纤维间的空隙较大，容重较小所致；容重 越小，其导热系数越小，主要是因为空气导热系数低所致；导热系数越小，隔热性能越好。 （5）纤维的光学性能 由于玻璃纤维具有优良的光学性能，因而可以制成透明玻璃钢，进而制成各种采光材料、导 光管以传送光束或光学物像。这在现代通信技术等方面也得到了广泛应用。 2、碳纤维
.按原料分类 碳纤维、聚丙烯腈基碳纤维沥青基碳纤维、粘胶基碳纤维 碳化方法纺丝
3、芳纶 芳纶纤维工业化的产品主要有两种：间位芳纶 1313 和对位芳纶 1414。 特点 芳纶具有超高强度、高模量和耐高温、耐酸耐碱、重量轻等优良性能强度是钢丝的 5-6
倍，模量为钢丝或玻璃纤维的 2-3 倍，韧性是钢丝的 2 倍，而重量仅为钢丝的 1/5 左右，在 560℃下，不分解，不融熔芳纶纤维还具有良好的绝缘性和抗老化性能，其发明被认为是高 性能纤维材料领域的一个里程碑。
一、第一章 （一）绪论
1、复合材料：两种或两种以上物理和化学性质不同的物质组合而成的一种多相固体材料。 2、复合材料的组成及作用 3、基体、界面和增强体 基体：复合材料中的连续相，起到将增强体粘结成整体、并赋予复合材料一定形状、传递外 界作用力、保护增强体免受外界环境侵蚀的作用。（环氧树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯树脂、 高性能树脂基体） 增强体：高性能结构复合材料的关键组分，在复合材料中起着增加强度、改善性能的作用。 （玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、其他高性能纤维（高强高模聚乙烯纤维、陶瓷纤维、金属 纤维、硼纤维）） 界面：复合材料中增强体与基体接触构成的界面。
机织（weaving）、针织（knitting）、编织（braiding）和非织造（non-woven）等 4、二维织物常用组织：平纹、缎纹 5、三轴向的平面织物（了解）
6、The limitation of 2D preform Composite
A serious disadvantage is that the current manufacturing processes for
composite components can be expensive.Conventional processing
techniques used to fabricate composites, such as wet hand lay-up, resin
transfer moulding,require a high amount of skilled labor to cut, stack and
二、第二章 1、复合材料组成部分中增强材料所起的作用
1） 纤维在复合材料中起增强作用，是主要承力组分 2）纤维不仅能使材料显示出较高的抗拉强度和刚度而且能减少收缩，提高热变形温度和 低温冲击强度等 2、三大纤维 1)玻璃纤维
分类（以不同的含碱量来区分）：无碱玻璃纤维、中碱玻璃纤维、高碱玻璃纤维、特种 玻璃纤维
特点： 1）显著的抵抗应力集中、冲击损伤和裂纹扩展的能力，而且还能实现复合材料结构件的近 净体加工。 2）受到航空、航天、国防等领域的广泛重视，成为国家防御、航空航天、能源环境、交通 运输等领域的重要基础材料。 2、分类（按基体材料分） 1）聚合物基复合材料（热塑性树脂基 、橡胶基、热固性树脂基） 2）金属基复合材料（高熔点金属基、 轻金属基、金属间化合物基） 3）陶瓷基复合材料（玻璃基、高温陶瓷基、玻璃陶瓷基） 4）水泥基复合材料 5）碳基复合材料 3、高比强度、高比模量（刚度） 比强度 = 拉伸强度/密度 MPa /（g/cm3）质量相等的前提下，衡量材料承载能力； 比模量 = 弹性模量/密度 GPa /（g/cm3）质量相等的前提下，刚度特性指标； 1）一般比强度愈大，原料自重就愈小；比模量越大，零件的刚性就愈大。 2）据估计，当用复合材料和用高强度钢制成具有相同强度的零件时，其重量可减轻 70％左 右，这对于需要减轻材料重量的构件具有十分重大的意义。
2、酚醛树脂的定义：酚酚类与醛类的缩聚产物通称为酚醛树脂（Phenolic Resins，简记为 ph） 。一般常指由苯酚和甲醛经缩聚反应而得的合成树脂。是最早发明的 一类热固性树脂。
3、不饱和聚酯树脂定义：不饱和聚酯树脂（Unsaturated Polyester Resins，简记为 UPR 或 UP）是由不饱和二元羧酸（或酸酐）、饱和二元羧酸（或酸酐）组成的混合酸与多元醇缩 聚而成的、具有酯键和不饱和双键的线型高分子化合物。
第三章 （一）基体材料组分 1. 聚合物基体：基体材料主要成分，决定复合材料的 性能、成型工艺及价格。 要求：具有较高的力学性能、介电性能、耐热性能和 耐老化性能，并且要施工简单，有良好的工 艺性 能。 2. 辅助剂
①固化剂（引发剂、促进剂） ②稀释剂：降低聚合物基体粘度，便于施工。
（二）基体的作用 ①均衡载荷，传递载荷（将单根的纤维粘成整体）； ②保护纤维，防止纤维磨损； ③赋予复合材料各种特性（耐热、耐腐蚀、阻燃、抗辐射）； ④决定复合材料生产工艺、成型方法。 （三）1、环氧树脂的定义：环氧树脂是指含有两个或两个以上环氧基团,它们的相对分子质 量都不高的有机高分子化合物。
第四章 1、纤维增强复合材料定义：纤维增强复合材料 FRP 是指增强材料选用纤维或纤维制品的复 合材料，亦可称为纺织复合材料。这种复合材料可能是柔软的或者是相当刚硬的。 2、界面相所起的作用：位于增强相和基体相之间并使两相彼此相连的、化学成分和力学性 质与相邻两相有明显区别、能够在相邻两相间起传递载荷作用的区域 3、纺织结构构成形体
can be damaged by impact with debris floating in the water or striking
hand. Similarly, the hulls of some naval ships are made using up to 100
plies of woven glass fabric that must be stacked and consolidated by hand. The lack of a z-direction binder means the plies must be individually stacked and that adds considerably to the fabrication time. Furthermore, the lack of through-thickness fibers means that the plies can slip during lay-up, and this can misalign the fiber orientations in the composite component. These problems can be alleviated to some extent by semiautomated processes that reduce the amount of labor, although the equipment is very expensive and is often only suitable for fabricating certain types of structures, such as flat and slightly curved panels. A further problem with fabricating composites is that production rates are often low because of the slow curing of the resin matrix, even at elevated temperature.As well as high cost, another major disadvantage of 2D laminates is their low through-thickness mechanical properties because of the lack of z-direction fibers. The two-dimensional arrangement of fibers provides very little stiffness and strength in the through-thickness direction because these properties are determined by the low mechanical properties of the resin and fiber-to-resin interface.A further problem with 2D laminates is their poor impact damage resistance and low post-impact mechanical properties. Laminates are prone to delamination damage when impacted by low speed projectiles because of the poor through-thickness strength. This is a
major concern with composite aircraft structures where tools dropped
during maintenance, bird strikes, hail impacts and stone impacts can
cause damage.Similarly, the composite hulls to yachts, boats and ships
consolidate the laminate plies into a preformed component. In the
production of some aircraft structures up to 60 plies of carbon fabric or
carbon epoxy prepreg tape must be individually stacked and aligned by
生产玻璃纤维的常用方法主要有：坩埚法拉丝、池窑漏板法拉丝法。 一）玻璃纤维的物理性能 1.外观和密度
玻璃纤维呈表面光滑的圆柱体，表面光滑，纤维之间的 抱合力非常小，不利于和树脂粘结。玻璃纤维彼此相靠 近时，空隙填充得较为密实，有利于提高玻璃钢制品的 玻璃含量。 2.力学性能 （1）拉伸强度 玻璃纤维的最大特点是拉伸强度高。一般玻璃制品的拉伸强度只有 40 ~ 100 MPa，而直径 3 ~ 9 um 的玻璃纤维拉伸强度则高达 1500 ~ 4000 MPa，较一般合成纤维高约 10 倍，比合金钢 还高 2 倍。 （2）纤维的弹性 玻璃纤维的弹性模量约为 7 × 10^4 MPa，只有普通钢的三分之一，致使复合材料的刚度较 低。对玻璃纤维的弹性模量起主要作用的是其化学组成。实践证明，加入氧化铍、氧化镁能 够提高玻璃纤维的弹性模量。 （3）纤维的耐磨性和耐折性（柔性） 玻璃纤维的耐磨性是指纤维抵抗磨擦的能力；玻璃纤维的耐折性是指纤维抵抗折断的能力。 玻璃纤维这两个性能都很差，经过揉搓摩擦容易受伤或断裂，这是玻纤的严重缺点。 （4）纤维热性能 导热系数是指通过单位传热面积 1m^2，温度梯度为 1 度/ m，时间为 1 小时所通过的热量。 玻璃的导热系数为 0.6 ~ 1.1 千卡/米·度·时，但拉制成玻璃纤维后，其导热系数只有 0.03 千卡/米·度·时。产生这种现源自文库的原因，主要是纤维间的空隙较大，容重较小所致；容重 越小，其导热系数越小，主要是因为空气导热系数低所致；导热系数越小，隔热性能越好。 （5）纤维的光学性能 由于玻璃纤维具有优良的光学性能，因而可以制成透明玻璃钢，进而制成各种采光材料、导 光管以传送光束或光学物像。这在现代通信技术等方面也得到了广泛应用。 2、碳纤维
.按原料分类 碳纤维、聚丙烯腈基碳纤维沥青基碳纤维、粘胶基碳纤维 碳化方法纺丝
3、芳纶 芳纶纤维工业化的产品主要有两种：间位芳纶 1313 和对位芳纶 1414。 特点 芳纶具有超高强度、高模量和耐高温、耐酸耐碱、重量轻等优良性能强度是钢丝的 5-6
倍，模量为钢丝或玻璃纤维的 2-3 倍，韧性是钢丝的 2 倍，而重量仅为钢丝的 1/5 左右，在 560℃下，不分解，不融熔芳纶纤维还具有良好的绝缘性和抗老化性能，其发明被认为是高 性能纤维材料领域的一个里程碑。
一、第一章 （一）绪论
1、复合材料：两种或两种以上物理和化学性质不同的物质组合而成的一种多相固体材料。 2、复合材料的组成及作用 3、基体、界面和增强体 基体：复合材料中的连续相，起到将增强体粘结成整体、并赋予复合材料一定形状、传递外 界作用力、保护增强体免受外界环境侵蚀的作用。（环氧树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯树脂、 高性能树脂基体） 增强体：高性能结构复合材料的关键组分，在复合材料中起着增加强度、改善性能的作用。 （玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、其他高性能纤维（高强高模聚乙烯纤维、陶瓷纤维、金属 纤维、硼纤维）） 界面：复合材料中增强体与基体接触构成的界面。
机织（weaving）、针织（knitting）、编织（braiding）和非织造（non-woven）等 4、二维织物常用组织：平纹、缎纹 5、三轴向的平面织物（了解）
6、The limitation of 2D preform Composite
A serious disadvantage is that the current manufacturing processes for
composite components can be expensive.Conventional processing
techniques used to fabricate composites, such as wet hand lay-up, resin
transfer moulding,require a high amount of skilled labor to cut, stack and
二、第二章 1、复合材料组成部分中增强材料所起的作用
1） 纤维在复合材料中起增强作用，是主要承力组分 2）纤维不仅能使材料显示出较高的抗拉强度和刚度而且能减少收缩，提高热变形温度和 低温冲击强度等 2、三大纤维 1)玻璃纤维
分类（以不同的含碱量来区分）：无碱玻璃纤维、中碱玻璃纤维、高碱玻璃纤维、特种 玻璃纤维