高分子复合材料

高分子复合材料

姓名：顾大伟学号：5091109012 班级：F0911001

1.简述聚合物复合混凝土材料。

混凝土聚合物复合材料是利用水泥混凝土的制造方法和施工技术与高分子材料有效结合而产生的一种新型材料。用于水泥混凝土改性的聚合物种类很多,对水泥混凝土进行改性的具体工艺也多种多样,最终获得的改性水泥混凝土主要有三种:(1)聚合物混凝土或树脂混凝土(PC);(2)聚合物浸渍混凝土(PIC);(3)聚合物改性水泥混凝土(PMC)。

(1)聚合物混凝土或树脂混凝土(PC)

聚合物混凝土是指在集料中加入一种或几种树脂（或单体）作为粘合剂，在固化剂的作用下经聚合反应即为聚合物混凝土。

Ⅰ.聚合物混凝土原材料：包括粘合剂、集料、填料和其他材料等。

A.粘合剂聚合物混凝土制造中采用的粘合剂种类很多，参见表1。粘合剂中以不饱和聚酯树脂的价格较低，对聚合物混凝土的固化控制较容易；采用MMA时，由于粘度低，聚合物混凝土的工作度好，施工方便，其低温（-22℃）固化性能较优。

B.集料聚合物混凝土中采用的集料有河砂、碎石、河砾石和人造轻骨料等。日本通常要求集料的含水率＜0.5%，美国的一些规范要求＜1%，否则应进行电热强制干燥。

C.填料用以改善聚合物混凝土的流动性，防止离析，并可提高其表面硬度。填料一般粒径为1～30微米。常用填料有:重质碳酸钙（日本多采用，但耐酸工程中不能用）、硅灰、粉煤灰和矿渣粉等。使用的填料要求干燥。

D.其他材料聚合物混凝土中要掺入相应的固化剂或固化促进剂，以控制混凝土的固化时间和施工时间。掺入偶联剂以提高粘合剂和集料界面间的粘结力，改善聚合物混凝土的耐久性并提高强度；掺入某种颜料以获得特殊的色彩效果。为了提高聚合物混凝土的性能，也可在聚合物混凝土中配备或掺入补强材料，如圆钢、预应力钢筋、玻璃纤维强化塑料棒材、钢纤维、聚酰胺纤维等。

图1.日本聚合物混凝土、砂浆用聚合物粘合剂或液体树脂的分类

Ⅱ聚合物混凝土性能：

聚合物混凝土的强度和其粘合剂、集料等的性能及配比关系很大。（见表1）

聚合物混凝土强度的增长与龄期、养护方式的关系。（见图2）

聚合物混凝土采用低含水率的集料、填料，否则聚合物混凝土的强度显著下降（见图3）

表1.聚合物混凝土的一般性能（大滨）

图2.聚酯混凝土的强度与龄期关系（大滨）

图3.聚酯混凝土的强度与集料含水率的关系（大滨）

此外聚合物混凝土组织构造致密，吸水率小，抵抗水蒸气、空气和其他气体的渗透性能优异，抗冻性能也很好；电绝缘性能很好，可达陶瓷的两倍；耐磨性能良好，减震性能优异比铸铁高5～6倍；但由于有聚合物组分，耐火性较差；化学耐久性较优良但氧化剂作用下性能较

差；耐候性因成分不同会有差异，一般认为可保证使用20年。

2)聚合物浸渍混凝土(PIC)

聚合物浸渍混凝土是一种有机材料和无机材料相结合的复合材料。液态有机单体或聚合物渗入已硬化混凝土的空隙或裂缝中，并在其中聚合成坚硬的聚合物使混凝土和聚合物形成一个统一的整体。由于混凝土的孔隙和裂缝被有机物填充和加固，提高了水泥石结构的致密度，因而不但大幅度提高了混凝土的抗压、抗拉和抗弯强度，而且显著改善了混凝土的抗渗、抗冻和耐腐蚀性能，其他性能也有很大改善。从而扩大了混凝土的使用范围。

Ⅰ.聚合物浸渍混凝土原材料：主要是基材和浸渍液两大部分。

A.基材一般采用水泥混凝土及其制品

B.浸渍液要求有较好的耐腐蚀性能外，还要有适当的粘度和较小的挥发性；聚合后与基材有较好的粘结力；毒性小；成本低，来源广。可采用S-P、S-E、MMA、S-P-MA等。

Ⅱ.浸渍工艺:

图4.浸渍工艺流程

A.干燥除去水泥混凝土中的游离水分，使浸渍液较易渗入。

B.真空抽气将混凝土空隙中的空气抽出，以便提高单体的浸渍率。

C.浸渍为提高混凝土的耐腐蚀性、抗冻性和抗渗性采用表面浸渍；为提高混凝土的强度或改善全面性能采用完全浸渍。

D.聚合将渗入到混凝土中的浸渍液由低分子单体变成高分聚合物，方法有：采用高能辐射聚合；掺加引发剂的加热聚合；掺加引发剂和促进剂的化学聚合。

Ⅲ.聚合物浸渍混凝土性能：

经过浸渍的混凝土在力学性能方面有很大提升，抗冲刷性能、耐冻融性、抗渗性和耐盐卤腐蚀性都有增强，数据见表2～表7

表2.聚合物浸渍混凝土的强度

表3.聚合物浸渍砂浆的抗冲击强度表4.浸渍混凝土的抗冲刷性能

表5.浸渍混凝土耐冻融性能表6.浸渍混凝土的抗渗性能

表7.浸渍混凝土耐盐卤腐蚀快速实验结果

(3)聚合物改性水泥混凝土(PMC)

普通水泥混凝土加入聚合物材料后,水泥基材料的诸多性能如强度、变形能力、粘结性能、防水性能以及耐久性等都会有所改善。目前,聚合物水泥混凝土在国内是以聚合物改性水泥砂浆的形式用于结构修补、粘合剂、防水材料、耐蚀防护材料为主,同时在钢结构保护、水工建筑耐水层、高速公路路面等工程也得到了成功的应用。但很少用聚合物改性水泥混凝土作为建筑材料,因为与PC和PIC材料相比,聚合物改性水泥砂浆或聚合物改性水泥混凝土的强度提高不明显,而与普通混凝土相比,PMC材料的成本较高,因此,除了某些特殊使用场合,如隔振、抗冲击结构以外,还没有采用PMC材料作大体积的结构材料。

表8.羧基丁苯乳液改性水泥混凝土的强度

2.简述碳/碳复合材料。

由碳纤维为增强体,以碳为基体的复合材料。碳/碳复合材料具有低密度、高强度、

高比模、低烧蚀率、高抗热震性、低热膨胀系数、零湿膨胀、不放气、在2000℃以内强度和模量随温度升高二而增加、良好的抗疲劳性能、优异的摩擦磨损性能和生物相容性（组织成分及力学性能上均相容）、对宇宙辐射不敏感及在核辐射下强度增加等性能，尤其是碳/