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聚合物基复合材料知识点
复合材料知识点
一、绪论
1、复合材料定义:①ISO:有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。②GB:两个或两个以上独立的物理相,包括粘接材料(基体)和粒料纤维或片状材料所组成的一种固体物。
2、复合材料组成:复合材料由基体和增强材料组成。增强材料是复合材料的主要承力部分,特别是拉伸强度、弯曲强度和冲击强度等力学性能主要由增强材料承担,基体的作用是将增强材料粘合成一个整体,起到均衡应力和传递应力的作用,使增强材料的性能得到充分的发挥,从而产生一种复合效应,使复合材料的性能大大优于单一材料的性能。
3、复合材料的分类:⑴按基体类型分类树脂基复合材料、金属基复合材料、无机非金属基复合材料。⑵按增强材料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、陶瓷纤维复合材料。⑶按用途不同分类结构复合材料、功能复合材料
二、增强材料
1、增强材料作用:增强材料是复合材料的主要组成部分,它起着提高树脂基的强度、模量、耐热和耐磨等性能的作用,增强材料还有减小复合材料成型过程中的收缩率,提高制品硬度等作用。
2、作为树脂基复合材料的增强材料应具有的基本特征:⑴应具有能明显提高树脂基体某种所需特性的性能,如高的比强度、比模量、高导热
性、耐热性、低热膨胀性等,以便赋予树脂基体某种所需的特性和综合性能。⑵应具有良好的化学稳定性。⑶与树脂有良好的浸润性和适当的界面反应,使增强材料与基体树脂有良好的界面结合。⑷价廉。
3、微裂纹假说:玻璃的理论强度取决于分子或原子间的吸引力,其理论强度很高,可以达到2000――12000MPa。但强度的实际测试结果却低很多,这是因为玻璃或玻璃纤维中存在着数量不等,尺寸不同的微裂纹,因而大大降低了其强度。微裂纹分布在玻璃或玻璃纤维的整个体积内,但以表面的微裂纹危害最大。由于微裂纹的存在,玻璃或玻璃纤维在外力的作用下,微裂纹处首先发生应力集中,首先发生破坏。玻璃纤维比玻璃的强度高很多,是因为玻璃纤维经高温成型时减少了玻璃溶液的不均一性,使微裂纹产生的机会减少;另外,玻璃纤维的断面尺寸小,微裂纹存在的概率也小,故使纤维强度增高。
4、玻璃纤维的生产方法有坩埚法和池窑法两种,其中池窑拉丝的优点是省去了制球工艺。
5、浸润剂在玻璃纤维拉丝和纺织过程中的作用是:使纤维粘合集束,润滑耐磨,消除静电等,保证拉丝和纺织工序的顺利进行。浸润剂有两类,一类是纺织型浸润剂,主要满足纺织加工的需要,其主要成分有石蜡、凡士林、硬脂酸、变压器油、固色剂、表面活性剂和水。但不利于树脂和玻璃纤维的粘合,须经脱蜡处理。另一类是增强型浸润剂,是专门为增强用玻璃纤维发展起来的,除满足纤维生产工艺要求外,还要满足纤维制品加工以及玻璃纤维复合材料成型中的多方面要求,更主要是改善树脂对纤维浸润性,提高树脂与纤维的黏结力。主要成分有成膜剂、偶联剂、润滑剂、
润湿剂、抗静电剂等。
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三、复合材料基体
1、聚酯:由多元醇和多元酸缩聚而得的聚合物的总称。
不饱和聚酯:有不饱和二元羧酸或酸酐、饱和二元羧酸或酸酐与二元醇缩聚而成。不饱和聚酯树脂:不饱和聚酯在缩聚反应结束后加入乙烯基类单体配成黏稠的液体树脂。
2、合成通用型不饱和聚酯树脂的原料及原料特点:⑴不饱和二