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第一章聚合物基复合材料的概念、特性、应用与进展-2资料

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第1章_聚合物基复合材料的概念、特性、应用与进展_

第1章_聚合物基复合材料的概念、特性、应用与进展_

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复合材料发展的第二代
先进复合材料的开发时期 复合材料的种类不断增加 基体材料主要为热固性树脂
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年代以后） 第三代复合材料 （80年代以后） 年代以后
1982出现了先进热塑性复合材料； 出现了先进热塑性复合材料； 出现了先进热塑性复合材料 现代复合材料的成熟应用时期： 现代复合材料的成熟应用时期：复合材料不仅在航空 航天领域，而且在几乎所有工业和民用领域得到应用； 航天领域，而且在几乎所有工业和民用领域得到应用； 以金属或陶瓷为基体的先端复合材料也得以应用； 以金属或陶瓷为基体的先端复合材料也得以应用； 多功能复合材料得到 多功能复合材料得到发展 。 得到发展
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近代的复合材料的发展——20世纪 年代 世纪40年代 近代的复合材料的发展 世纪
第二次世界大战中，美国用碎布酚醛树脂 碎布酚醛树脂代替木材制 第二次世界大战中，美国用碎布酚醛树脂代替木材制 备枪托； 备枪托； 采用玻璃纤维增强不饱和聚酯树脂 玻璃纤维增强不饱和聚酯树脂复合材料被美国空 采用玻璃纤维增强不饱和聚酯树脂复合材料被美国空 军用于制造飞机构件（如雷达罩、油箱） 军用于制造飞机构件（如雷达罩、油箱）。 年到1960年这 年间，是玻璃纤维增强塑料时 年这20年间 从1940年到 年到 年这 年间， 复合材料发展的第一代。 可以称为复合材料发展的第一代 代，可以称为复合材料发展的第一代。
玻璃钢的缺点：质量较大、模量较低， 玻璃钢的缺点：质量较大、模量较低，不能满足航空航 天飞行器对高比模量和高比强度的要求。 天飞行器对高比模量和高比强度的要求。
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第二代复合材料——1960年到 年到1980年 第二代复合材料 年到 年
1965年英国科学家研制出碳纤维 年英国科学家研制出碳纤维——高比模量、高比强度； 高比模量、 年英国科学家研制出碳纤维 高比模量 高比强度； 1971年美国杜邦公司开发出 年美国杜邦公司开发出Kevler-49 ； 年美国杜邦公司开发出 1975年先进复合材料（ACM）“碳纤维增强、硼纤维及 年先进复合材料（ ） 碳纤维增强、硼纤维及 Kevler纤维增强环氧树脂复合材料”已用于飞机、火箭的主承力 纤维增强环氧树脂复合材料” 纤维增强环氧树脂复合材料 已用于飞机、 件上。 件上。 20世纪 年代后战斗机的机翼、尾翼等部件都基本采用 世纪80年代后战斗机的机翼、 世纪 年代后战斗机的机翼 ACM，ACM用量占到机体质量 ， 用量占到机体质量20~30%。 。 用量占到机体质量

聚合物基复合材料

聚合物基复合材料
• C．交联单体
• 苯乙烯，结构简式C6H5CH=CH2，苯乙烯与不饱和聚酯相 容性良好，固化时与聚酯中的不饱和双键很好地共聚，树 脂具有良好的综合性能，且价格便宜，最常用。还有乙烯 基甲苯、二乙烯基苯、甲基丙烯酸甲酯、烯丙基酯类单体 等。
• 柔性不饱和聚酯中不饱和酸比例较低、苯乙烯含量较高， 拉伸强度较高；不饱和酸比例较高的树脂，需要的苯乙烯 含量较低，苯乙烯含量过高脆性增大、热变形温度下降。
• 第四阶段：1980年代后期，发明超高分子量聚乙烯纤维 • 第五阶段：1990年代，美国陶氏和日本东洋纺合作开发聚
对苯撑苯并二噁唑纤维（PBO），具有高阻燃性（在空气 中分解温度高达650℃）。
• 3.1.2 聚合物基复合材料的定义和分类
• 1．定义：由一种或多种微米级或纳米级的增强材料，分 散于聚合物基体中，并通过适当制造工艺过程制备的复合 材料。
• （2）决定复合材料的一些性能，如耐热性、横向性能、剪切性能、 压缩性能、疲劳性能、断裂韧性、耐水性等。
• （3）决定复合材料的成型工艺及工艺参数选用。 • （4）保护纤维免受损伤。
• 3.2.1.2 分类
• （1）按热加工特性分：热固性和热塑性树脂。有非晶和结晶两类结 构。
• （2）按树脂性能和用途特点分：一般用途树脂、耐热树脂、耐候树 脂、阻燃树脂等。
• （2）稀释剂
• 降低环氧树脂的粘度，提高渗透性和浸润性，还可控制固 化反应、延长树脂-固化剂体系适用期。
• 活性稀释剂含活性环氧基或其它活性基团，常用环氧丙烷 烯醚、环氧丙烷丁基醚、环氧丙烷苯基醚等。
• （3）增韧剂
• 能改善固化物的抗冲击强度和耐热冲击性能，减少固化时 的反应热及收缩性。
• 活性增韧剂，含有各种活性基团如环氧基、巯基、氨基等， 常用聚酰胺、聚硫橡胶、环氧化聚丁二烯树脂和丁腈橡胶 等。

聚合物基复合材料

聚合物基复合材料

聚合物基复合材料摘要：聚合物基复合材料以其特有的性能近年来越来越受到人们的青睐。

本文简单的介绍了聚合物基复合材料，描述了其作为一种新材料的性能特点，并详细描述了其发展历史及应用。

关键词：聚合物、复合材料、应用、历史1、聚合物基复合材料复合材料是指：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。

(1) 复合材料的组分材料虽然保持其相对独立性，但复合材料的性能却不是各组分材料性能的简单加和，而是有着重要的改进。

（2）复合材料中通常有一相为连续相，称为基体；另一相为分散相，称为增强材料。

（3）分散相是以独立的形态分布在整个连续相中，两相之间存在着界面。

分散相可以是增强纤维，也可以是颗粒状或弥散的填料。

聚合物基复合材料（PMC）是以有机聚合物（主要为热固性树脂、热塑性树脂及橡胶）为基体，连续纤维为增强材料组合而成的。

聚合物基体材料虽然强度低，但由于其粘接性能好，能把纤维牢固地粘接起来，同时还能使载荷均匀分布，并传递到纤维上去，并允许纤维承受压缩和剪切载荷。

而纤维的高强度、高模量的特性使它成为理想的承载体。

纤维和基体之间的良好的结合，各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求，充分展示各自的优点，并能实现最佳结构设计、具有许多优良特性。

实用PMC通常按两种方式分类。

一种以基体性质不同分为热固性树脂基复合材料和热塑性树脂基复合材料；另一种按增强剂类型及在复合材料中分布状态分类。

如：玻璃纤维增强热固性塑料(俗称玻璃钢)、短切玻璃纤维增强热塑性塑料、碳纤维增强塑料、芳香族聚酰胺纤维增强塑料、碳化硅纤维增强塑料、矿物纤维增强塑料、石墨纤维增强塑料、木质纤维增强塑料等。

这些聚合物基复合材料具有上述共同的特点，同时还有其本身的特殊性能。

通常意义上的聚合物基复合材料一般就是指纤维增强塑料。

而聚合物基复合材料一般都具有以下特性：1. 比强度、比模量大。

(医学课件)聚合物基复合材料PPT演示课件

(医学课件)聚合物基复合材料PPT演示课件
HOR`OCORCOOH + HOR``OH HOR`OCORCOOR``OH + H2O
由羟基酸出发进行的聚酯反应同二元酸与二元醇的线型缩 聚反应相同。 不饱和聚酯链中由于有不饱和双键，因此可以在加热、光 照、高能幅射或引发剂的作用下与交联单体共聚，交联固化 成具有三维网络的体型结构。 .
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聚合物基体材料
按纤维形态 纤维增强 按铺层方式 连续纤维 不连续纤维 单向 角铺层 织物 三维 玻璃纤维 碳纤维 芳纶纤维 超高分子量聚乙烯纤维等 长纤维（毡） 短切纤维
聚 合 物 基 复 合 材 料
按纤维种类
晶须增强 层片增强 粒子增强
碳化硅晶须、氧化铝晶须等 云母、玻璃、金属等 . 氧化铝、碳化硅、石墨、金属等
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聚合物基体材料
聚合物材料的介绍
热固性树脂 在初受热时变软，可以塑性加工成一定的形状，随着加热的 进行或固化剂的加入，会逐渐成凝胶或固化成型。再加热不会 软化，不溶、不熔。 其高分子聚合物属于三维体型网状结构。 常用热固性树脂：环氧树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯树脂等。 热塑性树脂 加热到一定温度可软化甚至流动，可塑性加工成各种形状。 冷却后变硬，再加热可软化。 其高分子聚合物属于线型或支链型分子结构。 常用的热塑性树脂：聚丙烯、聚氯乙烯、聚酰胺（尼龙）、 . 9 聚碳酸脂等。
聚合物基体材料
不饱和聚酯树脂 ( UP)
不饱和聚脂树脂为低粘度液体，可在室温下固化，成型工艺 简单，适合于大型异形部件的制造。 不饱和聚脂树脂在固化程中 可分为三个阶段： 1 凝胶：失去流动性形成半固态凝胶。 2 定型：从凝胶到具有一定硬度和固定的形状。 3 熟化：要使其达到最好的力学和化学性能，还要在高温 加热几小时或在室温中放置几周。 不饱和聚脂树脂的固化采用引发剂。其优点为： 1 可以有效地控制反应速度。 2 最终固化可趋于完全，固化后树脂性能稳定。 3 在配以适当的促进剂后，可以满足各种固化工艺的要求。 引发剂：能使单体分子或含双键的线型高分子活化而成为 游离基并进行连锁聚合反应的物质。 . 20

聚合物基复合材料

聚合物基复合材料
表面修饰
PLS
PLS
插层聚合
缩聚
加聚
聚合物 溶液分散
聚合物 熔融分散
聚合物/层状硅酸盐纳米复合物的结构和分类
从材料微观形态的角度，可以分成三种类型：
材料中粘土片层紧密堆积，分散相为大尺寸的颗粒状，粘土片层之间并无聚合物插入。
聚合物基体的分子链插层进入层状硅酸盐层间，层间距扩大，介于1-4nm，粘土颗粒在聚合物基体中保持“近程有序，远程无序”的层状堆积结构。可作为各向异性的功能材料
对相同尺寸和形状的梁进行振动试验的结果表明,对同一振动,轻合金梁需要9秒钟才能停止,而碳纤维复合材料梁只需2～3秒。
过载安全性
聚合物基复合材料的特性
在纤维复合材料中，由于有大量独立的纤维，在每平方厘米面积上的纤维数少至几千根，多达数万根。当过载时复合材料中即使有少量纤维断裂时，载荷就会迅速重新分配到未被破坏的纤维上，不至于造成构件在瞬间完全丧失承载能力而断裂，仍能安全使用一段时间。
．酚醛玻璃钢 耐热性最好, <350℃长期使用，短期可达1000℃；电学性能好，耐烧蚀材料，耐电弧。性脆，尺寸不稳定，收缩率大，对皮肤有刺激作用。
玻璃钢采光板
玻璃钢汽车保险杠
玻璃钢型材
透光型玻璃钢
体育馆采光
赛艇、帆船壳体
2、GF增强热塑性塑料 (FR-TP) 特点：
车用立体声音响喇叭
纳米材料是指含有纳米结构的材料。尺度为1nm-100nm范围内的物质即为纳米物质。
Why nano? Why nanocomposite?
01
从界面角度:
是两相在纳米尺寸范围内复合而成,界面间具有很强的相互作用，产生理想的粘接性能.
从增强体角度:强度大，模量高

聚合物基复合材料

聚合物基复合材料

一、1、复合材料定义（ISO、GB3961）及定义包含的内容（ISO)：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。

国标GB3961：两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。

定义包含的内容: (1) 复合材料的组分材料虽然保持其相对独立性，但复合材料的性能却不是各组分材料性能的简单加和，而是有着重要的改进。

（2）复合材料中通常有一相为连续相，称为基体；另一相为分散相，称为增强材料。

（3）分散相是以独立的形态分布在整个连续相中，两相之间存在着界面。

分散相可以是增强纤维，也可以是颗粒状或弥散的填料。

2 、有机纤维碳化法将有机纤维经过稳定化处理变成耐焰纤维；在惰性气氛中，于高温下进行焙烧碳化，使有机纤维失去部分碳和其它非碳原子，形成以碳为主要成分的纤维状物。

3 、复合材料的分类按增强材料形态分类: 连续纤维复合材料、短纤维复合材料、粒状填料复合材料、编织复合材料按增强纤维种类分类: 玻璃纤维复合材料、碳纤维复合材料、玄武岩纤维复合材料、有机纤维复合材料、金属纤维复合材料、陶瓷纤维复合材料按基体材料分类:环氧树脂基、酚醛树脂基、聚氨酯基、聚酰亚胺基、不饱和聚酯基以及其他树脂基复合材料按材料作用分类: 结构复合材料、功能复合材料4 、聚合物基复合材料的主要性能和目前存在的缺点：主要性能： 1 轻质高强（比强度、比模量大） 2 可设计性好 3 具有多种功能性 4 过载安全性好 5 耐疲劳性能好 6 减振性好（非均相多相体系）存在的缺点：(1)材料工艺的稳定性差 (2) 材料性能的分散性大：材料和产品是同时完成的，许多因素会影响到每一步的性能，质量不易控制 (3) 长期耐温与耐环境老化性能不好 (4) 抗冲击性能低：大多数增强纤维拉伸时的断裂应变很小，纤维增强复合材料是脆性材料，抗冲击性低 (5) 横向强度和层间剪切强度不好等二、1、聚合物基复合材料的增强材料应具有的特征：（1）增强材料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，以赋予树脂基体某种所需的特性和综合性能。

聚合物基复合材料的性能课件

聚合物基复合材料的性能课件
兼容性
聚合物基复合材料与其它材料具有 良好的相容性，能够通过粘合、复 合等方式与其它材料结合使用。
环境老化性能
01
抗老化性能
聚合物基复合材料具有良好的抗 老化性能，能够在各种环境条件 下保持较长的使用寿命。
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03
耐紫外线性能
温度稳定性
聚合物基复合材料能够抵抗紫外 线的照射，不易变色、龟裂或失 去性能。
反射与吸收光谱特性
反射光谱特性
聚合物基复合材料的反射光谱特 性与材料的折射率和表面反射率 有关，不同波长的光在材料表面 反射的情况不同。
吸收光谱特性
聚合物基复合材料的吸收光谱特 性与材料中存在的杂质、缺陷、 链段运动等因素有关，不同波长 的光被吸收的情况不同。物基复合材料在激光的作用下， 可以产生光热、光化学、光物理等效 应，对激光的吸收和传输特性产生影 响。
耐候性
聚合物基复合材料能够承受各种气候条件， 包括紫外线、潮湿、高温和低温等，保持材 料的性能和外观。
化学稳定性与反应性
稳定性
聚合物基复合材料具有稳定的化 学性质，不易与其它物质发生反
应，适用于各种化学环境。
反应性
某些聚合物基复合材料具有一定的 反应性，能够参与化学反应或与其 它物质进行改性，拓展了材料的应 用范围。
聚合物基复合材料的性能课件
目录 CONTENTS
• 聚合物基复合材料的概述 • 聚合物基复合材料的力学性能 • 聚合物基复合材料的热性能 • 聚合物基复合材料的电性能 • 聚合物基复合材料的光性能 • 聚合物基复合材料的化学性能
01
聚合物基复合材料的概述
定义与分类
定义
聚合物基复合材料是由两种或两种以上材料组成，其中聚合物材料作为基体， 通过物理或化学方法与增强材料（如纤维、颗粒等）复合而成的新型材料。

聚合物基复合材料重点内容

聚合物基复合材料重点内容

考试题型一、填空题〔1分*10题=10分〕二、判断题〔1分*6=6分〕三、名词解释〔4分*5=20分〕四、简答题〔8分*8题=64分，含1道计算题〕第一章聚合物基复合材料的概念、特性、应用与进展1.什么是复合材料？与金属材料相比有何主要差异？答：定义：复合材料是由有机高分子、无机非金属或金属等几类不同材料通过复合工艺组合而成的新型材料。

它既保持了原组分材料的主要特色，又通过符合效应获得原组分所不具备的的新性能。

可以通过材料设计使各组分的性能互相补充并充分并联，从而获得新的优越性能，这与一般的简单的混合有本质的区别。

与金属材料的区别：2.复合材料有哪些优点？存在的主要问题是什么？答：优点：1〕比强度、比模量高；2〕耐疲劳性好，破损性能高；3〕阻尼减振性好：a.受力结构的自振频率除了与结构本身形状有关以外，还与材料的比模量平方根成正比；b.复合材料具有较高的自振频率，其结构一般不易产生共振；c.复合材料机体与纤维的界面有较大的吸收振动能量的能力，致使材料得振动阻尼很高，一旦振起来，也可在较短时间内停下来。

4〕具有多种功能性：a.瞬时耐高温性、耐烧蚀性好；b.优异的电绝缘性能和高频介电性能；c.良好的摩擦性能；d.优良的腐蚀性，维护本钱低；e.特殊的光学、电学、磁学的特性。

5〕良好的加工工艺性；6〕各向异性和性能的可设计性。

主要问题：工艺方法的自动化、机械化程度低，材料性能的一致性和产品质量的稳定性差，质量的检测方法不完善，破坏模式不确定和长期性能不确定，长期耐高温和环境老化性能不好等。

3.简述复合材料的组成。

界面为什么也是一个重要组成局部？答：复合材料是由基体材料和增强体材料构成的多项体系。

基体材料为连续相，按所用基体材料的不同，可分为金属基复合材料、无机非金属基复合材料和聚合物基复合材料。

增强材料为分散相，通常为纤维状材料，如玻璃纤维、有机纤维等。

原因：界面也是重要组成局部的原因是因为增强相与基体相的界面区域因为其特殊的结构组成，这种结构对材料的宏观性能产生影响，因此也是不可缺少的重要组成局部。

聚合物基复合材料-1-2章要点

聚合物基复合材料-1-2章要点

③按复合材料的性能分类
结构复合材料 功能复合材料 智能复合材料
2. 聚合物基复合材料 以有机聚合物为基体，纤维类增强材料为增强 剂的复合材料。 聚合物基体：作粘结剂，可使载荷分布均匀，并 传递到纤维上。 增强材料：纤维类，可使材料承受压缩和剪切。
聚合物基体：热固性树脂、热塑性树脂 热固性树脂：环氧树脂、不饱和聚酯、酚醛树脂 热塑性树脂：PP、PA、ABS、PC、PET、POM 等 增强材料：玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等 形态：长纤维（布、带、毡） 热固性树脂 长纤维、短切纤维 热塑性树脂
②按分散相的形态和配置分类
弥散强化复合材料 颗粒增强复合材料 颗料分散相复合材料 薄片增强复合材料 单项纤维复合材料 非纺织纤维层复合材料 连续纤维复合材料 料 复合材料 三相及多相纤维复合材 三相织物层合复合材料 纤维状分散相复合材料 随机排列 晶须复合材料 定向排列 不连续纤维复合材料 随机排列 短切纤维复合材料 定向排列

在体内不产生劣化和分解。
玻璃纤维增强环氧树脂是GFRP中综合性能最好 的；玻璃纤维增强酚醛树脂是GFRP中耐热性较 好的；玻璃纤维增强不饱和聚酯是GFRP中加工 性较好的。 看 P118 页 表2-1-1 各种玻璃钢与金属性能的 比较。 ②玻璃纤维增强热塑性塑料（FR-TP）
玻璃纤维（短切纤维或长纤维 ）作为增强材料，热塑 性塑料为基体的纤维增强塑料。
4.混杂纤维复合材料
①定义：两种或两种以上纤维混杂增强一种基体 所构成的复合材料。 如：碳纤维+玻璃纤维 意义：节约成本，实现较宽的物理和力学性能， 达到单一纤维不能达到的单项或组合性能。 ②结构形式 两种纤维在混杂复合材料中的分布 看P127 图2.1.4

复合材料聚合物基体

复合材料聚合物基体
具有多种结构和性能。
聚合物基体的分类
根据聚合物的来源和化学结构， 可分为天然聚合物和合成聚合物 两大类。常见的聚合物基体包括 聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等。
聚合物基体的性能
聚合物基体具有良好的加工性、 韧性、耐化学腐蚀性和电绝缘性 等。同时，聚合物的性能可通过 改变其化学结构、分子量、添加
剂等进行调控。
热导率
基体材料应具备较低的热导率，以减少热量在复 合材料中的传递，提高隔热性能。
热膨胀系数
与增强纤维相匹配的热膨胀系数有助于减少温度 变化引起的内应力。
环境因素影响
耐候性
聚合物基体应具有良好的耐候性，能抵抗紫外线、氧 化、酸碱等环境因素的侵蚀。
耐化学腐蚀性
基体材料应具备优异的耐化学腐蚀性，以在腐蚀性环 境中保持性能稳定。
热固性聚合物基体
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不可逆的固化过程
热固性聚合物基体在加热时会发生交联反应，形 成三维网络结构，一旦固化就无法再次加工。
优异的耐热性和耐化学腐蚀性
热固性聚合物基体固化后具有较高的耐热性和耐 化学腐蚀性，适用于高温和腐蚀性环境下的复合 材料。
广泛的应用领域
热固性聚合物基体被广泛应用于建筑、船舶、化 工等领域。
聚合物基体的作用
聚合物作为复合材料的基体，对于复合材料的性能起着至关重要的 作用，如力学性能、热稳定性、耐腐蚀性等。
研究意义
深入研究聚合物基体的性能及其与增强材料之间的相互作用，有助 于优化复合材料的性能，推动复合材料领域的发展。
聚合物基体概述
聚合物的定义
聚合物是由大量重复单元通过共 价键连接而成的高分子化合物，
增强作用
提高力学性能
聚合物基体能够有效地增强复合材料 的力学性能，如拉伸强度、弯曲强度 和冲击韧性等。

聚合物基复合材料初稿1

聚合物基复合材料初稿1

聚合物基复合材料概述
（一）概念 聚合物基复合材料是以有机聚合物为基体，纤维类增强材 料为增强剂的复合材料。 纤维的高强度、高模量的特性使它成为理想的承载体。基 体材料由于其粘结性能好，把纤维牢固的粘结起来，同时， 基体又能使载荷均匀分布，并传递到纤维上去，并允许纤 维承受压缩和剪切载荷。纤维和基体之间的良好的复合显 示了各自的优点，并能实现最佳结构设计，具有很多优良 的特性。 是结构复合材料中发展最早、研究最多，应用最广、规模 最大的一类复合材料。
指由高强度、高弹性模量的脆性颗粒作增强体
与韧性基体或脆性基体经一定工艺复合而成的多相材料。
颗粒增强复合材料的种类： 纳米微细硬颗粒弥散增强，微米颗粒增强。
复合材料的基本理论
弥散强化复合材料中弥散Байду номын сангаас粒种类
金属氧化物 碳化物 硼化物
复合材料的基本理论
颗粒增强复合材料的机理：
弥散分布基体中的硬颗粒可以有效地阻止 位错运动，产生显著的强化作用。
度和压缩强度。 ③介电性能：不饱和聚酯树脂的介电性能良好。
（2）化学性质
• 不饱和聚酯树脂耐水、稀酸的性能较好，耐稀碱的性能尚可，
但耐碱和耐有机溶剂的性能较差。树脂的耐化学腐蚀性能随其 化学结构和几何形状的不同有很大差异。
环氧树脂
• 环氧树脂（Epoxy resin）出现于20世纪30年代，由瑞士的 Pierre Castam和美国的 S.O.Greenlee首先合成. • 于40年代工业化
(2)优异的电绝缘性能和高频介电性能。玻璃钢是性能优异的工频绝缘材料。 同时具有良好的高频介电性能，可用作雷达罩的高频透波材料。 (3)良好的摩擦性能。碳纤维的低摩擦系数和自润滑性，其复合材料具有良 好的摩阻特性和减摩特性。 (4)优良的耐腐蚀性。 (5)有特殊的光学、电学、磁学的特性。

聚合物基复合材料

聚合物基复合材料

聚合物基复合材料聚合物基复合材料摘要：本文主要研究的是聚合物基复合材料的制备、性能、和应用。

聚合物基复合材料是以有机聚合物为基体，连续纤维为增强材料组成的复合材料。

它有许多突出的性能：比强度大、比模量大；耐疲劳性能好；减振性好；过载时安全性好等。

聚合物基复合材料的结构和性能存在广泛的灵活关系，通过不同的工艺控制，可以形成不同的结构形态，从而获得目标性能。

关键词：聚合物基复合材料制备性能应用1、聚合物基复合材料的制备1.1.聚合物复合材料概述及其制备流程聚合物基复合材料（PMC）是以有机聚合物为基体，连续纤维为增强材料组合而成的。

聚合物基体材料虽然强度低，但由于其粘接性能好，能把纤维牢固地粘接起来，同时还能使载荷均匀分布，并传递到纤维上去，并允许纤维承受压缩和剪切载荷。

而纤维的高强度、高模量的特性使它成为理想的承载体。

纤维和基体之间的良好的结合充分展示各自的优点，并能实现最佳结构设计、具有许多优良特性。

实用PMC通常按两种方式分类。

一种以基体性质不同分为热固性树脂基复合材料和热塑性树脂基复合材料；另一种按增强剂类型及在复合材料中分布状态分类。

1.2.基体及其制备：基体是聚合物基复合材料的主要成分。

用于复合材料的聚合物基体主要按树脂热行为可分为热固性及热塑性两类。

热塑性基体如聚丙烯、聚酰胺、聚碳酸酯、聚醚砚、聚醚醚酮等，它们是一类线形或有支链的固态高分子，可溶可熔，可反复加工成型而无任何化学变比。

热固性基体如环氧树脂、酚醛树脂、双马树脂、不饱和聚酯等，它们在制成最终产品前，通常为分于量较小的液态或固态预聚体，经加热或加固化剂发生化学反应固化后，形成不溶不熔的三维网状高分子。

1.2.1热固性聚合物的制备热固性树脂是指在加热、加压下或在固化剂、紫外线作用下。

进行化学反应，交联固化成为不溶物质的一大类合成树脂。

这种树脂在固化前一般为分子量不高的固体或粘稠液体；在成型过程中能软化或流动，具有可塑性，可制成一定形状，同时有发生化学反应而交联固化；有事放出一些副产物，如水等。

聚合物复合材料

聚合物复合材料

聚合物复合材料本文旨在介绍聚合物复合材料的概念和重要性，以及展示本文的目的和结构安排。

聚合物复合材料是由两种或更多种不同类型的材料组合而成，其中聚合物（或高分子）是主要基质。

这种材料的特点是相对轻量、高强度、良好的耐腐蚀性以及可塑性强。

聚合物复合材料具有广泛的应用领域，例如航空航天、汽车工业、建筑和电子行业等。

本文的目的是介绍聚合物复合材料的基本概念，包括材料的组成和制备过程。

同时，还将探讨聚合物复合材料在不同领域中的应用，并介绍其在可持续发展和环保方面的优势。

文章结构安排如下：引言聚合物复合材料的概念和特点聚合物复合材料的制备过程聚合物复合材料的应用领域聚合物复合材料的可持续发展和环保优势结论聚合物是一种由大量相同或不同的小分子单元通过共价键结合而成的高分子化合物。

它们可以具有多种不同的结构和性质，适用于各种应用领域。

分子结构聚合物的分子结构由一个或多个重复单元组成。

重复单元由不同的化学基团构成，这些基团可以决定聚合物的性能和用途。

聚合物可以是线性的、支化的或交联的，这取决于它们的分子结构。

分子结构聚合物的分子结构由一个或多个重复单元组成。

重复单元由不同的化学基团构成，这些基团可以决定聚合物的性能和用途。

聚合物可以是线性的、支化的或交联的，这取决于它们的分子结构。

聚合反应聚合反应是将小分子单元组合成大分子聚合物的过程。

这一过程涉及到聚合单体分子之间的共价键形成。

聚合反应的类型可以包括加成聚合、缩聚聚合和开环聚合等。

聚合反应聚合反应是将小分子单元组合成大分子聚合物的过程。

这一过程涉及到聚合单体分子之间的共价键形成。

聚合反应的类型可以包括加成聚合、缩聚聚合和开环聚合等。

聚合反应聚合反应是将小分子单元组合成大分子聚合物的过程。

这一过程涉及到聚合单体分子之间的共价键形成。

聚合反应的类型可以包括加成聚合、缩聚聚合和开环聚合等。

聚合反应聚合反应是将小分子单元组合成大分子聚合物的过程。

这一过程涉及到聚合单体分子之间的共价键形成。

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• 一是浸渍法，即用增强体浸渍熔融的石油或沥青，再经 碳化和石墨处理，它的基体是石墨碳，呈层状条带结构，性 能是各向异性的。还有用增强体浸渍糠醇(呋喃甲醇)或酚醛 等热固性树脂，只经碳化处理，它的基体是玻璃碳，即无定 型碳结构，性能是各向同性的；
• 另一是CVD法，即把烃类化合物的热解碳沉积在增强体 上来进行复合，这种方法的碳基体是类似玻璃碳的热解碳。 碳/碳复合材料不耐氧化，所以有时需要加抗氧化涂层。
复合材料
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课程简介
一、课程性质与地位
单一聚合物材料往往难以满足社会对聚合物 材料愈来愈高的要求，多相复合材料成为当前材 料研究的重要对象。聚合物基复合材料是目前研 究最为深入、工艺最为成熟、品种最为齐全、应 用最为广泛的一类复合材料。它已经成为航空、 航天、兵器等领域的骨干材料之一，其在化工、 船舶、桥梁、体育用品、建筑等领域已经获得广 泛的应用。
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第一章 聚合物基复合材料的概念、特性、应用与进展
1.1 前言：
2、复合材料的意义 现代高科技的发展更是离不开复合材料。例如：火
箭壳体材料对射程的影响:
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第一章 聚合物基复合材料的概念、特性、应用与进展
碳/碳复合材料
以碳纤维或碳化硅纤维(或织物)为增强体，以碳为基体 的复合材料的总称。碳基复合材料有两种制备方法：
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第一章 聚合物基复合材料的概念、特性、应用与进展
1.1 前言：
三、复合材料的发展历史和意义
1、复合材料的发展历史 6000年前人类就已经会用稻草加粘土作为建筑复合材
料。水泥复合材料已广泛地应用于高楼大厦和河堤大坝 等的建筑，发挥着极为重要的作用；
20世纪40年代，美国用碎布酚醛树脂制备枪托、代替 木材，发展成为玻璃纤维增强塑料（玻璃钢）这种广泛 应用的比较现代化复合材料。
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第一章 聚合物基复合材料的概念、特性、应用与进展
1.1 前言：
3、复合材料举例
印刷电路板(玻璃钢)，轮胎（纤维增强橡胶） 雷达罩（玻璃纤维增强树脂）
面广
火箭外壳（碳纤维/树脂）（碳/碳复合材料）
人造卫星天线（碳纤维/镁合金）
尖端
航天飞机框架（硼纤维/铝合金）
网球拍、羽毛球拍、高尔夫球杆、钓鱼杆、雪橇 → 休闲
汽车活塞、连杆、自行车飞轮等 → 民用工业
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第一章 聚合物基复合材料的概念、特性、应用与进展
1.1 前言：
人类第一架全 复合材料飞机
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第一章 聚合物基复合材料的概念、特性、应用与进展
1.1 前言：
羽毛球拍 高尔夫球杆
复合材料制品
机器零件
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第一章 聚合物基复合材料的概念、特性、应用与进展
1.2 复合材料简介
composite material：定义
由两种或两种以上不同性能、不同形态的 组分材料（通常是增强材料和基体材料）通过 复合工艺组合而成的一种多相材料，它既保持 了原组分材料的主要特点，又显示了原组分材 料所没有的新性能。
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第一章 聚合物基复合材料的概念、特性、应用与进展
1.2 复合材料简介
特征：
2
课程简介
二、课程教学目标
本课程是材料科学与工程专业扩大知识面的一门专 业必修课，它为以后从事复合材料生产、研发等工作奠 定了一定的基础。本课程的主要任务是让学生能够对聚 合物基复合材料的基本概念、组分材料、界面特征及复 合材料的成型工艺有所了解和掌握。能够对聚合物复合 材料的基本知识及其在国民经济中的用途有全面的了解， 同时具有初步的复合材料设计能力，为学生今后在复合 材料领域的深造和专门研究奠定较坚实的基础。
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第一章 聚合物基复合材料的概念、特性、应用与进展
1.1 前言：
二、 复合材料的提出
现代高科技的发展更紧密地依赖于新材料的发展；同 时也对材料提出了更高、更苛刻的要求。 很明显，传统的单一材料无法满足以上综合要求，当 前作为单一的金属、陶瓷、聚合物等材料虽然仍在不断日 新月异地发展，但是以上这些材料由于其各自固有的局限 性而不能满足现代科学技术发展的需要。 复合材料，特别是先进复合材料就是为了满足以上高 技术发展的需求而开发的高性能的先进材料。复合材料是 应现代科学技术而发展出来的具有极大生命力的材料。
（1）微观上是非均相材料，组分材料间有明显的界面； （2）组分材料性能差异很大； （3）组成复合材料后性能有较大的改进； （4）组分材料的体积分数应大于10%。
三种基本的物理相：
（1）基体相：连续的 （2）增强相：分散的、被基体所包容 （3）界面相：增强相与基体相之间的交界面
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第一章 聚合物基复合材料ห้องสมุดไป่ตู้概念、特性、应用与进展
1.3 复合材料的命名及分类
按基体材料类型命名：
金属基复合材料、无机非金属基复合材料、聚合物基 复合材料
以增强纤维的类型来命名：
玻璃纤维复合材料、碳纤维复合材料、混杂复合材料
例：
玻璃/环氧复合材料：玻璃纤维环氧树脂复合材料 （环氧玻璃钢）
碳/金属复合材料：碳纤维和金属基体构成的复合材料 碳/碳复合材料（C/C复合材料）：碳纤维和碳基体构成 的复合材料
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第一章 聚合物基复合材料的概念、特性、应用与进展
1.3 复合材料的命名及分类
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2
3
基体材料类型
和卷面成绩 (70%)综合计算。
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第一章 聚合物基复合材料的概念、特性、应用与进展
1.1 前言：
一、材料的发展与人类社会的进步
材料是人类社会进步的物质基础和先导，是人类进步 的里程碑。 当前材料、能源、信息和生物技术是现代科技的四大 支柱，它会将人类物质文明推向新的阶段。 20世纪出现的高性能塑料和复合材料，以历史上少有 的发展速度渗透到国民经济和人们生活的各个领域，成为 传统材料的替代品，并显示出奇特的优异性能。 二十一世纪将是一个新材料时代。
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课程简介
• 教材： 王汝敏等编，《聚合物基复合材料（第二版）》，科学出 版社， 2011年
教学参考书： 黄丽等编，《聚合物复合材料》，中国轻工业出版社 吴人洁等编，《复合材料》，天津大学出版社 沃丁柱等编，《复合材料大全》，化学工业出版社 陈祥宝等编，《高性能树脂基体》，化学工业出版社
课程教学形式: 以课堂讲授为主，作业: 习题和查阅资料。 考试课程，考试形式是闭卷，考试成绩按平时成绩(30%)

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