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。(2)增强材料应具有良好的化学稳定性。在树脂基复合材料制备和使⽤过程中其结构组织和性能不发⽣明显的变化和退化。(3)与树脂有良好的浸润性和适当的界⾯反应,使增强材料与树脂基体有良好的界⾯结合。(4)价格低廉。
3 、关与玻璃结构的假说:微晶结构假说、⽹络结构假说
2 、玻璃纤维的分类
以玻璃原料成分分类:有碱玻璃纤维、中碱玻璃纤维、⽆碱玻璃纤维、特种玻璃纤维
以单丝直径分类:粗纤维、初级纤维、中级纤维、⾼级纤维
以纤维外观分类:连续纤维(有捻粗砂、⽆捻粗纱)、短切纤维、空⼼玻璃纤维、玻璃粉、磨细纤维
以纤维特性分类:⾼强度纤维(S玻纤)、低介纤维(D玻纤)、耐化学药品纤维(C玻纤)
INBOS耐电腐蚀纤维(E-CR玻纤)、耐碱玻纤(AR玻纤)
4 、“微裂纹假说”的内容
微裂纹假说认为,玻璃的理论强度取决于分⼦或原⼦间的引⼒,其理论强度很⾼,可达到2000 ~ l 2000MPa。但通常情况下,玻璃或玻璃纤维的实测强度很低。这是因为,在它们当中,存在着数量不等,尺⼩不同的微裂纹,从⽽⼤⼤降低了其强
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,使玻璃在外⼒作⽤下受⼒不均,在危害最⼤的微裂纹处,产⽣应⼒集中,从⽽使强度下降。
5 、碳纤维的制造⽅法:⽓相法、有机纤维碳化法
四、1、不饱和聚酯树脂的性能
(1)良好的加⼯特性,可以在室温下固化,常压下成型,不释放出任何⼩分⼦副产物;
(2)树脂粘度适中,可以采⽤多种加⼯成型⽅式(⼿糊、喷射、拉挤、注塑、缠绕等),⼯艺装置简单,⼯业上称之为接触成型或低压成型热固性树脂;
(3)固化时体积收缩率⼤,耐热性差,固化后的树脂综合性能较好,但⼒学性能不如酚醛树脂或环氧树脂。(4)价格⽐环氧树脂低的多,只⽐酚醛树脂略贵⼀些。
2 、不饱和聚酯树脂、不饱和聚酯、聚酯的定义
不饱和聚酯树脂:是指分⼦链上具有不饱和键(如双键)的聚酯⾼分⼦。更准确的定义:不饱和聚酯在⼄烯基类交联单体(eg.苯⼄烯)中
形成的液体树脂。
不饱和聚酯:由不饱和⼆元酸(或酸酐)、饱和⼆元酸(或酸酐)与⼆元醇(或多元醇)缩聚⽽成的具有酯基和双键的线性⾼分⼦化合物。
聚酯:由⼆元酸(或酸酐)或多元酸与⼆元醇或多元醇缩合⽽成的主链上含有酯键的⾼分⼦化合物。
3 、不饱和聚酯树脂的合成⽅法
熔融缩聚法、溶剂共沸脱⽔法、环氧化合物法。⼯业上则分为⼀步法和两步法
4 、合成通⽤不饱和聚酯的原料?采⽤的理由?饱和⼆元酸、苯酐:①调节不饱和聚酯中双键的密度,增加树脂的韧性
星空下的记忆②降低不饱和聚酯的结晶性③改善在⼄烯基类交联单体(苯⼄烯)的溶解性。不饱和⼆元酸、顺酐:①顺酐熔点低,消耗能量少②反应速度快、价格低廉
③反应时缩⽔量少(较顺酸或反酸少1/2的缩聚⽔),可提⾼分⼦量
拾贝集④缩聚过程顺式双键要逐渐转化为反式双键(不完全);树脂固化过程,反式双
键较顺式双键活泼,有利于提⾼固化反应的程度。
⼆元醇、1.2-丙⼆醇:(1)分⼦结构中有不对称的甲基,制得的聚酯结晶倾向较少
(2)、与交联剂有良好的相容性(3)树脂固化后具有良好的物理和化学性能。
5 不饱和聚酯树脂的固化的定义
树脂的固化:不饱和聚酯树脂从粘流态树脂体系发⽣交联反应到转变成为不溶不熔的具有体型⽹络结构的固态树脂的全过程。
6 、交联剂的选择条件?苯⼄烯作为最常⽤的交联单体的特点
交联剂的选择条件:(1)能溶解和稀释不饱和聚酯,并参加共聚反应,⽣成⽹状交联产物;
(2)能以⼀定速度与聚酯共聚(3)对固化后的不饱和聚酯的性能有改进;(4)挥发性低,低毒或⽆毒(5)来源丰富,制备容易、价格低。
特点:低粘度液体,与不饱和聚酯树脂具有良好的混溶性,能很好的溶解引发剂及促进剂;双键的活性⼤,易与聚酯中的不饱和双键发⽣共聚,⽣成均聚物;苯⼄烯沸点低,易于挥发,有毒性,对⼈体有害。
南水北调西线工程五、 1、环氧树脂的定义
环氧树脂是指分⼦结构中含有2个或2个以上环氧基团的⼀类有机⾼分⼦化合物。
2 、环氧树脂的特性指标
环氧当量(或环氧值)是环氧树脂最重要的特性指标,表征树脂分⼦中环氧基的含量。
环氧当量是指含有1mol环氧基的环氧树脂的质量克数,以EEW表⽰
3 、⼯业上环氧树脂的使⽤情况
⼯业上使⽤最⼤的是缩⽔⽢油醚型环氧树脂,其中以双酚A型环氧树脂为主。
4 、双酚A型环氧树脂的性能?
(1)粘接强度⾼,粘接⾯⼴。可粘接除聚烯烃外的⼏乎所有材料;
(2)固化收缩率低,⼩于2%,是热固性树脂中收缩率最⼩的⼀种;
(3)稳定性好,未加⼊固化剂时可放⾄⼀年以上不变质;
馒头标准(4)耐化学药品性好,耐酸、碱和多种化学品;
(5)机械强度⾼可作为结构材料⽤;
电绝缘性优良,性能普遍超过聚酯树脂
六、1、酚醛树脂的性能:
(1)合成原料价格便宜、⽣产⼯艺简单⽽成熟,制造及加⼯设备投资少,成型加⼯容易;
( 2)抗冲击强度⼩,树脂既可混⼊⽆机或有机填料做成模塑料来提⾼强度,也可以浸渍织物制备层压制品,还可以发泡;
(3)制品尺⼨稳定(成品);
(4)耐热、阻燃,可⾃灭,燃烧时发烟量较⼩且烟中不含有毒物质,电绝缘性好,在电弧作⽤下会⽣成碳,耐电弧性不佳;
(5)化学稳定性好,耐酸性强,由于含有酚羟基,因此不耐碱;
(6 )长期置于⾼温空⽓中会变成红褐⾊,着⾊剂使⽤受限。
2 、热塑性酚醛树脂的定义及合成条件
定义:它是线性树脂,进⼀步反应不会形成三向⽹络结构的树脂,加⼊固化剂后才能进⼀步反应形成具有三向⽹络结构的固化树脂。
合成条件:热塑性酚醛树脂的缩聚反应⼀般是在强酸性催化剂存在下PH<3时,甲醛和苯酚的摩尔⽐⼩于1(如0.80~0.86)时,合成的⼀种热塑性线型树脂。它是可溶、可熔性的分⼦内不含羟甲基的酚醛树脂。
3 、热固性酚醛树脂的定义及合成条件
定义:它是⼀种含有可进⼀步反应的羟甲基活性基团的树脂,合成反应不加控制,则会是提醒缩聚反应⼀直进⾏⾄形成不溶不熔的具有三向⽹络结构
的固化树脂。什么叫差动保护
合成条件:热固性酚醛树脂的缩聚反应⼀般是在碱性催化剂存在下进⾏的,常⽤催化剂为氢氧化钠、氨⽔、氢氧化钡等。苯酚和甲醛的摩尔⽐⼀般控
制在1.1~1.5之间。
⼗⼀、1⼿糊成型的定义及其优缺点
⼿糊成型:⼜称接触成型,采⽤⼿⼯⽅法将纤维增强材料和树脂胶液在模具上铺敷成型、室温(或加热)、⽆压(或低压)条件下固化,脱模成制品
的⼯艺⽅法。
优点:①不受产品尺⼨和形状限制,适宜尺⼨⼤,批量⼩,形状复杂产品的⽣产。
②设备简单,投资少,设备折旧费低。③⼯艺简单。④容易满⾜产品设计要求。
⑤制品树脂含量较⾼,耐腐蚀性好。
缺点:①⽣产周期长,效率低,劳动强度⼤,卫⽣条件差。
②产品质量不易控制,性能稳定性不⾼。③产品⼒学性能较低。
2 、聚合物基复合材料制造过程
原辅材料的准备阶段,成型阶段,制件的后处理和机械加⼯等
3 、SMC组成和特点
组成:不饱和聚酯树脂、增稠剂、引发剂、交联剂、低收缩添加剂、填料、内脱模剂、着⾊剂等混合物浸渍短切玻纤粗纱或玻纤毡,两表⾯加上保护膜
(聚⼄烯或聚丙烯薄膜)形成的⽚状模压成型材料。
特点; 1) 制品的重现性好, SMC的制造不易受操作者和外界条件的影响
2) 加⼯制品操作处理⽅便,不粘⼿ 3) 作业环境清洁,⼤⼤改善了劳卫环境
4) ⽚材质量均匀,适宜压制截⾯变化不⼤的⼤型薄壁制品
5) 树脂和玻璃纤维可以流动,可成型带肋条和凸部的制品
6) 成型的制品表⾯光洁度⾼ 7) ⽣产效率⾼、成型周期短、成本低
4 、缠绕成型定义
将浸过树脂胶液的连续纤维或布带,按照⼀定规律缠绕到芯模上,然后固化脱模成为复合材料制品的⼯艺过程。
5 、缠绕规律
所谓缠绕规律是描述纱⽚均匀、稳定、连续、排布在芯模表⾯,以及芯模与导丝头间运动关系的规律。
6 、喷射成型的表述
将分别混有促进剂和引发剂的不饱和聚酯树脂从喷两侧(或在喷内混合)喷出,同时将玻璃纤维⽆碱粗纱⽤切割机切断并由喷中⼼喷出,与树脂⼀起均匀沉淀到模具上。待沉积到⼀定厚度,⽤⼿辊液压,使纤维浸透树脂、压实并除去⽓泡,最后固化成制品。

本文发布于:2024-09-21 17:26:08,感谢您对本站的认可!

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