纺织复合材料3课件

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1、第四章纤维复合材料及其制造方法(6学时)上一章第一节聚合物基复合材料第二节碳基复合材料第三节混杂纤维复合材料第四节其他复合材料Chapter4PolymermatrixcompositesandproductionmethodLearningObjectives1.了解聚合物复合材料的制造方法和基本性能;2.掌握碳基复合材料的制备和应用性能；3.了解混杂复合材料的特性和应用性能；4.了解功能复合材料、生体复合材料和智能复合材料的特点。4.1Polymermatrixcomposites4.1.1概述(Outline)一、发展历史玻璃钢纤维增强尼龙玻璃钢纤维增强塑料碳纤维

2、增强塑料聚芳酰胺纤维增强硼纤维增强塑料金属基、陶瓷基复合材料分类按聚合物的特性可分为树脂基复合材料和橡胶基复合材料，树脂基复合材料又分为热固性树脂基复合材料和热塑性树脂基复合材料；根据增强剂的类型，又可分为玻璃纤维增强塑料，碳纤维增强塑料，芳纶纤维增强塑料，硼纤维增强塑料等；按增强纤维在复合材料中的分布状态，聚合物基复合材料又可分为连续纤维和不连续纤维增强复合材料，单向铺层及多向铺层复合材料等。三、分类二、性能特点A．比强度大，比模量大；B．耐疲劳性能好；C.减震性好；D．耐烧蚀性能好;E．工艺性好;F.可设计性;G.热膨胀系数低，尺寸稳定.4.1.2聚合物基体(Poly

3、mermatrix)一、基体的主要作用包括:(1)将纤维粘合成整体并使纤维位置固定，在纤维间传递载荷，并使裁荷均衡；(2)决定复合材料的一些性能。如复合材料的高温使用性能(耐热性)、横向性能、剪切性能、耐介质性能(如耐水、耐化学品性能)等；(3)决定复合材料成型工艺方法及工艺参数选择；(4)保护纤维免受各种损伤。此外对复合材料一些性能有重要影响，如纵向位伸、尤其是压缩性能，疲劳性能，断裂韧性等。二、分类橡胶常用的橡胶基体有天然橡胶、丁苯胶、氯丁胶、丁基胶、丁腈胶、乙丙橡胶、聚丁二烯橡胶、聚氨酯橡胶等。橡胶基复合材料所用的增强材料主要是长纤维，常用的有天然纤维、人造纤维、合

4、成纤维、玻璃纤维、金属纤维等。近年来已有晶须增强的轮胎用于航空工业。橡胶基复合材料与树脂基复合材料不同，它除了要具有轻质高强的性能外，还必须具有柔性和较大的弹性。纤维增强橡胶的主要制品有轮胎、皮带、增强胶管、各种橡胶布等。纤维增强橡胶在力学性能上介于橡胶和塑料之间，近似于皮革。三、高性能热塑性树脂的基本结构4.1.3Polymermatrixcomposites’productionmethod一、复合材料工艺的特点(1)材料的形成与制品的成型是同时完成的;应科学地制订工艺规范，合理确定固化温度,压力、保温时间等工艺参数，这些参数主要决定于选用的树脂体系。工艺过程中对工艺

5、参数的控制直接影响制品的性质;(2)复合材料的成型比较方便;树脂交联化前具有一定的流动性，纤维很柔软，依靠模具容易形成要求的形状和尺寸。有的复合材料可以使用廉价简易设备和模具，不用加热和加压。二、聚合物基复合材料的制造技术(Rawmaterial)VarnishMixing(glassfabric)Impregnation(Exportrollpackingprepregseparatesbundle)(Prepregcutting)(Prepreg)KraftpaperTrimmingCopperfoil(OPPfilm)slicerLaminationCooldown

6、Break-downSteelplateScourerC.C.L(C.C.L)(AutoTrimming)Trimming(ManumotiveTrimming)InspectionPackingLayupProductionFlowChart1预浸料及预混料制造方法预浸料通常是指定向排列的连续纤维(单向、织物)等浸渍树脂后所形成的厚度均匀的薄片状半成品。预混料是指由不连续纤维浸渍树脂或与树脂混合后所形成的较厚的片状、团状或粒状半成品，包括片状模塑料(SMC，GMT)、团状模塑料(BMC)和注射模塑料(IMC)。(1)定义(2)各种技术制造的FRTP预浸料结构a．热固性预

7、浸料的制备根据浸渍设备或制造方式不同，热固性FRP预浸料的制造分轮鼓缠绕法和阵列排铺法；按浸渍树脂状态分湿法(溶液预浸法)和干法(热熔预浸法)。热塑性复合材料(FRTP)预浸料制造，按照树脂状态不同，分为预浸渍技术和后浸渍技术两大类。预浸渍技术包括溶液预浸和熔融预浸两种.b．热塑性预浸料制造热塑性预浸料的有关定义：(1)溶液预浸:将热塑性高分子溶于适当的溶剂中，使其可以采用类似于热固性树脂的湿法浸渍技术进行浸渍，将溶剂除去后即得到浸渍良好的预浸料.(2)熔融预浸:将熔融态树脂由挤出机挤到特殊的模具中浸渍连续通过的纤维束或织物，