高分子复合材料》讲义

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1、讲义课程：高分子复合材料教研室：高分子材料与工程教师：王煦漫第一章绪论第一节复合材料的发展历史和意义一、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；材料反映人类认识自然和改造自然的能力，人类获得和使用材料有着几千年的历史；每当出现一种划时代的新材料，生产力会获得一次巨大的发展，人类社会会出现一次飞跃。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。现代高技术的迅猛发展，特别是航空、航天和海洋开发领域的发展对材料提出了越来越苛刻的要求。例如，航天飞机等空间飞行器，空间飞行器的发

2、动机，现代武器系统，要求材料质轻、高强、高韧、耐热、抗疲劳、抗氧化、抗腐蚀、吸波、隐身、抗穿甲性等特性。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。三、复合材料的发展历史自然界存在着许多天然的复合物。例如竹子、树木等就是自生长长纤维增强复合材料；人类肌肉/骨骼结构也是复合材料结构原理。稻草加粘土（非连续纤维增强复合材料）作为建筑材料砌建房屋墙壁。在现代，复合材料的应用更比目皆是，如由沙石、钢筋和水泥构成的水泥复合材料；玻璃纤维增

3、强塑料（玻璃钢）。（1）近代的复合材料的发展——20世纪40年代从1940年到1960年这20年间，是玻璃纤维增强塑料时代。（2）第二代复合材料——1960年到1980年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。（3）第三代复合材料（80年代以后）第二节复合材料的定义一、定义复合材料是由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。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组分材料的简单加和，而是有着重要改进。二、复合材料的三个特点：(1)复合材料是由两种或两种以上不同性能的材料组元通过宏观或

4、微观复合形成的一种新型材料，组元之间存在着明显的界面。(2)复合材料中各组元不但保持各自的固有特性而且可最大限度发挥各种材料组元的特性，并赋予单一材料组元所不具备的优良持殊性能。(3)　复合材料具有可设计性。三、复合材料的基本结构模式复合材料由基体和增强剂两个组分构成：基体：构成复合材料的连续相；增强剂（增强相、增强体）：复合材料中独立的形态分布在整个基体中的分散相，这种分散相的性能优越，会使材料的性能显著改善和增强。增强剂（相）一般较基体硬，强度、模量较基体大，或具有其它特性。可以是纤维状、颗粒状或弥散状。增强剂（相）与基体之间存在着明显界面。第三节复合材料的命

5、名和分类一、复合材料的命名复合材料在世界各国还没有统一的名称和命名方法，比较共同的趋势是根据增强体和基体的名称来命名，通常有以下三种情况：（1）强调基体时以基体材料的名称为主。如树脂基复合材料、金属基复合材料、陶瓷基复合材料等。（2）强调增强体时以增强体材料的名称为主。如玻璃纤维增强复合材料、碳纤维增强复合材料、陶瓷颗粒增强复合材料等。（3）基体材料名称与增强体材料并用。这种命名方法常用来表示某一种具体的复合材料，习惯上把增强体材料的名称放在前面，基体材料的名称放在后面。二、复合材料的分类1、按性能分类：普通复合材料：普通玻璃、合成或天然纤维增强，如玻璃钢、钢筋混

6、凝土等；先进复合材料：高性能增强剂（碳、硼、氧化铝、SiC纤维及晶须等）增强高温聚合物、金属、陶瓷和碳（石墨）等复合材料。2、按基体材质分：复合材料聚合物基复合材料PMC金属基复合材料MMC无机非金属基复合材料热塑性树脂热固性树脂树脂基水泥基复合材料陶瓷基复合材料CMC橡胶基碳碳复合材料3、根据第二相（增强体）形态分颗粒增强复合材料颗粒状分散相复合材料纤维状分散相复合材料短纤维连续纤维强化复合材料分散强化复合材料片晶增强复合材料复合材料单向纤维强化复合材料非编织纤维层2维,3维编织纤维层晶须随机排列定向排列不连续纤维强化复合材料第四节复合材料的特性一、高比强度二、

7、良好的高温性能三、良好的抗疲劳、蠕变、冲击和断裂韧性四、良好的尺寸稳定性五、良好的化学稳定性六、良好的功能性能第五节复合材料的进展一、降低纤维价格和开发新纤维二、扩大复合材料的应用三、发展功能、智能复合材料四、发展纳米复合材料和仿生复合材料第六节复合材料的作用1、对提高人类生活质量做出贡献2、在解决资源短缺与能源危机方面的贡献3、在治理环境中可起的作用4、现代高科技的发展更是离不开复合材料第2章高分子合金第一节高分子合金的概念、分类一、高分子合金的概念两种或两种以上聚合物用物理或化学方法制成的多组分聚合物。英文：polymeralloy，也叫聚合物共混物(poly

8、merbl