《聚合物基复合材料》PPT课件

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1、聚合物基复合材料目录4.1概述4.2聚合物基体4.3纤维增强聚合物复合材料4.4聚合物基复合材料的制备和加工4.5聚合物复合材料的应用4.1概述聚合物基复合材料（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

2、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。聚合物基发展史两千多年前，我国就用麻丝和大漆制成了漆器。1839年美国人CharlesGoodyear发明了橡胶硫化法，而硫化橡胶本身是由橡胶、填料、硫化剂等其他助剂组成的复合材料，热固性塑料工业的发展和复合材料工业的发展是相辅相成的。热塑性塑料复合材

3、料的发展要滞后一些。最早的应用是在PVC的生产中加入了碳酸钙，目的是降低成本。英国的ICI公司研发的玻璃纤维增强尼龙的新生产技术取得巨大成功，从而带动热塑性塑料复合材料的快速发展。4.2聚合物基体玻璃纤维增强型分类复合材料增强纤维种类碳纤维增强型芳纶纤维增强型基体材料性能通用型耐化学介质腐蚀型耐高温型复合材料成型固化方式常温常压固化成型高温加压固化成型阻燃型聚合物基体的结构形式热固性树脂基复合材料热塑性树脂基复合材料4.2.1热固性树脂1.不饱和聚酯树脂2.环氧树脂3.酚醛树脂4.2.1.1不饱和聚酯聚酯包括饱和聚酯和不饱和聚酯。饱和聚酯：没有非芳族的不饱和键。不饱和

4、聚酯：含有非芳族的不饱和键,由不饱和二元羧酸或酸酐、饱和二元羧酸或酸酐与多元醇缩聚而成的具有酯键和不饱和双键的相对分子质量不高的线型高分子化合物。不饱和聚酯树脂：在聚酯化缩聚反应结束后，趁热加入一定量的乙烯基单体，配成粘稠的液体，这样的聚合物溶液称之为不饱和聚酯树脂。结构特点：1、主链上含有脂键、不饱和双键。2、具有线性结构，线性不饱和聚酯。3、含有双键，可在加热、光照、高能辐射及引发剂作用下与交联单体进行共聚，固化成具有三维网络的体型结构。4、交联前后性能变化很大。取决于酸、醇的种类及数量。不饱和聚酯的用途：不饱和聚酯树脂作为玻璃钢复合材料基体树脂不饱和聚酯树脂作为

5、涂料不饱和聚酯树脂作为胶粘剂不饱和聚酯树脂的物理和化学性质物理性质不饱和聚酯树脂的相对密度在1.11~1.20左右，固化时体积收缩率较大，固化树脂的一些物理性质如下：(1)耐热性。绝大多数不饱和聚酯树脂的热变形温度都在50~60℃，一些耐热性好的树脂则可达120℃。(2)力学性能。不饱和聚酯树脂具有较高的拉伸、弯曲、压缩等强度。(3)耐化学腐蚀性能。不饱和聚酯树脂耐水、稀酸、稀碱的性能较好，耐有机溶剂的性能差，同时，树脂的耐化学腐蚀性能随其化学结构和几何开关的不同，可以有很大的差异。(4)介电性能。不饱和聚酸树脂的介电性能良好。化学性质不饱和聚酯是具有多功能团的线型高

6、分子化合物，在其骨架主链上具有聚酯链键和不饱和双键，而在大分子链两端各带有羧基和羟基.主链上的双键可以和乙烯基单体发生共聚交联反应，使不饱和聚酯树脂从可溶、可熔状态转变成不溶、不熔状态。主链上的酯键可以发生水解反应，酸或碱可以加速该反应。若与苯乙烯共聚交联后，则可以大大地降低水解反应的发生。在酸性介质中，水解是可逆的，不完全的，所以，聚酯能耐酸性介质的侵蚀；在碱性介质中，由于形成了共振稳定的羧酸根阴离子，水解成为不可逆的，所以聚酯耐碱性较差。聚酯链末端上的羧基可以和碱土金属氧化物或氢氧化物[例如MgO，CaO，Ca(OH)2等]反应，使不饱和聚酯分子链扩展，最终有可能

7、形成络合物。分子链扩展可使起始粘度为0.1~1.0Pa·s粘性液体状树脂，在短时间内粘度剧增至103Pa·s以上，直至成为不能流动的、不粘手的类似凝胶状物。树脂处于这一状态时并未交联，在合适的溶剂中仍可溶解，加热时有良好的流动性.4.2.1.2环氧树脂分子中含有两个或两个以上环氧基团的有机高分子化合物，除个别外，它们的相对分子质量都不高。分子结构是以分子链中含有活泼的环氧基团为其特征，环氧基团可以位于分子链的末端、中间或成环状结构。由于分子结构中含有活泼的环氧基团，使它们可与多种类型的固化剂发生交联反应而形成不溶、不熔的具有三向网状结构的高聚物。定义