复合材料及其聚合物基体概论

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1、复合材料聚合物基体课程性质：专业必修考核方式：闭卷考试/平时成绩学时学分：32学时2学分专业：复合材料主讲教师：王钧（教授）段华军（副教授）教学目的及要求教学目的：使学生掌握以下三方面的内容1、聚合物基复合材料中基体材料的种类、合成原理、合成工艺方法、性能特点及应用；2、各类聚合物基体常用固化剂的种类、固化机理、性能特点及应用；3、分子结构对性能的影响（重点领会）。教学要求：学以致用。能灵活应用所学知识指导将来研究与工作实践。学习内容1、三大热固性树脂及其常用固化剂（重点）不饱和聚酯树脂（UPR）、

2、环氧树脂（EP）、酚醛树脂（PH）、乙烯基酯树脂（VER）2、其它热固性树脂（自学）呋喃树脂（FR）、有机硅树脂（SR）、聚氨酯树脂（PUR）3、常用热塑性树脂（一般介绍）聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）、聚苯乙烯（PS）、ABS树脂4、高性能树脂基体（一般介绍）聚酰亚胺树脂(PI)、双马来酰亚胺树脂(BMI)必读与参考书目必读教材：《复合材料聚合物基体》赵玉庭，姚希曾主编，武汉理工大学出版社，2004年6月参考书目：1、《不饱和聚酯树脂及其应用》沈开猷主编，化学工业出版社，200

3、1年1月；2、《环氧树脂生产与应用》王德中主编，化学工业出版社，2001年6月；3、《热固性树脂》RudolfRiesen著，陆立明译，东华大学出版社，2008年11月第一章概论1.1复合材料的定义、组成及特点1.2基体材料的组分及其作用1.3基体材料的基本性能（重点）1.4聚合物的分类1.5聚合物及其复合材料发展历程1.6PMC主要性能特点（重点）1.7PMC的应用1.1复合材料的定义、组成及特点简而言之，复合材料是指将两种或两种以上不同性能的材料，用适当的方法复合而成的一种新材料，其性能比单一材

4、料性能优越。材料界资深专家、两院院士师昌绪在《材料大词典》中给出比较全面完整的定义：复合材料是由有机高分子、无机非金属或金属等几类不同的材料通过复合工艺组合而成的新型材料，它既能保留原组分材料的主要特色，又通过复合效应获得原组分所不具备的特殊性能。可以通过材料设计使各组分的性能互相补充并彼此关联。从而获得新的优越性能，与一般材料简单混合有本质的区别。例：玻璃钢、水泥砂浆、钢筋混凝土、篱笆等都是复合材料。复合材料的分类1、按基体材料类型分为聚合物基复合材料（PMC）金属基复合材料（MMC）无机非金属基

5、复合材料，包括陶瓷基复合材料和水泥基复合材料（CMC）等2、按增强材料类型分为玻璃纤维增强复合材料；碳纤维增强复合材料芳纶（Kevlar）纤维增强复合材料UHMW-PE纤维增强复合材料等3、按用途分为结构复合材料、功能复合材料、结构功能一体化复合材料复合材料的组成与特点复合材料是一种多相材料。包含三种基本的物理相：基体相：连续相材料增强相：分散相材料界面相：增强相与基体相之间的交界面特点：非均质材料，各向异性（inhomogenous）。PMC（材料与制品）组成关系基体材料增强材料辅助材料制品产品及

6、结构设计加工工艺材料结构工艺测试制品复合材料制品与各要素关系图与传统材料相比，复合材料既是一种材料，也是一种结构，而且材料、结构、功能具有一致性。这种材料和结构特性，只能通过具体的制品才能得以体现，因此无论是从事复合材料理论研究，还是工程技术研究的目标都是研制出更能发挥材料特性与效率的制品及制备方法。问题1基体材料在复合材料中所起的作用是什么？基体材料在复合材料中的作用1、粘结作用基体材料作为连续相，把单根纤维粘成一个整体，使纤维共同承载。2、均衡载荷、传递载荷在复合材料受力时，力通过基体传给纤维。

7、3、保护纤维在复合材料的生产与应用中，基体可以防止纤维受到磨损、遭受浸蚀。问题2由基体起主导作用的复合材料性能有哪些？（1）成型工艺性能；（2）耐热性；（3）耐腐蚀性；（4）纵向压缩强度；（5）层间剪切强度。由基体起主导作用的复合材料性能基体材料系统的选配原则基体材料从使用性能、工艺性能以及经济性三方面统筹考虑，择优选用。（1）使用性能（性能）（2）工艺性能（工艺）（3）经济性（成本）重要性次序：使用性能＞工艺性能＞经济性1.2基体材料的基本组分及其作用1、聚合物是基体的主要组分，对复合材料的工艺性

8、能和成型方法起决定作用。如：UP、EP、PP、PVC等。2、助剂改进工艺性能、或降低成本。如：固化剂（引发剂/促进剂）、稀释剂、增韧剂（增塑剂）、触变剂、填料和颜料等。1）固化剂（引发剂/促进剂）：固化成形，使聚合物由线型结构变成体型结构。2）稀释剂：降低树脂粘度。有活性与非活性之分。3）增韧剂：降低脆性，提高韧性。有活性与非活性之分。4）触变剂：提高树脂在静态下的粘度。用于立面成型。5）填料：改善性能，降低成本。6）颜料：着色。1.3基体材料的基本性能1.3.1力学