聚合物基复合材料.ppt

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1、聚合物基复合材料聚合物基复合材料影响聚合物基复合材料性能的因素：1、增强材料的强度及弹性模量以及基体材料的强度及化学稳定性2、增强材料的含量及其排布方式与方向3、不同的成型工艺4、增强材料与基体的界面粘接状况聚合物基复合材料是由物化性质截然不同的增强材料和有机高分子化合物通过一定工艺方法复合而成的多相固体材料。学生实验过程及作品聚合物基复合材料的特性比强度、比模量高耐疲劳性能好减震性好过载安全性可设计性强聚合物基复合材料的特性抗拉强度与密度之比比强度高的材料能承受高的应力弹性模量与密度之比比模量高说明材料轻而且刚性大比强度、比模量

2、高采用复合材料可大大减轻构件或制品的重量材料种类性能比重抗拉强度GPa弹性模量100GPa比强度GPa比模量100GPa钢7.61.032.10.130.27玻璃钢2.01.060.40.530.21碳纤维/环氧1.61.072.40.71.5硼纤维/环氧2.11.382.10.661.0聚合物基复合材料的特性耐疲劳性能好疲劳破坏的种类不同：金属：突发性破坏疲劳强度极限是其拉伸强度的30%~50%聚合物基复合材料：有预兆破坏极限为拉伸强度的70%~80%聚合物基复合材料的特性增强纤维的缺陷少,抗疲劳性好，基体的塑性好,抑制微裂纹的

3、出现，即使形成微裂纹,在裂纹的缓慢扩展过程中,基体的纵向拉压将引起其横向收缩,而在裂纹尖端的前缘造成基体与纤维分离,基体(如聚合物基)的塑性形变也能使裂纹尖端钝化,减缓其扩展。聚合物基复合材料的特性减震性好受力结构的自振频率有关因素：结构形状比模量的平方根成正比同时，复合材料中的基体界面具有吸震能力，使材料的震动阻尼很高，即使激起振动也能很快衰减。对相同尺寸和形状的梁进行振动试验的结果表明,对同一振动,轻合金梁需要9秒钟才能停止,而碳纤维复合材料梁只需2～3秒。聚合物基复合材料的特性过载安全性在纤维复合材料中，由于有大量独立的纤维

4、，在每平方厘米面积上的纤维数少至几千根，多达数万根。当过载时复合材料中即使有少量纤维断裂时，载荷就会迅速重新分配到未被破坏的纤维上，不至于造成构件在瞬间完全丧失承载能力而断裂，仍能安全使用一段时间。聚合物基复合材料的特性可设计性强通过改变纤维、基体的种类及相对含量、纤维集合形式及排列方式、铺层结构等可以满足对复合材料结构与性能的各种设计要求。复合材料制品的制造始于整体成型,一般不需焊、铆、切割等二次加工,工艺过程比较简单。©2003Brooks/Cole,adivisionofTomsonLearning,Inc.ThomsonL

5、earning™isatrademarkusedhereinunderliense.品种1、GF增强热固性塑料（GFRP）----玻璃钢加工性能最好。低粘度，可室温固化；价低，用量占80%。透光性好，可制作采光瓦。收缩率大，耐酸碱性差。⑴、聚酯玻璃钢⑵、环氧玻璃钢综合力学性能最好，粘结能力最强，与玻纤复合界面剪切强度最高，尺寸稳定性好，耐蚀性好；收缩率只有1-2%，粘度大，施工困难，成型需要加热。⑶．酚醛玻璃钢耐热性最好,<350℃长期使用，短期可达1000℃；电学性能好，耐烧蚀材料，耐电弧。性脆，尺寸不稳定，收缩率大，对皮肤有刺

6、激作用。玻璃钢采光板玻璃钢汽车保险杠玻璃钢型材透光型玻璃钢体育馆采光赛艇、帆船壳体2、GF增强热塑性塑料(FR-TP)特点：车用立体声音响喇叭雾灯车门反射镜架⑴、比重最轻1.1～1.6⑵、抗儒变性等力学性能明显提高⑶、热学性能大大改善>50%⑷、尺寸稳定性提高3、高强度纤维增强塑料⑴、C纤维增强塑料比强度，比模量高的材料；耐腐蚀耐热都很好。抗冲击性较好，价格昂贵。⑵、芳纶纤维增强塑料•与塑料相容性好，价格适中，应用前景广泛。•抗拉强度与C纤维相当，冲击强度远高于C纤维；振动衰减是玻璃钢的4～5倍。•抗压性能差。⑶、B纤维增强塑料突

7、出优点是刚度好，价格比C纤维还贵。⑷、SiC纤维增强塑料突出优点是与树脂相容性好。碳纤维头盔地铁闸瓦芳纶纤维增强C纤维增强聚合物基复合材料设计包括：材料设计和结构设计。•材料设计：根据使用要求，选取原材料；安排合适的工艺路线，将其制成满足性能要求的材料。•结构设计：确定构件的最终构型、几何尺寸、组合关系等，使之满足力学性能，安全寿命，可加工性和经济性要求。设计过程：确定设计条件原料选择单层设计层合板设计结构设计实验校核1．设计条件•载荷情况•环境条件：温度，湿度，腐蚀等。可能引起的强度下降。（如GF、KF耐湿性差）•功能性要求：如

8、烧蚀、润滑、导电、导热、防雷电、抗电磁干扰、透光等。•结构可靠性和经济性。静载----强度，刚度。动载----抗冲击强度。交变----疲劳强度。2．原料选择选择原则：满足性能要求，廉价，易于获得。（1）比强度、比刚度高的原则（2）材料与结构的使用环