复合材料简介.ppt

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1、复合材料简介——材料部分莫常新2010-10-26复合材料的组成树脂基体增强材料辅助材料下一页树脂基体树脂：即有机高分子，分为天然树脂和合成树脂，是制造塑料的原料。高分子：即分子量达到10000以上的分子。分子量：组成物质的分子(或特定单元)的平均质量与碳原子质量的1/12之比，等于分子中原子的原子量之和。如二氧化硫(SO2)的分子量为64，即为一个硫原子和两个氧原子的原子量之和。下一页CO2二氧化碳分子H2O水分子小分子分子量44分子量18下一页蛋白质分子高分子下一页增强材料当加入树脂中，能使树脂制品的力学性能或其他性能得以显著提高的材料。分纤维状和粒状材料

2、两种。增强材料的增强效应取决于与被增强材料的相容性，为增进相容能力，有些增强材料在使用前需要进行表面处理。注意增强材料与填料的区别。填料即为辅助材料的一种。下一页广义的定义：CM是指由两种或两种以上的不同材料，通过一定的工艺复合而成的，性能优于原单一材料的多相固体材料。复合材料（CM）的定义下一页主要体现在：多相体系和复合效果是复合材料区别于传统的“混合材料”和“化合材料”的两大特征。举例：砂子与石子混合狭义定义：（通常研究的内容：）用纤维增强树脂、金属、无机非金属材料所得的多相固体材料。由此可以得出：CM=增强材料＋基体材料CM与化合材料、混合材料的区别下一

3、页由于增强材料和基体材料的不同，因此决定了复合材料的品种和性能的千变万化。复合材料的分类：金属基复合材料无机非金属复合材料树脂基复合材料按基体材料不同下一页1、增强材的性能、含量及分布情况2、基体材料的性能及含量3、界面的结合情况燃烧性能主要取决于2、3力学性能主要取决于1、2、3导热、电、耐腐蚀等性能主要取决于2、3CM的基本性能主要取决于3个方面下一页1、轻质高强是CM最突出、重要的特点，也是研究最多的特点。可以用比强度（强度/密度），比弹性模量（弹性模量/密度）来定量描述。材料名称比强度比模量钢0.130.27铝0.170.26玻纤/聚酯CM0.530.

4、21碳纤/环氧CM1.030.21CM的主要性能特点下一页可设计性是指：设计人员可根据所需制品对力学及其它性能的要求，对结构设计的同时对材料本身进行设计。具体体现在以下两个方面：力学设计——给制品一定的强度和刚度功能设计——给制品除力学性能外的其他性能正是由于复合材料的可设计性，我们可以根据制品的需要重点设计某一种或几种物理性能，一些不需要的性能可以不去考虑，从而降低总成本。2、可设计性好是复合材料区别于传统材料的根本特点之一CM的主要性能特点下一页要求抗压、抗拉只要求抗压钢管玻璃钢管CM的可设计性下一页3、工艺性能好复合材料的工艺性能十分优越，其成型方法多种

5、多样，成型条件机动灵活。CM的主要性能特点下一页4、热性能好导热系数小，是金属材料1/100～1/1000；特殊类型的玻璃钢可耐瞬时高温。CM的主要性能特点下一页5、耐腐蚀性能好可以耐酸、碱、盐的腐蚀、海水、微生物腐蚀，适合于制作化工管道、储罐、船舶等。CM的主要性能特点下一页6、电性能好a、电绝缘性能好，不受电磁作用；b、微波穿透性好；c、可制作成不带静电的制品。CM的主要性能特点下一页思考题：1、复合材料性能的主要决定因素有哪些？2、复合材料的主要性能特点有哪些？7、其它特点：耐候性、耐疲劳性、耐冲击性、耐蠕变性，透光性等。CM的主要性能特点下一页一般情况

6、下1）、弹性模量低比钢材小10倍2）、长期耐热性差3）、易老化4）、表面硬度低、耐磨性差树脂基CM的缺点也有特殊情况，例如聚氨脂弹性体复合材料耐磨性能好。下一页辅助材料UP&EP下一页不饱和聚酯树脂性能及品种种类：通用型、耐腐蚀型、阻燃型、低收缩型、耐侯型聚酯树脂等。一般是由不饱和二元酸二元醇或者饱和二元酸不饱和二元醇缩聚而成的具有酯键和不饱和双键的线型高分子化合物。下一页辅助剂不饱和聚酯树脂的辅助剂包括交联剂、引发剂、促进剂、阻聚剂、光敏剂等。1）交联剂——参与并促进树脂交联要求：高沸点，低粘度，能溶解树脂、引发剂、促进剂、染料等，反应活性大，能使共聚反应在

7、室温或较低温度下进行，能与树脂共聚形成均相共聚物。常用交联剂：苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、乙烯基甲苯、邻苯二甲酸二丙烯酯、邻苯二甲酸二丁酯。最常用的是苯乙烯。不饱和聚酯树脂下一页交联剂——参与并促进树脂交联高分子交联剂组成树脂基体的高分子，分子体积非常大，活性低。交联剂分子小，活性高。下一页2）、引发剂引发剂可以产生自由基，引发树脂体系进行固化反应。引发剂一般为过氧化物，其通式为ROOR`。引发剂的主要类型有：氢过氧化物、酸过氧化物、酮过氧化物、酯过氧化物、二酰基过氧化物。不饱和聚酯树脂辅助剂下一页分解+引发剂自由基实验表明，常用的引发剂其临界温度均在60℃以上，

8、说明单独使用有机过氧化物，不能满足不饱