07第四章(1)聚合物基復(fù)合材料-免費(fèi)閱讀
【正文】 33 （ 1）按聚合物基體的結(jié)構(gòu)形式分類（ 最重要的分類方法 ） 熱固性樹脂基、熱塑性樹脂基、橡膠基 復(fù)合材料 （ 2）按增強(qiáng)體類型分類 纖維增強(qiáng)、晶須增強(qiáng)、顆粒增強(qiáng) 聚合物基復(fù)合材料； （ 3）按增強(qiáng)纖維種類分類 玻璃纖維 、 碳纖維、芳綸纖維、其它纖維 增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料 （ 4）按基體材料性能分類 通用型 、 耐化學(xué)介質(zhì)腐蝕型 、 耐高溫型、阻燃型 聚合物基復(fù)合材料 聚合物基復(fù)合材料的分類 34 35 ? 聚合物基復(fù)合材料制備方法分類 ? 聚合物基復(fù)合材料的制造工藝 167。 27 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) ： 線型 、 分枝型 ， 遇熱軟化或熔融且可 反復(fù)進(jìn)行 力學(xué)性能 ： ① 具有明顯的力學(xué)松弛現(xiàn)象 ； ② 較大的斷裂延伸率 ； ③ 抗沖擊性能好 。 用這類樹脂制造的玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料 ， 在較高的溫度范圍內(nèi) （ 200～ 250℃ ） 長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)使用后 ， 仍能 保持優(yōu)良的電性能 ， 同時(shí) ， 還具有良好耐電弧性能及憎水防潮性能 。 酸性介質(zhì)： 水解是可逆的 ， 能耐酸性介質(zhì)的侵蝕 ； 堿性介質(zhì)： 水解不可逆的 ， 耐堿性較差 。 聚合物基體的類型 ： （ 1） 熱固性樹脂 ：受熱軟化，發(fā)生交聯(lián)， 轉(zhuǎn)化不可逆 環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、不飽和聚酯樹脂、呋喃樹脂 （ 2） 熱塑性樹脂 ： 加熱可變軟或熔化， 轉(zhuǎn)化可逆 聚烯烴、聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛、氟樹脂 13 熱固性聚合物 環(huán)氧樹脂 （ 1） 環(huán)氧樹脂的定義 指 含有兩個(gè)或者兩個(gè)以上的環(huán)氧基團(tuán)的有機(jī)高分子化合物 ， 環(huán)氧基團(tuán) 十分活潑 ， 可位于分子鏈的末端或中間 ， 能 與多種類型的固化劑發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)而形成不溶 、 不熔的具有三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高聚物 。在拉力作用下可以伸展拉直，外力除去后又縮回到原來卷曲狀，從而使 聚合物具有柔性 。 聚合反應(yīng) ： 加聚反應(yīng)（ 反應(yīng)過程無副產(chǎn)物 ）、 縮聚反應(yīng)（ 反應(yīng)過程產(chǎn)生低分子化合物 ） 有無反應(yīng)副產(chǎn)物與聚合物收縮率的關(guān)系？ 3 大分子鏈分類 （ 化學(xué)成分 ） ： a． 碳鏈大分子 ： 主鏈全部由 碳原子 構(gòu)成； b. 雜鏈大分子 ： 主鏈中除了 碳 外 ， 還有 O、 N、 S、 P等 c. 元素有機(jī)大分子 ： 主鏈 無碳原子 （ Si、 O、 N、 Al、 B、 P） 且 側(cè)鏈為有機(jī)取代基 ； d. 元素?zé)o機(jī)大分子 ：主鏈 無碳原子 ， 且 側(cè)鏈無有機(jī)取代基 。 4 結(jié)構(gòu)特征 （ 1）聚合物鏈的結(jié)構(gòu) ：包括 空間構(gòu)型 、 構(gòu)象 和 形態(tài) 。 聚合物的柔性主要受構(gòu)成 單鍵的元素 、 分子鏈的側(cè)基或支鏈 、 鏈節(jié)數(shù) 、 溫度 等的影響。 環(huán)氧樹脂最早 出現(xiàn)于 20世紀(jì)三十年代且于 40年代工業(yè)化 ， 已廣泛用于碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料 ， 是 PMC最重要的載體 。 20 （ 3） 物理性質(zhì) 密度 ：約 ～ g/cm3， 固化時(shí) 體積收縮率較大 耐熱性 ：熱變形溫度約 50～ 60℃ ， 耐熱性好的可達(dá) 120℃ 力學(xué)性能 ：具有 較高拉伸 、 彎曲 、 壓縮等強(qiáng)度 耐化學(xué)腐蝕性能 ： 耐水 、 稀酸 、 稀堿較好 ， 耐有機(jī)溶劑差 介電性能 ： 介電性能良好 21 呋喃樹脂 定義 ： 分子鏈中含有 呋喃環(huán) 結(jié)構(gòu) 。 24 （ 1） 熱穩(wěn)定性 ： 耐熱性和耐高溫性能均很高 ， 熱穩(wěn)定性范圍可達(dá) 200～ 250℃ （ SiO鍵有較高的鍵能：363kJ/mol） 。 電學(xué)性能 ： 優(yōu)異的絕緣性能，對(duì)腐蝕性介質(zhì)穩(wěn)定 。 2 聚合物基復(fù)合材料的制備和加工 36 聚合物基復(fù)合材料制備工藝的特點(diǎn) （ 1） 材料的形成和制品的成形是同時(shí)完成的 （ 簡(jiǎn)化制品結(jié)構(gòu) 、 減輕制品質(zhì)量 、 降低工藝消耗 ） （ 2） 方法多樣 、 工藝簡(jiǎn)便 、 設(shè)備簡(jiǎn)單 、 成本很低 聚合物基復(fù)合材料制備方法分類 37 聚合物復(fù)合材料成形方法分類 （ 1） 預(yù)浸料 /預(yù)混料制備 （ 2） 接觸成型 （手糊成型） （ 3） 壓力成型 （ 袋壓成型、模壓成型、層壓成型） （ 4） 纏繞成型 （ 5） 樹脂傳遞成型 （ 6） 注射成型 （ 7） 拉擠成型 上述各種成形方法之間存在著共性！ 38 圖 復(fù)合材料制品的生產(chǎn)流程圖 39 聚合物基復(fù)合材料的制造工藝 預(yù)浸料 / 預(yù)混料制備 （ 1）預(yù)浸料 ：定向排列 連續(xù)纖維 浸漬樹脂形成 薄片狀半成品 熱固性預(yù)浸料 ： 輪鼓纏繞法 、 陳列排鋪法 （ 設(shè)備不同 ） 濕法 、 干法 （ 樹脂狀態(tài)不同 ） 熱塑性預(yù)浸料 ： 預(yù)浸漬技術(shù) （ 樹脂完全浸漬纖維） 后浸漬技術(shù) （樹脂以粉末等形式存在， 完全浸漬在成型過程中完成 ） 40 圖 輪鼓纏繞法 預(yù)浸料制備示意圖 41 （ 2） 預(yù)混料 ： 工藝對(duì)象： 不連續(xù)纖維 浸漬或混合樹脂 制品特征： 片狀模塑料 （ Sheet molding pound， SMC） 塊狀模塑料 （ Bulk Molding Compound， BMC） 注射模塑料 （ Injection molding pound， IMC） 42 手糊成型（ Hand Lay up） （ 1）工藝概要 ① 模具表面 施加脫模劑 、 膠衣 ； ② 涂刷樹脂液體 、 鋪增強(qiáng)材料； ③ 手持 輥?zhàn)邮箻渲n增強(qiáng)體 、 壓實(shí)并驅(qū)除氣泡； ④ 重復(fù)鋪層操作 ， 達(dá)到制品設(shè)計(jì)厚度； ⑤ 固化 最原始、最簡(jiǎn)單 的制備方法！ 43 圖 手糊成型工藝使用的模具及成型示意圖 44 （ 2）優(yōu)點(diǎn) 1） 適合少量生產(chǎn) ； 2） 設(shè)備投資少 ； 3） 可制形狀復(fù)雜產(chǎn)品 ； 4） 可進(jìn)行材料設(shè)計(jì) （ 3） 缺點(diǎn) 1） 勞動(dòng)密集型生產(chǎn) ； 2） 增強(qiáng)體含量不太高 （ 4） 典型產(chǎn)品 艦艇 、 風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片 、 游樂設(shè)備 、 建筑模型 45 樹脂傳遞成型（ Resin Transfer Molding ， RTM） （ 1） 工藝概要 （ 閉模低壓成型方法 ） ① 增強(qiáng)體置于上下模之間； ② 合模并將模具夾緊； ③ 壓力注射樹脂； ④ 固化后打開模具 ， 取下產(chǎn)品 。 橡膠基復(fù)合材料主要用來
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