07第四章(1)聚合物基復(fù)合材料(存儲版)
【正文】 制備輪胎 、 傳動皮帶 等 。 醇類 、 脂肪烴和潤滑油對它影響較小 ， 但 耐濃硫酸及某些溶劑 （ 如四氯化碳 、 丙酮和甲苯 ） 的能力較差 。 23 有機硅樹脂 有機硅樹脂是 聚有機硅氧烷中一類分子量不高的熱固性樹脂 。 （ 2）化學(xué)性質(zhì) 結(jié) 構(gòu) ： 骨架主鏈上 有 聚酯鏈鍵和不飽和雙鍵 ， 大分子鏈兩端 各 帶有 羧基和羥基 。 聚合物的一般性能特點 12 聚合物用作基體材料時的要求 ： 黏附力大 、 固化收縮率小、有良好物理性能匹配 聚合物用作基體材料時的作用 ： （ 1） 固結(jié)分散的增強體以形成復(fù)合材料的整體 ； （ 2） 賦予制件形狀 ； （ 3） 保護增強體不受或少受環(huán)境的不利影響 ； （ 4） 向增強體傳遞載荷以發(fā)揮承力功能 。 高頻率鏈段運動可以隨時改變聚合物鏈構(gòu)象，使線性分子鏈在空間呈卷曲狀 。 分 子 量 ： 鏈節(jié)分子量 與 聚合度 的乘積。 a. 聚合物鏈空間構(gòu)型 ： 指 聚合物鏈中原子或原子團 在空間的排列方式 。 8 c. 聚合物鏈的形態(tài) ： 線 型 及 支 化 型 ：構(gòu)成線性聚合物 ， 具有 高彈性和熱塑性 ， 又 稱為 熱塑性聚合物 ， 如 滌綸 、 尼龍 、 生膠 等 。 14 （ 2）環(huán)氧樹脂的性能 力學(xué)性能 ：固化后有 優(yōu)異的力學(xué)性能 ； 電 性 能 ： 絕緣性能優(yōu)良 ，高介電性、耐表面漏電、耐電弧 化學(xué)穩(wěn)定性 ： 很強化學(xué)穩(wěn)定性 ，耐酸、耐堿、耐溶劑等 突出尺寸穩(wěn)定性和環(huán)境耐久性 （耐酶菌，可濕熱環(huán)境使用） 15 （ 3） 環(huán)氧樹脂的工藝性 可供選擇的品種多樣 ：有多種多樣的環(huán)氧樹脂 、 固化劑和改性劑體系 ， 可以適應(yīng)各種應(yīng)用范圍所提出的要求； 固化方便 ：選用不同環(huán)氧樹脂品種 、 不同的固化劑和固化劑配方 ， 可以在０～１８０度范圍內(nèi)的不同溫度下進(jìn)行固化； 黏附力強 ：結(jié)構(gòu)中羥基和醚鍵對各種物質(zhì)均有很強黏附力； 固化收縮率 ：固化反應(yīng)直接進(jìn)行 ， 沒有水或者其它揮發(fā)性副產(chǎn)物放出 ， 所以 固化收縮率低 （ 小于２ ％ ） 。 未固化的呋喃樹脂與許多熱塑性和熱固性樹脂有很好的混溶性 ， 可與環(huán)氧樹脂或酚醛樹脂混合起來進(jìn)行改性 。 （ 2） 力學(xué)性能 ： 有機硅樹脂固化后的力學(xué)性能不高 ， 若在大分子主鏈上引進(jìn)氯代苯基 ， 可提高力學(xué)性能 。 舉 例 ： 聚烯烴 、 聚酰胺 、 聚酯 、 聚碳酸酯 、 聚甲醛 、 聚丙烯 十二烯 苯乙烯 （ ABS樹脂 ） 等 。 工藝關(guān)鍵： 樹脂要充滿模腔 ； 注射壓力 46 圖 樹脂傳遞成型示意圖 47 （ 2） 優(yōu)點 1） 增強體含量較高 ； 2） 勞動強度低 ； 3） 成型周期較短 ； 4） 產(chǎn)品大型化 （ 3）缺點 1） 不易制作小產(chǎn)品 ； 2） 模具復(fù)雜且成本高 （ 4）典型產(chǎn)品 小型飛機與汽車零部件、客車座椅、儀表殼 48 噴射成型 （ １ ） 工藝概要 （ 半機械化成型方法 ） ① 樹脂 +引發(fā)劑 、 樹脂 +促進(jìn)劑 分別 從噴槍噴出； ② 纖維經(jīng) 切斷器 切斷并從噴槍中心噴出； ③ 樹脂與纖維一起 同時均勻沉積 在模具上； ④ 沉積一定厚度后 用手輥壓實除去氣泡 ； ⑤ 固化 （ ２ ） 優(yōu)點 ： 生產(chǎn)效率高 、 制品孔隙率小 （ ３ ） 缺點 ： 不易制作小產(chǎn)品 、 模具復(fù)雜且成本高 49 圖 噴射成型原理圖 50 袋壓成型 （ 1）工藝概要 （ 最早最廣泛用于預(yù)浸料成型 ） ① 將鋪層在模具中鋪放； ② 依次鋪上可剝保護層、脫模膜、袋膜等； ③ 熱壓固化 ④ 脫模獲得具有一定結(jié)構(gòu)形狀的制品 （ 2） 袋壓分類 ： 真空袋成型 、 壓力袋成型 、 熱壓袋成型 （ 3） 真空袋成型 ： 排除 蒸汽 、 包埋空氣 、 其它揮發(fā)物 51 圖 真空袋成型原理圖 52 纏繞成型 （ 1）工藝概要 ① 增強體（ 無捻粗紗 ）排列在紗架上； ② 粗紗自紗架退繞、通過樹脂槽、繞絲嘴（ 浸漬過程 ）； ③ 小車往復(fù)移動 并帶動已浸漬粗沙纏繞在 回轉(zhuǎn)芯軸 上； ④ 固化、脫模（兩端密閉產(chǎn)品不用脫模，芯模作為 內(nèi)襯 ） 工藝關(guān)鍵 ： 纏繞角度與排列密度由芯軸與小車速度之比控制 53 圖 濕法纏繞的工藝原理圖 54 圖 纏繞成型繞線 示意圖 55 （ 2）優(yōu)點 1） 制品結(jié)構(gòu)性能可達(dá)很高 ； 2） 可制耐腐蝕、耐壓、耐熱制品 ； 3） 可制造兩端封閉制品 ； 4） 生產(chǎn)周期短、增強體成本低 ； （ 3）缺點 1） 制品限于回轉(zhuǎn)體 ； 2） 纖維不易沿制品長度方向精確排列 ； （ 4）典型產(chǎn)品 管道、貯罐、氣瓶、固體火箭發(fā)動機殼體 56 拉擠成型 （ 1）工藝概要 ① 預(yù)置在紗架上的玻璃纖維無捻粗紗經(jīng)樹脂槽浸漬樹脂 ② 預(yù)成型后進(jìn)入 加熱模具 ，進(jìn)一步浸漬、固化、定型 ③ 將型材按要求長度切斷 57 圖 拉擠成型工藝原理 58 （ 2）優(yōu)點 1） 生產(chǎn)效率高，可批量生產(chǎn) ； 2） 樹脂含量可精確控制 ； 3） 制品軸向性能優(yōu)異 ； 4） 原材料成本低 （ 3）缺點 1） 模具費用較高 ； 2） 制品橫斷面恒定 （ 4）典型產(chǎn)品 建筑屋頂橫梁、帳篷竿、汽車板簧、電纜管、釣魚竿 59 模壓成型 （ 1）工藝概要 ① 制備具有制品形狀的預(yù)浸料或預(yù)混料半成品； ② 將半成品在模具中熱壓； ③ 固化、脫模 工藝關(guān)鍵 ：模壓 溫度 、 壓力 、 時間 60 圖 模壓成型工藝原理 61 （ 2）工藝優(yōu)點 1） 制品尺寸精度高 ； 2） 可大批量生產(chǎn) ； 3） 孔隙率低 ； 4） 原材料成本低 （ 3）缺點 1） 模具費用較高 ； 2） 制品性能各向同性 62 擠出成型 工藝概要 （ 熱塑性塑料主要加工方法 ） ① 干燥 熱塑性塑料粉料 從料斗進(jìn)入擠出機加熱料筒； ② 物料隨料筒螺桿旋轉(zhuǎn)而 沿螺槽前移 ； ③ 物料受 機械剪切 和 料筒加熱 而逐漸熔融； ④ 熔融物料受 螺桿軸向推力 而通過機頭和口模； ⑤ 與口模形狀相似 的連續(xù)體冷
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