【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 械咬合 + 次價(jià)鍵結(jié)合 ） ? 液態(tài)基體滲入纖維表面微孔 ， 固化后形成咬合界面 。 ? 粗糙界面 、 低的表面能和低粘度 ， 有利于物理結(jié)合 。 ? 極性樹(shù)脂如：酚醛 、 聚酰胺 、 環(huán)氧等 ， 與極性纖維具有良好的潤(rùn)濕性 ， 并可形成次價(jià)鍵結(jié)合 。 ? 非極性樹(shù)脂如：聚乙烯 、 聚丙烯 。 聚四氟乙烯等 ， 結(jié)合力弱 ，復(fù)合效果差 。 ? CF表面極性差 ， 經(jīng)氧化后可提高結(jié)合力 。 一．典型界面結(jié)合 ?返回 總之： ? 物理結(jié)合是一種比較弱的結(jié)合方式。 ? 樹(shù)脂基復(fù)合材料若不經(jīng)特殊處理，多為物理結(jié)合。 ? 金屬基部分以物理方式結(jié)合。 ? 陶瓷基幾乎不以這種方式結(jié)合。 ?返回 2. 擴(kuò)散融合 ? 兩相成分不同 ， 經(jīng)擴(kuò)散或熔融形成過(guò)渡層 ， 性質(zhì)介于兩相之間 ， 結(jié)合力較強(qiáng) 。 ? 金屬與陶瓷基復(fù)合溫度較高 ， 小分子和原子易于擴(kuò)散 ，較常見(jiàn) 。 3. 化學(xué)結(jié)合 ? 化學(xué)鍵結(jié)合力強(qiáng)。但當(dāng)兩相親合力過(guò)強(qiáng)，可能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，界面形成較厚的脆性化合物時(shí)，性能反而下降。 ?返回 ? 樹(shù)脂基復(fù)合材料：為提高兩相的潤(rùn)濕性和結(jié)合力，通常采用偶聯(lián)劑處理纖維表面，或?qū)⑴悸?lián)劑直接加到液態(tài)樹(shù)脂中，以便形成化學(xué)鍵結(jié)合。 ? 金屬與陶瓷材料：化學(xué)鍵結(jié)合常見(jiàn)。多數(shù)情況在界面上形成化合物層，脆性大，對(duì)力學(xué)性能不利。尤其是高溫使用的材料，應(yīng)防止延續(xù)反應(yīng)。 ?返回 二 . 增強(qiáng)材料的表面處理 ? 為改善纖維表面的浸潤(rùn)性，提高界面結(jié)合力，對(duì)纖維進(jìn)行的預(yù)處理 —— 表面改性。 ? 要點(diǎn)：不同的復(fù)合體系應(yīng)采用不同的處理方法。 樹(shù)脂基 —— 提高化學(xué)結(jié)合 金屬及陶瓷基 —— 抑制化學(xué)反應(yīng) ?返回 1．玻璃纖維 ? GF成分為 SiO2，表面吸水后成 OH，可與含 OH、 － COOH、 Cl的偶聯(lián)劑反應(yīng)成醚鍵結(jié)合。 ? 偶聯(lián)劑通式： R M – X M 中心離子 Cr+ Si+ Ti+3等高價(jià)金屬離子 。 R 可與聚合物交聯(lián)的基團(tuán)。如不飽和雙鍵、氨基、環(huán)氧、 巰基等。 X 可與玻纖表面醚化的活性基團(tuán)。如： Cl、 OH、 COOH、 OCH OC2H5。 Si – O Si－ OH OH ?返回 2. 碳纖維 ? 氧化法 提高表面粗造度和極性 。 ? 沉積法 CVD沉積碳晶須 。 ? 電聚合法 接枝高分子支鏈 3．芳綸等有機(jī)纖維 等離子處理 ， 使苯環(huán)氧化成 COOH、 OH ；或接枝聚合生成高分子支鏈 。 ?返回 4. 與金屬基復(fù)合的纖維 目的： 提高浸潤(rùn)性 ， 抑制化學(xué)反應(yīng) 。 ? CF、 BF與金屬反應(yīng)活性高 ， 化學(xué)相容性差； ? 氮化物 、 碳化物纖維反應(yīng)活性較低； ? Al2O3反應(yīng)活性最低 。 措施： ? 降低復(fù)合溫度 ， 減少高溫停留時(shí)間 。 ? 涂覆隔離層 。 如 CF、 BF表面涂 SiC。 ? 鍍覆金屬層 ， 改善浸潤(rùn)性 。 如 Al2O3纖維鍍 Cu、 Ni等 。 ?返回 167。 5. 聚合物基復(fù)合材料 一 . 基本性能 ? 具有較高的比強(qiáng)度和比模量 。 ? 抗疲勞性能好 ， 安全性高 。 ? 減振 、 隔音 、 保溫 、 隔熱 。 ? 彈性模量不夠高 、 斷裂延伸率小 、 抗沖擊強(qiáng)度差 、橫向強(qiáng)度 、 層間剪切強(qiáng)度低 。 ? 手工勞動(dòng)強(qiáng)度大，質(zhì)量不穩(wěn)定。 ?返回 二 . 品種 GF增強(qiáng)熱固性塑料 （ GFRP） 玻璃鋼 ?返回 ⑴ 、聚酯玻璃鋼 加工性能最好 。低粘度，可室溫固化；價(jià)低，用量占 80% 。 ⑵、環(huán)氧玻璃鋼 綜合力學(xué)性能最好 ，耐蝕性好；粘度大，施工困難。 ⑶．酚醛玻璃鋼 耐熱性最好 , 350℃ 長(zhǎng)期使用，短期可達(dá) 1000℃ ；電學(xué)性能好，耐電弧。 玻璃鋼采光板 玻璃鋼汽車保險(xiǎn)杠 玻璃鋼型材 透光型玻璃鋼 體育館采光 賽艇、帆船殼體 ?返回 GF增強(qiáng)熱塑性塑料 (FRTP) 特點(diǎn)： ⑴ 、 比重最輕 ～ ⑵ 、 抗儒變性等力學(xué)性能明顯提高 ⑶ 、 熱學(xué)性能大大改善 50% ⑷ 、 尺寸穩(wěn)定性提高 ?返回 ?返回 高強(qiáng)度纖維增強(qiáng)塑料 ?返回 ⑴ 、 C纖維增強(qiáng)塑料 比強(qiáng)度，比模量最高的材料；耐腐蝕耐熱都很 好。抗沖擊性差，價(jià)格昂貴。 ⑵、芳綸纖維增強(qiáng)塑料 ? 與塑料相容性好，價(jià)格適中，應(yīng)用前景廣泛。 ? 抗拉強(qiáng)度與 C纖維相當(dāng) ， 沖擊強(qiáng)度遠(yuǎn)高于 C纖維； 振動(dòng)衰減是玻璃鋼的 4～ 5倍 。 ? 抗壓性能差 。 ?返回 ⑶ 、 B纖維增強(qiáng)塑料 突出優(yōu)點(diǎn)是剛度好 ， 價(jià)格比 C纖維還貴 。 ⑷ 、 SiC纖維增強(qiáng)塑料 突出優(yōu)點(diǎn)是與樹(shù)脂相容性好 。 碳纖維頭盔 地鐵閘瓦 ?返回 芳綸纖維增強(qiáng) C纖維增強(qiáng) ?返回 包括：材料設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 。 ? 材料設(shè)計(jì)：根據(jù)使用要求 ， 選取原材料；安排合適的工藝路線 ，將其制成滿足性能要求的材料 。 ? 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：確定構(gòu)件的最終構(gòu)型 、 幾何尺寸 、 組合關(guān)系等 ， 使之 滿足力學(xué)性能 ， 安全壽命 ， 可加工性和經(jīng)濟(jì)性要求 。 設(shè)計(jì)過(guò)程： 三、 聚合物基 復(fù)合材料設(shè)計(jì) 確定設(shè)計(jì)條件 原料選擇 單層 設(shè)計(jì) 層合板設(shè)計(jì) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 實(shí)驗(yàn)校核 材料設(shè)計(jì) 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 使用 性能 成分 /結(jié)構(gòu) 加工 工藝 材料 性能 ?返回 1．設(shè)計(jì)條件 ? 載荷情況 ? 環(huán)境條件：溫度 ， 濕度 ， 腐蝕等 。 可能引起的強(qiáng)度 下降 。 （ 如 GF、 KF耐濕性差 ） ? 功能性要求：如燒蝕 、 潤(rùn)滑 、 導(dǎo)電 、 導(dǎo)熱 、 防雷電 、 抗電磁干擾 、 透光等 。 ? 構(gòu)件形狀限制：緊湊性 、 可靠性 ， 施工性和經(jīng)濟(jì)性 。 靜載 強(qiáng)度，剛度。 動(dòng)載 抗沖擊強(qiáng)度。 交變 疲勞強(qiáng)度。 ?返回 2．原料選擇 原則：滿足性能要求 ， 廉價(jià) ， 易于獲得 。 GF→KF→CF 特殊要求： ? 高強(qiáng)度 ， 高剛度 高性能 CF、 BF ? 高抗沖擊 GF、 KF ? 低溫性能 CF ? 尺寸穩(wěn)定 KF、 CF ? 透波 ， 吸波 GF、 KF、 Al2O3 ?返回 ?返回 基體材料樹(shù)脂的選取： ? 受力結(jié)構(gòu)件首選熱固性樹(shù)脂；大量使用、連續(xù)擠壓次受力件可選熱塑性樹(shù)脂（如建筑裝飾）。 ? 150℃ ，聚酯或環(huán)氧 ? 150～ 400℃ ，聚酰亞胺或雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂 ? 內(nèi)裝飾件，酚醛樹(shù)脂（阻燃性好） ?返回 單層設(shè)計(jì) 目的：為層合板設(shè)計(jì)提供依據(jù) 強(qiáng)度 、 剛度 。 一般過(guò)程：確定復(fù)合比 → 性能預(yù)測(cè) → 實(shí)驗(yàn)校核 ⑴ 、 確定復(fù)合比 ?返回 ⑵ 、剛度預(yù)測(cè)與核定 理論推測(cè)，實(shí)驗(yàn)核定。 ⑶、強(qiáng)度預(yù)測(cè)與核定 ? 橫向強(qiáng)度預(yù)測(cè)困難，以實(shí)驗(yàn)為準(zhǔn)。 ? 縱向拉伸強(qiáng)度 （纖維延伸率小，首先斷裂。） mmcmmffcVVV???????m a xm a x?????纖維量多，取決于纖維 纖維量少，取決于基體 ?返回 ? 縱向壓縮強(qiáng)度 )1(32fmfffc VEEVV?????fmc VG??1?取計(jì)算結(jié)果小者 最后以實(shí)驗(yàn)校核為準(zhǔn) ?返回 層合板設(shè)計(jì) 內(nèi)容包括：確定鋪層取向，鋪層順序，層合厚度。 0/+45/90/45° 0/90° 0° ⊥ 45° ?返回 鋪設(shè)技術(shù)要點(diǎn)： ? 對(duì)稱鋪設(shè)：與主應(yīng)力方向、厚度中心對(duì)稱。 ? 均勻鋪設(shè)：相鄰層間角盡可能小，以防內(nèi)應(yīng)力過(guò)大。 ? 最小鋪設(shè)方向 6～ 10%。 ? 邊緣包層 ? 沖擊載荷區(qū)以 0°層承載， ⊥ 45°層分散 應(yīng)力均衡負(fù)荷。 ? 厚度變化區(qū)以階梯過(guò)渡。 ?45??0沖擊載荷 分散應(yīng)力 主承載 ?返回 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 一般采用迭代法 ， 適當(dāng)修改 。 ⑴ 、 平緩過(guò)度 ， 防止突變 。 ⑵ 、 合理拆分與合并 。 ⑶ 、 壁厚 ， 確保固化充分 。 可拆分件 旋翼與旋轂可合并 ?返回 實(shí)驗(yàn)校核 按拉伸、壓縮、剪切，根據(jù)國(guó)標(biāo)或行標(biāo)實(shí)驗(yàn)校核，結(jié)果與設(shè)計(jì)值比較。 設(shè)計(jì)值 = 安全系數(shù) 使用值 安全系數(shù)選取： ? 玻璃纖維 2～ 3 ? 高強(qiáng)度纖維 ～ 2 ? 民用取上限 ， 軍事用途可取低些 。 ??返回 手糊 工藝過(guò)程： 模具 → 涂脫模劑 → 刷膠衣 → 刷樹(shù)脂 → 貼增強(qiáng)劑 → 固化 → 脫模 → 后處理 → 成品 ⑴ 、 原料選擇 基體：液態(tài)熱固性預(yù)聚體 。 纖維：纖維布 、 氈 、 無(wú)捻粗紗 。 脫模劑：脫模蠟 ， 塑料薄膜 ， 有機(jī)硅類 ， 改性甘油三 乙酸酯類 。 四 . 成型加工 ?返回 編 號(hào) 名 稱 產(chǎn) 地 1 多次脫模蠟 M0811 美國(guó) Meguiars公司 2 一次脫模蠟 M08811 美國(guó) Meguiars公司 3 脫模蠟 日本竹內(nèi)化成株式會(huì)社 4 多次脫模蠟 美國(guó) FinishKare公司 5 脫模蠟 常州助劑廠 6 脫模蠟 江陰第二合成化工廠 蠟型脫模劑 ?返回 ⑵ 、膠液配方 ?返回 ?返回 (3)、 糊制 ? 刷膠衣： 縱橫各一遍 ， 施膠量 300～ 500 g/m2 ， 厚度 ～ 。 ? 結(jié)合層糊制：待膠衣半固化后進(jìn)行 ， 用柔軟的表面氈作過(guò)渡層 ， 再貼纖維 。 鋪層盡可能連續(xù) ， 錯(cuò)位對(duì)接 ，嚴(yán)禁達(dá)接 。 ?返回 (4)、固化 不飽和聚酯： 固化劑 苯乙烯 引發(fā)劑 過(guò)氧化物 促進(jìn)劑 有機(jī)鈷 溫度 15℃ 濕度 80% 時(shí)間 24小時(shí)脫模，一周使用。 手糊玻璃鋼賽舟 ?返回 2. 纏繞成型 ? 將浸過(guò)樹(shù)脂膠液的連續(xù)纖維或布帶，按一定規(guī)律纏繞在芯模上，然后固化脫模得成品。 ? 成型工藝分濕法和干法纏繞。 ? 纏繞設(shè)備可自動(dòng)控制 ? 固化可室溫或加熱固化 ? 模芯材料：石膏、石蠟、金屬及合金、塑料等，要便于脫模。 ? 適用于：中空高壓