聚合物復(fù)合材料(第四章結(jié)構(gòu)與性能)(參考版)
2025-01-21 20:02本頁面
【正文】 填充填料后 ，填料限制其鏈段運動而 HDT明顯提高 a、 結(jié)晶性樹脂如 PP、 PA、 PBT、 PPS、 PEEK等 ， 加入填料后可使 HDT大幅度提高 ， 接近其熔點 66 b、 結(jié)晶性聚合物復(fù)合材料 HDT提高程度與其剛性提高程度有密切關(guān)系 ， 提高復(fù)合材料的剛性 ， 同樣提高其HDT c、 非晶性樹脂如 PS、 PC、 PMMA、 PSF等 ， 加入填料使HDT提高不大 ， 通常為 10～ 20℃ ?原因：非晶性樹脂及其復(fù)合材料的 HDT主要受 Tg支配 ， 因此 ，填充后 HDT提高不大 。 63 ? 熱膨脹系數(shù) a 基本符合混合規(guī)則 ac＝ am（ 1－ Vf ）＋ afVf ? 實際復(fù)合材料的 a比上式計算值還小 ， 這是與填料粒子束縛了其周圍聚合物的運動有關(guān)； ? 一般無機填料的 a比聚合物 a低 12個數(shù)量級 ， 因此 ， 填充材料的 a較純聚合物的小得多 ， 而與金屬的 a接近； ? 通常 a降低會使成型收縮率降低 ， 制品尺寸精度提高；對于纖維增強材料 ， 流動方向與橫向方向的 a有異 ， 于是產(chǎn)生翹曲 ， 尺寸穩(wěn)定性反而會因此變差； ? 復(fù)合材料的熱膨脹系數(shù) 取決于樹脂基體 ， 但還與纖維含量有關(guān) ， 纖維含量越高 ， 其熱膨脹系數(shù)越小 。 初始蠕變： 應(yīng)變隨時間延續(xù)而增加，但增加的速度逐漸減慢（減速蠕變）； 穩(wěn)態(tài)蠕變： 應(yīng)變隨時間延續(xù)而勻速增加，這個階段較長（平緩蠕變）； 加速蠕變： 應(yīng)變隨時間延續(xù)而加速增加 ,直達破裂點。 而 金屬材料 損傷累積卻很隱蔽 ， 破壞有很大的 突發(fā)性 ， 這對工程結(jié)構(gòu)來說是很危險的 。 例如碳纖維－聚酯樹脂復(fù)合材料的疲勞極限是拉伸強度的 70%～ 80%， 而金屬材料的疲勞極限只有強度極限值的 40%～ 50%。 對于復(fù)合材料往往出現(xiàn)較大范圍的損傷 ， 表現(xiàn)出非常 復(fù)雜的疲勞破壞行為 ， 很少出現(xiàn)單一裂紋控制的破壞機理 。 復(fù)合材料的疲勞性能 58 疲勞 SN曲線 復(fù)合材料與金屬材料的結(jié)構(gòu)構(gòu)造不同，疲勞的機理不同，所表現(xiàn)出來的疲勞現(xiàn)象也有很大的差別，總的來說，復(fù)合材料的抗疲勞的破壞比傳統(tǒng)金屬材料好的多。 沖擊性能的影響因素 55 玻璃纖維 /PP的沖擊強度 56 界面對沖擊強度的影響 57 ?疲勞的概念： 在低于靜態(tài)強度極限條件下的動載荷 （ 交變載荷 ） 作用下 ， 經(jīng)過不同時間 （ 或次數(shù) ） 破壞失效的現(xiàn)象 。 54 （ 2） 纖維的種類 、 體積含量 、 基體材料 以及 界面粘結(jié)狀況 等因素均影響復(fù)合材料的沖擊性能 。 韌性指數(shù)： 裂紋擴展能 Qp與裂紋引發(fā)能 Qi之比 ipDI ?單向板沖擊性能 52 53 （ 1） 纖維增強樹脂復(fù)合材料的沖擊特性主要取決于 成型方法 和 增強材料的形態(tài) 沖擊性能的影響因素 成型工藝： 纖維纏繞制品的沖擊性能最佳 ， 約500kJ/m2， 模壓成型次之 ， 約 50~100kJ/m2， 手糊成型和注射成型較低 ， 在 10~30kJ/m2之間 。 熱塑性基體 可產(chǎn)生較大塑性變形，沖擊強度高。 沖擊過程的能量吸收包括： ① 基體變形和開裂；② 纖維破壞；③ 纖維拔出（摩擦功）；④界面脫粘； ⑤ 分層裂紋等多個方面； 基體變形吸收較多的能量。 47 單向板縱向壓縮性能 失效模式 壓縮破壞取決于基體材料的破壞，選用抗壓強度高的樹脂 48 復(fù)合材料沖擊斷裂形貌 單向板沖擊性能 破壞區(qū)域 缺口 49 短纖維增強熱塑性塑料的斷裂示意圖 單向板沖擊性能 纖維增強復(fù)合材料的破壞過程包
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