【正文】 制。 2固化性能 交聯(lián) (1)交聯(lián)的作用 熱固性聚合物 ， 通過化學(xué)交聯(lián)由液態(tài)樹脂轉(zhuǎn)變成 硬而脆的固體物質(zhì) ， 交聯(lián)導(dǎo)致了高分子鏈的三維 網(wǎng)絡(luò)的緊密鍵合的形成 。 部分取向的材料中，剪切流動的作用使得一些纖 維轉(zhuǎn)離取向主方向。 延展流動： 纖維朝延伸的方向轉(zhuǎn)動，延伸量很大， 纖維取向程度也大。 A A A A A A B B B B B B 文庫專用 43 167。 控制 PH值 →控制電荷密度 →最佳耦聯(lián)效果 →界面強(qiáng) 度 + + + + + + + + + + + + + + + + 文庫專用 42 化學(xué)鍵結(jié)合 耦聯(lián)劑作用機(jī)理。 溶劑和增塑劑的存在 ——有助于 擴(kuò)散。 文庫專用 40 相互擴(kuò)散 兩種聚合物表面有可能形成的， 通過一個表面上聚合物分子向另 一個表面的分子網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)散形成粘 結(jié)。 (3)固化過程中形成很大的凝縮應(yīng)力 ， 在表面引起 不可恢復(fù)的位移 。 S V L γLV γSV γSL 文庫專用 39 它受下列因素影響： (1)纖維表面受沾污使有效表面能大大低于原固體 的表面能 。 浸潤方程： Wa=γSV＋ γLV－ γSL Wa： 由高度集中的分子間色散力引起的物理結(jié)合 。 吸附和浸潤 兩電中性的表面 ， 粗糙 ， 表面 足夠近地靠在一起 。 文庫專用 37 167。 文庫專用 36 改性預(yù)浸漬法 形成中間產(chǎn)物：片狀模塑料 SMC 團(tuán)狀模塑料 DMC SMC： 是一種含有化學(xué)增稠劑和碳酸鈣的薄片 。 該步工藝優(yōu)點(diǎn)：單向?qū)又械睦w維定向程度極好 。 工藝因素： (1)樹脂對纖維的完全浸潤 (2)樹脂粘度 (3)樹脂與纖維之間的界面的表面張力 (4)纖維體積百分?jǐn)?shù)高，直徑細(xì)小，完全浸 潤需長時(shí)間和高壓。 方法 2： 濕法纏繞或纖維纏繞，用纖維束通過樹脂 槽拉出纏繞在所需形狀的芯軸或芯模上。 濕法加工 低粘度樹脂浸潤干燥的纖維 。 2浸潤性能 不飽和聚酯樹脂 、 環(huán)氧樹脂 、 酚醛樹脂三大類 。 有液相氧化 、 氣相氧化 、 陽極氧化 、 Co60或中子輻照 。 方法簡便 ， 可增加纖維與樹脂間的粘結(jié)力 ， 提高了強(qiáng)度與電 性能 。 熱處理導(dǎo)致強(qiáng)度下降 。 強(qiáng)度完好 ， 柔性較差 。 1 纖維的表面處理工藝 玻纖 前處理 ， 后處理 ， 遷移法三種 。 文庫專用 29 當(dāng)一個與界面相平行的簡單剪應(yīng)力作用時(shí)，兩個 表面會相互滑移，但不產(chǎn)生永久性的聯(lián)鍵破壞。 如圖：見下頁 文庫專用 28 H2O+ 玻璃纖維 H O S i O HROMRS iOH O O HH HOMRS iOO O HH HOMPlueddemann機(jī)制圖 存在分子水時(shí)，水會擴(kuò)散透過樹脂進(jìn)入界面，共價(jià)鍵 M—O便發(fā)生可遞的水解過程。 文庫專用 27 第二 、 Plueddemann機(jī)制 核心：兩個表面相互滑移但不產(chǎn)生永久性的聯(lián)鍵 破壞 。 產(chǎn)生方法： a、 硅烷耦聯(lián)劑改變纖維表面區(qū)域基體樹脂的固 化行為 。 吸水基 ， 形成水合氧化層 文庫專用 22 167。 文庫專用 21 耦聯(lián)機(jī)理： 不吸濕 ， 帶羥基 SiO2,Al2O3,Fe2O3帶羥基 ， —M—OH, M=Si, Fe, Al。 ※ 耦聯(lián)劑的主要功能是在纖維表面的氧化物分子 團(tuán)和樹脂的聚合物分子之間建立很強(qiáng)的化學(xué)鍵合 ， 產(chǎn)生很強(qiáng)的耐水鍵 。 1 處理劑作用理論 耦聯(lián)目的： 增加玻纖與樹脂間的粘結(jié)力 耦聯(lián)作用： 耦聯(lián)劑具有兩種或兩種以上性質(zhì) 不同的官能團(tuán) ， 一端親玻纖 ， 一端親樹脂 。 這就要求纖維對基體有良好的浸潤 性 ， 但玻纖和碳纖對樹脂的浸潤性是相當(dāng)差的 ， 表現(xiàn)在層間剪切上 。 1 表面復(fù)合材料的結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)： 數(shù)種彈性性能不同的材料薄片交 替鋪疊而成。 如斷裂 、 韌性 、 腐蝕 、 剛度 、 膨脹等 。 文庫專用 16 主要成型工藝 手糊 、 袋壓 、 噴射 、 樹脂注射 、 模壓 、 纏繞 、 連續(xù) 、 離心 手工 異形 ， 小批量產(chǎn)品 ， 投資低 、 效率低 、 重復(fù)性差 機(jī)械自動化 外形不復(fù)雜 ， 批量大產(chǎn)品 ， 連續(xù)性 、 投資高 、 效率高 、 重復(fù)性好 、 性能好 文庫專用 17 玻璃纖維表面處理 167。文庫專用 1 復(fù)合材料工學(xué) 主講人： 王曉鈞 材料科學(xué)與工程學(xué)院 文庫專用 2 目 錄 緒論 夾層結(jié)構(gòu) 玻璃纖維表面處理 模壓成型 熱固性樹脂工藝性能 纏繞成型 手糊成型 擠出注射成型 噴射成型 連 續(xù)成型 課間休息 文庫專用 3 周杰倫 —回到過去 文庫專用 4 周杰倫 —以父之名 文庫專用 5 緒 論 金屬基復(fù)合材料 樹脂基復(fù)合材料 無機(jī)非金屬基 復(fù)合材料分類 文庫專用 6 金屬基復(fù)合材料 硼 /鋁復(fù)合材料 碳化硅纖維 /鋁復(fù)合材料 金屬基復(fù)合材料 文庫專用 7 樹脂基復(fù)合材料 玻璃 /酚醛 高硅氧 /酚醛 滌綸 /酚醛 碳 /酚醛 碳 /環(huán)氧 蜂窩夾層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料 經(jīng)編復(fù)合材料 多維整體編織織物復(fù)合材料 耐高溫樹脂基復(fù)合材料 特種不燃防（隔）熱材料 文庫專用 8 無機(jī)非金屬基復(fù)合材料 碳基復(fù)合材料： 整體氈碳 /碳 低密度碳 /碳 多維整體編織碳 /碳 陶瓷基復(fù)合材料： 石英織物增強(qiáng)復(fù)合材料 高硅氧織物增強(qiáng)復(fù)合材料 文庫專用 9 復(fù)合材料的發(fā)展概況 1932年 誕生于美國 42~45年 手糊軍用雷達(dá)罩 ， 遠(yuǎn)航飛機(jī)油箱材料 玻纖增強(qiáng)聚酯樹脂 。 44年 飛機(jī)機(jī)身 、 機(jī)翼 與上述改進(jìn)：玻鋼夾層結(jié)構(gòu) 46年 纖維纏繞成型 50年 壓制成型 ， 直升機(jī)螺旋槳 49年 玻纖預(yù)混，對模壓制成型 文庫專用 10 60年代 機(jī)械式 ， 計(jì)算機(jī)纏繞 玻纖 、 聚酯樹脂噴射成型 61年 德國，片狀模塑料（ SMC）問世 63年 FRP板材工業(yè)化生產(chǎn) ， 美 、 法 、 日 60年代中 美 、 日 SMC汽車部件 ， 浴盆 ， 船上構(gòu)件 60年代 棒材 、 細(xì)管 、 定型截面制品 70年代 拉擠 ， 環(huán)向纏繞 樹脂反應(yīng)注射成型 （ RIM） 增強(qiáng)樹脂反應(yīng)注射成型 （ RRIM） 衛(wèi)生器具 ， 汽車零件 文庫專用 11 72年 美國 PPG公司 ， 熱塑性片狀模塑料 (SMTC) 80年 法國 ， 濕法熱塑性片狀模塑料 (GMT) 60~80年代 離心澆鑄成型 ， 瑞士 美國 ， 大口負(fù)壓管道 發(fā)展領(lǐng)域 軍 →民 美國 民 →軍 西歐 文庫專用 12 主要國家 1990年 CM產(chǎn)量 種類 國家 熱固性復(fù)合材料（萬 t） 熱塑性復(fù)合材料（萬 t） 美國 117 西歐 30 日本 中國 文庫專用 13 應(yīng)用范圍 建筑 輕型房屋 （ 日本 ） 裝飾 （ 雕塑 、 裝飾件 ） 衛(wèi)生潔具 （ 淋浴室 ） 冷卻塔 （ 中國可見 ） 貯水箱 （ 中國上?？梢?） 波形瓦 （ 樣品 ） 塑鋼門窗 落水系統(tǒng) （ 落水管 、 雨蓬 ） 地面 ， 墻布 ， 桌椅 ， 衛(wèi)生桶 文庫專用 14 化學(xué)工業(yè) 防腐管 、 泵 、 罐 、 槽 、 襯里 、 隔層架 交通 汽車構(gòu)件 、 鐵路客車 、 通訊器材 、 高速公路格柵 造船 各種小艇 、 無磁性小艇 、 破障艇 電器 元器件 、 燈具 （ 杯 ） 、 絕緣工具 軍事航空 彈體件 、 雷達(dá)罩 、 飛機(jī)附件 體育 撐桿 、 弓箭 、 球拍 、 雪橇 、 賽車 、 滑板 、 賽艇 、 皮艇 、 劃槳 、 漁桿 、 按摩艙 農(nóng)業(yè) 溫室 （ FILON板 ， 透光率 99%） 食品級設(shè)備 機(jī)械 機(jī)械零配件 文庫專用 15 中國復(fù)合材料的狀況： 傳統(tǒng)的福建漆器 ， 漆雕 現(xiàn)代的 “ 玻璃鋼 ” 復(fù)合材料性能： 性能的可設(shè)計(jì)性 力學(xué)性能 、 熱學(xué)性能 、 耐腐性能 。 1概述 意義： 纖維 ——基體界面的結(jié)構(gòu)和性能對 復(fù)合材料的力學(xué)性能和物理性能起主要作 用 。 文庫專用 18 167。 如圖所示： A A’ B’ B 文庫專用 19 決定因素 ： 纖維的原子排列 ， 化學(xué)性能 高分子基體的分子結(jié)構(gòu)和化學(xué)組成 例： 纖維的高模量 、 高強(qiáng)度性能使它成為理想的負(fù)荷 載體 ， 但必須有一種模量較低的基體把它牢固地 粘結(jié)起來 ， 使任何一根纖維的斷裂 ， 對整體的強(qiáng) 度影響不大 。 文庫專用 20 167。 從而 起到玻纖與樹脂間的橋梁作用 。 ※ 耦聯(lián)劑的部分作用是提高表面能以保證樹脂很 好的浸潤 。 玻纖表面 水合完以后 , 分布基團(tuán) 留下來由不 水合氧化物 網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的 疏松表面 。 1處理 劑種類和作用機(jī)理 種類 有機(jī)硅烷型 ， 非有機(jī)硅烷型 通式 R——SiX3 ↑ ↑ 與聚合物作用端 與 Si鍵合的可水解基團(tuán) 文庫專用 23 作用過程： (1)水解 R—SiX3＋ H2O→R—Si（ OH） 3＋ 3HX (2)與纖維表面羥基 結(jié)合 RS iOH O O HH HOMRS iOH O O HH HOM玻璃纖維 文庫專用 24 (3)脫水 聚硅氧烷層 玻璃纖維 H O S i O S i O HR RO OM M文庫專用 25 (4)與樹脂結(jié)合 R基團(tuán)與樹脂基團(tuán) 相似相容 玻