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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划宋娜.,单向纤维复合材料拉伸破坏机制和强度的研究.XX学年度第一学期课程考试复合材料本科试卷注意事项：1.本试卷共六大题，满分100分，考试时间90分钟，闭卷；2.考前请将密封线内各项信息填写清楚；3.所有答案必须写在试卷上，做在草稿纸上无效；4考试结束，试卷、草稿纸一并交回。一、选择题(30分，每题2分)【得分：】1.复合材料中的“碳钢”是A、玻璃纤维增强Al基复合材料。B、玻璃纤维增强塑料。C、碳纤维增强塑料。D、氧化铝纤维增强塑料。2.材料的比模量和比强度越高A、制作同一零件时
2、自重越小、刚度越大。B、制作同一零件时自重越大、刚度越大。C、制作同一零件时自重越小、刚度越小。D、制作同一零件时自重越大、刚度越小。3.在体积含量相同情况下，纳米颗粒与普通颗粒增强塑料复合材料A、前者成本低B、前者的拉伸强度好C、前者原料来源广泛D、前者加工更容易4、Kevlar纤维A、由干喷湿纺法制成。B、轴向强度较径向强度低。C、强度性能可保持到1000以上。D、由化学沉积方法制成。5、碳纤维A、由化学沉积方法制成。B、轴向强度较径向强度低。C、强度性能可保持到3000以上。D、由先纺丝后碳化工艺制成。6、聚丙烯增强塑料的使用温度一般在：A、120以下B、180以下C、250以下D、25
3、0以上7、碳纤维增强环氧复合材料力学性能受吸湿影响，原因之一是A、环氧树脂吸湿变脆。B、水起增塑剂作用，降低树脂玻璃化温度。C、环氧树脂发生交联反应。D、环氧树脂发生水解反应。8、玻璃纤维A、由SiO2玻璃制成。B、在所有纤维中具有最高的比弹性模量。C、其强度比整块玻璃差。D、价格贵、应用少。9、生产锦纶纤维的主要原料有A、聚碳酸酯。B、聚丙烯腈。C、尼龙。D、聚丙烯。10、晶须A、其强度高于相应的本体材料。B、长径比一般小于5。C、直径为数十微米。D、含有很少缺陷的长纤维。11、对玻璃纤维和聚酰胺树脂构成的复合材料命名不正确的是。A玻璃纤维聚酰胺树脂复合材料B玻璃纤维/聚酰胺树脂复合材料C聚
4、酰胺材料D聚酰胺基玻璃纤维复合材料12、目前，复合材料使用量最大的增强纤维是。A碳纤维B氧化铝纤维C玻璃纤维D碳化硅纤维13、目前，复合材料使用量最大的民用热固性树脂是。A环氧树脂B不饱和聚酯C酚醛树脂D尼龙14聚合物基复合材料制备的大体过程不包括A预浸料制造B制件的铺层C固化及后处理加工D干燥15、有关环氧树脂，说法正确的是A、含有大量的双键B、使用引发剂固化C、使用胺类固化剂固化D、属于热塑性塑料二、判断题(20分，每题2分)【得分：1、复合材料是由两个组元以上的材料化合而成的。2、混杂复合总是指两种以上的纤维增强基体。3、层板复合材料主要是指由颗料增强的复合材料。4、最广泛应用的复合材料
5、是金属基复合材料。5、复合材料具有可设计性。6、竹、麻、木、骨、皮肤是天然复合材料。7、分散相总是较基体强度和硬度高、刚度大。】8、玻璃钢问世于二十世纪四十年代。9、一般酚醛树脂和沥青的焦化率基本相同，在高压下，它们的焦化率可以提高到90%。10、硼纤维是由三溴化硼沉积到加热的钨丝芯上形成的。三、问答题(50分，每题5分)【得分：】1.选择复合材料用树脂基体时，主要应考虑哪几方面问题？2.环氧树脂和酚醛树脂固化各有什么特点？对制备工艺有什么影响？3.简述玻璃纤维主要优缺点？4.简述芳香族聚酰胺纤维主要优缺点？5.说明UHMWPE纤维的结构、性能和应用范围。6.简述玻璃纤维直接熔融法制备工艺？7
6、.在PAN法制备碳纤维的工艺过程中，为什么要进行预氧化、碳化和石墨化三个过程？8.复合材料成型时施加压力的主要作用是什么？复合材料为什么要采用低压成型？9.如何选择复合材料制件的成型方法？聚合物复合材料作业1、试述玻璃纤维的制备过程。答：玻璃纤维的制备过程有两种方法：一.玻璃球法：生产玻璃纤维的过程是将硅砂、石英石、硼酸和其它成分干混后，经高温炉熔融，熔化后的玻璃液直接通过漏板形成了玻璃纤维。二.直接熔融法：直接熔融法是将玻璃配合料投入熔窑熔化后直接拉制成各种支数的连续玻璃纤维。2、玻璃纤维与块状玻璃性能为何不同？答：块状玻璃一般认为质硬易碎物体，并不适于作为结构用材，但将其抽成丝后成玻璃纤维
7、后，则其强度大为增加且具有柔软性，故配合树脂赋予形状以后终于可以成为优良之结构用材。玻璃纤维随其直径变小其强度增高，它具有不燃、耐高温、电绝缘、拉伸强度高、化学稳定性等优良性能。3、玻璃纤维浸润剂的作用是什么？答：玻璃纤维浸润剂的作用有五点：润滑-保护作用：在拉丝过程中，浸润剂中的“湿润滑组分”使玻璃纤维原丝与涂油器、集束槽及排线器之间保持一定的润滑作用，避免二者间摩擦系数过大而引起原丝张力过大，造成飞丝、丝束打毛及原丝筒粘并退解困难等。粘结-集束作用：粘结组分可使玻纤单丝粘结成一根玻纤原丝，使原丝保持其完整性，避免应力集中于一根或数根单丝上，以减少散丝及断丝，便于无捻粗纱的退解及玻纤纱的纺织
8、加工。防止玻璃纤维表面静电荷的积累：浸润剂中抗静电剂可降低玻璃纤维表面电阻并形成导电通道，此种作用对smc、喷射、石膏等用无捻粗纱、短切毡、连续原丝毡用玻纤原丝特别重要。为玻璃纤维提供进一步加工和应用所需要的特性：这些特性包括短切性、成带性、分散性等，特别是纤维在热固性或热塑性树脂，以及橡胶，石膏、水泥等基材中被迅速浸润的性能。使玻璃纤维获得与基材有良好的相容性及界面化学结合或化学吸附等性能。4、PAN法制备碳纤维过程中，预氧化、碳化、石黑化过程的作用分别是什么？答：预氧化的作用：防止原丝在炭化时熔融，通过氧化反应使得纤维分子中含有羟基、羰基，这样可以在分子间和分子内形成氢键，从而提高纤维的热
9、稳定性。炭化作用：有机化合物在惰性气氛中加热到1000-XXC时，非碳原子将被逐步被驱除，碳含量逐步增加，固相间发生一系列脱氢、环化、交链和缩聚等化学反应，此阶段称为脱碳过程，形成由小的乱层石墨晶体组成的碳纤维。石墨化的作用：当温度升到XX-3000C时，使非碳原子进一步排除，芳环平面逐步增加，排列也较规则，取向度显著提高，由二维乱层石墨结构向三维有序结构转化，大大提高了石墨纤维弹性模量。5、试分析碳纤维结构及其对性能的影响。答：材料的性能主要决定于材料的结构。结构有两方面的含义，一是化学结构，二是物理结构。碳纤维的物理结构：碳纤维的结构决定于原丝结构与碳化工艺。对有机纤维进行预氧化、碳化等工
10、艺处理的目的是，除去有机纤维中碳以外的元素，形成聚合多环芳香族平面结构。在碳纤维形成的过程中，随着原丝的不同，重量损失可达10-80，因此形成了各种微小的缺陷。但是，无论用哪种原料，高模量碳纤维中的碳分子平面总是沿纤维轴平行地取向。碳纤维的化学性能：碳纤维的化学性能与碳很相似。它除能被强氧化剂氧化外，对一般酸碱是惰性的。在空气中，当温度高于400时，则会出现明显的氧化，生成CO和CO2。在不接触空气或氧化气氛时，碳纤维具有突出的耐热性。当碳纤维在高于1500时，强度才开始下降；而其它类型材料包括A12O3晶须在内，在此温度下，其性能已大大下降。另外，碳纤维还有良好的耐低温性能，如在液氮温度下也
11、不脆化。它还有耐油、抗放射、抗辐射、吸收有毒气体和减速中子等特性。6、试述凯芙拉纤维的生产过程。答：凯芙拉纤维的生产过程为：?使对苯二胺与对苯二酰氯在低温下进行溶液缩聚反应生成对苯二甲酰对苯二酰的聚合体。方法是将对苯二胺溶于溶剂中，边搅拌边加入等摩尔比的对苯二甲酰氯，反应温度为20。?将聚芳胺聚合体溶解在浓硫酸中，在温度下从喷丝头挤出纤维，穿过一小段空气层，落入冷水，洗涤后绕在筒管上干燥。?干燥后的纤维为Kevlar29。在氯气保护下经550热处理得到Kevlar49纤维。7、凯芙拉纤维生产过程中，溶液纺丝应考虑的因素有哪些？答：溶液纺丝应考虑的因素有：纺丝时要确立合适的纺丝浓度和温度范围。当
12、PPTA浓度超过一定值后溶液体系才能形成均匀的各项异性液晶态溶液。此时体系中PPTA的浓度虽高但黏度低，但当液晶达到最大浓度时，浓度再增加，溶液的黏度反而开始回升。温度对PPTA溶液也有很大影响。当温度达到80左右，PPTA溶液转变成向列型液晶，具有向列态结构的液晶分子在流动过程中易相互穿越，呈取向状态，紧密排列，且黏度比各相同性溶液低。若进一步提高温度达到140左右，各向异性态有转变为各向同性态，因此溶液纺一般不宜超过80100。8、试比较玻璃纤维、碳纤维、凯芙拉纤维的主要优缺点。答：玻璃纤维：具有原料易得、拉伸强度高、断裂伸长低、弹性模量高、防火、防霉、耐热、耐腐蚀和尺寸稳定性好的优点，是
13、一种常用的性能优良的增强材料。玻璃纤维最主要的缺点是脆性大和不耐磨。碳纤维：高强度、高模量；热膨胀系数低、尺寸稳定；耐疲劳、耐高温、耐腐蚀；阻尼特性好；比较优良的导电、导热特性。但韧性差、不耐氧化、价格昂贵。凯芙拉纤维：具有高强度、高模量、密度低、任性好的特点。因此它的比强度和比模量很高，超过玻璃纤维、碳纤维。9、试分析基体在复合材料中的作用。答：基体在复合材料中的作用为：在复合材料中，基体材料通过与增强材料界面间的粘接成为一个整体，并以剪切力的形式向增强材料传递载荷，保护增强材料免受外界环境的作用和物理损伤。同时基体还像隔膜一样，使增加材料彼此分开。这样，对于纤维增加复合材料来说，即使是个别
14、纤维断裂，裂纹也不会迅速的从一根纤维扩展到其他纤维。另外，复合材料的拉伸性能、压缩性能、剪切性能、耐热性能、耐腐蚀性能都与基体材料有密切的关系。10、在选用复合材料树脂基体时，应考虑的因素有哪些？答：考虑的因素有：1基体材料自身的性能，力学性能、耐热性能、耐腐蚀性能等满足产品的使用要求。2对增强材料有良好的浸润性与粘附力。3.具有良好的工艺性能：容易操作，胶液具有足够长的适用期、预浸料具有足够长的贮藏期、固化收缩小等。4.低毒性、低刺激性。保证生产工人的安全。5.来源方便、价格合理。11、环氧树脂质量指标有哪些？如何测定？答：环氧树脂质量指标有：环氧值和环氧当值。测定方法：环氧值是指每100g
15、树脂中所含环氧基的克当量数。环氧当量：含1g当量环氧基的环氧树脂克数。12、环氧树脂特点有哪些？答：环氧树脂特点有：1.工艺性好。室温操作、固化剂种类多，适用期、粘度、与固化时间均可在很大范围内调节。2.韧性好。固化后的韧性约为酚醛树脂的7倍.。3.良好的粘合性。-OH,-C-O-C-使EP可形成H键等。4.收缩性小。固化时无其它产物，一般2%。5.化学稳定性好。苯环与脂肪羟基不受碱的侵蚀，耐酸。13、简述树脂固化过程。答：树脂固化过程为：黏流态树脂体系发生交联反应而转变成不溶不熔的具有体型网络的固态树脂的全过程称为树脂的固化。不饱和聚酯树脂的固化过程可以分为三个阶段：凝胶阶段、硬化阶段和完全固化阶段。14、不饱和聚酯树脂固化方式有哪些？各有什么特点？答：不饱和聚酯树脂固化方式有：交联剂固化、引发剂固化和促进剂固化。交联剂固化特点：不饱和聚酯树脂中的不饱和双键，在交联剂或热的作用下发生交联反应，成为具有不溶不熔体型结构的固化产物。引发剂固化：1可以有效地控制反应速度。2最终固化可趋于完全，固化后树脂性能稳定。3在配以适当
