《聚合物基复合材料 教学课件 ppt 作者 顾书英 任杰 编著第二篇 第二 三章》由会员分享，可在线阅读，更多相关《聚合物基复合材料 教学课件 ppt 作者 顾书英 任杰 编著第二篇 第二 三章（15页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第二章 填充改性复合材料及其制备方法第二章 填充改性复合材料及其制备方法 填充剂的种类 ?无机填充剂：碳酸盐类、硫酸盐类、金属氧化 物类、金属粉类、金属氢氧化物类、含硅化合 物类、碳素类 ?有机填充剂 ：木粉、果壳粉 填充剂按形状划分，有粉状、粒状、片状、纤维状 等。 填充剂按形状划分，有粉状、粒状、片状、纤维状 等。 填充剂的基本特性填充剂的基本特性 填料的细度：目数、粒径 填料的形状 填料的表面特性 填料的密度与硬度 其它特性 填料的细度：目数、粒径 填料的形状 填料的表面特性 填料的密度与硬度 其它特性 第三章 纤维增强复合材料及其制备方法第三章 纤维增强复合材料及其制备方法 增强纤维的
2、种类 玻璃纤维玻璃纤维 碳纤维碳纤维 芳纶纤维芳纶纤维 晶须晶须 石棉纤维石棉纤维 碳化硅纤维碳化硅纤维 钛酸钾纤维钛酸钾纤维 矿物纤维矿物纤维 金属与陶瓷纤维金属与陶瓷纤维 混杂纤维混杂纤维 玻璃纤维玻璃纤维 玻璃纤维是一种高强度、高模量的无机非金属纤 维，其化学组成主要是二氧化硅、三氧化硼及钠、 钾、钙、铝的氧化物。 玻璃纤维的主要性能有： (1) 拉伸强度很高 但模量较低，它的扭转强度和剪切强度均比 其它纤维低。 (2) 耐热性非常好 玻璃纤维的主要成分是二氧化硅（石英）， 石英的耐热性可以达到2000，因此玻璃纤维的软化点也可以 达到850左右。 (3) 是良好的绝缘材料 其电绝缘性取
3、决于其成分尤其是含碱 量。因碱金属离子在玻璃结构中结合的不太牢固，因此作为载 流体存在，玻璃的导电性主要取决于碱金属离子的导电性。 (4) 具有不燃、化学稳定性、尺寸稳定、价格便宜好等优良性 能。 碳纤维碳纤维 碳纤维属于聚合的碳。它是由有机纤维经固相反应转 化为碳纤维，如PAN纤维或者沥青纤维在保护气氛下热 处理生成含碳量在90% 99%范围的纤维 碳纤维的主要性能 (1) 力学性能 碳纤维密度小、具有较高的比强度和比模量，断裂伸长率低。其 弹性模量比金属高两倍；抗拉强度比钢材高四倍，比铝高六倍。 一根手指粗的碳纤维制成的绳子，可吊起几十吨重的火车头。其 比强度是钢材的十六倍、铝的十二倍。
4、(2) 热性能 碳纤维的耐高低温性能良好。一般在-180低温下，石墨纤维 仍然很柔软。在惰性气体保护下，2000以上仍保持原有的强度 和弹性模量。此外碳纤维还具有耐高温蠕变性能，一般在1900 以上才能出现永久塑性变形； 碳纤维的导热性能好，而且随着温度升高，导热系数由高逐渐 降低； 碳纤维的线膨胀系数很小，比钢材小几十倍，接近于零。在急 冷急热的情况下，很少变形，尺寸稳定性好，耐疲劳性能好，所 以用它制成的复合材料可制造精密仪器零件。 碳纤维的主要性能 (3) 化学性能 碳纤维比玻璃纤维有更好的耐腐蚀性，它可以在王水中 长期使用而不被腐蚀。 (4) 电性能 碳纤维沿纤维方向的导电性好，其导电
5、性可以与铜相 比，它的电阻值可以通过在制造中控制碳化温度来调 节，其值可以达到很高，成为电阻加热有前途的材料。 此外，碳纤维的摩擦系数小，具有自润滑性，有很好的 抗辐射能力和耐油、吸收有毒气体、减速中子的作用。 以碳纤维织成的布或毡，既不怕酸、碱腐蚀，又耐高 温，是一种高效耐用的吸附材料。 芳纶纤维芳纶纤维 芳香族聚酰胺（凯芙拉纤维，Kevlar）由对苯二甲酸和对苯二甲 酰氯缩聚反应制得。 (1) 力学性能 具有无机纤维一样的刚性，它的强度超过了任何有机纤维； 具有良好的韧性，抗压性能，抗扭性能较低； 抗蠕变性能好，抗疲劳性能好。 (2) 热性能 (a) 耐热性很好，可以在-195 260的温
6、度范围内使用； (b) 热稳定性好，不易燃烧。 (3) 电性能 阻尼性能好，电绝缘性好 (4) 其它性能 抗摩擦，磨耗性能优异； 易加工、耐腐蚀； 具有良好的尺寸稳定性，与树脂粘附力强。 密度最小，强度高，弹性模量高，强度分散性大； 晶须晶须 ? 晶须是直径小于30 m，长度只有几微米的针状单 晶体，是强度和弹性模量很高的增强材料。 ? 晶须又分为金属晶须和陶瓷晶须。其中陶瓷晶须的 强度极高，接近原子结合力。它的密度低、弹性模 量高、耐热性能好。例如气相法生产的硼化硅晶 须。在金属晶须中，主要有铁晶须，它的特点是可 以在磁场中取向，容易制成定向纤维增强复合材 料。此外还有铜晶须、铝晶须等 ?
7、由于晶须可制成高弹性模量、高强度的复合材料， 所以被认为是宇宙航空工业中最具有潜力的增强材 料。 碳化硅纤维碳化硅纤维 碳化硅纤维是一种连续纤维，直径为1015m。 碳化硅纤维的性能特点是： (1) 力学性能 比重小，为2.55。抗拉强度和弹性模量 较高； (2) 化学性能 有良好的耐化学腐蚀性；它的线膨胀系 数很小； (3) 电性能 具有半导体的性能，在某种程度上，可以 控制其导电性 聚合物基复合材料的工艺特点 ? 首先，材料的形成与制品的成型是同时完成的，复 合材料的生产过程也就是复合材料制品的生产过 程。 ? 其次，树脂基复合材料的成型比较方便。因为树脂 在固化前具有一定的流动性，纤维很柔软，依靠模 具容易制得要求的形状和尺寸。 聚合物基复合材料的制造方法 图2.3.1 复合材料制品的生产流程图 聚合物基复合材料的制造方法 ? 预浸料及其制造方法预浸料及其制造方法 ? 手糊成型工艺手糊成型工艺(Hand Lay-up) ? 喷射成型工艺喷射成型工艺(Spray-up) ? 袋压成型工艺袋压成型工艺 (Bag-molding) ? 模压成型工艺模压成型工艺 (Compression Molding) ? 缠绕成型工艺缠绕成型工艺 (Filament Winding) ? 拉挤成型工艺拉挤成型工艺 (Pultrusion)
