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1、复合材料物理和化学性能的复合规律复合材料物理和化学性能的复合规律8.1密度密度8.2热性能热性能8.3燃烧特性燃烧特性8.4光学性能光学性能8.5耐化学性耐化学性翻菏木仗蛋碾渊炽畏论枣睫缎孪衔证零陪糙慑帖隅履泰沁奎殷沂腺弧疑瘦复合材料原理第7章复合材料原理第7章复合材料中，基体或填料的含量通常以质量百分复合材料中，基体或填料的含量通常以质量百分率表示，必须将质量百分率换算成体积百分率，率表示，必须将质量百分率换算成体积百分率，才能应用复合规则来估算复合材料的密度。才能应用复合规则来估算复合材料的密度。8.1密度密度c复合材料的密度；复合材料的密度；m基体的密度；基体的密度；f增强体的密度；增强
2、体的密度；Vf增强体的体积分数。增强体的体积分数。复合材料的最基本物复合材料的最基本物性性(8.1)吠镜琶十儒赠奄逢忻原础对要账杰液桓讫跋贫岸经嘱炔佬废庞挪柬救链悬复合材料原理第7章复合材料原理第7章如果以基体在复合材料中的质量分数如果以基体在复合材料中的质量分数Wm为已知数：为已知数：肄少贝尉相大丧蛆逆鳖撩丸堂舜诞响琅壕骸荡汪甜肋乒溉遭二判贼俞脑忿复合材料原理第7章复合材料原理第7章对对于于聚聚合合物物基基复复合合材材料料，由由于于m对对大大多多数数聚聚合合物物来来说说差差别别不不大大，当当填填料料一一定定时时，复复合合材材料料的的密密度度主主要要取决于填料的含量。取决于填料的含量。(8.1
3、)涌路匣讼蕊秤属饯腥走辅扇溢棵刺顺胎蜘附馒腿忱浴眩篷要莆另衰郡泳慨复合材料原理第7章复合材料原理第7章8.2热性能热性能热性能热性能热基础物性热基础物性耐热性耐热性热膨胀系数热膨胀系数导热系数导热系数比热比热热功能复合材料热功能复合材料的最重要性质的最重要性质与力学性能并列为结构与力学性能并列为结构复合材料最重要的特性复合材料最重要的特性遏眼崭研枝朱谆酿阅懈亲傻拳腊陨采柄罚抖辰泵断能涯旁敌铆浦观办堰茄复合材料原理第7章复合材料原理第7章热膨胀系数；热膨胀系数；Vf增强体的容积分数；增强体的容积分数；角标角标c、m、f分别代表复合材料、基体和增强体。分别代表复合材料、基体和增强体。8.2.1热基
4、础物性热基础物性基本上可按复合规则加以估算：基本上可按复合规则加以估算：一般无机填料的热膨胀系数较聚合物的要小得多，一般无机填料的热膨胀系数较聚合物的要小得多，所以，填充无机填料的复合塑料其热膨胀系数要较纯所以，填充无机填料的复合塑料其热膨胀系数要较纯聚合物的小，其数值接近于金属的热膨胀系数。聚合物的小，其数值接近于金属的热膨胀系数。坝危次肃灰付怜厅唬擅辉挣磊嫌富旅诬谬翼亥姨耕钥胆预捻钡柑球刃水隆复合材料原理第7章复合材料原理第7章聚合物、填料及其复合材料的热膨胀系数聚合物、填料及其复合材料的热膨胀系数( (1010-5-5) )聚合物聚合物热膨胀系数热膨胀系数（1/）填料填料热膨胀系数热膨胀
5、系数（1/）复合材料复合材料热膨胀系数热膨胀系数（1/）PP10-11玻璃纤维玻璃纤维E0.5PP(含含30GF，质，质量比量比)3.2PVC(硬质硬质)7-8碳纤维（碳纤维（PAN系）系）（0.3-0.5）PC（含（含30GF，质量比）质量比）2.7PC7滑石粉滑石粉0.8尼龙尼龙66（含（含30GF，质量比），质量比）2.2尼龙尼龙68CaCO31AS（含（含30GF，质量比）质量比）2.8尼龙尼龙6610-15铝铝2.4PP（含（含33CaCO3，质量比），质量比）4.2AS6-7铁铁1.2PVC（含（含33木粉，木粉，质量比）质量比）3.2拆蚂输澄沃娘近专裸缺陷皆愧俊疯俱壮莹伊来闸蔡膛
6、第佑炳幕谷啮哭缉弧复合材料原理第7章复合材料原理第7章材料材料热膨胀系数热膨胀系数（10-5/）流动方向流动方向垂直流动方向垂直流动方向尼龙尼龙-6非增强非增强11.713.7FRTP（含（含GF30）0.8712.0PC非增强非增强7.67.6FRTP（含（含GF30）1.96.8改性改性PPO非增强非增强7.78.5FRTP（含（含GF30）2.37.1PETFRTP（含（含GF30）0.754.5膨胀系数的各向异性膨胀系数的各向异性由于纤维在流动方向的取向，使流动方向上及由于纤维在流动方向的取向，使流动方向上及与之垂直方向上的热膨胀系数产生很大的差异。与之垂直方向上的热膨胀系数产生很大的
7、差异。疙循初腑蝗硅球眩娱崔堂蜂滞弃昼羽庭刽拧琵减霜蔽演裁卧踪获涩顿焦吩复合材料原理第7章复合材料原理第7章影响成型速度影响成型速度制备导热或隔热性制品制备导热或隔热性制品塑塑料料的的成成型型工工艺艺几几乎乎都都伴伴随随着着加加热热和和冷冷却却过过程程。填填料料的的加加入入，如如果果提提高高混混合合物物的的导导热热系系数数，可可缩缩短短加加热或冷却时间，也就是提高成型速度。热或冷却时间，也就是提高成型速度。随随着着填填料料的的不不同同，复复合合塑塑料料可可用用作作隔隔热热或或导导热热材材料料。以以空空气气为为填填料料的的泡泡沫沫塑塑料料是是良良好好的的隔隔热热材材料料，而而以以碳碳纤纤维维、金金
8、属属粉粉等等为为填填料料的的复复合合塑塑料料则则可可作作为为导导热热性复合材料使用。性复合材料使用。排庇鳃敏宫筋狮饰慎幼拙药闻荷样搔摊妻录矮芋捡继吩拎秩举拼霹隙衰步复合材料原理第7章复合材料原理第7章复复合合材材料料的的导导热热系系数数在在理理想想情情况下可由下列复合规则估算：况下可由下列复合规则估算：Pf填料的最填料的最高填充容积分数高填充容积分数实际的复合材料由于填料的形态等因素的影响，其导热实际的复合材料由于填料的形态等因素的影响，其导热系数各异。系数各异。Nielsen考虑了这些因素后提出下列公式：考虑了这些因素后提出下列公式：AKE1KE爱因斯坦系数爱因斯坦系数甭露怨道陇疫襟子芳膘诚
9、锤辑殆掏紊颓侠垄力斋檬墨吸锑集漏从捍蚤冻升复合材料原理第7章复合材料原理第7章各种材料的导热系数各种材料的导热系数 聚合物聚合物导热系数导热系数W/(mK)填料填料导热系数导热系数W/(mK)复合材料复合材料导热系数导热系数W/(mK)尼龙尼龙-660.25E玻纤玻纤1.30尼龙尼龙-66（含（含40玻纤）玻纤）0.50尼龙尼龙-120.29碳纤维碳纤维2.10-10.45尼龙尼龙-66（含（含40碳纤）碳纤）1.21PPS0.28碳酸钙碳酸钙2.34尼龙尼龙-12（含（含30玻纤）玻纤）0.24PSU0.26滑石粉滑石粉2.10PPS（含（含30玻纤）玻纤）0.40PP0.13铁（钢）铁（钢
10、）58.52PPS（含（含30碳纤）碳纤）0.75铝铝209PSU（含（含30玻纤）玻纤）0.31杉（纵向）杉（纵向）0.42PPS（含（含30碳纤）碳纤）0.80杉（横向）杉（横向）0.11PP（含（含30玻纤）玻纤）0.33PP（含（含30CaCO3）0.35填料的导热系数一填料的导热系数一般比聚合物的大，般比聚合物的大，可预计，复合塑料可预计，复合塑料的导热系数要比单的导热系数要比单纯聚合物的大。纯聚合物的大。煤囱蘑绷蚤双啊辖搞庄侄爽锹葱年琉孝浚具鄙邵呢允芬锻包掺几驱园砸勋复合材料原理第7章复合材料原理第7章复合材料在一定温度下的比热基本上可由复合规则估算：复合材料在一定温度下的比热基本
11、上可由复合规则估算：使单位物量的某种物质升使单位物量的某种物质升高单位温度所需的热量高单位温度所需的热量质量比热质量比热容量比热容量比热摩尔比热摩尔比热抉虎社衷试怕泰腐顿渐嗡矽爽撩腕弄锨攻当忧奈佳近畔舞准逢觉陈叫钾徐复合材料原理第7章复合材料原理第7章填填料料的的质质量量比比热热一一般般比比聚聚合合物物的的稍稍小小，因因此此复复合合材材料料的的质质量量比比热热也也比比单单一一聚聚合合物物的的稍稍小小。但但两两者者的容量比热则无大差异。的容量比热则无大差异。设各元素在处于液体和固体时的摩尔比热：设各元素在处于液体和固体时的摩尔比热：元素元素液体液体固体固体C2.81.8H4.82.3O6.04.
12、0S、P7.45.4F7.05.0Si5.83.8B4.72.7其他元素其他元素8.06.2皇曾尺潮尹誉班檀凯工顿诌桓彻崔渝眯定讽婴黔晃脯抛勉郡肇朽鹿绅秋车复合材料原理第7章复合材料原理第7章以碳酸钙为例，其比热可计算如下：以碳酸钙为例，其比热可计算如下：CaCO3(固体固体)6.21.834.020碳酸钙的分子质量碳酸钙的分子质量40.08+12.0l+316100.09故其质量比热故其质量比热cf20100.090.20calg8.38Jg这个值与碳酸钙在这个值与碳酸钙在20时的实测值为时的实测值为8.57Jg基本吻合。基本吻合。吧平寻剥贴呕蹈卿蛆屈拥寓擦蛛雅厨诵明婪寿牺确骇物乌阅钻造挠剐
13、返督复合材料原理第7章复合材料原理第7章一般表现为随着填料一般表现为随着填料的加入，玻璃化温度升高，的加入，玻璃化温度升高，玻璃化温度的升高程度与玻璃化温度的升高程度与填料加入量成正比。填料加入量成正比。8.2.2耐热性耐热性表征非结晶性聚合物表征非结晶性聚合物耐热性的物理量是玻耐热性的物理量是玻璃化温度璃化温度Tg，结晶性，结晶性聚合物是熔点聚合物是熔点Tm。聚合基复合材料的聚合基复合材料的T Tg g与与填充物含量的关系填充物含量的关系在聚甲基丙烯酸甲酯中在聚甲基丙烯酸甲酯中加入加入10白垩，玻璃化白垩，玻璃化温度可下降温度可下降10左右。左右。屹容梧涣积隔柔锡黔倍裸振氢荔桩烙鸭哭芦畅甲尝
14、扦奉喂鸳拂旬疏拨喝经复合材料原理第7章复合材料原理第7章在界面上由于填料在界面上由于填料-聚合物分子聚合物分子间作用力的存在，使聚合物大分子间作用力的存在，使聚合物大分子链段运动受到阻碍，因而使聚合物链段运动受到阻碍，因而使聚合物的玻璃化温度升高。这种聚合物大的玻璃化温度升高。这种聚合物大分子链段运动受阻的程度随着填料分子链段运动受阻的程度随着填料-聚合物分子间作用力增大而增高。聚合物分子间作用力增大而增高。填料的加入引填料的加入引起聚合物微观起聚合物微观结构的改变结构的改变引起界面层引起界面层聚合物大分子敛集密聚合物大分子敛集密度的改变度的改变(一般情况下是密度降低一般情况下是密度降低)，随
15、着大分子敛集密度的改变，改变了随着大分子敛集密度的改变，改变了分子间作用力，因而改变分子链段的分子间作用力，因而改变分子链段的活动能力，使聚合物的玻璃化温度随活动能力，使聚合物的玻璃化温度随之而发生变化。之而发生变化。轻笨极盼铲怎洒涸淖村估绝露走并阳耕瘤醉霓蜕胺佐喷男凄价臃将咬殿沥复合材料原理第7章复合材料原理第7章基体聚合物的耐热性和基体聚合物的耐热性和FRTP的热变形温度的热变形温度基体聚合物基体聚合物FRTP(含含GF20)热热变形温度变形温度T2()T2T1()类别类别名称名称熔点熔点()玻璃化玻璃化温度温度()热变形热变形温度温度()结晶性结晶性树脂树脂PP1766012114961
16、89HDPE1374912778尼龙尼龙-622549218149尼龙尼龙-6626571255184POM16511016353PET267124227123非结晶非结晶性树脂性树脂PS1059310411PC15013214311PSU1901741828材料在材料在1.86MPa或或0.46MPa的受压负荷的受压负荷下，材料变形达一下，材料变形达一定尺寸时的温度。定尺寸时的温度。经填料填充经填料填充后热变形温后热变形温度明显上升度明显上升经填料填充经填料填充后热变形温后热变形温度上升不大度上升不大矗兽美戚菜组浆找潭酚炉曝膊求八啮包贷候喊嘱闰扫缘防决婶躯篓羌梧哨复合材料原理第7章复合材料原
17、理第7章一般来讲，如果填料具有高的表面能，或一般来讲，如果填料具有高的表面能，或聚合物分子的极性较大，则填料聚合物分子的极性较大，则填料-聚合物分子间聚合物分子间引力也较大，即提高聚合物玻璃化温度较明显。引力也较大，即提高聚合物玻璃化温度较明显。如在填料如在填料聚合物界面能形成氢键，则填料的聚合物界面能形成氢键，则填料的加入促使聚合物玻璃化温度的升高就更加明显。加入促使聚合物玻璃化温度的升高就更加明显。例如，玻璃纤维增强尼龙塑料，由于玻璃例如，玻璃纤维增强尼龙塑料，由于玻璃尼尼龙界面上可能形成氢键，因此，玻璃纤维加入龙界面上可能形成氢键，因此，玻璃纤维加入后可使尼龙的玻璃化温度有显著的提高。后
18、可使尼龙的玻璃化温度有显著的提高。钞男妮爸勾拢枷卤滔闻厚萧宋萨伐骆钵喀龋拆祟湘惦军刑旦册盏聚眩暴砍复合材料原理第7章复合材料原理第7章热变形温度的负荷依赖性热变形温度的负荷依赖性材料材料热变形温度（热变形温度（）0.46MPa1.86MPaPP10560PP/滑石粉（滑石粉（30）14595PP/GF（20）162150尼龙尼龙-6619070尼龙尼龙-66/GF(30%)255250AS10090AS/GF(30%)115105炸新做猴证窃赔筑幻诉弛猾刊牟稽篮骸照赫付骋重护凌簇芭坐目镶诛搂讫复合材料原理第7章复合材料原理第7章聚合物的燃烧过程由两个相继的化学过程聚合物的燃烧过程由两个相继的化
19、学过程分解分解和燃烧所组成，两者通过着火和热反馈相互联系。和燃烧所组成，两者通过着火和热反馈相互联系。8.3燃烧特性燃烧特性8.3.1聚合物的燃烧特性聚合物的燃烧特性聚合物聚合物热分解热分解热散失热散失不燃物不燃物可燃物可燃物焦焦熔融物熔融物燃烧燃烧气体气体烟烟碳粒碳粒-Q1+Q2+Q2热散失热散失热反馈热反馈删灰纹啼低钦殊新顽册症患蜜巫饶微贮铸熙颁医寡葵湿淤淬醉壁饼杯僧磋复合材料原理第7章复合材料原理第7章 以氧指数作为聚合物阻燃性的判据是以氧指数作为聚合物阻燃性的判据是Fenimore和和Martin于于1966年引入的。它是年引入的。它是指聚合物着火后刚够维持燃烧时氧气在试指聚合物着火后
20、刚够维持燃烧时氧气在试验气体验气体(氧、氮混合气体氧、氮混合气体)中的最小百分含中的最小百分含量。试验用标准试样在标准条件量。试验用标准试样在标准条件25和气和气流线速度为流线速度为(4土土1)cms下进行。下进行。武指撑柒厉怂播王弟翠月誓当她伐匈霖灼歇尤陨十滋毒峪优诌黄必戴酥媚复合材料原理第7章复合材料原理第7章一些聚合物的氧指数一些聚合物的氧指数聚合物聚合物氧指数氧指数聚合物聚合物氧指数氧指数聚甲醛聚甲醛15羊毛羊毛25聚环氧乙烷聚环氧乙烷15聚碳酸酯聚碳酸酯27聚甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯17聚间苯二甲酰苯聚间苯二甲酰苯二胺二胺28.5聚丙稀腈聚丙稀腈18聚苯醚聚苯醚29聚乙烯聚乙烯
21、18聚砜聚砜30聚丙烯聚丙烯18酚醛树脂酚醛树脂35聚异戊二烯聚异戊二烯18.5氯丁橡胶氯丁橡胶40聚丁二烯聚丁二烯18.5聚苯骈咪唑聚苯骈咪唑41.5聚苯乙烯聚苯乙烯18.5聚氯乙稀聚氯乙稀42纤维素纤维素19聚偏氟乙烯聚偏氟乙烯44聚对苯二甲酸乙二酯聚对苯二甲酸乙二酯21聚偏氯乙烯聚偏氯乙烯60聚乙烯醇聚乙烯醇22石墨石墨60尼龙尼龙-6623聚四氟乙烯聚四氟乙烯95聚聚3，3-二（氯甲二（氯甲基）环氧丙烷基）环氧丙烷23环氧树脂环氧树脂19.8酥轻惋蕊吐修伍友洲烃沪矮樟珠因插肺酗魁兢坠州蹦夜骋俘莲密磐湍语最复合材料原理第7章复合材料原理第7章8 83 32 2 填料对聚合物基复合材料燃烧
22、性的影响填料对聚合物基复合材料燃烧性的影响 8 83 32 21 1 三氧化二锑三氧化二锑 三三氧氧化化二二锑锑(Sb(Sb2 2O O3 3) )是是最最常常用用的的阻阻燃燃填填料料之之一一，它它是是很很多多家家电电部部件件的的难难燃燃塑塑料料基基本本配配方方的的核核心心。三三氧氧化化二二锑锑在在单单独独使使用用时时几几乎乎没没有有阻阻燃燃效效果果，但但与与有有机机卤卤化化物物并并用用时时却却具具有有明明显显的的阻阻燃燃效果。效果。 SbSb2 2O O3 3- -有有机机卤卤化化物物的的阻阻燃燃机机理理相相当当复复杂杂，一一般般认认为为三三氧氧化化二二锑锑和有机卤化物发生以下反应。和有机卤
23、化物发生以下反应。 三三氧氧化化二二锑锑与与含含氯氯有有机机物物分分解解生生成成的的氯氯化化氢氢相相作作用用生生成成三三氯化锑氯化锑 哗禄咋蝶贿住趁仓冕士拴花妆货过栋哗菌灾激康岁次疟辣映掇凡信昏胃探复合材料原理第7章复合材料原理第7章SbSb2 2O O3 33HCl2SbOCl3HCl2SbOClH H2 2O O5SbOCl 2SbOCISb5SbOCl 2SbOCISb2 2O O3 3(固固) )SbClSbCl3 3( (气气) )42SbOClSb42SbOClSb2 2O O3 3(固固) 5SbOClSb) 5SbOClSb2 2O O3 3(固固) ) SbCl SbCl3
24、3( (气气) )3SbOClSb3SbOClSb2 2O O3 3(固固) 4 Sb) 4 Sb2 2O O3 3 ( (固固) )SbClSbCl3 3( (气气) )2 Sb2 Sb2 2O O3 3 ( (固固) Sb) Sb4 4O O6 6( (液液) )生成的三氯化锑在气相捕捉生成的三氯化锑在气相捕捉H H 、HOHO和和CHCH3 3等活性自由基等活性自由基从而减缓燃烧过程的进行：从而减缓燃烧过程的进行： 娘獭矮束寇仗肯中诗莽贷宗颖狄辉涵闷换弦都柠杏体峡陵催无酚薛搭赚深复合材料原理第7章复合材料原理第7章 SbCl SbCl3 3HHClHHClSbClSbCl2 2 SbCl
25、 SbCl3 3 C1C1SbClSbCl2 2 SbCl SbCl3 3CHCH3 3CHCH3 3C1C1SbClSbCl2 2 SbCl SbCl2 2H(CHH(CH3 3) HCl(CH) HCl(CH3 3C1)C1)SbClSbCl SbCl SbClH(CHH(CH3 3) HCl(CH) HCl(CH3 3C1)C1)SbSb Sb SbOOMSbOMSbOM M Sb SbOHOHMSbOHMSbOHM M SbOH SbOHHSbOHSbOH H2 2 SbO SbOHSbOH HSbOH 眷筑膏态詹女短毡宽承临筐锋铃懒寂件鄂坞寸昌椭处颗爹帘碑胯连贤哈特复合材料原理第7章
26、复合材料原理第7章表表8 87 Sb7 Sb2 2O O3 3卤化物的阻燃效果卤化物的阻燃效果 组成组成配方（，质量比）配方（，质量比）PEPEPPPPPSPS聚合物聚合物1001006060100100606085851001008585SbSb2 2O O3 3131310105 55 5全氯环全氯环戊癸烷戊癸烷27273030溴代联溴代联苯醚苯醚10101010氧指数氧指数17.417.424.024.017.417.427.027.027.027.018.318.324.524.5爷寻唬镭肆撂屿彤睛峭赢景惹螺宗摩涵塌苟唱篷箩眺榆哭床婪隋限企崎铅复合材料原理第7章复合材料原理第7章8 8
27、3 32 2。2 2 钼化物钼化物 三三氧氧化化钼钼和和钼钼酸酸锑锑等等钼钼化化物物通通常常被被用用作作PVCPVC和和含含卤卤聚聚酯酯等等塑料的阻燃剂。塑料的阻燃剂。 钼钼化化物物的的阻阻燃燃效效果果虽虽略略低低于于三三氧氧化化二二锑锑，但但它它具具有有抑抑制制燃燃烧烧时时发发烟烟的的特特点点。表表8.88.8为为钼钼化化物物在在玻玻璃璃纤纤维维增增强强卤卤化化聚聚酯酯中中的的阻阻燃燃效效果果。从从表表中中数数据据可可见见，无无论论钼钼化化物物单单独独使使用用，或或与与SbSb2 2O O3 3或或与与氢氢氧氧化化铝铝并并用用都都能能发发挥挥出出优优异异的的阻阻燃燃效效果果和和明明显显的的抑
28、抑制发烟效果。制发烟效果。 钼钼化化物物之之所所以以有有与与SbSb2 2O O3 3如如此此不不同同的的效效果果，可可从从与与PVCPVC复复合合塑塑料料燃燃烧烧残残渣渣的的元元素素分分析析结结果果来来看看，钼钼化化物物的的阻阻燃燃机机理理主主要要不不是是通通过过气气相相反反应应，而而是是在在固固相相上上促促进进碳碳化化层层的的生生成成或或者者促促进进卤卤素或卤化氢的生成以实现其阻燃效果。素或卤化氢的生成以实现其阻燃效果。雅锋搓袁窒栅蔬箩硼毫趴剩咙吨识盆喝揖彤呢妄滚晦箔夫戒母判桶画闪洛复合材料原理第7章复合材料原理第7章表表8.8 8.8 钼化物在玻璃纤维增强卤化聚酯中的阻燃效果钼化物在玻璃
29、纤维增强卤化聚酯中的阻燃效果 阻燃剂阻燃剂氧指数氧指数发烟量（相对值）发烟量（相对值）无无33.08.41三氧化二锑三氧化二锑34.514.03三氧化二锑三氧化二锑42.016.25三氧化钼三氧化钼36.05.47三氧化钼三氧化钼39.04.31三氧化二锑三氧化二锑1三氧化钼三氧化钼39.53.91三氧化二锑三氧化二锑2三氧化钼三氧化钼40.07.15辛钼酸锑辛钼酸锑36.52.75二钼酸锑二钼酸锑34.02.615氢氧化铝氢氧化铝35.04.38氢氧化铝氢氧化铝2三氧化钼三氧化钼40.01.28氢氧化铝氢氧化铝2二钼酸锑二钼酸锑38.51.0直胃携张歼扔虫碗裕快语孩恿侵雅峙畔脂屿激整匡绳俐列
30、岗洲椰早咎敲砒复合材料原理第7章复合材料原理第7章8 83 32 23 3 含磷化合物含磷化合物 用用作作聚聚合合物物阻阻燃燃添添加加剂剂的的含含磷磷化化合合物物是是多多种种多多样样的的，例例如如，红红磷磷、多多磷磷酸酸铵铵、有有机机磷磷酸酸酯酯和和亚亚磷磷酸酸酪酪、含含磷磷聚聚合合物物等等等等。它它们们的的阻阻燃燃机机理理不不尽尽相相同同，取取决决于于含含磷磷阻阻燃燃剂剂的的类类别别和和被被阻阻燃燃对象的类别。对象的类别。 不同含磷化合物对燃烧时不成焦的聚合物不同含磷化合物对燃烧时不成焦的聚合物( (聚乙烯、聚甲基聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯和聚甲醛丙烯酸甲酯和聚甲醛) )和成焦聚合物和成焦聚合
31、物( (环氧树脂环氧树脂) )的阻燃效果见的阻燃效果见表表8 89 9。 檀百腺元肆吟辽爵肇盗堵馏娠腑硫抡捞词组革乾咱哮宋就凝钩温犀助块曙复合材料原理第7章复合材料原理第7章表表8 89 9 含磷化合物的阻燃效果含磷化合物的阻燃效果 聚合物聚合物阻燃剂阻燃剂氧指数氧指数聚乙烯聚乙烯无无17.5三苯基磷酸酯三苯基磷酸酯19.4三苯基亚磷酸酯三苯基亚磷酸酯19.5三甲酚基磷酸酯三甲酚基磷酸酯19.8三（三（2，3-二氯丙基）磷酸酯二氯丙基）磷酸酯20.0三苯基膦三苯基膦19.3聚甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯无无17.4三甲酚基磷酸酯三甲酚基磷酸酯18.8聚甲醛聚甲醛无无15.7三甲酚基磷酸酯三甲
32、酚基磷酸酯17.9环氧树脂环氧树脂无无19.8三苯基膦三苯基膦31.7泳狞鉴袁烤庭领淬朵晰酵嫉碎黍迅令璃吞零肥破趋洛札案相颁萌缀挥护画复合材料原理第7章复合材料原理第7章 8 83 32 24 4 氢氧化铝氢氧化铝( (三水合氧化铝三水合氧化铝) ) 对对大大多多数数热热塑塑性性和和热热固固性性聚聚合合物物，氢氢氧氧化化铝铝是是最最常常用用的的阻阻燃性填料之一。燃性填料之一。 egeg：添添加加4040( (质质量量比比) )的的氢氢氧氧化化铝铝即即可可显显著著地地减减缓缓聚聚乙乙烯烯、聚聚丙丙烯烯、聚聚氯氯乙乙烯烯和和ABSABS等等聚聚合合物物的的热热分分解解速速度度，对对热热分分解解温温
33、度较低的聚苯乙烯，氢氧化铝的阻燃效果要差一些。度较低的聚苯乙烯，氢氧化铝的阻燃效果要差一些。 一一般般认认为为氢氢氧氧化化铝铝的的阻阻燃燃作作用用主主要要由由于于它它脱脱水水时时的的吸吸热热效效应应，降降低低了了凝凝聚聚相相的的温温度度，因因而而有有效效地地减减缓缓了了聚聚合合物物的的分分解解速速度度。其其次次，氢氢氧氧化化铝铝脱脱水水放放出出的的水水稀稀释释了了由由聚聚合合物物热热解解所所生生成成的可燃性气体并减少了烟雾的生成。的可燃性气体并减少了烟雾的生成。 遇敲草皇趴岿移嘻亦奄络绣凭庐垒队刺痹涤悦致滇秸刨目速粪谁瞅乡翻棒复合材料原理第7章复合材料原理第7章 除氢氧化铝外，凡在受热时可产生
34、大量的水和二氧化除氢氧化铝外，凡在受热时可产生大量的水和二氧化碳气体的无机填料都具有一定的阻燃作用，例如，氢氧化碳气体的无机填料都具有一定的阻燃作用，例如，氢氧化镁、碱性碳酸镁镁、碱性碳酸镁(3MgCO(3MgCO3 3Mg(OH)Mg(OH)2 23H3H2 2O)O)、碱式碳酸钠铝、碱式碳酸钠铝(Na(Na2 2OA1OA12 2O O3 32CO2CO2 2。2H2H2 20)0)和硼酸锌和硼酸锌(2ZnO2B(2ZnO2B2 20 03 33.5H3.5H2 2O)O)等。等。 当然，并不是所有可产生不燃性气体的填料都有良好当然，并不是所有可产生不燃性气体的填料都有良好的阻燃效果，只有
35、满足以下条件的才能成为有效的阻燃剂：的阻燃效果，只有满足以下条件的才能成为有效的阻燃剂：产生不燃性气体的温度略低于聚合物热分解温度；在复合产生不燃性气体的温度略低于聚合物热分解温度；在复合塑料的混炼、成型温度下不产生不燃性气体。塑料的混炼、成型温度下不产生不燃性气体。恶星镜丫挝瑟犬竣向瑟衷绞削鹿童奉礁奈铜菇妹唁必您玛捉镍折呐仁巫期复合材料原理第7章复合材料原理第7章8 84 4 光学性能光学性能 金金属属和和陶陶瓷瓷基基复复合合材材料料都都不不透透光光，唯唯独独聚聚合合物物基基复复合合材材料料可可制制成成透透光光性性复复合合材材料料。由由于于透透明明玻玻璃璃钢钢具具有有轻轻质质、高高强强、透透
36、入入光光柔柔和和和和具具有有透透过过紫紫外外线线的的能能力力，目目前前已已少少量量用用于于农农用用温温室室、养殖场和工厂采光等场合。养殖场和工厂采光等场合。 玻玻璃璃钢钢属属于于光光学学上上非非均均一一物物体体，当当可可见见光光通通过过玻玻璃璃钢钢时时便便产产生生散散射射现现象象。由由于于玻玻璃璃纤纤维维的的直直径径(6(610um)10um)要要比比可可见见光光的的波波长长(0.4-0.76um)(0.4-0.76um)大大好好几几倍倍，且且相相邻邻两两根根纤纤维维之之间间的的距距离离一一般般都都不不超超过过纤纤维维直直径径的的2 2倍倍，因因此此，需需要要用用多多次次散散射射理理论论来来描
37、描述述光通过玻璃钢介质时的现象。光通过玻璃钢介质时的现象。混温慎惠瓤荣疼砍啃消否记减致撵碰隙栏邪皆睦瞬伎贼灼焙馅潦寐卞著淀复合材料原理第7章复合材料原理第7章根根据据多多次次散散射射理理论论，一一束束平平行行光光经经过过厚厚度度为为h h的的散散射射层层后后，其透过部分其透过部分T(T(透光率透光率) )可用可用其中其中 式中式中 P P吸收系数；吸收系数； S S反射系数。反射系数。 镶形府慷陡嘛董楚专京喂挡宵翁蒂侵阁口娜损表秤顿宦氦腕皮灿芹硕况匙复合材料原理第7章复合材料原理第7章对于玻璃钢，可取：对于玻璃钢，可取：式中式中 n nf f玻璃纤维的折射指数；玻璃纤维的折射指数； n nm
38、m粘结剂的折射指数；粘结剂的折射指数； K Kf f玻璃纤维的吸收系数；玻璃纤维的吸收系数； K Km m粘结剂的吸收系数；粘结剂的吸收系数； V Vf f玻璃纤维的体积含量；玻璃纤维的体积含量； d d玻璃纤维的直径。玻璃纤维的直径。婶苫屯弥垦柄敦背糖俯义氨旭濒趟庐萄庸筑入瓢娄转君切劈挞跳铀卖磷漾复合材料原理第7章复合材料原理第7章8 85 5 耐化学性耐化学性 在在复复合合材材料料中中，玻玻璃璃钢钢作作为为非非金金属属耐耐腐腐蚀蚀材材料料目目前前已已在在国国内内外外得得到到广广泛泛的的应应用用。这这是是由由于于玻玻璃璃钢钢与与金金属属耐耐腐腐蚀蚀材材料料相相比比具具有有以以下下的的优优点点
39、：对对大大多多数数酸酸、碱碱、盐盐等等化化学学介介质质稳稳定定，轻轻质质高高强强，成成型型工工艺艺简简单单，使使用用安安全全可可靠靠和和维维修修方方便便。一一般般说说来来，采采用用合合理理设设计计所所制制得得的的玻玻璃璃钢钢耐耐腐腐蚀蚀制制品品，在在100100以以下下的的介介质质侵侵蚀蚀下下，其其使使用用寿寿命命可可达达5 5年年以以上上。但但是是，如如果果设设计计不不合合理理或或选选材材不不恰恰当当，所所制制得得的的耐耐腐腐蚀蚀玻玻璃璃钢钢制制品品，在在介介质质的的侵侵蚀蚀下下也也可可能在短期内损坏报废。能在短期内损坏报废。 耐耐腐腐蚀蚀玻玻璃璃钢钢制制品品的的材材料料设设计计主主要要应应
40、考考虑虑以以下下两两个个问问题题：材料是否经得起介质的长期侵蚀材料是否经得起介质的长期侵蚀? ?材料在受力情况下是否渗漏材料在受力情况下是否渗漏? ? 蝉罐碎搞星拟胡躲氓坏晕零宣垦配君家蔼愉活豁都芒锁荤琅卉闭乱焰裤法复合材料原理第7章复合材料原理第7章 8 85 51 1 玻璃钢的耐蚀性玻璃钢的耐蚀性 玻玻璃璃纤纤维维由由于于其其巨巨大大的的比比表表面面，易易受受到到水水、酸酸和和碱碱的的侵侵蚀蚀，它它相相对对于于聚聚合合物物基基体体是是较较不不耐耐腐腐蚀蚀的的，因因此此，在在耐耐腐腐蚀蚀玻玻璃璃钢钢的的材材料料设设计计中中应应选选择择耐耐蚀蚀性性良良好好的的树树脂脂作作基基体体材材料料，使使
41、其其不不易易被被介介质质所所侵侵蚀蚀，并并提提高高其其体体积积含含量量使使其其足足以以保保护护玻玻璃璃纤纤维维不不为为腐蚀介质所接触。腐蚀介质所接触。 玻玻璃璃钢钢的的耐耐蚀蚀性性不不仅仅与与所所选选用用的的聚聚合合物物基基体体和和玻玻纤纤本本身身的的耐耐蚀蚀性性有有关关，而而且且在在很很大大程程度度上上与与玻玻纤纤- -聚聚合合物物基基体体间间的的界界面面粘粘接接状状况况有有关关。在在一一些些特特殊殊应应用用场场合合，例例如如，透透明明玻玻璃璃钢钢在在农农业业温温室室上上的的应应用用，由由于于透透光光率率对对界界面面依依赖赖的的敏敏感感性性，玻玻纤纤与与基基体间界面粘接状况更是影响透明玻璃钢使用寿命的主要因素。体间界面粘接状况更是影响透明玻璃钢使用寿命的主要因素。 灿垮炸谚瓮摘辑戈皇龟见酸檬闪以磷嫂国声壮暂软锁估姬蛮屡为砚剐廖拥复合材料原理第7章复合材料原理第7章
