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第九章开云 开云体育平台 复合材料

发布时间:2022-11-09 10:12:17浏览次数:

  复合材料是由二种或者二种以上组分,通过人工复合,组成各相间有明显界面的、具有特殊性能的新型材料。

  各组分和相对含量为人工选择和设计;复合材料性能由各组分贡献、优势互补,具有不同于单个组分的新的、独特的性能;各组分在复合后仍能保持其固有的物理和化学性质;复合材料各组分之间具有明显的界面;复合材料一般由基体与增强相或功能相组成。

  基体材料性质: 金属基复合材料、非金属基复合材料。后者又可分为聚合物基、陶瓷基、碳基、水泥基复合材料。

  抗疲劳性能好;减震性好;过载时安全性好;加工工艺性能好(材料和制品的制备一步到位);具有可设计性。

  缺点:材料可选范围有限、性能不能开云 开云体育完全满足设计要求、制备工艺复杂、产品质量重复性差、成本高。

  分类:天然纤维、无机材料纤维(玻璃纤维、碳纤维、陶瓷纤维)、高强有机纤维(刚性棒状分子链聚合物如芳纶纤维、超高分子量的聚合物如超高分子量聚乙烯纤维)

  先进复合材料是以高性能纤维以及用这些纤维制成的二维或者三维织物作为增强体。

  基本成分:二氧化硅、钠和钾等的一价氧化物、钡等的二价氧化物、铝的三价氧化物

  特点:粉料熔融直接拉丝;省去了制球及二次熔化的过程。是目前主要的工业方法。

  优点:效率高、生产能力高、质量稳定、通过漏板孔径调节纤维粗细、废纤便开云 开云体育APP于回炉。

  缺点:熔化温度高(1473K-1573K)、液体状态下溶混性不好、冷却过程中容易结晶。

  采用重油或燃气加热单元窑,粉料直接熔化成玻璃,经燃气加热的成型通路,由多台(数十到上百台)漏板同时拉制各种规格的玻璃纤维原丝。

  3)溶胶-凝胶法:在室温条件下拉出纤维状凝胶,在几百度的温度下转变为玻璃纤维,温度要远低于传统的玻纤生产工艺

  芳香族聚酰胺纤维:成纤物质为长链合成聚酰胺,其中至少85%的酰胺直接连到两个芳环上的人造纤维,主要品种为聚对苯二甲酰对苯二胺。DuPont从1971年将其商业化,商标为Kevlar。

  纺丝液(聚合物+浓硫酸)由喷丝板喷出后先经过一小段(1-10mm)空气层,使丝在一定范围内旋转和排列,然后再进入凝固浴(冷水),得到初生纤维。

  喷丝板的孔径较大(0.10-0.30mm),可使高粘度的纺丝液成纤; 空气干层是有效牵伸区,不仅可以提高纺丝速度,而且容易得到高强度和高取向度纤维;纺制出的纤维结构均匀和致密。

  3)易发生光降解(可见及紫外线),力学性能下降,需在Kevlar复合材料表面涂覆光吸收材料;

  由平均分子量在106以上的聚乙烯高度牵伸而成,具有很高的分子链线性和结晶度。

  制备工艺:将UHMWPE与溶剂及助剂等制成浓溶液,挤出纺丝,脱出溶剂,在高牵伸比下将凝胶纤维进行热牵伸,获得高性能的纤维。

  现阶段主要应用PAN、沥青和粘胶纤维等几种有机前躯体,制备高性能碳纤维。其中PAN基碳纤维产量最大,应用最广;沥青基碳纤维次之,粘胶碳纤维有少量需求。

  第三步: 石墨化,惰性气体保护进行, 高于 1700 ℃,通过改善结晶结构提高纤维模量,去除结构缺陷。

  应用方式:应用单向纤维进行铺层,制备层合板;连续纤维的编织物,也可以用不同的纤维混杂编织。

  1.基体作用:粘结增强体、传递应力和增韧,同时也可提供一些特殊的物理性能。

  热固性聚合物(树脂):包括室温固化、中温固化(120℃左右)和高温固化(170℃以上)。

  3.基体材料的性能要求:力学性能;韧性;界面粘接性;耐环境老化性;耐热性;成型工艺性能

  1)良好的工艺性(固化前为液态,可常温常压下浸渍纤维;经加热固化或高能辐射固化后,变为固态)

  结构特点:分子主链上面有大量的酯基,可用作交联点,常用苯乙烯作为交联剂。

  性能特点:固化后综合性能良好,工艺性好,室温固化,常压成型;价格低,比酚醛略高,远低于环氧树脂;固化时体积收缩大(4-6 %);成型时气味和毒性较大;耐热性差,模量和强度较低,易变形。

  结构特点:分子主链上面有大量的酯基和乙烯基(末端),可用作交联点,常用苯乙烯作为交联剂。

  性能特点:工艺性能优良、室温常压下固化,适合现场制造大型制品。固化后树脂综合性能好。力学性能略低于环氧树脂,但优于酚醛树脂。品种多,适应广泛,价格较低。固化收缩率较大,贮存期限短,含苯乙烯,有刺激性气体。

  结构特点:分子链上面有环氧官能团,可用作交联点,常用胺类和酸酐类化学品作为交联剂。

  性能特点:品种多,力学和物理综合性能好;工艺性能良好、耐化学性好;界面粘接力大;

  固化时体积收缩小(1-2 %);固化后脆性大(需进行增韧改性)、成本高。

  性能特点:适用性强(种类多);工艺性能好(热变形温度低利于成型);电绝缘性能好,耐高温性好;粘接力优良;制品孔隙率高、固化体积收缩率高(8-10 %)。

  性能特点:力学性能高;耐热性和耐湿热性好(可在230-300 ℃范围内应用);

  优点: 1)高断裂韧性;2)成型周期短(无固化期);3)原料可长期贮存,无须冷藏;4)废品、边角料可再生利用。

  结晶聚合物,熔点(Tm) 决定其使用温度;而对于无定形态聚合物,玻璃化温度(Tg) 决定其使用温度;

  聚醚醚酮(PEEK);聚碳酸酯(PC);聚砜(PS);聚苯硫醚(PPS);聚醚酮酮(PEKK)

  从增强体上与增强体本身性质不同的一点起,至聚合物本体中与基体性质相同的一点为止的区域。在这一开云 开云体育区域内,各组分本身的性质都会产生变化,如增强体的性质、高分子链的运动、交联程度、结晶度等等。即使界面区域只有几纳米,其中高分子的各种行为都会与纯高分子材料不同。控制界面结构对于复合材料至关重要。

  最简单,劳动密集型工艺;设备少;生产效率低,制品质量难以控制;适用于各种材料体系;能生产大型和复杂形状制品。

  将浸渍树脂的纤维纱或丝束缠绕在回转芯模上,在常压在室温或较高温度下固化成型。适用于生产各种尺寸回转体。

  工艺特点: 1)连续恒定截面; 2)高效,自动化;3)可控的纤维和树脂含量

  工艺流程: 先将增强体置于模具中形成一定形状,再将树脂注射进入模具,浸渍纤维并固化。是FRP的主要成型工艺

  5.模压成型:( Compression Molding) 适合尺寸精度要求高、量大的制品生产,模具成本高。