[结构性能归纳.docx

复合材料结构与性能概述复合材料的定义复合材料是指由两种或两种以上物理和化学性质不同的物质组合而成的一种多相固体材料。复合材料的组成基体：复合材料中的连续相；增强材料：复合材料中的分散相，以独立的形态分布于整个连续相中；两相之间存在相界面。复合材料的性能特点复合材料性能主要取决于：基体的性能；增强材料的性能；基体和增强材料之间的界面性能。复合材料的特点：保持各组分的相对独立性，但性能不是简单的加和，是有改进的，有协同作用。复合材料具有结构与性能的统一性；复合材料是一种材料也是一种结构。比强度和比模量比强度：比强度是材料的强度（断开时单位面积所受的力）除以其表观密度。又被称为强度－重量比。（单位：J/kg）比模量：单位密度的弹性模量，是一种材料性质。是材料的模量与密度之比，指在温度为23±2℃和相对湿度RH为50±5%的条件下测量的杨氏模除以密度。（单位：m）复合材料与化合材料、混合材料的区别多相体系和复合效果是复合材料区别于传统的“混合材料”和“化合材料”的特点。复合材料的分类按用途分类结构复合材料：用作主承力和次承力结构；功能复合材料：电、磁、光、热、阻尼、摩擦等。按基体类型分类聚合物基复合材料；金属基复合材料；陶瓷基复合材料；水泥基复合材料；碳基复合材料。按增强材料形态、种类颗粒增强复合材料；纤维增强复合材料；板状复合材料；层叠式复合材料；短纤维：随机排列、定向排列。纤维种类：玻璃纤维、碳纤维、 芳纶纤维。复合材料的结构基体材料的结构；增强材料的结构；增强材料在基体中排布方式、方向；复合材料特有的夹层结构。复合材料结构设计复合材料本身为非均质的、各向异性材料，复合材料不仅是材料，还是结构。设计层次单层材料设计：正确选择增强材料、基体材料，及两者配比，其决定单层板的性能；铺层设计：对铺层材料的铺层方案作出正确安排，该层次决定层合板的性能；结构设计：最后确定产品结构的形状和尺寸。三层次设计互相影响、互相依赖，互为前提。结构层次一次结构：由基体和增强材料复合而成的单层材料，其力学性能取决于组分材料的力学性能、各组分材料形状、分布、含量和相界面的性能；二次结构：由单层材料层合而成的层合体，其力学性能决定于单层材料的力学性能和铺层几何（各层的厚度、铺层方向、铺层序列）；三次结构：工程结构（产品结构），力学性能取决于层合体的力学性能和结构几何。复合材料的结构类型无规分散增强结构：（含颗粒、晶须、短纤维）；连续长纤单向增强结构（单向板）；层合结构（二维织布/连续纤维铺层，每层不同）；三维编织体增强结构 ；夹层结构（蜂窝夹层等）；混杂结构。混杂复合材料的混杂类型层内混杂、层间混杂、层内—层间混杂、夹心混杂、短切纤维混杂、编织物混杂。复合材料的应用参见《聚合物基复合材料》。不饱和聚酯树脂不饱和聚酯树脂介绍典型的不饱和聚酯树脂邻苯型间苯型双酚A型对苯型、二甲苯型、阻燃型。不饱和聚酯性能特点优点：工艺性能良好：粘度低，颜色浅，可室温固化；固化物综合性能好：力学性能、电学性能、 耐腐蚀性能、老化性能；原料来源广，价格低廉：比环氧树脂原料价格低。缺点：固化时体积收缩率大：4-6%（环氧:1-2%,酚醛：8-10%）； 耐热性能比较差；成型时气味和刺激性还比较大。结构对性能的影响二元酸采用饱和酸和不饱和酸混合，采用混合酸两个目的：提供不饱和度；使不饱和度间有一定间隔。饱和酸有利于降低聚酯的结晶性，增加与交联单体的混溶性和提高固化后制品的柔性。并改善聚酯在烯类单体中的溶解性，降低成本。脂肪族二元酸：可在聚酯分子链中导入较长的脂肪链，可用于制备柔性聚酯，但由此制备的聚酯中有部分结晶，并使分子链中不饱和双缝间的距离增大，导致固化树脂的强度有所下降。苯酐用于典型的刚性树脂中，并使最终的制品具有一定的韧性。在混合醚组分中苯酐可降低聚酯的结晶倾向，以及由于芳环结构导致与交联单体如苯乙烯有良好的相溶性 。用间苯二甲酸能制得相对分子质量较高的聚酯，使固化制品有较好的机械强度、坚韧性、耐热性以及耐化学药品的性能，间苯二甲酸聚酯的制品表面较光洁，可用来制备胶衣树脂。对苯二甲酸粘性较高，允许比通常苯酐的聚酯更高的交联剂比例，但对固化树脂的性能无影响。二元醇和多元醇直链二元醇：二元醇结构对称性好，酯化反应活性高，对称性好，所得聚酯易结晶，与交联单体的混溶性差；随亚甲基数量增多，提高聚酯的柔性，拉伸强度和冲击韧性提高。支链二元醇：二元醇破坏了对称性结构，与交联单体的混溶性好，支链对酯基起到屏蔽保护作用，提高树脂的耐酸、碱腐蚀性能支链阻碍了分子链的自由转动，提高了聚酯的刚性。醚类二元醇：醚键的存在提高了聚酯与苯乙烯的相容性，醚键增加了分子链的柔性，醚键极性对水敏感，降低树脂的耐水、耐酸、碱性能。交联剂⑴能溶解和稀释不饱和聚酯；⑵所得树脂能够固化 即能发生共聚合反应；⑶应对固化后树