13聚合物基复合材料-性能.ppt.ppt

机器缠绕芯模数个来回后的纤维分布;复合材料弯管成品;12 聚合物基复合材料-2;主要内容;Questions;12.3 聚合物基复合材料的基本性能;构成 性能;构成 性能;构成 性能;增强材料及成型方法和强度的关系;12.3.1 FRP的机械性能;（3）弹性模量和层间剪切强度低 弹性模量低，刚度不足。准各向同性板，其弹性模量与木材接近。 （4）性能分散性大 FRP的性能受一系列因素的影响，性能不稳定。;;2. FRP的静态特性;性能;(2) 压缩特性 在应力很小、纤维未压弯的时候，压缩弹性模量与拉伸弹性模量接近。玻璃布增强FRP的压缩弹性模量大体是单向FRP的0.50~0.55倍；纤维毡增强FRP的大致是单向FRP的0.4倍。 单向FRP的压缩强度随纤维含量增加而提高，但并非成比例增长。;E-42环氧FRP不同方向的压缩性能;(3) 弯曲特性 FRP的弯曲强度及弹性模量都随纤维含量的上升而增加。纤维制品类型不同，??向不同，则弯曲性能亦不同。 (4)剪切特性 纤维含量增大，FRP的剪切弹性模量上升，FRP的剪切特性也呈现方向性。;;3. 疲劳特性 影响FRP疲劳特性的因素是多方面的，实验表明，静态强度高的FRP，其疲劳强度也高。与静态强度不同，每种FRP存在一个最佳体积含量，疲劳强度最高。实际纤维体积含量低于或高于最佳值，其疲劳强度都会下降。 方向性：加振方向与纤维方向的夹角由0o上升到45o，疲劳强度急剧下降。 存在缺陷，温度上升，疲劳强度下降;;12.3.2 FRP的物理性能; FRP的电性能对于纤维与树脂的界面粘结状态并不敏感，但杂质尤其是水分对其影响很大。当FRP处于潮湿环境中或在水中浸泡之后，其体积电阻、表面电阻以及电击穿强度急速下降。;2. FRP的温度特性; 热膨胀系数[(4~36)×10-6 oC-1]与金属相近，在一定温度范围内具有较好的热稳定性和尺寸稳定性。但热变形温度和耐热温度极限较低，耐热性不好。 温度升高时，增强纤维与基体树脂的热膨胀系数差距较大，在温度升高时，易于在纤维－树脂界面产生热应力，影响FRP的机械性能。;(2) 耐热性 ① 温度对于聚合物基体的影响 纤维增强材料一般具有很好的热稳定性，但树脂基体易受温度的影响。 热固性树脂基体已交联成体型网状大分子，只有玻璃态和橡胶态。聚合物物理状态的改变将导致FRP的机械性能发生巨大变化。; 影响热固性树脂耐热性的主要因素：大分子链刚性、固化剂性质和体型树脂的固化交联密度等。 大分子链刚性提高，交联密度增大，则树脂玻璃化温度升高，热变形温度升高，但同时柔韧性减小，延伸率降低，脆性增加。;② 温度对FRP拉伸性能的影响 温度对 FRP拉伸强度和弹性模量的影响具有的特征： i) 一般在低温范围内，拉伸性能好，随温度上升，强度降低； ii) 在低温范围内，无捻粗纱布FRP于湿态下拉伸强度大，而平纹布FRP无此倾向； iii) 在中温范围内，平纹布FRP在50oC左右拉伸强度最高，而缎纹布和无捻粗纱布都随温度上升拉伸性能下降； iv) 随着纤维含量的增加，FRP的耐热性提高。;性能;E-51环氧(固化剂：三乙醇胺)FRP在不同温度下的机械性能;（3）FRP阻燃性及耐火性 阻燃性主要决定于树脂基体。 聚酯中引入卤素；添加锑、磷等的化合物以及难燃的无机填料； 三氧化二锑与卤素并用；磷化合物与卤素并用；氢氧化铝和水合氧化铝与卤素共用； 玻璃纤维含量升高，长度增大，可抑制发烟量;;12.2.3 FRP的老化性能;化学介质对FRP的腐蚀作用 与玻纤作用：酸、碱和水都是通过破坏SiO2网络而腐蚀玻璃的。一般而言，玻璃纤维的耐碱性均较差，有碱玻璃纤维更甚；而耐酸性则以有碱玻璃纤维为好。 与基体作用：树脂分子中活性官能团愈多，化学稳定性越差，多数化学反应不可逆。 也破坏玻纤与基体界面的作用;2. FRP的耐候性能 耐候性：FRP在户外使用时，抵抗各种气体气候因素的侵蚀破坏的能力。 (1) 温湿度：空气中的水分可以侵入树脂或纤维-树脂界中，破坏界面粘结，降低FRP的弯曲强度。 (2) 光氧作用：受紫外光和氧作用，树脂发生光氧化、光降解、交联，生成氧化产物，发生分子链断裂。 (3) 风沙作用：风沙对FRP产生机械磨损，导致表面光泽度下降、表面层脱落、纤维外露等. 老化实验：人工老化，自然老化;耐候性能的改善：;3. 耐水性能;提高FRP耐水性的方法：