复合材料考试.doc

1.复合材料的定义和组成 复合材料：将两种或两种以上的不同材料用适当的方法复合成的一种新材料，其性能比单一材料的性能优越。 复合材料由基体（连续物理相）和增强材料（不连续物理相）组成。 2.举一个复合材料的例子，说明其组成、结构与应用之间的关系。 玻璃纤维增强环氧树脂，承载载荷，传递载荷。 玻璃纤维是增强材料，环氧树脂是基体 玻璃纤维是无机增强材料，是熔融物过冷时因黏度增加而具有固体物理机械性能的无定形物体，是各向同性的均相材料。其化学组成主要是二氧化硅、三氧化硼。玻璃纤维的拉伸强度很高，耐热性较高。 环氧树脂是分子中含有两个或两个环氧基基团的有机高分子化合物，其分子结构是以分子链中含有活泼的环氧基团为特征，环氧基团可以位于分子链的末端、中间或成环状结构。环氧树脂粘附力强，优良的力学性能，良好的电性能等。 玻璃纤维增强环氧树脂具有优良的的电绝缘性能，在高频下仍保持良好的介电性能，因此可作为高性能的电机、电器的绝缘材料，具有良好的透波性能，被广泛用于制造机载、地面雷达罩。 3.玻璃纤维的力学性能和和影响化学稳定性的因素有哪些？ 影响玻璃纤维力学性能的因素：①纤维的直径和长度 ②化学组成 ③存放时间 ④负荷时间 影响玻璃纤维化学稳定性的因素：①玻璃纤维直径 ②化学组成 4.玻璃纤维的生产方法有哪几种？主要区别是什么？ 玻璃纤维的生产方法有坩埚法和窑池法两种 区别：坩埚法生产玻璃纤维主要由制球和拉丝两部分组成。 而池窑法省掉了制球工艺，且拉丝操作有稳定性好，断头飞丝少，单位能耗低等特点。 5.浸润剂作用是什么？ 使纤维粘合集束，润滑耐磨，清除静电等，保证拉丝和纺丝的顺利进行。 6.制造碳纤维基本步骤 ①纤维化 聚合物熔化或溶解后制成纤维 ②稳定 （氧化或热固化）通常在相对低的温度（200～450℃）和空气中进行这个过程使这些聚合物纤维在以后高温中不被熔化。 ③碳化 碳化一般在1000～2000℃的惰性气体保护下（N2）进行，纤维经过碳化后，其含碳量一般达到85%～99% ④石墨化 石墨化是在2500℃以上的氩气保护下进行的，纤维在石墨化后，碳含量达到了99%以上，同样纤维内分子排列具有很高的定向程度。 7.论述丙烯腈 基碳纤维生产过程中碳纤维质量的主要影响因素 ①杂质和灰尘对原丝质量的影响：造成原丝质量强度降低，而这些缺陷会保留在碳纤维中造成碳纤维产品强度下降 ②聚合物相对分子量的影响：分子量增大，黏度加大，分子间作用力增大，分子间不易滑移，力学性能增强。但分子量也不应过高，控制在80000左右，否则粘度太大纺丝困难 ③聚合物结晶度、分子取向度的影响：结晶度高，分子间相互作用增强，提高了聚合物的强度，分子取向度的提高也可使碳纤维的强度得以提高 8．UHMW-PE的生产方法和工艺流程 生产方法：凝胶纺丝法——超倍拉伸技术 工艺流程：UHMW-PE，溶剂，抗氧剂等→溶解脱泡→UHMW-PE溶液→挤出纺丝→初生态，凝胶纤维→脱溶剂→干凝胶纤维→加热，超倍拉伸定型→UHMW-PE纤维 9.是比较玻璃纤维，碳纤维，芳纶纤维，PBO纤维，UHMW-PE纤维和陶瓷纤维的力学性能，耐热性并指出每种材料最独特的性能特点。 答：1.玻璃纤维：拉伸强度很高，扭转强度和剪切强度较低，耐热性高。 2.碳纤维：高强度，高模量，低密度，耐化学腐蚀性，低电阻，低热膨胀系数。 3.芳纶纤维：优异的拉伸强度，拉伸模量，优良的耐热性，低密度。 4.BPO纤维：高强度，高模量，耐高温，高温下不熔融，高热稳定性，吸湿性低，耐有机溶剂，耐碱性能好，柔软性能好，不耐酸，不耐光。 5. UHMW-PE纤维 ： 高强度，耐热性能低，耐磨性高。 6.陶瓷纤维 ： 抗拉伸强度大，抗机械振动好，弹性好，耐热性好，热导率低，热稳定性好。 最独特的性能： 玻璃纤维：拉伸强度很高。 碳纤维：优异耐化学腐蚀性，低电阻，耐辐射性能。 芳纶纤维：低密度，优良减震性能，耐磨性，抗疲劳性，尺寸稳定性，优良介质性能。 BPO纤维：吸湿性低，阻燃性能好。 UHMW-PE纤维：耐腐蚀，耐海水，耐磨，耐紫外线辐射，耐冲击。 陶瓷纤维：很低的介电损耗和介电常数。 10.试总结得到高性能纤维的方法，并举例。 答：所谓高性能纤维指在外部作用下不易发生反应，或具备高弹性系数，高强度，高模量，或有良好耐热性，耐气候性，耐摩擦性，耐化学性及高绝缘性的纤维材料。 方法：1.坩埚法和池窑法， 制造玻璃纤维 2.热解有机纤维， 制造碳纤维 3.凝胶纺丝法， 制造高性能UHMW-PE纤维 4.熔融纺丝法及淤浆纺丝法， 制造高性能Al2O3纤维 5.化学气相沉积法及先驱体法， 制造高性能Sie纤维 6.无机或有机先驱转化法， 制造高性能氧化硼纤维。 1.复合材料界面有哪些机能？ 答：1.传递效应：将外力传递