青岛科技大学高分子基复合材料课件第一章.ppt

(1) 基体 热固性基体(thermosetting matrix)： i) 熔体或溶液粘度低，易于浸渍与浸润，成型工艺性好 ii) 交联固化后成网状结构，尺寸稳定性好耐热性好，但性脆 iii) 制备过程伴有复杂化学反应 热塑性基体(thermoplastic matrix)： i) 熔体粘度大，浸渍与浸润困难，需较高温度和压力下成 型，工艺性差 ii) 线性分子结构，抗蠕变和尺寸稳定性差，但韧性好 iii) 制备过程中伴有聚集态结构转变及取向、结晶等物理现象 聚合物基复合材料（? PMC）的组成 (2) 增强体 主要有碳纤、玻璃纤维、芳纶纤维、硼纤维等 由于树脂基体与增强体相容性、浸润性较差，增强体多经过表面处理与表面改性，以及浸润剂、偶联剂和涂复层的使用，使其组成复杂化。 ?复合材料的结构(structure of composites) ? ? ①??? 无规分散（弥散）增强结构 （含颗粒、晶须、 短纤维）(randomly oriented) ②??? 连续长纤维单向增强结构（单向板）(aligned) ③??? 层合(板)结构(二维织布或连续纤维铺层，每层 ??不同)(laminate) ④??? 三维编织体增强结构(braided fabric or filament winding) ⑤??? 夹层结构（蜂窝夹层等）(sandwich constructure) ⑥??? 混杂结构(hybrid constructure) 引入相的“连通性”概念，理论上可将复合材料结构划分为 0-3型、1-3型2-2型、2-3型、3-3型等几种典型结构 三维编织纤维结构 三维正交非织造的纤维结构 (a)非线性法平面增强 (b) 一种开式格状结构 (c）一种柔性结构 管、容器的螺旋缠绕平面缠绕线型 ? 各种玻璃夹层结构 单向及准各向同性板的铺层结构 混杂复合材料的混杂类型 基本概念和界面现象 基本概念：相、界面、表面、界面相（层）、表面张力、界面能 接触角、粘附功 界面现象：① 表面吸附作用与浸润 ② 扩散与粘结（含界面互穿网络结构） ③ 界面上分子间相互作用力（范氏力和化学键合力） 复合材料的界面(interface of composites) 2. 复合材料的界面形成过程 PMC、MMC、CMC、C/C等复合材料体系对界面要求各不相同，它们的成型加工方法与工艺差别很大，各有特点，使复合材料界面形成过程十分复杂，理论上可分为三个阶段。 （1）第一阶段：增强体表面预处理或改性阶段。 i) 界面设计与控制的重要手段 ii) 改性层成为最终界面层的重要组成部分 iii) 为第二阶段作准备 （2）第二阶段：增强体与基体在一组份为液态（或粘流态） 时的接触与浸润过程 i)??接触—吸附与浸润—交互扩散—化学结合或 物理结合。化学结合可看作是一种特殊的浸 润过程 ii) 界面形成与发展的关键阶段 （3）第三阶段：液态（或粘流态）组分的固化过程，即凝 固或化学反应 i) 界面的固定（亚稳态、非平衡态） ii) 界面的稳定（稳态、平衡态） 在复合材料界面形成过程中涉及： i) 界面间的相互置换：如，润湿过程是一个固- 液界面置换固-气表面的过程 i i)??界面间的相互转化：如，固化过程是固-