青岛科技大学高分子基复合材料课件第一章.ppt

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(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-

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