纺织复合材料4.pptx
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纺织复合材料
纺织复合材料纺织复合材料是指由纤维材料与基材组合而成的一种新型材料。
它通过将纤维与基材进行复合，能够充分发挥两者的优点，使材料具有优异的综合性能和应用价值。
纺织复合材料的优点首先体现在强度和韧性方面。
纤维具有较高的强度和韧性，而基材则能够增强纤维的结构稳定性，提高其使用寿命。
因此，纺织复合材料比传统的材料更加强韧，具有更高的抗拉强度和抗冲击性能，适用于一些对材料强度要求较高的领域，如航空航天、汽车制造等。
其次，纺织复合材料具有较好的耐热性能。
纤维材料往往具有较高的熔点和燃点，基材则能够抵御高温环境的侵蚀和腐蚀。
因此，纺织复合材料能够在较高温度下保持良好的结构稳定性，具有良好的耐热性能，适用于一些高温工艺和环境下的应用。
此外，纺织复合材料也具有较好的防护性能。
纤维材料通常具有良好的防潮、防水、防火和防紫外线等性能，而基材能够对纤维进行加固和保护，增强其防护功能。
因此，纺织复合材料能够提供更好的防护效果，适用于一些对环境要求较高的应用领域，如建筑材料、户外用品等。
纺织复合材料具有广泛的应用前景。
在航空航天领域，纺织复合材料可以制作轻量化、高强度的飞机零部件，如机翼、机身等，可以提高飞机的性能和燃油效率。
在汽车制造领域，纺织复合材料可以制作车身结构件，如前保险杠、车顶等，可以减轻汽车的重量，提高其安全性和燃油效率。
在建筑领域，纺织复合材料可以制作防水材料、隔音材料等，可以提高建筑物的防护性能和使用寿命。
总之，纺织复合材料具有较好的强度、韧性、耐热性和防护性能，具有广泛的应用前景。
随着科技的进步和材料技术的发展，纺织复合材料将在各个领域发挥更大的作用，为人们的生活和产业发展带来更多的创新和便利。
纺织材料学课件ppt
❖ 单基：构成纤维大分子主链的结构单元。
A′－A－A……A－A－A〞 或 A′－(A)n－A〞
其中：A-——单基； A′、A〞——端基；n— —聚合度。
均聚物纤维：大分子链由一种结构单元组成，单基完全相同 或基本相同。 构型：构造同分异构体、立体同分异构体。 共聚物纤维：大分子链由两种及两种以上的结构单元组成
认识到了贫困户贫困的根本原因，才 能开始 对症下 药，然 后药到 病除。 近年来 国家对 扶贫工 作高度 重视， 已经展 开了“ 精准扶 贫”项 目
按材料类别分为：有机、无机纤维
按材料来源分为：天然纤维和化学纤维
❖ 天然纤维：自然界生长或形成的，适用于纺织用的纤维 。
❖ 化学纤维： 是指用天然的或合成的高聚物为原料，经过化学 和机械方法加工制造出来的纤维。化学纤维又可分为再生纤 维、合成纤维、无机纤维。 再生纤维：以天然高分子化合物为原料，经化学处理和机 械加工而再生制成的纤维。 合成纤维：由低分子物质经化学合成的高分子聚合物，再 经纺丝加工而成的纤维。
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纺 织 纤 维
认识到了贫困户贫困的根本原因，才 能开始 对症下 药，然 后药到 病除。 近年来 国家对 扶贫工 作高度 重视， 已经展 开了“ 精准扶 贫”项 目
晶体晶胞类型
纤
晶态
结晶形态
维
凝聚态结构
非晶态
结 构
（超分子结构） 取向
原纤
液晶
多相织态
形态结构： 纵横向几何形态、径向结构、表面结构、孔洞结构
认识到了贫困户贫困的根本原因，才 能开始 对症下 药，然 后药到 病除。 近年来 国家对 扶贫工 作高度 重视， 已经展 开了“ 精准扶 贫”项 目
A′－A－A……A－A－A〞 或 A′－(A)n－A〞
其中：A-——单基； A′、A〞——端基；n— —聚合度。
均聚物纤维：大分子链由一种结构单元组成，单基完全相同 或基本相同。 构型：构造同分异构体、立体同分异构体。 共聚物纤维：大分子链由两种及两种以上的结构单元组成
认识到了贫困户贫困的根本原因，才 能开始 对症下 药，然 后药到 病除。 近年来 国家对 扶贫工 作高度 重视， 已经展 开了“ 精准扶 贫”项 目
按材料类别分为：有机、无机纤维
按材料来源分为：天然纤维和化学纤维
❖ 天然纤维：自然界生长或形成的，适用于纺织用的纤维 。
❖ 化学纤维： 是指用天然的或合成的高聚物为原料，经过化学 和机械方法加工制造出来的纤维。化学纤维又可分为再生纤 维、合成纤维、无机纤维。 再生纤维：以天然高分子化合物为原料，经化学处理和机 械加工而再生制成的纤维。 合成纤维：由低分子物质经化学合成的高分子聚合物，再 经纺丝加工而成的纤维。
认识到了贫困户贫困的根本原因，才 能开始 对症下 药，然 后药到 病除。 近年来 国家对 扶贫工 作高度 重视， 已经展 开了“ 精准扶 贫”项 目
纺 织 纤 维
认识到了贫困户贫困的根本原因，才 能开始 对症下 药，然 后药到 病除。 近年来 国家对 扶贫工 作高度 重视， 已经展 开了“ 精准扶 贫”项 目
晶体晶胞类型
纤
晶态
结晶形态
维
凝聚态结构
非晶态
结 构
（超分子结构） 取向
原纤
液晶
多相织态
形态结构： 纵横向几何形态、径向结构、表面结构、孔洞结构
认识到了贫困户贫困的根本原因，才 能开始 对症下 药，然 后药到 病除。 近年来 国家对 扶贫工 作高度 重视， 已经展 开了“ 精准扶 贫”项 目
纺织复合材料4
• 等离子体共有三种:即高温(热)等离子体、 低温(冷)等离子体、混合等离子体。
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纺织复合材料4
三、粉末填料的表面处理
1. 单烷氧基脂肪酸型
2. 单烷氧基焦磷酸酯型
3. 螯合型
4. 配位体型
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纺织复合材料4
作业题：
1. 举例说明界面层的作用机理； 2. 说明复合材料界面分析技术研究方法特点。
在热、力学以及化学等环境条件下形成的体系，具有十分复杂的结构， 因而对复合材料的影响也是巨大； • 2.高聚物许多有价值的功能，都是通过其表面与外在环境的接触面形 成的界面来作贡献的； • 3.材料的性质的优劣在很大程度上取决于界面相互作用的结果; • 4.界面层成为复合材料组成的一部分，它的组成、结构与性能，是由 填充、增强材料与基体材料的组成及它们间的反应性能所决定的，因 此在复合前必须对填充、增强材料的表面进行研究及改性。
纺织复合材料4
1.首先为硅烷偶联剂水解： 2. 硅醇之间进行缩合反应，形成低聚体; 3. 吸水玻璃纤维的表面与硅醇之间形成氢键：
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纺织复合材料4
(4) 最后干燥脱水，玻璃纤维表面与硅酵之间形成共价键;
（二）表面处理的方法： A.在玻璃纤维清洁的表面涂敷硅烷偶联剂； B.在玻璃纤维纺丝的过程中就用硅烷偶联剂进行处理； C.在玻璃纤维增强高聚物成型时，把偶联剂直接掺混到基体当
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纺织复合材料4
第四节 复合材料界面分析技术
一、红外光谱研究
1.高聚物界面的红外光谱的表示方法： 透射光谱法，表面研磨法，内反射光谱法，漫反射光谱法、
反射-吸收光谱法等； 2.红外光谱运用举例：
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纺织复合材料4
三、粉末填料的表面处理
1. 单烷氧基脂肪酸型
2. 单烷氧基焦磷酸酯型
3. 螯合型
4. 配位体型
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纺织复合材料4
作业题：
1. 举例说明界面层的作用机理； 2. 说明复合材料界面分析技术研究方法特点。
在热、力学以及化学等环境条件下形成的体系，具有十分复杂的结构， 因而对复合材料的影响也是巨大； • 2.高聚物许多有价值的功能，都是通过其表面与外在环境的接触面形 成的界面来作贡献的； • 3.材料的性质的优劣在很大程度上取决于界面相互作用的结果; • 4.界面层成为复合材料组成的一部分，它的组成、结构与性能，是由 填充、增强材料与基体材料的组成及它们间的反应性能所决定的，因 此在复合前必须对填充、增强材料的表面进行研究及改性。
纺织复合材料4
1.首先为硅烷偶联剂水解： 2. 硅醇之间进行缩合反应，形成低聚体; 3. 吸水玻璃纤维的表面与硅醇之间形成氢键：
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纺织复合材料4
(4) 最后干燥脱水，玻璃纤维表面与硅酵之间形成共价键;
（二）表面处理的方法： A.在玻璃纤维清洁的表面涂敷硅烷偶联剂； B.在玻璃纤维纺丝的过程中就用硅烷偶联剂进行处理； C.在玻璃纤维增强高聚物成型时，把偶联剂直接掺混到基体当
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纺织复合材料4
第四节 复合材料界面分析技术
一、红外光谱研究
1.高聚物界面的红外光谱的表示方法： 透射光谱法，表面研磨法，内反射光谱法，漫反射光谱法、
反射-吸收光谱法等； 2.红外光谱运用举例：
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纺织材料学PPT课件
叶纤维：剑麻 等 果纤维：椰子纤维 毛 发：羊毛、兔毛等
分泌液：蚕丝 石棉
化学纤维是用天然的或合成的高聚物为原料，主要经过化学方
法加工制造出来的纺织纤维。按原料、加工方法和组成成分的不同 ，又分为再生纤维、醋酯纤维、合成纤维和无机纤维四类。
再生纤维
醋酯纤维 化学纤维
合成纤维
再生纤维素纤维 再生蛋白质纤维
纺织材料学是研究纤维、纱线、织物及其半成品的结构、性能 ，结构与性能的关系，及其与纺织加工工艺的关系等方面知识、规 律和技能的一门科学。
纺织材料学研究的主要内容是：纺织纤维、纱线、织物的基本 结构；纺织纤维、纱线、织物的物理性质，它们的工艺意义、指标 、测试方法、试验仪器的工作原理和使用，以及影响这些性质的因 素；纤维、纱线、织物的基本结构与物理性质的内在联系；纤维、 纱线、织物三者性质间的相互联系。
中或吐絮后，由于雨量多，日照少，温度低，使纤维成熟受到 影响，原棉颜色呈现灰白，这种原棉称为灰棉。灰棉强力低、 质量差，棉纺厂很少使用。
4、天然彩色棉 天然彩色棉是生物学家利用生物遗传方法
，在棉花的植株上置入产生某种颜色的基因，让这种基因使棉 株具有活性，从而使棉桃内的纤维变成相应的颜色而取得。
天然彩色棉的特点与应用
（三）按原棉的色泽分
1、白棉 正常成熟，正常吐絮的棉花，不管原棉的色泽呈
洁白、乳白或淡黄色，都称为白棉。棉纺厂使用的原棉，绝大 部分为白棉。
2、黄棉 棉花生长晚期，棉铃经霜冻伤后枯死，铃壳上的
色素染到纤维上，使原棉颜色发黄。黄棉一般都属低级棉，棉 纺厂仅有少量使用。
3、灰棉 棉花在多雨地区生长时，棉纤维在生长发育过程
特种工业用纺织纤维有特殊要求。
二、纺织纤维的分类
分泌液：蚕丝 石棉
化学纤维是用天然的或合成的高聚物为原料，主要经过化学方
法加工制造出来的纺织纤维。按原料、加工方法和组成成分的不同 ，又分为再生纤维、醋酯纤维、合成纤维和无机纤维四类。
再生纤维
醋酯纤维 化学纤维
合成纤维
再生纤维素纤维 再生蛋白质纤维
纺织材料学是研究纤维、纱线、织物及其半成品的结构、性能 ，结构与性能的关系，及其与纺织加工工艺的关系等方面知识、规 律和技能的一门科学。
纺织材料学研究的主要内容是：纺织纤维、纱线、织物的基本 结构；纺织纤维、纱线、织物的物理性质，它们的工艺意义、指标 、测试方法、试验仪器的工作原理和使用，以及影响这些性质的因 素；纤维、纱线、织物的基本结构与物理性质的内在联系；纤维、 纱线、织物三者性质间的相互联系。
中或吐絮后，由于雨量多，日照少，温度低，使纤维成熟受到 影响，原棉颜色呈现灰白，这种原棉称为灰棉。灰棉强力低、 质量差，棉纺厂很少使用。
4、天然彩色棉 天然彩色棉是生物学家利用生物遗传方法
，在棉花的植株上置入产生某种颜色的基因，让这种基因使棉 株具有活性，从而使棉桃内的纤维变成相应的颜色而取得。
天然彩色棉的特点与应用
（三）按原棉的色泽分
1、白棉 正常成熟，正常吐絮的棉花，不管原棉的色泽呈
洁白、乳白或淡黄色，都称为白棉。棉纺厂使用的原棉，绝大 部分为白棉。
2、黄棉 棉花生长晚期，棉铃经霜冻伤后枯死，铃壳上的
色素染到纤维上，使原棉颜色发黄。黄棉一般都属低级棉，棉 纺厂仅有少量使用。
3、灰棉 棉花在多雨地区生长时，棉纤维在生长发育过程
特种工业用纺织纤维有特殊要求。
二、纺织纤维的分类
纺织材料学PPT课件
• Small enough to be flexible
第12页/共115页
纤维的基本性能
• (1)一定的长度和长度整齐度； • (2)一定的细度和细度均匀度； • (3)一定的强度和模量； • (4)一定的延伸性和弹性； • (5)一定的抱合力和摩擦力； • (6)一定的吸湿性和染色性； • (7)一定的化学稳定性。
第40页/共115页
• 中腔胞壁对比法： 原理——成熟好的纤维胞壁厚而中腔宽度小，成熟度差的胞壁薄而中腔小。所以可根据棉纤维中腔宽度与胞 壁厚度的比值来测定成熟系数。
第41页/共115页
• NaOH膨胀法： 原理——棉纤维在18%NaOH溶液中膨化后，截面形状改变。根据膨化后胞壁厚度/纤维最大宽度，纤维外 形定确定正常纤维N、薄壁纤维B、死纤维D；计算成熟度比M。
(polyurethane), 氯纶Polyvinyl chloride
第22页/共115页
第二节 纤维的加工、应用与发展
• 天然纤维 • 棉纤维 • 麻纤维 • 毛纤维 • 丝纤维
• 化学纤维
第23页/共115页
棉纤维
• 主要产棉区 • 棉纤维的生长发育 • 棉花的初加工 • 棉纤维的分类 • 棉纤维的形态结构和品质 • 原棉检验
~ 4000 fibers/seed, max 20,000 fibers/seed 250,000 fibers/boll
第26页/共115页
棉纤维的生长发育
• 棉纤维正常生长发育分三个阶段
伸长期 →加厚期 →干涸期（扭曲期） • 伸长期：纤维加长，形成胞壁 • 加厚期：长度基本长足，主要是胞壁加厚 • 干涸期：失去水分、胞壁扭转，沿纤维纵向形成天然转曲。
• 动物纤维：从动物身上或分泌物取得的天然纤维，也 称天然蛋白质纤维。其主要组成物质是蛋白质。
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纤维的基本性能
• (1)一定的长度和长度整齐度； • (2)一定的细度和细度均匀度； • (3)一定的强度和模量； • (4)一定的延伸性和弹性； • (5)一定的抱合力和摩擦力； • (6)一定的吸湿性和染色性； • (7)一定的化学稳定性。
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• 中腔胞壁对比法： 原理——成熟好的纤维胞壁厚而中腔宽度小，成熟度差的胞壁薄而中腔小。所以可根据棉纤维中腔宽度与胞 壁厚度的比值来测定成熟系数。
第41页/共115页
• NaOH膨胀法： 原理——棉纤维在18%NaOH溶液中膨化后，截面形状改变。根据膨化后胞壁厚度/纤维最大宽度，纤维外 形定确定正常纤维N、薄壁纤维B、死纤维D；计算成熟度比M。
(polyurethane), 氯纶Polyvinyl chloride
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第二节 纤维的加工、应用与发展
• 天然纤维 • 棉纤维 • 麻纤维 • 毛纤维 • 丝纤维
• 化学纤维
第23页/共115页
棉纤维
• 主要产棉区 • 棉纤维的生长发育 • 棉花的初加工 • 棉纤维的分类 • 棉纤维的形态结构和品质 • 原棉检验
~ 4000 fibers/seed, max 20,000 fibers/seed 250,000 fibers/boll
第26页/共115页
棉纤维的生长发育
• 棉纤维正常生长发育分三个阶段
伸长期 →加厚期 →干涸期（扭曲期） • 伸长期：纤维加长，形成胞壁 • 加厚期：长度基本长足，主要是胞壁加厚 • 干涸期：失去水分、胞壁扭转，沿纤维纵向形成天然转曲。
• 动物纤维：从动物身上或分泌物取得的天然纤维，也 称天然蛋白质纤维。其主要组成物质是蛋白质。
纺织复合材料
——中国复合材料，行业资讯
2013年，北美地区在900万吨的全球复合材料总产量中占据了 三
北美总消费量为250万吨，低于中国的290万吨。欧洲和亚洲 （不包括中国）的消费量总计为150万吨。 JEC（Joint Economic Committee （美国国会）联合经济委员会）预计，从 2013年到2018年，全球复合材料销量年增长将达6%，销售额 年增幅将为7%.中国将占到这一五年期增长中的45%，
纺织复合材料
Textile-reinforced Composite Materails
中国聚氨酯870 万吨( 2013 年) 中国聚氨酯工业协会( CPUIA) 近日宣布，中国已经成为世界最大的聚氨酯产 品生产地。CPUIA 指出， 2013 年中国聚氨酯产品产量达到870 万吨，产量占 到全球总产量的40% 以上，相比2012 年攀升了12%。隔热材料领域、汽车和 水基聚氨酯材料领域的使用有大幅增长。该协会估计，2014 年～2015 年，隔 热板行业将为中国硬质聚氨酯泡沫再添31 万～38 万吨的需求。 中国玻璃纤维119 万吨( 2013 年) 2013 年，我国出口玻璃纤维及其制品共119 万吨，与去年同期相比仅下降了1. 6%，出口金额为19. 2 亿美元，与去年同期相比下降了1. 31%。进口玻璃纤维 及制品23. 3 万吨，与去年同期相比增长了14. 52%，进口金额9. 47 亿美元， 增长了3. 84%。全行业实现贸易顺差8. 94 亿美元。2013 年中国玻璃纤维行业 境外建厂已取得实质效果，巴西、埃及等地产能释放投产。
纺织复合材料
Textile-reinforced Composite Materials
二维层合板结构由人工铺叠, 劳动强度大, 费用高。由预浸料制造层合板还 需冷藏保存, 生产周期长。对于复杂几何形状构件, 要加工成零件, 通过胶结或机 械连接组 。二维层合板结构, 它的冲击损伤抗力和穿过厚度的力学性能低于铝 合金和钢材，在航空和汽车工业的某些关键构件的使用亦受到限制。低的穿过 厚度的刚度、强度和疲劳破坏抗力, 使二维层合板不宜用在承受横向和层间剪切 的厚构件。二维层合板层间断裂韧性低, 在冲击载荷作用下很易脱层, 使冲击后 的压缩强度、疲劳强度明显降低。
2013年，北美地区在900万吨的全球复合材料总产量中占据了 三
北美总消费量为250万吨，低于中国的290万吨。欧洲和亚洲 （不包括中国）的消费量总计为150万吨。 JEC（Joint Economic Committee （美国国会）联合经济委员会）预计，从 2013年到2018年，全球复合材料销量年增长将达6%，销售额 年增幅将为7%.中国将占到这一五年期增长中的45%，
纺织复合材料
Textile-reinforced Composite Materails
中国聚氨酯870 万吨( 2013 年) 中国聚氨酯工业协会( CPUIA) 近日宣布，中国已经成为世界最大的聚氨酯产 品生产地。CPUIA 指出， 2013 年中国聚氨酯产品产量达到870 万吨，产量占 到全球总产量的40% 以上，相比2012 年攀升了12%。隔热材料领域、汽车和 水基聚氨酯材料领域的使用有大幅增长。该协会估计，2014 年～2015 年，隔 热板行业将为中国硬质聚氨酯泡沫再添31 万～38 万吨的需求。 中国玻璃纤维119 万吨( 2013 年) 2013 年，我国出口玻璃纤维及其制品共119 万吨，与去年同期相比仅下降了1. 6%，出口金额为19. 2 亿美元，与去年同期相比下降了1. 31%。进口玻璃纤维 及制品23. 3 万吨，与去年同期相比增长了14. 52%，进口金额9. 47 亿美元， 增长了3. 84%。全行业实现贸易顺差8. 94 亿美元。2013 年中国玻璃纤维行业 境外建厂已取得实质效果，巴西、埃及等地产能释放投产。
纺织复合材料
Textile-reinforced Composite Materials
二维层合板结构由人工铺叠, 劳动强度大, 费用高。由预浸料制造层合板还 需冷藏保存, 生产周期长。对于复杂几何形状构件, 要加工成零件, 通过胶结或机 械连接组 。二维层合板结构, 它的冲击损伤抗力和穿过厚度的力学性能低于铝 合金和钢材，在航空和汽车工业的某些关键构件的使用亦受到限制。低的穿过 厚度的刚度、强度和疲劳破坏抗力, 使二维层合板不宜用在承受横向和层间剪切 的厚构件。二维层合板层间断裂韧性低, 在冲击载荷作用下很易脱层, 使冲击后 的压缩强度、疲劳强度明显降低。
第7章 纺织结构复合材料
纺织结构增强材料的类型
纺织结构预制件分类参数
代号 DM DR C 参数 维数 增强材料方向 纤维连续性 代号 T I M 参数 纤维束捻度 结构的整体性 加工方法
L B
增强材料线性度 每个方向纤维束大小
PD
填充密度
纺织结构增强材料的类型
复合材料用纤维结构 水平 增强系统 纺织结构 纤维长度 纤维取向 纤维纠缠
纺织结构增强材料的类型
增强材料类型
维
一维 二维
0轴
1轴
2轴
3轴
4轴
三 维 1 2
纺织结构增强材料的类型
无捻长丝纱 有捻长丝纱ຫໍສະໝຸດ 粗梳纱线精梳纱线高膨体长丝纱
粗梳毛纱
弹力长丝纱
精梳毛纱
各种纱线结构示意图
纺织结构增强材料的类型
几何 形态
单元 模型 机织物 （交织） 针织物 （成圈） 编织物 （缠织） 非织造布 （粘结）
三维整体织物
三维机织物
多重织机装置示意图
三维整体织物
三维机织物
不同结构 三维机织 物预制件
(a)：三向正交织物，各向同性比较好，是用相同层数、粗细一样的纱 线织成的织物，比较厚； (b)：经纱通过整个厚度方向的角连锁结构； (c)：经纱只通过相邻两层的角连锁结构，此织物柔软性较好。
三维整体织物
三维整体织物
三维机织物
三维机织是利用织机的梭子把纤维或纱线织成三维立体织物 的方法，主要通过多重经纱织造的方法形成，织造中由于采用多 重经纱，从而使织物厚度增加，并且沿厚度方向纱线或纤维是相 互交织在一起，即按一般概念的“层”之间是相互连接在一起的。 这就提高了织物“层”间抗剪切的能力。目前，可以织造出由17 层经纱和纬纱相互交织的立体织物。 机织三维织物的三个系统的纱线呈正交状态配置，沿X方向的 纱线为纬纱，其作用是构成水平纬纱层，同时又将Z方向的水平 经纱层隔开。沿Z方向的纱线为地经，其作用是构成水平经纱层， 同时又将X方向的水平纬纱层隔开。沿Y方向的纱线为缝经，其作 用是将相互垂直的经纬纱铺层缝接在一起。三个系统的纱线呈正 交状态构成一个整体。
纺织复合材料整理解析
常用增强纤维的种类（GF, CF, Kevlar,
UHMPE等）；
碳纤维（Carbon fiber, CF） 玻璃纤维Glass Fiber（GF）
高模聚乙烯（UHMPE）纤维
纤维增强体的分类：
碳纤维
碳纤维（Carbon fiber, CF）：纤维状的炭材料，其化学组 成中碳元素占总质量的90%以上。
可用作增强材料的织物
机织、针织、编织、层合片和非织造布等结构
三维织物与传统二维织物的区别：
➢纱线交织方向数不同：纱线交织方向数是三或三以上。 ➢织物厚度不同：统织物较薄，是单层或两层及两以上层数的织物； 三维织物较厚，织物层数可达几十层。 ➢纱线状态不同：三维织物内部的纱线往往是伸直的，在织物表面 发生大的屈曲和转向；多采用不加捻的长丝，且主要由高性能纤维 进行织造。 ➢织物形状复杂程度不同：传统织物是平面的织物，形状简单。立 体织物是圆筒形、方形、矩形、T形、工字形等断面的织物。 ➢用途不同：一般立体织物是与其它材料如树脂等复合成高性能的 复合材料。
按增强相材料形态分类—— •颗粒、薄片增强复合材料 •晶须增强复合材料 •短纤维复合材料（杂乱或有一定取向） •连续纤维复合材料 •织物（二维、三维）增强复合材料
复合材料的特点
•性能优越：比强度、比模量、轻质、耐疲劳、减震性好、 抗冲击、耐高温、耐腐蚀等等； •功能多样：可综合发挥各种组成材料优点，使一种材料具 有多种功能； •可设计性：可按对材料性能需要进行材料的设计和制造； •一次成型：可制成所需要任意形状产品，避免多次加工工 序。
应用：芳纶1414：帘子线；防弹服装；航空航天复合材料。
芳纶1313：航空飞行服，宇航服，绝缘服，消防服，高 温下的过滤布、滤带等。
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三、复合材料界面的设计原则
第二节 高聚物复合材料界面的形成及作用机理
一、界面层的形成
1. 增强材料与高聚物间界面的形成首先要求增强材 料与基体之间能够浸润和接触，是界面形成的 第一阶段;
2. 能否浸润，这主要取决于它们的表面自由能，即 表面张力，表面张力是物质的主要表面性能之 一;
3. 表面分子所特有的位能，就称为表面能或表面自 由能;
中去。
（三）偶联剂的作用机理
二、 碳纤维的表面处理
1. 氧化法
• 氧化法主要有气相氧化法、液相氧化法 Nhomakorabea阳极氧化法;
2. 沉积法
• 沉积法是指在高温及还原性气氛中，使烃类、金属卤化 物等以碳、碳化物的形式在碳纤维表面形成沉积膜或生 长晶须，从而可对碳纤维表面进行改性;
3. 电沉积与电聚合法
电沉积法就是利用电化学的方法使聚合物层均匀而致密地 覆盖在碳纤维的表面上;
第一节 研究复合材料界面的重要性
一、界面：由于复合材料是由两种或两种以上的化学性质或物理相不同 的材料组成的，所以除了材料的本体性质、表面性质外，还有由于不 同材料之间相互接触所产生的共有的接触面，也就是界面。
二、重要性： • 1.无论是金属材料、陶瓷材料还是高聚物构成的复合材料，其界面是
在热、力学以及化学等环境条件下形成的体系，具有十分复杂的结构， 因而对复合材料的影响也是巨大； • 2.高聚物许多有价值的功能，都是通过其表面与外在环境的接触面形 成的界面来作贡献的； • 3.材料的性质的优劣在很大程度上取决于界面相互作用的结果; • 4.界面层成为复合材料组成的一部分，它的组成、结构与性能，是由 填充、增强材料与基体材料的组成及它们间的反应性能所决定的，因 此在复合前必须对填充、增强材料的表面进行研究及改性。
因素造成的.(1)是由于聚合过程中所带入的杂质;(2)是聚合 过程中末完全转化的低相对分子质量物质；(3)是加入的各 种助剂的影响；(4)是在商品贮存及运输过程中不慎带入的 杂质等。
3. 物理(浸润)吸附理论
• 基体树脂与增强材料之间的结合主要是取决于次价力的作 用，粘结作用的优劣决定于相互之间的浸润性;
8.界面层的作用是使基体材料与增强材料形成一个 整体，并通过它传递应力。
二、界面层的作用机理
1.化学键理论
• 化学链理论认为增强材料与基体材料之间必须形成化学键 才能使粘结界面产生良好的粘结强度，形成界面。
2.弱边界层理论
边界层内存在有低强度区城，别称为弱边界层; 在聚合物基体内部，形成弱边界层的原因可能是由以下的
• 一些常用的填充、增强材料的表面处理理论及具体实施 的方法:
一、玻璃纤维的表面处理
• 玻璃纤维的主要成分是硅酸盐，与高聚物的界面粘合性不好，因此 常常要采用有机硅烷偶联剂与有机铬合物偶联剂对玻璃纤维的表面 进行处理；
• 由于通过这两种不同的基团的反应，能够把两种不同性质的材料连 接起来，因此称为偶联剂。
第六章 复合材料的界面(4学时)
第一节 研究复合材料界面的重要性 第二节 高聚物复合材料界面的形成及作用机理
第三节 填充、增强材料的表面处理 第四节 复合材料界面分析技术
上一章
Chapter 6 Interface of Polymer Matrix Learning Objectives
1. 理解复合材料界面的形成和作用机理； 2. 了解填充、增强材料的表面处理方法； 3. 掌握复合材料的界面分析技术；
电聚合的方法是以碳纤维作为电极，以一些单体溶解在溶 剂中为电解液。
4. 等离子体处理法：
等离子体是一种全部或者部分电离了的气 体状态物质，含有原子、分子、离子亚稳 态和激发态，并且电子、正离子与负离子 的含量大致相等，因而称为等离子体。
• 等离子体共有三种:即高温(热)等离子体、 低温(冷)等离子体、混合等离子体。
4. 外界为增加表面积所消耗的功就叫做表面功。
5.表面张力的计算：
6. 增强材料与基体材料之间界面形成的第二阶段就 是增强材料要与基体材料间通过相互作用而使界 面固定下来，形成固定的界面层;
7. 界面层是由于复合材料中增强材料表面与基体材 料表面的相互作用而形成的，或者说界面层是由 增强材料与基体材料之间的界面以及增强材料和 基体材料的表面薄层构成;
（一）表面的处理机理：
1.首先为硅烷偶联剂水解： 2. 硅醇之间进行缩合反应，形成低聚体; 3. 吸水玻璃纤维的表面与硅醇之间形成氢键：
(4) 最后干燥脱水，玻璃纤维表面与硅酵之间形成共价键;
（二）表面处理的方法： A.在玻璃纤维清洁的表面涂敷硅烷偶联剂； B.在玻璃纤维纺丝的过程中就用硅烷偶联剂进行处理； C.在玻璃纤维增强高聚物成型时，把偶联剂直接掺混到基体当
三、粉末填料的表面处理
1. 单烷氧基脂肪酸型 2. 单烷氧基焦磷酸酯型 3. 螯合型 4. 配位体型
作业题：
1. 举例说明界面层的作用机理； 2. 说明复合材料界面分析技术研究方法特点。
第四节 复合材料界面分析技术
一、红外光谱研究
1.高聚物界面的红外光谱的表示方法： 透射光谱法，表面研磨法，内反射光谱法，漫反射光谱法、
4. 机械粘结理论
机械粘结的关键是被粘物体的表面必须有大量的槽沟、多 孔穴，粘合剂经过流动、挤压、浸渗而填入到这些孔穴内， 固化后就在孔穴中紧密地结合起来，表现出较高的粘合强 度。
第三节 填充、增强材料的表面处理
• 高聚物复合材料是由填充或增强材料与基体树脂两相组成的，两相 之间存在着界面，并通过界面的作用使两种不同种类的材料结合在 一起，使复合材料具备了原单一组成材料所不能体现出来的性能;
反射-吸收光谱法等； 2.红外光谱运用举例：
二、电子显微镜法
1. 电子显微镜的分类： A. 透射电子显微镜(TEM) : • (1)试样要求：试样必须是对电子有高透明度的材料，为使电子束透
过，样品的厚度在0.2um以下，最好是0.05um为宜； • (2)使用TEM可研究聚合物合金内部的结构和分散状态；交联聚合
物的网络、交联程度和交联密度以及聚合 • 物的结晶形态等。
B.扫描电子显微镜(SEM): (1) 磨平，抛光，镀金，观察; (2) 研究高聚物复合材料，包括纤维增强复合材料以及高聚物与金属粘