纺织复合材料.pptx
合集下载
纺织复合材料4.pptx
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。
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。
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
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
【大学课件】复合材料PPT
.
28
③ 基体金属与增强物的相容性
金属基复合材料需要在高温下成型，制备 过程中，处于高温热力学非平衡状态下的纤维与 金属之间很容易发生化学反应，在界面形成反应 层。界面反应层大多是脆性的，当反应层达到一 定厚度后，材料受力时将会因界面层的断裂伸长 小而产生裂纹，并向周围纤维扩展，容易引起纤 维断裂，导致复合材料整体破坏。
• 仿照骨骼的组织特点，人们制造了类似结构的风力发电机和 直升飞机的旋翼，外层是刚度、强度高的碳纤维复合材料， 中层是玻璃纤维增强复合材料、内层是硬泡沫塑料。
.
20
9.3 复合材料的基体材料
复合材料的原材料： • 基体材料
– 金属材料 – 陶瓷材料 – 聚合物材料
• 增强材料
– 纤维 – 晶须 – 颗粒
则、增韧机制和界面作用； • 了解复合材料的成型工艺。
.
3
参考书目
• 王荣国 主编，复合材料概论，哈尔滨工业大学 出版社，1999
• 闻荻江主编，复合材料原理，武汉理工大学出 版社，1998
• 鲁云，先进复合材料，机械工业出版社，2004 • ASM International, Engineered materials
– 基体主要是镍基、铁基耐热合金和金属间化合物。较成熟 的是镍基、铁基高温合金，金属间化合物基复合材料尚处 于研究阶段。
.
31
9.3.1.3 功能用金属基复合材料的基体
• 要求材料和器件具有优良的综合物理性能，如同时具 有高力学性能、高导热、低热膨胀、高导电率、高抗 电弧烧蚀性、高摩擦系数和耐磨性等。
Chapter 9 Composites
复合材料
.
1
本章内容
1. 复合材料概述 2. 复合材料分类 3. 复合材料的基体 4. 复合材料的增强相 5. 复合材料的复合原理 6. 复合材料的成型工艺
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。
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。
《纺织材料学》》课件
第二部分：纤维的特性与选择
纤维的物理特性
纤维的化学特性
了解纤维的物理属性，如强度、弹性和断裂延伸性。 研究纤维的化学成分和反应性。
纤维品质对纺织品的影响
了解纤维品质对纺织品外观、手感和性能的影响。
纤维的选择方法及注意事项
学习如何选择合适的纤维材料用于不同的应用和需 求。
第三部分：纱线的制备与性能分析
学习纺织品的不同织物结构和 分类。
纺织品的物理性能测试
了解纺织品的物理性能测试方 法，如拉伸强度和撕裂强度。
纺织品的色彩及染色技术
探索纺织品的色彩特性和各类 染色技术。
第五部分：纺织品的加工与应用
1 纺织品的预处理及柔软加工工艺
学习纺织品色、印染与后整理
1
纱线的制备工艺与分类
了解纱线制备的工艺流程以及各种常见
纱线的物理性能与机械强度测试
2
纱线类型。
探索纱线的物理特性，如强度、延伸性
和耐磨性，并学习机械强度测试方法。
3
纱线的化学性质与热稳定性
了解纱线的化学性质对其在特定环境下 的性能影响，并探索纱线的热稳定性。
第四部分：纺织品的结构与性能分析
纺织品的织物结构与分类
《纺织材料学》PPT课件
本PPT课件将为您详细介绍纺织材料学的基本内容，包括纺织材料的概述、纤 维的特性与选择、纱线的制备与性能分析、纺织品的结构与性能分析以及纺 织品的加工与应用。
第一部分：纺织材料的概述
纺织材料定义及分类
学习纺织材料的定义、不同类型及其特点。
纺织材料在生活中的应用
探索纺织材料在时装、家居、医疗等领域的广泛应用。
探索纺织品的染色、印染和后整理过程。
3 纺织品的应用领域及未来发展趋势
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。
纺织复合材料整理解析
➢ 合理的设计和工艺保证了结构件的强度和韧性。
通过增强件、基体和界面的合理配置，使纺织复合材料成为同时具有强度 和韧性的结构复合材料。三维纺织复合材料可整体成型复杂件，防止了由 个别层板结构组合构件时出现皱褶，同时也避免了在粘结、螺接和共固化 中造成的工艺损伤，从而提高了受力的性能，使纺织复合材料更具有轻质、 高强的优越性。
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。
纺织复合材料的概念
广义上：纺织复合材料是指采用纤维或纤维制品为增强材料的 复合材料。 狭义上：纺织复合材料特制采用纺织方法尤其是三维织造方法 获得具有整体结构的预型件，并与基体材料复合所获得的复合 材料。
4.3 热塑性树脂基体 一、结构与种类
热塑性聚合物——是指具有线型或支链型结构的有机高分子化 合物。这类聚合物是线形或有支链的固态高分子，可溶可熔， 可反复加工成型而无任何化学变化。热塑性聚合物在软化或熔 化状态下，可以进行模塑加工，当冷却至软化点以下能保持模 塑成型的形状。 属于热塑性聚合物的有：聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙 烯、聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛、聚砜、聚苯硫等。
在一定的温度和压力下可塑制成型的合成材料。 除了以有机高分子为主体以外，还加入： ➢ 增加塑性的增塑剂 ➢ 改变表面性能的润滑剂 ➢ 防止受光热影响的稳定剂 ➢ 色料和填料等配合剂。 主要特点：
密度小；强度比较高；具有良好的机械性能、电性能、光 性能和化学稳定性。
聚合物基体分类：
按树脂热行为分：热固性及热塑性两类。 ➢ 热塑性基体（如聚丙烯、聚酰胺、聚碳酸酯、聚醚砜、聚醚 醚酮等）：线形或有支链的固态高分子，可溶可熔，可反复加工 成型而无任何化学变化。 ➢ 热固性基体（如环氧树脂、酚醛树脂、双马树脂、不饱和聚 酯等）：它们在制成最终产品前，通常为分子量较小的液态或固 态预聚体，经加热或加固化剂发生化学反应固化后，形成不溶不 熔的三维网状高分子，这类基体通常是无定形的。