聚合物复合材料课后总结
聚合物基复合材料王汝敏第二版课后题答案
聚合物基复合材料王汝敏第二版课后题答案1.简述复合材料的分类按增强材料分类: <1>连续纤维复合材料;<2>短纤维复合材料;<3>粒状填料复合材料;<4>编织复合材料。
按增强纤维种类分类: <1>玻璃纤维复合材料;<2>碳纤维复合材料;<3>有机纤维复合材料;<4>金属纤维复合材料;<5>陶瓷纤维复合材料。
按基体材料分类: <1>聚合物基复合材料;<2>金属基复合材料;<3>无机非金属基复合材料。
按材料作用分类:<1>结构复合材料;<2>功能复合材料。
2.简述金属基复合材料的界面结合方式。
金属基复合材料界面结合方式有化学结合、物理结合、扩散结合、机械结合。
总的来讲，金属基体复合材料界面以化学结合为主，有时也会出现几种界面结合方式共存。
3。
增强体的基本特征是什么?增强体的特征:具有能明显提高基体某种所需的特殊性能;增强体应具有稳定的化学性质;与基体有良好的润湿性。
二.聚合物基体材料的组分和作用1合成树脂按热行为可分为热固性树脂和热塑性树脂。
按树脂特性及用途分为:一般用途树脂、耐热性树脂、耐候性树脂、阻燃树脂等。
2对工艺性能的影响对增强材料的浸渍铺层性能，固化过程成型方法。
按成型工艺分为:手糊用树脂、喷射用树脂、缠绕用树脂、拉挤用树脂、RTM用树脂、SMC用树脂等5.简述金属基复合材料的性能特征？金属基复合材料的增强体主要有纤维、晶须和颗粒，这些增强体主要是无机物〈陶瓷）和金属。
无机纤维主要有碳纤维、硼纤维、碳化硅纤维、氧化铝纤维、氮化硅纤维等。
金属纤维主要有镀、钢、不锈钢和钨纤维等。
用于增强金属复合材料的颗粒主要是无机非金属颗粒，主要包括石墨、碳化硅、氧化铝、碳化硅、碳化钛、碳化硼等。
金属基复合材料的增强体主要有纤维、品须和颗粒，这些增强体主要是无机物〈陶瓷〉和金属。
聚合物基复合材料知识点
聚合物基复合材料知识点概述：聚合物基复合材料是由聚合物基质和填料或增强材料（如纤维）组成的材料。
由于其独特的性能和广泛的应用领域，聚合物基复合材料成为现代工程领域中的重要材料之一。
本文将介绍聚合物基复合材料的相关知识点。
1. 聚合物基质的选择：聚合物基复合材料的性能主要取决于聚合物基质的选择。
常见的聚合物基质包括聚烯烃、聚酰胺、环氧树脂等。
不同的聚合物基质具有不同的化学性质和力学性能，因此在选择聚合物基质时需要考虑材料的具体应用需求。
2. 填料的选择：填料在聚合物基质中起到增强材料性能的作用。
常见的填料包括纤维、颗粒和珠状材料等。
填料的选择影响着复合材料的力学性能、耐热性和阻燃性等方面。
纤维增强材料可提供更高的强度和刚度，而颗粒和珠状填料则可改善材料的摩擦特性和耐磨性。
3. 增强材料的选择：增强材料在聚合物基质中起到增强材料性能的作用。
常见的增强材料包括玻璃纤维、碳纤维和芳纶纤维等。
不同的增强材料具有不同的强度和刚度特性，在选择增强材料时需要考虑材料的具体应用环境和要求。
4. 复合界面的设计：复合材料中的界面是指填料和基质之间的相互作用界面。
复合界面的设计可以影响材料的耐热性、粘合强度和耐化学腐蚀性等方面的性能。
在复合材料的制备过程中，通常会采用表面粗糙化、化学处理和界面改性等方法来改善复合界面的性能。
5. 制备工艺：制备工艺对于聚合物基复合材料的性能和结构有着重要影响。
常见的制备工艺包括手工层叠法、注塑成型、挤出成型、压制成型等。
不同的制备工艺决定了材料的成型精度、力学性能和表面质量等方面的特性。
6. 应用领域：聚合物基复合材料广泛应用于航空航天、汽车制造、建筑材料、电子电气等领域。
其具有轻质高强度、耐腐蚀、隔热隔音等优势，在这些领域中发挥着重要作用。
例如，碳纤维增强复合材料在航空航天领域中被广泛应用于飞机结构件和卫星结构件等。
7. 未来发展趋势：随着科学技术的不断进步，聚合物基复合材料将继续得到发展和应用。
聚合物基复合材料知识点
复合材料知识点一、绪论1、复合材料定义：①ISO：有两种或两种以上物理和化学性质不同的物质组合而成的一种多相固体材料。
②GB：两个或两个以上独立的物理相，包括粘接材料（基体）和粒料纤维或片状材料所组成的一种固体物。
2、复合材料组成：复合材料由基体和增强材料组成。
增强材料是复合材料的主要承力部分，特别是拉伸强度、弯曲强度和冲击强度等力学性能主要由增强材料承担，基体的作用是将增强材料粘合成一个整体，起到均衡应力和传递应力的作用，使增强材料的性能得到充分的发挥，从而产生一种复合效应，使复合材料的性能大大优于单一材料的性能。
3、复合材料的分类：⑴按基体类型分类树脂基复合材料、金属基复合材料、无机非金属基复合材料。
⑵按增强材料类型分类玻璃纤维复合材料、碳纤维复合材料、有机纤维复合材料、陶瓷纤维复合材料。
⑶按用途不同分类结构复合材料、功能复合材料二、增强材料1、增强材料作用：增强材料是复合材料的主要组成部分，它起着提高树脂基的强度、模量、耐热和耐磨等性能的作用，增强材料还有减小复合材料成型过程中的收缩率，提高制品硬度等作用。
2、作为树脂基复合材料的增强材料应具有的基本特征：⑴应具有能明显提高树脂基体某种所需特性的性能，如高的比强度、比模量、高导热性、耐热性、低热膨胀性等，以便赋予树脂基体某种所需的特性和综合性能。
⑵应具有良好的化学稳定性。
⑶与树脂有良好的浸润性和适当的界面反应，使增强材料与基体树脂有良好的界面结合。
⑷价廉。
3、微裂纹假说：玻璃的理论强度取决于分子或原子间的吸引力，其理论强度很高，可以达到2000――12000MPa。
但强度的实际测试结果却低很多，这是因为玻璃或玻璃纤维中存在着数量不等，尺寸不同的微裂纹，因而大大降低了其强度。
微裂纹分布在玻璃或玻璃纤维的整个体积内，但以表面的微裂纹危害最大。
由于微裂纹的存在，玻璃或玻璃纤维在外力的作用下，微裂纹处首先发生应力集中，首先发生破坏。
玻璃纤维比玻璃的强度高很多，是因为玻璃纤维经高温成型时减少了玻璃溶液的不均一性，使微裂纹产生的机会减少；另外，玻璃纤维的断面尺寸小，微裂纹存在的概率也小，故使纤维强度增高。
聚合物复合材料
1、为什么要研究天然纤维热塑性聚合物复合材料成型过程中的流变行为？答：因为在大部分聚合物材料的加工过程中，都离不开聚合物材料流体的流动。
它们的加工成型和使用性能以及最终制品的各种性能很大程度上决定于其流变行为。
例如在挤出成型中，流动性过小，会不利于原料充满整个模具，造成挤出困难；但流动性过大，会不利于形成足够的挤出压力，造成制品强度缺陷。
2、你认为将来那种工艺可能会替代挤出成型工艺成为天然纤维聚合物复合材料（热塑性基体）的主要生产工艺？答：热压成型工艺，原因有以下几点1）可以通过人造板工艺制备高比例的天然纤维复合材料。
2）可以利用不同形态的木质纤维材料与塑料加工生产复合材料板材和型材。
3）可以制备宽板，从而更好的替代木质人造板。
4）可以使用长纤维原料。
3、天然纤维聚合物复合材料挤出成型一步法与两步法有什么区别？答：区别在于一步法省略了混炼造粒这样的步骤，一步法效率高，混炼塑化好，节能显著，生产成本降低，市场竞争力强，但是设备工艺要求较高，反之二步法操作简单，灵活性高，对员工整体技术要求低，但成本要求较高。
4、天然纤维聚合物复合材料模型成型技术的特点？模压成型可使造型美观的物件一次成型，减少了加工和装配工作量，并使连接重量降低。
模压还可使零件各部分的密度均匀，降低内应力。
模压制品的尺寸准确，互换性好，可以提高装配质量。
5、如何来调控浸润角？1对于一个固定的体系，可以通过控制温度，保持时间，吸附气体等调控浸润角。
2改变体系的表面张力调控浸润角。
3固体表面的润湿性能与其结构有关，通过改变物体的表面状态，既改变其表面张力，调控浸润角。
6、聚合物复合材料界面存在的内应力是如何产生的？聚合物基体和纤维在温度降低的时候体积收缩不匹配，而又要保持变形的一致，必然会产生内应力7、想一想界面问题研究的难点在哪里？1.界面区域小且结构组成复杂，是一个多层结构的过渡区域；2.界面的形成过程复杂；3.界面形成的机理多样，但都具有一定的局限性。
聚合物基复合材料 知识点总结
第二章增强材料1.增强材料的品种：1）无机纤维：（1）玻璃纤维（2）碳纤维：①聚丙烯腈碳纤维②沥青基碳纤维（3）硼纤维，（4）碳化硅纤维，（5）氧化铝纤维2）有机纤维：（1）刚性分子链——液晶（干喷湿纺）：①对位芳酰胺②聚苯并噁唑③聚芳酯（2）柔性分子链：①聚乙烯②聚乙烯醇2.玻璃纤维的分类：1）按化学组成份：有碱玻璃纤维，碱金属含量>12%；中碱玻璃纤维，碱金属含量6%~12%；低碱玻璃纤维，碱金属含量2%~6%；微碱玻璃纤维，碱金属含量<2%2）按纤维使用特性分：普通玻纤（A-GF）；电工玻纤（E玻纤）；高强玻纤（S玻纤或R玻纤）；高模玻纤（M-GF）；耐化学药品玻纤（C玻纤）……3）按产品特点分：长度（定长玻纤<6-50mm>，连续玻纤）；直径（粗纤维30μm，初级纤维20μm，中级纤维10-20μm，高级纤维3-9μm）；外观（连续纤维，短切纤维，空心玻纤，磨细纤维和玻璃粉）3.玻璃纤维的制备：目前生产玻璃纤维最多的方法有坩埚拉丝法（玻璃球法）和池窑拉丝法（直接熔融法）4.玻璃纤维的力学特性：1）玻璃纤维的拉伸应力--应变关系：玻璃纤维直到拉断前其应力-应变关系为一条直线，无明显的屈服、塑性阶段，呈脆性材料特征2）玻璃纤维的拉伸强度较高，但模量较低；解释：（1）Griffith微裂纹理论：玻璃在制造过程中引入许多微裂纹，受力后裂纹尖端应力集中。
当应力达到一定值时，裂纹扩展，材料破坏。
所以，缺陷尺寸越大，越多，应力集中越严重，导致强度越低（2）分子取向理论：玻纤在制备过程中，受到定向牵引力作用，分子排列更规整，所以玻纤强度更大。
3）玻璃纤维强度特点：单丝直径越小，拉伸强度σb越高；试样测试段长度L越大，拉伸强度σb越低。
这两点结果被称为玻璃纤维强度的尺寸效应和体积效应，即体积或尺寸越大，测试的强度越低4）缺点：①强度分散性大，生产工艺影响②强度受湿度影响，吸水后，湿态强度下降③拉伸模量较低（70GPa），断裂伸长率约为2.6%5.玻璃纤维纱的常用术语、参数：（填空）1）原纱：指玻璃纤维制造过程中的单丝经集束后的单股纱2）表示纤维粗细的指标：①支数β：指1g原纱的长度(m)，支数越大表示原纱越细②特(tex)：指1000m长原纱的质量(g)，tex数越大，纱越粗③旦、袋(den)：指9000m长原纱的质量(g)，den 数越大纱越粗3）捻度：表示纱的加捻程度，指每米长原纱的加捻数，即捻/m。
聚合物基复合材料-内容总结
2. 物理性能：密度小、耐热性好、热膨胀系数负效应、黏结性差 3. 化学性能
• 氧化性 易氧化成CO、CO2，空气中耐热性差，200-290℃开始氧化，比GF 差 • 耐腐蚀性 比GF更耐腐蚀，只能被强氧化剂氧化，耐水性好 • 耐热性 不与空气接触时，表现极好的耐热性，在高于1500℃时，强度才
开始下降
• 强度比湿纺原丝提高50%以上
碳纤维
b）PAN原丝的预氧化处理（2h） PAN原丝
二维有序结构
200-300℃
O2，张力
预氧化纤维
六元环梯形结构
① 预氧化作用 通过氧化反应使β碳原子部分氧化成羟基、羰基，在分子间和分子内形成氢键， 利用其诱导作用，使CN在较低的温度下环化形成带有六元共轭环的梯形结构，从 而提高PAN的热稳定性，经受住高温碳化处理。
组成
① 基体相：聚合物基体可分为塑料、橡胶两类 ② 增强相：是聚合物基复合材料的骨架，决定复合材料的强度和刚 度的主要因素 ③ 界面相：是聚合物基体与增强材料间形成的第三相，是产生复合
效果的主要因素
增强材料
增强材料：聚合物基复合材料的骨架，决定复合材料的强度和刚度的主
要因素，显著提高复合材料的机械性能，即赋予复合材料高强度和高模量 等力学性能。形态主要有微粒、薄片、纤维，其中纤维的效果最好。
结构特点-含活泼氢原子，反应过程中伴有氢原子转移
如多元伯胺、多元羧酸、多元硫醇和多元酚 催化型固化剂：引发树脂分子中的环氧基按阳离子或阴离子聚合的历程进行固化 结构特点-叔胺、三氟化硼络合物 交联剂：能与双酚A型环氧树脂的羟基进行交联
溶解脱泡 挤出纺丝
UHMWPE+溶剂+抗氧剂等
脱溶剂
UHMWPE溶液 UHMWPE纤维
3第四章 聚合物基复合材料(PMC)
第一节 PMC基体
传统的聚合物基体是热固性的，其最大 的优点是具有良好助工艺性。由于固化 前热固性树脂粘度很低，因而宜于在常 温常压下浸渍纤维，并在较低的温度和 压力下固化成型；固化后具有良好的耐 药品性和抗蠕变性；缺点是预浸料需低 温冷藏且贮存期有限，成型周期长和材 料韧性差。
第四章 聚合物基复合材料（PMC） 第一节 概 述
三、层合复合材料的表示法 最常见的聚合物基复合材料结构形式为 层合(或层压)板。层合板中的最小结构单 元称为铺层(1dminar)，铺层分单向和双 向两类。单向铺层即由连续纤维浸渍树 脂后所形成的单向预浸料(通常标准厚度 为o．13mm)，而双向铺层是由织物浸渍 树脂后形成的预浸料，一般厚度比单向 铺层厚。
第二类方法是基于实际复合材料的测试技术， 如短梁剪切方法、薄壁管扭转方法、90°拉伸 方法等．它们通常是在简单的平面应力假设下， 测得复合材料层板的面内或层间剪切强度，它 们适用于作为工程数据并用于不同材料的比较， 但不是真实的界面强度数据，有时也不能真实 反映界面失效机制。 其他测试方法：单纤维临界长度法、微压入方 法、短梁剪切强度等。
一、 二、 三、 四、 五、 六、 七、 八、
预浸料及预浸料制造工艺 手糊成型 袋压成型 缠绕成型 拉挤成型 模压成型 纤维增强热塑性塑料(FRTP)成型技术 其它成型方法 1.注射成型； 2.喷射成型； 3.树脂传递成型； 4.
复合材料知识点总结
复合材料知识点总结一、复合材料的分类根据复合材料中各种材料所起的作用不同，复合材料可以分为增强复合材料和基体复合材料。
增强材料一般用于提高复合材料的力学性能，例如增加复合材料的强度、硬度、耐热性、耐腐蚀性等；而基体材料则用于提供基本的形状和结构，比如塑料、橡胶、树脂等。
根据增强材料的种类不同，复合材料可以分为纤维增强复合材料和颗粒增强复合材料。
纤维增强复合材料的增强材料是纤维，可以是碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维等；颗粒增强复合材料的增强材料则是颗粒，可以是金属颗粒、陶瓷颗粒、碳纳米颗粒等。
根据不同的基体材料，复合材料可以分为有机基复合材料和无机基复合材料。
有机基复合材料的基体材料是有机物质，比如树脂、塑料、橡胶等；无机基复合材料的基体材料是无机物质，比如金属、陶瓷、玻璃等。
二、复合材料的特点1. 高强度：复合材料中的增强材料可以有效地提高材料的强度，使其具有更高的拉伸、压缩、弯曲等强度。
2. 轻质：由于增强材料通常采用纤维和颗粒等轻质材料，所以复合材料通常具有很高的强度和刚度，同时重量较轻。
3. 耐热耐腐蚀性：纤维增强复合材料由于采用高强度的纤维材料，具有很好的耐热性和耐腐蚀性，可以在较高温度和腐蚀环境下长时间使用。
4. 成形性好：复合材料可以通过挤压、注塑、压制等多种成型方法加工成各种形状，适用于各种复杂的结构。
5. 良好的设计性：通过改变复合材料中的增强材料的种类、形状、分布、比例等来调节和改变材料的力学性能，可以根据需要进行定向设计。
6. 良好的防护性：复合材料可以通过增加增强材料和基体材料的层数、厚度和结构来增强材料的防护性，有较好的抗冲击、防弹、防爆性能。
三、复合材料的制备工艺1. 纤维增强复合材料的制备工艺（1）手工层叠法：将预先浸渍结合的纤维连续层叠到工件模具内，在每一层的纤维层之间涂覆树脂黏合剂，然后将所有层放置在加压机中，施加适当的压力和温度，使树脂固化。
（2）自动层叠法：采用机械装置将预先浸渍结合的纤维连续层叠到工件模具内，然后使用自动化设备完成树脂涂布和固化过程。
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聚合物复合材料课后总结什么是复合材料？这个概念很难说清。
由于缺乏严格的定义以及近年来人们用词的随意，模糊了复合材料的概念。
关于复合材料有许多种定义。
一种定义为：“a mixture of two or more materials that are distinct in composition and form, each being present in significant quantities (e.g., >5%)” (两种或多种不同组成、不同存在形式材料的混合物，各以显著的量存在)。
另一定义为：“the union of two or more diverse materials to attain synergistic or superior qualities to those exhibited by individual members”（两种或多种不同材料的结合体，可获得协同的或优于个别材料的质量）。
美国ASM的工程材料手册中的定义为：“a combination of two or more materials differing in form or composition on a macroscale. The constituents retain their identities…and can be physically identified.”（两种或多种不同组成、不同存在形式在宏观水平上的结合体。
各组分保持各自的特征，并可用物理方法鉴别）。
这里“宏观”、“各自特征”是两个关键。
不符合这两个关键词的混合物将不被视为复合材料。
例如固溶体，是两种材料在原子水平上的混合物，不能算作复合材料。
但“宏观”是个什么概念？毫米级还是微米级还是纳米级？橡胶与塑料的混合一般不认为复合材料，原因有二。
第一因为橡胶分散相的尺寸在微米级以下，不能视为宏观存在；第二因为橡胶与塑料同属高分子材料，不能视为不同材料的混合。
但近年来又出现了“纳米复合材料”，其中有一种是纳米尺寸的无机粒子在塑料中的混合物。
纳米尺寸能够称得上“宏观”吗？人们近年来还提出“分子复合材料”，即同系列聚合物棒状分子与线团状分子的混合物。
既是分子水平的混合，又是同一种材料，也称为复合材料。
但在本书的学习中，我们不必理会复合材料的确切定义，只将讨论的内容限定在ASM规定的材料范围之内。
人类从很早的时期起就认识到将两种或多种材料混合使用的益处。
13世纪的蒙古包就是将动物筋、木头和丝用粘合剂粘在一起制成的。
在更早的时期，人们就懂得将稻草混入泥巴来盖房子，这一技术直到今日还在我国农村使用。
古埃及人已懂得制造轻便坚固的三合板，中世纪的欧洲人用合层的金属片制造盾牌。
大自然也创造了不少天然复合材料：如木材、竹子、骨头等。
第二次世界大战期间，诞生了玻璃纤维与聚酯树脂的复合材料。
这标志着先进复合材料时代的到来。
最早的复合材料被用于制造飞机的门的档板，还用于制造导弹外壳。
人们从这种高比强度（强度/密度）、高比刚度（模量/密度）的材料中看到了巨大的前途，开始有意识地开发复合材料，希望能够替代铝和钛等金属。
从五十年代起，开始致力于纤维的研制，并开发出高性能的S型玻璃纤维。
1963年，硼纤维问世，以后又相继开发出碳纤维、二氧化铍纤维、石墨纤维、芳香尼龙纤维、氧化铝纤维等。
纤维可以加入到聚合物基体，也可以加入到金属基体或陶瓷基体，开创出一代高性能的复合材料。
为有别于传统的与天然的复合材料，我们称此类材料为先进复合材料。
复合材料可以金属、陶瓷、聚合物中任一种材料为基体，可以三种材料中的任一种为增强材料，如图4-1所示。
一种复合材料的分类法就是以基体分类，将复合材料分为三大类：金属基复合材料（MMC），陶瓷基复合材料（CMC）和聚合物基复合材料（PMC）。
碳材料比较特殊，所以可以单列一类，称为碳基复合材料。
本章中我们着重介绍聚合物基复合材料，简单介绍碳基复合材料，陶瓷基和金属基复合材料将放到陶瓷和金属的专章中介绍。
第二种分类法是根据增强材料的几何形状。
增强材料可以是纤维，可以是颗粒，可以是片层，也可以是编织好的纤维织物或蜂窝结构。
按结构可分为三类。
颗粒型、碎屑型与短纤维型为一类，其共同点是增强材料为分散相，基体材料为连续相；连续织物型与蜂窝型为一类，其增强材料和基体都是连续相；迭层压为层压复合材料，相的概念在此已无意义，甚至哪个是基体，哪个是增强材料也分不清，是两种材料完全平等的结合体。
纤维复合材料是使用量最大，最重要的一类复合材料。
纤维在长度方向上的强度远远高于基体。
基体的作用第一是传递应力；第二是保护纤维不受损伤；第三是钝化因纤维断裂引起的裂缝。