树脂基复合材料共35页

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树脂基复合材料课件(三)

树脂基复合材料课件(三)

相对湿度 (%)
干燥下的初始数据 55 97
拉伸强度 (MPa)
316 264 219
纤维与树脂牢固粘结,长度为 l,温差为 △T
R , f —— 树脂与纤维的热膨胀系数 R f
ER , E f —— 树脂与纤维的弹性模量
l
VR ,V f —— 树脂与纤维的体积系数 VR V f 1
S —— 复合材料截面积
Matrix
Fiber
求热应力?
3.6 界面力学性质
lR l l f
Matrix Fiber
3.6 界面力学性质
2. 残余热应力与热应力计算
物理方程 (2) 根据胡克定律建立物理方程
△ lR △ lf △l
变形中树脂受压应力: R
l
l R l ER l
l l f l
变形中纤维受拉应力: f
Ef
Matrix
树脂层脱粘破坏
3.7 树脂基复合材料界面的破坏机理
2. 介质引起界面破坏的机理
在聚合物基复合材料中,由于介质引起的破坏现象,其机理比较清楚的
是由水引起玻璃纤维增强树脂基复合材料的破坏。 清洁的玻璃表面暴露在大气中立刻 就会吸附一层水分子。表面的引力可以 通过连续的水膜传递,因此,玻璃表面 经多层吸附而形成厚的水膜,其厚度约 为水分子的100倍,并且湿度愈大,吸附 水层越厚。同时,吸附过程异常迅速, 在相对湿度为60%-70%时,仅需2-3s, 即可完成吸附。
R
1/E

R
R
f
T
凝胶
-T环
VR / E f 1 VR S
R

f

树脂基复合材料

树脂基复合材料

树脂基复合材料随着科学技术的不断发展,材料科学领域也在不断取得突破性进展。

树脂基复合材料作为一种重要的功能材料,在航空航天、汽车制造、建筑等领域得到了广泛的应用。

它具有重量轻、强度高、耐腐蚀、设计自由度大等优点,因此备受青睐。

本文将就树脂基复合材料的概念、分类、制备方法、性能及应用进行介绍。

一、概念。

树脂基复合材料是由树脂作为基体,再加入填料、增强材料等组成的一种复合材料。

树脂通常选择环氧树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯树脂等,而填料和增强材料则有玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等。

树脂基复合材料具有优异的力学性能和耐腐蚀性能,广泛应用于航空航天、汽车制造、建筑等领域。

二、分类。

树脂基复合材料可以根据树脂的种类、增强材料的种类、制备工艺等进行分类。

按照树脂的种类,可以分为环氧树脂基复合材料、酚醛树脂基复合材料、不饱和聚酯树脂基复合材料等。

按照增强材料的种类,可以分为玻璃纤维增强树脂基复合材料、碳纤维增强树脂基复合材料、芳纶纤维增强树脂基复合材料等。

根据制备工艺的不同,可以分为手工层叠法、预浸法、注射成型法等。

三、制备方法。

树脂基复合材料的制备方法多种多样,常见的包括手工层叠法、预浸法、注射成型法等。

手工层叠法是最早的制备方法,其工艺简单,成本低,但生产效率低,质量不稳定。

预浸法是将增强材料浸泡在树脂中,然后烘干成型,工艺复杂,但成型速度快,质量稳定。

注射成型法是将树脂和增强材料混合后通过模具注射成型,工艺复杂,但成型速度快,适用于大批量生产。

四、性能。

树脂基复合材料具有优异的力学性能和耐腐蚀性能。

其强度和刚度远高于金属材料,比重却只有金属的三分之一至四分之一。

同时,树脂基复合材料具有优异的耐腐蚀性能,不易受到化学物质的侵蚀。

此外,树脂基复合材料还具有设计自由度大、成型工艺灵活等优点。

五、应用。

树脂基复合材料在航空航天、汽车制造、建筑等领域得到了广泛的应用。

在航空航天领域,树脂基复合材料被用于制造飞机机身、飞机翼、航天器外壳等部件,以减轻重量、提高飞行性能。

复合材料结构设计基础共35页文档

复合材料结构设计基础共35页文档
复合材料结构设计基础
材料科学与工程学院
复合材料结构设计基础
李顺林 王兴业 主编 刘锡礼 刘德安 主审
武汉理工大学出版社
主讲教师:葛曷一,任保胜
从材料力学基础出发,介绍复合材料 力学、复合材料结构力学和复合材料构件 设计的基本知识。具体:复合材料经典层 合板理论、刚度和强度的计算方法、复合 材料结构元件的分析和典型产品结构设计 的基本步骤和方法等内容。
在《复合材料结构设计基础》讲授中,我们同样指 出学习必须遵循的三原则:第一,你一定有前提条件, 学生在听讲课时,必须需要具备其他知识;第二,你一 定给学生出难题,动脑筋的事儿特别多;第三你应该像 迎接丘比特一样喜爱阐述、假设、讨论、推理、计算或 其他方法。
1、绪论
1.1 复合材料(Composite Materials)定义、分类与命名
(1) 由两种或两种以上具有不同的化学或物理性 质的组分材料组成的一种与组分材料性质不同的 新材料,且各组分材料之间具有明显的界面。
(2) 两种或两种以上不同化学性质或不 同组织相的物体,以微观形式或宏观 形式组合而成的材料。
(3)有连续相的基体(如聚合物-树脂、金属、 陶瓷等)与分散相的增强体材料(如各种纤维、织 物及粉末填料等)组成的多相体系。
课程先修 力学基础
材料力学和弹性力学
在《娱乐至死》节目中,美国学者尼尔·波兹曼提到 了娱乐遵循的三原则:第一,你不能有前提条件,观众 在观看你的节目时,不需要具备其他知识;第二,你不 能给观众出难题,动脑筋的事儿别涉及;第三你应该像 躲避瘟神一样避开阐述、争论、假设、讨论、说理、辩 驳或其他传统演说方法。
颗粒强化 复合材料
弥散强化 连续纤维 复合材料由纤维复在合三材维料多
方向编织而成

树脂基复合材料

树脂基复合材料
用于制作临时性冠、桥、嵌体等,通常为双组分化学 固化。
(四)根据临床修复过程
1.直接修复复合树脂
用于直接充填修复,目前的大多数复合树脂。
2.间接修复复合树脂
固化过程在体外,力学性能更好。
(五)根据固化方式
1.化学固化复合树脂(chemical cure)
又称自凝复合树脂,一组分含引发剂,另一组分含促进剂,混合后 室温2~5分钟固化。
可将无机填料含量提高到50%,可提高力学性能,降 低聚合收缩和吸水率。
2、 混合填料(hybrid filler)型
大颗粒填料(0.1~10μm)和少量超微填料混合组成。 粒子的表面积小,增稠作用小。 无机填料含量大,力学性能好,聚合收缩小。
根据填料粒度大小可分为:
细混合填料复合树脂(10μm) 超细混合填料复合树脂(5.0μm) 微混合填料复合树脂(不超3.0μm) 粒度越小,抛光性能越好。 前两者具有良好力学性能和抛光性能,称为通用型复合
而获得足够的有效贮存期。常用的阻聚剂是一些酚类 化合物,如对苯二酚。
2、颜料 为获得复合树脂与天然牙颜色相匹配
二、 固化反应
以甲基丙烯酸酯类为树脂基质的复合材料的固化反 应是活性自由基引发的聚合反应;
自凝复合树脂的聚合是引发剂和促进剂的氧化还原 反应产生的自由基引发的聚合反应;
光固化复合树脂通过可见蓝光引发聚合; 双重固化复合树脂用氧化还原反应引发和光引发相
化学固化型复合树脂在两组分调和时易夹裹空气形 成微小气泡,使表面变得粗糙,易粘附色素,使修 复体变色。
光固化复合树脂不易粘附色素,因此不易变色。
通常填料粒度越小,磨改抛光效果越好,表面光洁 度和审美性能佳。
纳米陶瓷修复材料
...之后

聚酰亚胺树脂复合材料(共32张PPT)

聚酰亚胺树脂复合材料(共32张PPT)
BTDE:MDA:NE=2.087:3.087:2,所得到的预聚 体相对分子量为1500。改变单体摩尔比可获得其
他不同预聚体相对分子质量的PMR聚酰亚胺。
PMR-15型聚酰亚胺预浸料制备的具体操 作
1)分别将BTDA、MDA、NA三种单体加入到 甲醇或乙醇溶剂中加热回流几个小时,形 成三种单体的溶液。
体积电阻率为1017Ωmm。
7)阻燃性 聚酰亚胺为自熄性聚合物,发 烟率低。
聚酰亚胺的这些性能特点,以及
可以根据性能要求选择不同的合成 途径,使其获得了广泛的应用,而 且在每一个应用方面聚酰亚胺都显 示了极为突出的性能,成为很有发 展前途的高分子材料。
PMR聚酰亚胺树脂及其复合材料
热固性聚酰亚胺 依据其活性封端基的 不同主要分为三种类
PMR-15型聚酰亚胺的特点
PMR-15聚酰亚胺性能优良,容易加 工,且原料便宜,但贮藏时间短,使用 了有致癌作用的MDA,尚不能满足更高的 耐热氧化要求,从而限制了PMR-15聚酰 亚胺更广泛的应用。
第二代PMR聚酰亚胺/PMR-Ⅱ
PMR-Ⅱ聚酰亚胺是美国NASA研制的第二代PMR聚酰 亚胺树脂,它是以4,4ˊ-六氟代异丙撑二邻苯基二甲 酯(6FDE)、对苯二胺(p-PDA)和NE为原料制得。与 PMR-15相比,该法提高了PMR型聚酰亚胺的抗热氧化稳 定性,将使用温度提高到了317℃。在PMR-Ⅱ聚酰亚胺体 系中提高n值可以增加预聚物的相对分子量,从而改 善交联树脂的热稳定性,但预聚体相对分子质量的 选择还必须考虑复合材料的可加工性,当时,预聚 物的相对分子质量达5000,即通常使用的所谓PMRⅡ-50,其Tg可达371~385℃。
聚酰亚胺(PI/Polyimide)
聚酰亚胺是主链中含有酰亚胺基团的杂环 聚合物的总称,包括体型的热固性聚酰亚胺和

树脂基复合材料

树脂基复合材料
缺点:只能生产线型制品。
第5页,共28页。
Thermoplastic Resin composites molding
注塑成型 注塑成型是树脂基复合材料生产中的——种重要成型方法材料,它适用 于热塑性和热固性树脂基复合材料,但以热塑性树脂基复合材料应用为 广。 注射成型是将粒状或粉状的纤维-树脂混合料从注射机的料斗送入机 筒内,加热熔化后由柱塞或螺杆加压,通过喷嘴注入温度较低的闭合 模内,经过冷却定型后,脱模得制品。 特点:成型周期短,热耗量少,闭模成型,可使形状复杂的产品一次成型 ,生产效率高、本钱低。但是它不适于长纤维增强的产品,模具质量要求高 。
〔4〕纤维混合。热塑性聚合物纺成多根长丝纤维,使得 开发增强纤维和热塑性聚合物长丝混合形成特有预浸料成 为可能。根据纤维混合方式的不同,该种方法又可分为共
第10页,共28页。
Thermoplastic Resin composites molding
〔A〕共混纤维:连续增强纤维和热塑性聚合物纤维(长丝或短纤维)通过 特有的纺纱技术形成连续增强纤维/热塑性聚合物纤维混合纱。混合纱 可以机织、针织、编织加工,形成机织物、针织物和编织物预浸料。也 可进展单向缠绕加工单向复合材料板。混合纱的混合程度越好,在成型 加工中熔融基体的浸渍性越好。理想的混合纱是每根增强纤维与热塑性 聚合物纤维相邻,但由于两种纤维直径、刚度等方面存在着差异,在实 际中不可能到达这种理想纱线构造。
纤维和树脂无规混合。
长纤维粒料生产的制品力学性能较高,短纤维粒料那么用于 生产形状复杂的薄壁制品。
第4页,共28页。
Thermoplastic Resin composites molding
优点:能加工绝大多数热塑性复合材料及局部热固性复合材料时 ,生产过程连续,自动化程度高,工艺易掌握及产品质量稳定 等。

树脂基复合材料简介

树脂基复合材料简介
整修 E
预浸料 预混料
二步法:降低孔隙 率,提高均匀性 B 预成型
D 脱模
成型工艺主要方法
手糊成型
喷射成型
袋压成型
缠绕成型
拉挤成型
树脂传递模成型
四·树脂基复合材料的应用举例
20世纪60年代美国空军材料研究所将B纤维增强环氧树脂复 合材料命名为先进复合材料
先进树先进树脂基复合材料在军用飞机上的应用20多年来 走过了一条由小到大由弱到强,由少到多,由结构受力到增 加功能的道路。第三代歼击机如法国的Raflae、瑞典的JAs一 39,树脂基复合材料用量分别达40%和30%,第四代歼击机 如美国的F.22和F一35,树脂基复合材料用量分别达24%和 30%以上。F一22飞机主要应用耐热150℃以上IM7中模量碳纤 维增强韧性BMI复合材料,应用的主要部位包括前、中机身, 机翼蒙皮,框,梁,壁板等,成型工艺技术主要为热压罐和 RTM成型。
热塑性基体的缺点: 是热塑性基体的熔体或溶液粘度很高,纤维浸渍困难,预 浸料制备及制品成型需要在高温高压下进行, 聚碳酸酯或尼龙这样一些工程塑料,因耐热性、抗蠕变性 或耐药品性等方面问题而使应用受到限制。
二·树脂基复合材料特点和分类
A
B
C
D
E
缺点: 1)部分原材料(基体和纤维)昂贵: 由于技 术含量高,生产费用高,发 达国家技术垄断。 2)老化现象
2)经过加热或固化剂的作用,小分子发生交联反应,形 成不溶不熔的具有三维网状高分子结构的固 化树脂,加 工过程不可逆。
3)聚集状态为非晶态。
热固性高聚物模量与温度 关系 Tg:玻璃化转变温度, Td:分解温度
传统的聚合物基体是热固性的,
优点:良好的工艺性 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蚀性和抗蠕变性;

树脂基复合材料ppt课件

树脂基复合材料ppt课件

3、SRIM
1)树脂(粘度10~100CP) 2)增强体
2CH2 CH R C O R' OH+ OCN R'' NCO
CH2 CH R C O R' O C N R" N C O R' O C R CH CH2
O
H HO
R (OH)n + 2 OCN R'' NCO
O R O C N R' N C
缠绕成型的特点:
1)由于可以按照承力要求确定纤维的方向、层次、数量,可实现 强度的设计
2)纤维伸直和按规律排列的整齐性和精确度高于任何其它成型方 法,制品能充分发挥纤维的强度,因此比强度和比刚度均高。
3)玻璃钢压力容器比钢质减重40~60%。 4)生产效率高可成型各种尺寸的制品; 5)设备投资大; 6)不能生产凹形制品;
4、模具
由于压力低,故RIM工艺所使用的模具的价格也比较 低,一般采用高质量工具钢、铝合金以及环氧树脂 (温度低于65℃)等
四、制品缺陷
1、由工艺过程造成的缺陷 1)原料污染; 2)温度控制; 3)混合计量控制; 4)模具是否清洁; 5)模具温度; 6)脱模时间;
第二节:树脂转移成型
树脂转移成型具有开发高性能、大体积低成本复合材料的能力
模压成型、注射成型相和反应注射成型的 温度和压力对比
成型工艺 温 度(℃) 模腔压力(bar)
RIM
60-120
5-15
IM CM RTM
120-350 130-175 20-120
20-140 70-2000
4-10
RIM的几种不同形式:
1、SRIM:结构反应注射成型(Structural RIM) 2、RRIM:增强反应注射成型 (Reinforced RIM) 3、MMRIM:(Mat Molding RIM)
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