复合材料聚合物基体考试整理
济南大学复合材料聚合物基体考试整理
复材1108班
第一章（12分）
不饱和聚酯树脂：是指不饱和聚酯在乙烯基类交联单体(例如苯乙烯)中的溶液。不饱和聚酯：是由不饱和二元酸或酸酐、饱和二元酸或酸酐，二元醇经缩聚反应合成的相对分子质量不高的聚合物。
不饱和聚酯树脂的合成方法：熔融缩聚法、溶剂共沸脱水法、减压法、加压法。不饱和聚酯树脂的合成过程包括：线型不饱和聚酯的合成、用苯乙烯稀释聚酯。不饱和聚酯树脂固化的三个阶段：凝胶、定型、熟化。
最常用的交联单体：是苯乙烯。
酸值：中和一定量的不饱和聚酯树脂所消耗的氢氧化钾的毫克数。
固化：粘流态树脂体系发生交联反应而转变成为不溶、不熔的具有体型网络结构的固态树脂的全过程。
引发剂：是能使单体分子或含双键的线型高分子活化而成为游离基并进行连锁聚合反应的物质。
有机过氧化物的通式为：R-O-O-H或R-O-O-R。其中的R基团可以是：烷基、芳基、酰基、碳酸酯基。
有机过氧化物的特性是用：活性氧含量、临界温度、半衰期来表征的。
通用型不饱和聚酯树脂具有下列技术指标：粘度、酸值、凝胶时间、固体含量。工业上生产不饱和聚酯树脂的方法有：一步法、二步法。
增粘剂：能使不饱和聚酯树脂粘度增加的物质。
阻聚剂：使单体与不饱和聚酯不能发生聚合反应的物质。
不饱和聚酯树脂的固化是一种游离基型共聚反应，具有链引发、链增长
链终止三个游离基型聚合反应的特点。
影响树脂增粘过程的因素：树脂的起始粘度、不饱和聚酯的结构、增粘剂的种类与用量、体系的水分含量、填料的种类。
常用的交联剂分为：单官能团单体、双官能团单体、多官能团单体。
酸酐中的反式双键比顺式双键活泼。
第二章（6分）
环氧树脂：指分子中含有两个或两个以上环氧基团的那一类有机高分子化合物。环氧树脂分5类：缩水甘油醚类、缩水甘油酯类、缩水甘油胺类、线型脂肪族类、脂环族类。
环氧值：是指每100g树脂中所含环氧基的克当量数。
环氧当量：含有1克当量环氧基的环氧树脂的克数。
半衰期：在给定温度下，有机过氧化物分解一半所需要的时间。
常用的脂肪族胺类固化剂有：二乙烯三胺（H2NCH2CH2NHCH2CH2NH2）、三乙烯四胺（H2NCH2CH2NHCH2CH2NHCH2CH2NH2）、四乙烯五胺（H2NCH2CH2NHCH2CH2NHCH2CH2NHCH2CH2NH2）。
用于环氧树脂的固化剂有两类：反应性固化剂、催化性固化剂。
E-44表示主要组成物质为：二酚基丙烷，环氧平均值为0.44。
稀释剂：用来降低环氧树脂的粘度。主要有两种：活性稀释剂、非活性稀释剂。增韧剂：能够改善环氧树脂固化物的抗冲击强度、耐热冲击性能。主要分为：活性增韧剂、非活性增韧剂。
第三章（4分）
酚类和醛类的缩聚产物通称为酚醛树脂，一般常指由苯酚和甲醛经缩聚反应而得到的合成树脂。
酚醛树脂的合成和固化过程完全按照体型缩聚反应的规律。
酚醛树脂：是由酚类（苯酚、甲酚、二甲酚）和醛类（甲醛、乙醛、糠醛）在酸或碱催化剂作用下合成的缩聚物。
热固性酚醛树脂在碱催化剂下进行的，甲醛/苯酚摩尔比为（1.1~1.5）：1之间。热塑性酚醛树脂在酸催化剂下进行的，甲醛/苯酚摩尔比为（0.8~0.86）：1之间。一阶热固性酚醛树脂的固化有：热固化、酸固化（常温）两种。
六次甲基四胺是热塑性酚醛树脂最广泛采用的固化剂。
酚醛树脂改性的途径：封锁酚羟基、引进其他组分。
热塑性酚醛树脂是可溶、可熔的。
第四章（4分）
呋喃树脂：是由糠醛或糠醇为原料单体，或者与其他单体进行缩聚反应而得的一类聚合物的总称。在呋喃树脂的大分子链中都含有呋喃环。
糠醛苯酚树脂的固化过程也要加入固化剂六次甲基四胺。
呋喃树脂固化必须用酸类作固化剂，其固化速度取决于温度以及酸的活度和用量。
尿醛树脂：由甲醛和尿素合成的热固性树脂。
尿醛树脂的合成反应包括：加成反应和缩聚反应两个阶段。
有机硅树脂：是主链含有硅氧键，侧基为有机基团的高分子聚合物。
有机硅树脂：是由双官能团的单体共水解缩聚而得。
有机硅树脂固化常用的固化剂为：三乙醇胺。固化温度高，时间长。
有机硅单体通式：RnSiX4-n。其中，X为CI或OR”。R为烷基或芳基。
1,2-聚丁二烯树脂的大分子完全由碳和氢原子组成，是一种全碳氢聚合物。
第五章（9分）
热塑性树脂：是由合成的或天然的线型高分子化合物组成。
热塑性树脂按适用范围分为：通用型和工程型两大类。即通用塑料和工程塑料。热塑性树脂可通过：共混改性和增强填充改性的手段以提高其性能。
高分子合金是一种塑料。
聚乙烯的制造方法：高压法、中压法、低压法、辐射聚合法。工业上多用密度大小来标志其类别。
聚氯乙烯是30年代较早实现工业化生产的大品种塑料之一。
硬质聚氯乙烯产品未添加增塑剂时具有良好的：机械性能、耐候性、阻燃性。氟树脂：是一类由乙烯分子中的氢原子被氟原子取代后的衍生物合成的聚合物。聚氟树脂有塑料王之称。
氟乙烯的合成方法：加成法、裂解法。
聚酰胺俗称尼龙，是主链上含有酰胺基团的高分子化合物。
聚酯树脂：是一类由多元酸和多元醇经缩聚反应得到的在大分子主链上具有酯基重复结构单元的树脂。
涤纶：是对苯二甲酸和乙二醇的缩聚产物，是一种热塑性树脂。
以氯化钛和烷基铝为催化剂首次合成了高相对分子质量、高熔点的结晶聚丙烯。聚氯乙烯的聚合方法：本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合、乳液聚合。
偏氟乙烯的聚合方法：溶液聚合、悬浮聚合、乳液聚合。
聚丙烯的聚合方法：溶液聚合、悬浮聚合、液相和气相本体聚合。
三氟氯乙烯的聚合方法：溶液聚合、乳液聚合。
1、简述不饱和聚酯树脂的主要原料及作用，原料中酸和碱的类型、比例对不饱和聚酯树脂的性能有何影响？
答：原料及作用：二元酸：（1）提供不饱和度（2）使不饱和度间有一定的间隔。二元醇：可得到高相对分子质量、高熔点的支化的聚酯。
酸和醇的类型：不饱和二元酸或酸酐（反丁烯二酸、顺丁烯二酸等）、饱和二元酸或酸酐，二元醇。
比例的影响: 增加顺酐/苯酐的摩尔比，双键密度增大，数值凝胶时间变短，折光率和粘度变小，树脂的耐热性以及一般的耐溶性、耐腐蚀性能提高。
2、从手糊实验的经历，简述不饱和聚酯树脂的固化特征，各种辅料的作用及注意事项。
答：固化特征：粘流态树脂体系发生交联反应而转变成不溶、不熔的具有体型网络结构的树脂的全过程。其固化过程一般有三个阶段：从起始粘流态的树脂转变为不能流动的凝胶，最后转变为不溶、不熔的坚硬的固体。
辅料作用：引发剂：能使单体分子或含双键的线型高分子活化而成为游离基并进行连锁聚合反应。促进剂：能促使有机过氧化物在室温下就能分解产生游离基。阻聚剂：使单体与不饱和聚酯不能发生聚合反应。
注意事项：（1）引发剂与促进剂不能同时使用，以免发生强烈氧化反应，引起爆炸。（2）树脂能与氧和水发生反应，而氧和水为阻聚剂，在树脂表面加薄膜或制备时加石蜡来隔绝空气中的氧气和水，避免表面发粘。
3、简述呋喃树脂的结构和固化？
答：结构：呋喃树脂是由糠醛或糠醇为原料单体，或者与其他单体进行缩聚反应而得的一类聚合物的总称。在呋喃树脂的大分子链中都有呋喃环。
固化：呋喃型树脂固化时必须用酸类作固化剂，其固化速度取决于温度以及酸的活度和用量。一般认为，呋喃树脂的固化过程是由于呋喃环上的双键在强酸性催化剂作用下发生加成聚合作用，从而形成体型结构的聚合物。
4、工业上所以采用对苯二甲酸二甲酯，即采用酯交换法而不采用直接法的原因？
答：（1）为了获得高相对分子质量的聚酯，其对原料单体的纯度有较高的要求，但对苯二甲酸的提纯比较困难，而对苯二甲酸二甲酯通过结晶与蒸馏的方法很容易精制。（2）对苯二甲酸二甲酯的熔点比较低，同时它在乙二醇中的溶解性也较高，有利于达到均匀的反应体系。
5、氟树脂的性能及其主要品种？
答：氟树脂是一类由乙烯分子中的氢原子被氟原子取代后的衍生物合成的聚合物。
氟树脂的分子链结构中由于有C-F键，碳链外又有氟原子形成的空间屏蔽效应，故其具有优异的化学稳定性、耐热性、介电性、耐老化性和自润滑性等。
主要品种：聚四氟乙烯、聚三氟氯乙烯、聚偏氟乙烯、聚氟乙烯等。
6、简述有机硅树脂的结构和固化？
答：结构：有机硅是主链含有硅氧键、侧基为有机基团的高分子聚合物，它可以按相对分子质量的大小分为低分子质量的有机硅聚合物，这是一种液体状的硅油；高相对分子质量的弹性体硅橡胶;以及中等相对分子质量的热固性的硅树脂等。
固化：有机硅树脂固化一般是在较高温度下（200~500度）热固化，最常用的固化剂为三乙醇胺或它和过氧化二苯甲酰的混合物，固化时间较长。
7、简述1,2-聚丁二烯树脂的固化原理？
答：1,2-聚丁二烯树脂固化时主要通过大分子链上的乙烯基侧链与含有乙烯基的单体在游离基引发剂的存在下可交联共聚固化为体型结构的固态树脂。由于这类树脂外双键活性较低，因此树脂固化时常用复合的引发温度较高的引发剂，最终固化温度要大于140度，固化
后的聚丁二烯树脂具有良好的综合性能。
在乙烯基单体存在下，1,2-聚丁二烯通过共聚反应的固化历程，与不饱和聚酯树脂的固化历程相似，固化时的主要问题是速度较慢以及收缩率较大，这可通过树脂改性和添加填料来克服。
8、综述聚乙烯的制造方法？
答：聚乙烯的4种聚合方法：高压法、中压法、低压法、辐射聚合法。
（1）高压法生产聚乙烯时压力和温度对产品性能有很大的影响，一般工业上生产聚乙烯采用压力为100-200MPa，温度为160-300度，以氧或有机过氧化物为引发剂，进行乙烯单体无溶剂本体聚合。
（2）中压法生产聚乙烯，工业上采用的压力为7-8MPa，温度为100度以上，以金属氧化物为催化剂。此催化剂对于空气及水分很敏感，故此法必须在干燥而无空气的条件下进行，然后再用溶剂法进行分馏，使高相对分子质量的聚合物与液态聚合物分开。
（3）低压法生产聚乙烯，工业上是将四氯化钛与三乙基铝在无水烷烃溶剂中相混合制成糊状催化剂，然后在30-70度下，于常压或略加压的情况下，将依稀单体通入烷烃溶剂中进行聚合反应。整个反应系统应避免与空气和水接触，以免发生爆炸。
（4）辐射聚合法是将正脂肪烃或环烷烃为乙烯单体吸收剂，其乙烯溶液的浓度为2%-10%，催化剂为四氯化钛的烷烃分散液，四氯化钛的用量为乙烯量的0.01%-5%，压力为几至几十兆帕，反应温度一般在20-200度，在Y-射线辐射下进行聚合，制的浓度为0.1%-5%的聚乙烯溶液，除去催化剂，冷却后析出聚乙烯，过滤、洗涤得产品。
9、简述环氧树脂采用阴离子型固化剂的固化原理？
答：阴离子型固化剂中常用的是叔胺类，它们属于路易士碱，固化原理如下：
（1）叔胺首先引发环氧基开环，形成醇盐离子：
(3)反应继续不断进行、使许多树脂分子交联在一起形成体型高聚物。(反应式在上面)
（4）链终止：叔胺的端基消除，并形成不饱和双键的端基:
1.缩水甘油醚类
2.缩水甘油酯类
3.缩水甘油胺类
4.线型脂肪族类
5.脂环族类
1～3类环氧树脂是由环氧氯丙烷与含有活泼氢原子的化合物如酚类、醇类、有机羧酸类，胺类等缩聚而成。
4和5类环氧树脂是由带双键的烯烃用过氧乙酸或在低温下用过氧化氢进行环氧化而成。
10、不饱和聚酯树脂的合成原理？
羟基酸 总反应式：
R O CH 2CH CH 2CH 2O C H C H 2O OH C H C CH 3CH 3C H 2O C H C H 2O C CH 3CH 3O C H 2C H 2O n R CO O CH 2CH CH 2O R'N CH 2CH CH 2R C H R'C H C H R''
O C H O C H O C H C H C H O R
11、简述热固性酚醛树脂的合成原理和固化方式？
热固性酚醛树脂的缩聚反应一般是在碱性催化剂存在下进行的，常用催化剂为氢氧化钠、氨水、氢氧化钡等等。苯酚和甲醛的摩尔比一般控制在1：1.1～1.5之间，用氢氧化钠为催化剂时，总的反应过程可分为下述两步：
1.甲醛与苯酚的加成反应：生成多种羟甲基酚：
2. 羟甲基酚的缩聚反应
固化方法:1、热固化
2、酸固化。
12、简述热塑性酚醛树脂的合成原理及固化方法？
热塑性酚醛树脂的缩聚反应一般是在强酸性催化剂存在下PH ＜3时，甲醛和苯 酚的摩尔比小于1(如0.80～0.86)时，合成的一种热塑性线型树脂。它是可溶、可熔性的分子内不含羟甲基的酚醛树脂。
1、酸性条件下的反应特点：酸性条件下，苯酚与甲醛的缩聚反应速度比加成反应速度快5倍以上，因此主要产物是二酚基甲烷：
OH OH CH OH CH 2OH + CH 2O
2OH 2OH CH 2OH 2OH
HOH 2C
当甲醛和苯酚的摩尔数比为0.8比1时，所得酚醛树脂大分子链中酚环大约有5个，数均相对分子质量
Mn＝500左右。
生成的二酚基甲烷与甲醛反应的速度大致与苯酚和甲醛的反应速度相同，因此缩聚产物的分子链可进一步增长，并通过酚环对位联接起来。理想化的线型酚醛树脂应有下列结构：
2、固化原理
a）多聚甲醛、六次甲基四胺等固化剂能与树脂分子中酚环上活性点反应，使树脂固化；b）热固性酚醛树脂分子中的羟甲基可与热塑性酚醛树脂酚环上的活泼氢作，交联成三向网状结构的产物。
13、工业两类酚醛树脂：
复合材料的界面改性
界面及界面改性方法 界面结合强度低，则增强纤维与基体很容易分离，在材料的断面可观察到脱粘、纤维拔出、纤维应力松弛等现象，起不到增强作用；但界面结合强度太高，则增强纤维与基体之间应力无法松弛，形成脆性断裂。 在研究和设计界面时，不应只追求界面粘结而应考虑到最优化和最佳综合性能。 1、聚合物基复合材料界面 界面结合有机械粘接与润湿吸附、化学键结合等。 大多数界面为物理粘结，结合强度较低，结合力主要来自如色散力、偶极力、氢键等物理粘结力。 偶联剂与纤维的结合（化学反应或氢键）也不稳定，可能被环境（水、化学介质等）破坏。一般在较低温度下使用，其界面可保持相对稳定。增强剂本身一般不与基体材料反应。 聚合物基复合材料界面改性原则： 1）在聚合物基复合材料的设计中，首先应考虑如何改善增强材料与基体间的浸润性。一般可采取延长浸渍时间，增大体系压力、降低熔体粘度以及改变增强体织物结构等措施。２）适度的界面结合强度 ３）减少复合材料中产生的残余应力 ４）调节界面内应力和减缓应力集中 聚合物基体复合材料改性方法 １、颗粒增强体在热塑性聚合物基体加入两性相溶剂(增容剂)，则能使液晶微纤与基体间形成结合良好的界面 ２、纤维增强体复合材料界面改善 a)纤维表面偶联剂 b)涂覆界面层 c)增强体表面改性 2、金属基复合材料界面 金属基体在高温下容易与增强体发生不同程度的界面反应，金属基体多为合金材料，在冷却凝固热处理过程中还会发生元素偏聚、扩散、固溶、相变等。 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。 金属基体复合材料的界面有3种类型：第一类界面平整、组分纯净，无中间相。第二类界面不平直，由原始组分构成的凸凹的溶解扩散型界面。第三类界面中含有尺寸在亚微米级的界面反应物。多数金属基复合材料在制备过程中发生不同程度的界面反应。 金属基复合材料的界面控制研究方法： 1）对增强材料进行表面涂层处理在增强材料组元上预先涂层以改善增强材料与基体的浸润性，同时涂层还应起到防止发生反应的阻挡层作用。 2）选择金属元素改变基体的合金成分，造成某一元素在界面上富集形成阻挡层来控制界面反应。尽量避免选择易参与界面反应生成脆硬界面相、造成强界面结合的合金元素 3）优化制备工艺和参数金属基体复合材料界面反应程度主要取决于制备方法和工艺参数，因此优化制备工艺和严格控制工艺参数是优化界面结构和控制界面反应的有效途径。 3、陶瓷基复合材料的界面 陶瓷基体复合材料指基体为陶瓷材料的复合材料。增强体包括金属和陶瓷材料。界面结合方式与金属基体复合材料基本相同，有化学结合、物理结合、机械结合和扩散结合，其中以化学结合为主，有时几种结合方式同时存在。 陶瓷基体复合材料界面控制方法
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。S：右捻，Z：左捻。增加抱合力 4）股数N：指由几根原纱合股组成。纱的合股数指以一根原纱为一股，几根原纱合并起来的原纱根数即为合股纱的合股数N。玻璃纱的公称支数为原纱支数除以股数（β=β0/N） 6.预氧化阶段施加张力的目的，是使纤维中形成的梯形结构取向。热定型后的聚丙烯纤维在温度高于玻璃化温度后，在纤维长轴方向上会发生收缩。预氧化过程前期为物理收缩，表现为取向度
金属基复合材料基体材料
金属基复合材料基体材料 姓名：xx 班级：xx 学号：xx 学院：xx
金属基复合材料基体材料 金属基复合材料是上世纪60年代发展起来的一门相对较新的材料科学，是复合材料的一个分支。随着航天、航空、电子、汽车以及先进武器系统的迅速发展对材料提出了日益增高的性能要求，除了要求材料具有一些特殊的性能外，还要具有优良的综合性能，这些都有力地促进了先进复合材料的迅速发展。电子、汽车等民用工业的迅速发展又为金属基复合材料的应用提供了广泛的前景。特别是近年来，由于复合材料成本的降低，制备工艺逐步完善，在21世纪金属基复合材料将会得到大规模的生产和应用。 本文主要介绍金属基复合材料的基体材料。 一、金属机体的作用： 固结增强体，与增强体一道构成复合材料整体，保护纤维使之不受环境侵蚀；传递和承受载荷，在颗粒增强金属基复合材料中基体是主要承载相，在纤维增强金属基复合材料中，基体对力学性能的贡献也远大于在聚合物基体和陶瓷基体在复合材料中的贡献；赋予复合材料一定形状，保证复合材料具有一定的可加工性;复合材料的强度、刚度、耐高温、耐介质、导电、导热等性能均与基体的相应性质密切相关。 二、金属基体占得比重： 基体在复合材料中占有很大的体积百分数。在连续纤维增强金属基复合材料中基体约占50%一70％的体积，一般占60%左右最佳。颗粒增强金属基复合材料中根据不同的性能要求，基体含量可在90%一25％范围内变化，多数额粒增强金属基复合材料的基体约占80%一90％。而晶须、短纤维增强金属基复合材料基体含量在70％以上，一般在80一90％。 三、金属基体的优势： 金属是最古老、最通用的工程材料之一，它们有许多成熟的成型、加工、连接方法可供金属基复合材料借鉴。在使用寿命、性能测试等方面有丰富的技术资料；对金属基体自身的性能积累有丰富的数据，对它们在使用中的优缺点拥有丰富的经验。弹性模量和耐热性高；强度高，还可以通过各种工程途径来进行强化；塑性、韧性好，是强而韧（strong and tough)的材料; 电、磁、光、热、弹等性能好，有应用于多功能复合材料的发展潜力。 四、金属基体的种类 金属与合金的品种繁多，目前用作金属基体材料的主要有铝及铝合金、镁合金、钛合金、镍合金、钢与铜合金、锌合金、铅、钛铝金属间化合物等。 五、金属基体选取的原则 基体材料成分的正确选择，对能否充分组合和发挥基体金属和增强物的性能特点，获得预期的优异综合性能满足使用要求十分重要。所以，在选择基体金属时应考虑以下几方面：
复合材料期末考试复习题(汇编)
1.复合材料的分类方法？ 复合材料的分类方法也很多。常见的有以下几种。 按基体材料类型分类聚合物基复合材料以有机聚合物(主要为热固性树脂、热塑性树脂及橡胶)为基体制成的复合材料。 金属复合材料以金属为基体制成的复合材料，如铝墓复合材料、铁基复合材料等。 无机非金属基复合材料以陶瓷材料(也包括玻璃和水泥)为基体制成的复合材料。 按增强材料种类分类 玻璃纤维复合材料。 碳纤维复合材料。 有机纤维(芳香族聚酰胺纤维、芳香族聚酯纤维、高强度聚烯烃纤维等)复合材料。 金属纤维(如钨丝、不锈钢丝等)复合材料。 陶瓷纤维(如氧化铝纤维、碳化硅纤维、翩纤维等)复合材料。 此外，如果用两种或两种以上的纤维增强同一基体制成的复合材料称为“混杂复合材料”。混杂复合材料可以看对免戈趁两种或多种单一纤维复合材料的相互复合，即复合材料的“复合材料”。 按增强材料形态分类 连续纤维复合材料作为分散相的纤维，每根纤维的两个端点都位于复合材料的边界处。 短纤维复合材料短纤维无规则地分散在基体材料中制成的复合材料。 粒状填料复合材料微小颗粒状增强材料分散在基体中制成的复合材料。 编织复合材料以平面二维或立体三维纤维编织物为增强材料与基体复合而成的复合材料。 按用途分类 复合材料按用途可分为结构复合材料和功能复合材料。 2.举例说明复合材料在现代工业中的应用？ <1>建筑工业中，复合材料广泛应用于各种轻型结构房屋，建筑装饰、卫生洁具、冷却塔、储水箱、门窗及其门窗构件、落水系统和地面等。 <2>化学工业中，复合材料主要应用于防腐蚀管、罐、泵、阀等。 <3>交通运输方面，如汽车制造业中，复合材料主要应用于各种车身结构件、引擎罩、仪表盘、车门、底板、座椅等；在铁路运输中用于客车车厢、车门窗、水箱、卫生间、冷藏车、储藏车、集装箱、逃生平台等。
复合材料复习题
复合材料复习题 1、简述增强材料（增强体、功能体）在复合材料中所起的作用，并举例说明。 填充：廉价、颗粒状填料，降低成本。例：PVC中添加碳酸钙粉末。 增强：纤维状或片状增强体，提高复合材料的力学性能和热性能。效果取决于增强体本身的力学性能、形态等。例：TiC颗粒增强Si3N4复合材料、碳化钨/钴复合材料，切割工具；碳/碳复合材料，导弹、宇航工业的防热材料（抗烧蚀），端头帽、鼻锥、喷管的喉衬。 赋予功能：赋予复合材料特殊的物理、化学功能。作用取决于功能体的化学组成和结构。例：1-3型PZT棒/环氧树脂压电复合材料，换能器，用于人体组织探测。 2、复合材料为何具有可设计性？简述复合材料设计的意义。如何设计防腐蚀（碱性）玻璃纤维增强塑料？ 组分的选择、各组分的含量及分布设计、复合方式和程度、工艺方法和工艺条件的控制等均影响复合材料的性能，赋予了复合材料性能的可设计性。 意义：①每种组分只贡献自己的优点，避开自己的缺点。②由一组分的优点补偿另一组分的缺点，做到性能互补。③使复合材料获得一种新的、优于各组分的性能（叠加效应）。优胜劣汰、性能互补、推陈出新。 耐碱玻璃纤维增强塑料的设计：使用无碱玻璃纤维和耐碱性树脂（胺固化环氧树脂）。在保证必要的力学性能的前提下，尽量减少玻璃纤维的体积比例，并使树脂基体尽量保护纤维不受介质的侵蚀。 3、简述复合材料制造过程中增强材料的损伤类型及产生原因。 力学损伤：属于机械损伤，与纤维的脆性有关。脆性纤维（如陶瓷纤维）对表面划伤十分敏感，手工操作、工具操作，纤维间相互接触、摆放、缠绕过程都可能发生。 化学损伤：主要为热损伤，表现为高温制造过程中，增强体与基体之间化学反应过量，增强体中某些元素参与反应，增强体氧化。化学损伤与复合工艺条件及复合方法有关。热损伤伴随着增强体与基体之间界面结构的改变，产生界面反应层，使界面脆性增大、界面传递载荷的能力下降。 4、简述复合材料增强体与基体之间形成良好界面的条件。 在复合过程中，基体对增强体润湿；增强体与基体之间不产生过量的化学反应；生成的界面相能承担传递载荷的功能。 复合材料的界面效应，取决于纤维或颗粒表面的物理和化学状态、基体本身的结构和性能、复合方式、复合工艺条件和环境条件。 5、什么是相乘效应？举例说明。 两种具有转换效应的材料复合在一起，产生了连锁反应，从而引出新的机能。可以用通式表示：X/Y·Y/Z=X/Z （式中X、Y、Z分别表示各种物理性能）。 压磁效应?磁阻效应=压敏电阻效应；闪烁效应?光导效应=辐射诱导导电。 例：磁电效应（对材料施加磁场产生电流）——传感器，电子回路元件中应用。 压电体BaTiO3与磁滞伸缩铁氧体NiFe2O4烧结而成的复合材料。对该材料施加磁场时会在铁氧体中产生压力，此压力传递到BaTiO3，就会在复合材料中产生电场。最大输出已达103 V·A。 单一成分的Cr2O3也有磁电效应，但最大输出只有约170 V·A。 6、推导单向板复合材料中纤维体积分数与纤维半径的关系（以正方形阵列为例）。 纤维体积：(4?1/4)πr2l=πr2l 复合材料体积：(2R)2l=4R2l 纤维体积分数：V f=πr2l/(4R2l)= πr2/(4R2) 纤维间距与纤维体积分数的关系： s=2R-2r=2[πr2/(4V f)]1/2-2r=2[(π/4V f)1/2-1]r 7、什么是材料复合的结构效果？试述其内涵。 结构效果是指在描述复合材料的性能时，必须考虑组分的几何形态、分布形态和尺度等可变因素。这类效果往往可以用数学关系描述。 结构效果包括：1、几何形态效果（形状效果）：决定因素是组成中的连续相。对于1维分散质，当分散质的性质与基体有较大差异时，分散质的性能可能会对复合材料的性能起支配作用。2、分布形态效果（取向效果）：又可分为几何形态分布（几何体的取向）和物理性能取向：导致复合材料性能的各向异性，对复合材料的性能有很大影响。3、尺度效果：影响材料表面物理化学性能（比表面积、表面自由能）、表面应力分布和界面状态，导致复合材料性能的变化。 8、简述单向复合材料的细观力学分析模型的基本假设的要点。 单元体：宏观均匀、无缺陷、增强体与基体性能恒定、线弹性。 增强体：匀质、各向同性、线弹性、定向排列、连续。
聚合物基复合材料-基体材料
HPU-CMSE
第3章 基体材料
材料科学与工程学院 高分子专业
https://www.wendangku.net/doc/2913992055.html,
第三章 PMC基体材料
本章教学目的：
?熟悉基体材料的基本性能 ?了解基体材料的工艺性 ?掌握不饱和聚酯树脂、酚醛树脂、环氧树脂性能、用途、合成及固 化过程 ?了解高性能树脂性能和用途
本章重点难点：
不饱和聚酯树脂、酚醛树脂、环氧树脂性能、用途、合成及固化过程
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3.1 概述
力学-纵向拉伸
复合材料： 复 材料 基体+增强体 +其他添加剂
性能 成型工艺
聚合物基体是 合物基体 FRP的一个必需组分。在复合材料成型过 的 个必 组分 在复合材料成型过 程中，基体经过复杂的物理、化学变化过程 物理、化学变化过程，与增强纤维复 合成具有一定形状的整体，因而整体性能 整体性能直接影响复合材料 性能。
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3.1 概述
3.1.1 基体材料组分及作用
1. 聚合物基体 基体材料主要成分 决定复合材料的性能 成型工艺及价格 基体材料主要成分，决定复合材料的性能、成型工艺及价格。 要求：具有较高的力学性能、介电性能、耐热性能和耐老化性 能，并且要施工简单，有良好的工艺性能。 聚合物基体材料的分类 用于复合材料的聚合物基体有多种分类方法，如按树脂热 行为可分为热固性及热塑性两类。
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3.1 概述
3.1.1 基体材料组分及作用
热塑性基体如聚丙烯、聚酰胺、聚碳酸酯、聚醚砜、
聚醚醚酮等，它们是 等 它们是一类线形或有支链的固态高分子 类线形或有支链的固态高分子，可 可
溶可熔，可反复加工成型而无任何化学变化。 按聚集态结构不同，这 类固态高分子有非晶(或无 定形)和结晶两类，而后者 的结晶也是不完全的，通常 的结晶度在20-85％范围。 ％范围
热塑性聚合物的形态特征
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聚合物基复合材料复习要点 增强材料
聚合物基复合材料 高分子专业考试复习资料 现已完结，另有小抄版本稍后更新 第二章增强材料 2.2玻璃纤维 2.21分类 (1)根据化学组成(含碱量)分为：1%以下的无碱纤维,2%-6%的低碱纤维,10%-16%的有碱纤维。 (2)根据外观形状分为：长纤维、短纤维、空心纤维、卷曲纤维。 (3)根据纤维特性分为：高强度(S)、高模量(M)、耐高温、耐碱(G)、普通纤维。 2.2.1成分与作用:氧化硅SiO2：物质基础、骨架 氧化铝Al2O3 ：降析晶和膨胀系数,提高稳定性和强度 氧化钙氧化镁：降低高温时粘度，促进熔化、澄清、提高拉丝速度 氧化硼B2O3 氧化铁Fe2O3 碱金属；助熔，提高流动性 2.2.2玻璃纤维物理化学性能： 物理性能：直径5~20微米，密度2.4~2.7 g/cm3；力学性能影响因素（P11）；耐热性高，绝缘性取决于组成、温度和湿度 化学性能：直径越小，稳定性越低；碱金属氧化物含量越高，稳定性越低 2.2.3玻璃纤维及制品的生产工艺：（1）坩埚法（2）池窑法 2.2. 3.1池窑法：多种原材料按不同比例混合均匀送入池窑熔化成玻璃液，玻璃液经过澄清，降温后流入支路上的铂铑合金漏板。漏板上布满了100～4000个的小孔，玻璃被拉丝机从这些小孔中拉出，即成玻璃纤维。 池窑法的优点：省去制球工艺，简化工艺流程，效率高；池窑容量大，生产能力高；对窑温、液压、压力、流量和漏板温度可实现自动化集中控制，所得产品质量稳定；适用于采用多孔大漏板生产粗玻璃；废产品易于回炉。 2.3芳纶纤维：芳香族聚酰胺树脂纺成的纤维 分类：全芳族聚酰胺纤维；杂芳族聚酰胺纤维 2.3.1芳纶纤维的制备： 2.3.2芳纶纤维的结构与性能 结构：线型刚性伸直链，分子间氢键，高度结晶，超分子结构 性能：优异的拉伸强度、拉伸模量，低密度，优良的减震性能，耐磨性、耐冲击性、抗疲劳性、尺寸稳定性，良好的耐化学腐蚀性，低膨胀、低导热、不燃、不熔以及优良的介电性能。 2.4碳纤维 2.4.1分类：聚丙烯腈基碳纤维；沥青基碳纤维；纤维素基碳纤维；酚醛基碳纤维；其它有机纤维基碳纤维 2.4.2国产碳纤维存在的主要问题：1）原丝质量与国外比还存在差距。2）大部分国产碳纤维未经过表面处理，制成复合材料层间剪切强度偏低。3）尚未形成经济规模，价格太贵，成本组成不合理。4）品种单一、规格单一，碳纤维来源大部分依赖于进口。 2.4.3碳纤维的制造方法：基本步骤：1）纤维化，聚合物熔化或溶解后制成纤维；2）稳定（氧化或热固化），200~450o C空气中进行；3）碳化，1000~2000o C惰性气体保护，含碳量85~99%；4）石墨化，2500o C以上氩气保护，含碳量99%以上 2.4.4原丝的制备：a.聚合 加入共聚单体的目的：①使原丝予氧化时既能加速大分子的环化，又能缓和纤维化学反应的激烈程度，使反应易于控制；②并可大大提高预氧化及碳化的速度；③有利于预氧化过程的牵伸。共聚单体的种类：在众多的共聚单体中，不饱和羧酸类：如甲基丙烯酸、丙烯酸、丁烯酸、顺丁烯二酸、甲基反丁烯酸等占有重要位置。
聚合物基复合材料精彩试题
第一章 聚合物合金的概念、合金化技术的特点？ 聚合物合金：有两种以上不同的高分子链存在的多组分聚合物体系 合金化技术的特点:1、开发费用低，周期短，易于实现工业化生产。2、易于制得综合性能优良的聚合物材料。3、有利于产品的多品种化和系列化。 热力学相容性和工艺相容性的概念？ 热力学相容性：达到分子程度混合的均相共混物，满足热力学相容条件的体系。 工艺相容性：使用过程中不会发生剥离现象具有一定程度相容的共混体系。 如何从热力学角度判断聚合物合金的相容性？ 1、共混体系的混合自由能（ΔG M ）满足ΔG M =ΔH M -TΔS M <0 2、聚合物间的相互作用参数χ 12 为负值或者小的正值。 3、聚合物分子量越小，且两种聚合物分子量相近。 4、两种聚合物的热膨胀系数相近。 5、两种聚合物的溶度参数相近。 *思考如何从改变聚合物分子链结构入手，改变聚合物间的相容性？ 1、通过共聚使分子链引入极性基团。 2、对聚合物分子链化学改性。 3、通过共聚使分子链引入特殊相互作用基团。 4、形成IPN或交联结构。 5、改变分子量。 第二章 *列举影响聚合物合金相态结构连续性的因素，并说明分别是如何影响的？ 组分比：含量高的组分易形成连续相； 黏度比：黏度低的组分流动性较好，容易形成连续相； 内聚能密度：内聚能密度大的聚合物，在共混物中不易分散，容易形成分散相；溶剂类型：连续相组分会随溶剂的品种而改变； 聚合工艺：首先合成的聚合物倾向于形成连续性程度大的相。 说明聚合物合金的相容性对形态结构有何影响？
共混体系中聚合物间的工艺相容性越好，它们的分子链越容易相互扩散而达到均匀的混合，两相间的过渡区越宽，相界面越模糊，分散相微区尺寸越小。完全相容的体系，相界面消失，微区也随之消失而成为均相体系。两种聚合物间完全不相容的体系，聚合物之间相互扩散的倾向很小，相界面和明显，界面黏接力很差，甚至发生宏观的分层剥离现象。 什么是嵌段共聚物的微相分离？如何控制嵌段共聚物的微相分离结构？ 微相分离：由化学键相连接的不同链段间的相分离 控制溶剂、场诱导、特殊基底控制、嵌段分子量来控制 *简述聚合物合金界面层的特性及其在合金中所起的作用。 特性：1、两种分子链的分布是不均匀的，从相区到界面形成一浓度梯度；2、分子链比各自相区内排列松散，因而密度稍低于两相聚合的平均密度；3、界面层内易聚集更多的表面活性剂、其他添加剂、分子量较低的聚合物分子。 作用：力的传递效应；光学效应；诱导效应。 第三章 简述橡胶增韧塑料的形变机理及形变特点。 形变机理：银纹化和剪切带形变 特点：1、橡胶的存在有利于发生屈服形变；2、力学性能受形变机理影响 简述橡胶增韧塑料形变机理的研究方法及影响形变机理的因素。 定量研究：高精度的蠕变仪同时测定试样在张应力作用下的纵向和横向形变 影响因素：树脂基体；应力和应变速率；温度；橡胶含量；拉伸取向 简述橡胶增韧塑料的增韧机理，并列举实例加以说明。 多重银纹化增韧理论：在橡胶增韧的塑料中，由于橡胶粒子的存在，应力场不再是均匀的，橡胶粒子起着应力集中的作用。（脆性玻璃态高聚物受外力作用发生银纹形变时材料韧性很差） 银纹-剪切带增韧机理：银纹和剪切到之间存在着相互作用和协同作用。（ABS 拉伸过程中既有发白现象，又有细颈形成） 试比较橡胶增韧塑料和刚性粒子工程塑料的异同点。 1、增韧剂种类不同； 2、增韧的对象不同； 3、增韧剂含量对增韧效果的影响不同； 4、改善聚合物合金性能的效果不同； 5、增韧机理不同； 6、对两相界面黏结强度的要求是相同 第四章
复合材料试题B卷及答案
2014学年度第 一 学期课程考试 《复合材料》本科 试卷(B 卷) 注意事项:1、 本试卷共 六 大题,满分100分,考试时间90分钟,闭卷; 2、 考前请将密封线内各项信息填写清楚; 3、 所有答案必须写在试卷上,做在草稿纸上无效; 4.考试结束,试卷、草稿纸一并交回。 一、 选择 题分,(30每题2分) 【得分: 】 1、复合材料中的“碳钢”就是( ) A 、玻璃纤维增强Al 基复合材料。 B 、玻璃纤维增强塑料。 C 、碳纤维增强塑料。 D 、氧化铝纤维增强塑料。 2、材料的比模量与比强度越高( ) A 、制作同一零件时自重越小、刚度越大。 B 、制作同一零件时自重越大、刚度越大。 C 、制作同一零件时自重越小、刚度越小。 D 、制作同一零件时自重越大、刚度越小。 3、在体积含量相同情况下,纳米颗粒与普通颗粒增强塑料复合材料( ) A 、前者成本低 B 、前者的拉伸强度好 C 、前者原料来源广泛 D 、前者加工更容易 4、Kevlar 纤维( ) A 、由干喷湿纺法制成。 B 、轴向强度较径向强度低。 C 、强度性能可保持到1000℃以上。 D 、由化学沉积方法制成。 5、碳纤维( ) A 、由化学沉积方法制成。 B 、轴向强度较径向强度低。 C 、强度性能可保持到3000℃以上。 D 、由先纺丝后碳化工艺制成。 6、聚丙烯增强塑料的使用温度一般在:( ) A 、120℃以下 B 、180℃以下 C 、250℃以下 D 、250℃以上 7、碳纤维增强环氧复合材料力学性能受吸湿影响,原因之一就是( ) A 、环氧树脂吸湿变脆。 B 、水起增塑剂作用,降低树脂玻璃化温度。
聚合物基复合材料制备方法
摘自课本《聚合物基复合材料》,针对的是聚合物基纳米复合材料的制备方法。 1、溶胶-凝胶法 溶胶-凝胶法是最早用来制备纳米复合材料的方法之一。所谓的溶胶-凝胶工艺过程是将前驱物在一定的有机溶剂中形成均质溶液，均质溶液中的溶质水解形成纳米级粒子并成为溶胶，然后经溶剂挥发或加热等处理使溶胶转化为凝胶。溶胶-凝胶中通常用酸、碱和中性盐来催化前驱物水解和缩合，因其水解和缩合条件温和，因此在制备上显得特别方便。根据聚合物与无机组分的相互作用情况，可将其分为以下几类： （1）直接将可溶性聚合物嵌入到无机网络中把前驱物溶解在形行成的聚合物溶液中，在酸、碱或中性盐的催化作用下，让前驱化合物水解，形成半互穿网络。（2）嵌入的聚合物与无机网络有共价键作用在聚合物侧基或主链末端引入能与无机组分形成共价键的基团，就可赋予其具有可与无机组分进行共价交联的优点，可明显增加产品的弹性模量和极限强度。在良好溶解的情况下，极性聚合物也可与无机物形成较强的物理作用，如氢键。 （3）有机-无机互穿网络在溶胶-凝胶体系中加入交联单体，使交联聚合和前驱物的水解与缩合同步进行，就可形成有机-无机同步互穿网络。用此方法，聚合物具有交联结构，可减少凝胶的收缩，具有较大的均匀性和较小的微区尺寸，一些完全不溶的聚合物可以原位生成均匀地嵌入到无机网络中。 溶胶-凝胶法的特点是可在温和条件下进行，可使两相分散均匀，通过控制前驱物的水解-缩合来调节溶胶-凝胶化过程，从而在反应早期就能控制材料的表面与界面性能，产生结构极其精细的第二相。存在的问题是在凝胶干燥过程中，由于溶剂、小分子、水的挥发可能导致材料内部产生收缩应力，从而会影响材料的力学和机械性能。另外，该法所选聚合物必须是溶解于所用溶剂中的，因而这种方法受到一定限制。 2、层间插入法 层间插入法是利用层状无机物(如粘土、云母等层状金属盐类)的膨胀性、吸附性和离子交换功能，使之作为无机主体，将聚合物(或单体)作为客体插入于无机相的层间，制得聚合物基有机-无机纳米复合材料。层状无机物是一维方向上的纳米材料，其粒子不易团聚且易分散，其层间距离及每层厚度都在纳米尺度范
聚合物基复合材料期中复习
一、填空题 1、不饱和树脂是由与两部分组成的溶液。 2、在小规模生产的车间布置中，底层可以防止各种醇与苯乙烯贮罐或设地下储藏、室外贮 藏，二层为，三层为。 3、促进剂实际是一种活化剂，可以促进引发剂活化，加速分解，以引发交联过程，最常用 的促进剂是和。 4、粘流态树脂体系发生而转变为不溶、不熔的具有体型网络结构的固态树 脂的全过程称为树脂的固化。 5、促进剂实际上是一种可以加速分解，以引发交联过程。 6、固化剂的固化温度和耐热性：一般固化温度（高/低）的固化剂可以得到耐热性优良 的环氧树脂固化剂。 二、选择题 1、下列能使聚酯树脂有良好的透光性的是（） A、乙烯基甲苯 B、甲基丙烯酸甲酯 C、苯乙烯 D、二乙烯基苯 2、能够给基体树脂或层合材料提供一个保护层，提高制品的耐候、耐腐蚀等性能，并给制品以光亮美丽的外表是（） A、通用树脂 B、浇铸树脂 C、胶衣树脂 D、阻燃树脂 3、以下不属于环氧树脂特点的是（） 4、A、形式多样B、固化不便C、粘附力强D、收缩性高 5、最常用的促进剂是（） A、辛酸钴和环烷酸钴 B、叔胺——苯胺衍生物 C、环烷酸或亚油酸钴 D、变价金属皂 6、以下关于胶衣树脂的概述哪点不正确（） A、具有优异的耐化学、耐腐蚀、耐热及耐冲击性能 B、普通的胶衣树脂，无色透明，但是耐老化性能好 C、所有的胶衣树脂都是可接触食品级树脂 D、阻燃胶衣树脂，是基于氯菌酸或氯菌酸—间苯二甲酸混合型树脂制成的。 7、脂肪族多元胺与环氧树脂的反应虽然并不需要催化剂，然而不同的添加物对反应有不同的效应，添加物的促进效应一般按下列顺序递减( ) A、酸类>酚类>水>醇类 B、酸类>腈类>酚类>醇类 C、酚类>酸类>水>醇类 D、酚类>酸类>醇类>腈类 三、判断题 1、用二乙烯基苯交联固化的树脂有较高的交联密度，它的硬度与耐热性都比苯乙烯交联固 化的树脂好，但是其固化物脆性大。（）
聚合物基复合材料
聚合物基复合材料 摘要：聚合物基复合材料以其特有的性能近年来越来越受到人们的青睐。本文简单的介绍了聚合物基复合材料，描述了其作为一种新材料的性能特点，并详细描述了其发展历史及应用。 关键词：聚合物、复合材料、应用、历史 1、聚合物基复合材料 复合材料是指：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。 (1) 复合材料的组分材料虽然保持其相对独立性，但复合材料的性能却不是各组分材料性能的简单加和，而是有着重要的改进。（2）复合材料中通常有一相为连续相，称为基体；另一相为分散相，称为增强材料。（3）分散相是以独立的形态分布在整个连续相中，两相之间存在着界面。分散相可以是增强纤维，也可以是颗粒状或弥散的填料。 聚合物基复合材料（PMC）是以有机聚合物（主要为热固性树脂、热塑性树脂及橡胶）为基体，连续纤维为增强材料组合而成的。聚合物基体材料虽然强度低，但由于其粘接性能好，能把纤维牢固地粘接起来，同时还能使载荷均匀分布，并传递到纤维上去，并允许纤维承受压缩和剪切载荷。而纤维的高强度、高模量的特性使它成为理想的承载体。纤维和基体之间的良好的结合，各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求，充分展示各自的优点，并能实现最佳结构设计、具有许多优良特性。 实用PMC通常按两种方式分类。一种以基体性质不同分为热固性树脂基复合材料和热塑性树脂基复合材料；另一种按增强剂类型及在复合材料中分布状态分类。如：玻璃纤维增强热固性塑料(俗称玻璃钢)、短切玻璃纤维增强热塑性塑料、碳纤维增强塑料、芳香族聚酰胺纤维增强塑料、碳化硅纤维增强塑料、矿物纤维增强塑料、石墨纤维增强塑料、木质纤维增强塑料等。这些聚合物基复合材料具有上述共同的特点，同时还有其本身的特殊性能。通常意义上的聚合物基复合材料一般就是指纤维增强塑料。 而聚合物基复合材料一般都具有以下特性： 1. 比强度、比模量大。比强度和比模量是度量材料承载能力的一个指标，比强度越高，同一零件的自重越小；比模量越高，零件的刚性越大。复合材料的比强度和比模量都比较大，例如碳纤维和环氧树脂组成的复合材料，其比强度是钢的
《聚合物复合材料》复习提纲
《聚合物复合材料》复习提纲 一、题型及分数 1、选择题（每空1分，共10分）； 2、简答题（每题5分，共40分）； 3、计算题（每题10分，共20分）； 4、分析与论述题（每题10分，共30分）。 第一章 1、复合材料的定义与分类； 答:复合材料是指将两种或两种以上不同性能的材料，用适当的方法复合而成的一种新材料，其性能比单一材料性能优越。1、按基体材料类型分为聚合物基复合材料（PMC）金属基复合材料（MMC）无机非金属基复合材料，包括陶瓷基复合材料和水泥基复合材料（CMC）等,2、按增强材料类型分为玻璃纤维增强复合材料；碳纤维增强复合材料；芳纶（Kevlar）纤维增强复合材料；UHMW-PE纤维增强复合材料等3、按用途分为结构复合材料、功能复合材料、结构功能一体化复合材料. 2、聚合物基复合材料的性能特点（比强度、比模量）； 3、聚合物基复合材料的主要应用领域。 第二章 1、UP与UPR的区别、UPR的特征官能团； 2、通用UP 的合成配方，配方中各成分的主要作用； 3、UP稀释剂的种类、作用及用量； 4、酸值的定义及含义； 5、提高聚酯化反应程度的方法； 6、UPR的固化机理； 7、引发剂的引发途径、有机过氧化物的特性参数及其意义； 8、UPR最常用的有机过氧化物类引发剂的名称、性状及用量； 9、有机过氧化物最常用的促进剂、特点及用量； 10、UPR最常用的阻聚剂及其用量； 11、乙烯基酯树脂的结构特点与性能特点； 12、VE的合成方法与常用原材料； 13、VE的分子结构与性能的关系； 14、环氧树脂的定义、特征官能团及分类； 15、EP最重要的几个性能特点； 16、二酚基丙烷型EP的合成原料、合成原理、结构通式； 17、环氧值的定义及含义，环氧值与环氧当量的关系； 18、常用脂肪胺类固化剂的特点、多乙烯多胺的结构通式； 19、胺类固化剂用量的计算； 20、常用芳香族多元胺的种类及特点； 21、酸酐类固化剂的特点、常用酸酐及其活性顺序； 22、酸酐类固化剂用量的计算； 23、常用阴离子型固化剂的种类与代表； 24、EP常用的活性与非活性稀释剂、增韧剂； 25、酚醛树脂的特点与分类；
复合材料聚合物基体考试整理
济南大学复合材料聚合物基体考试整理 复材1108班 第一章（12分） 不饱和聚酯树脂：是指不饱和聚酯在乙烯基类交联单体(例如苯乙烯)中的溶液。不饱和聚酯：是由不饱和二元酸或酸酐、饱和二元酸或酸酐，二元醇经缩聚反应合成的相对分子质量不高的聚合物。 不饱和聚酯树脂的合成方法：熔融缩聚法、溶剂共沸脱水法、减压法、加压法。不饱和聚酯树脂的合成过程包括：线型不饱和聚酯的合成、用苯乙烯稀释聚酯。不饱和聚酯树脂固化的三个阶段：凝胶、定型、熟化。 最常用的交联单体：是苯乙烯。 酸值：中和一定量的不饱和聚酯树脂所消耗的氢氧化钾的毫克数。 固化：粘流态树脂体系发生交联反应而转变成为不溶、不熔的具有体型网络结构的固态树脂的全过程。 引发剂：是能使单体分子或含双键的线型高分子活化而成为游离基并进行连锁聚合反应的物质。 有机过氧化物的通式为：R-O-O-H或R-O-O-R。其中的R基团可以是：烷基、芳基、酰基、碳酸酯基。 有机过氧化物的特性是用：活性氧含量、临界温度、半衰期来表征的。 通用型不饱和聚酯树脂具有下列技术指标：粘度、酸值、凝胶时间、固体含量。工业上生产不饱和聚酯树脂的方法有：一步法、二步法。 增粘剂：能使不饱和聚酯树脂粘度增加的物质。 阻聚剂：使单体与不饱和聚酯不能发生聚合反应的物质。 不饱和聚酯树脂的固化是一种游离基型共聚反应，具有链引发、链增长 链终止三个游离基型聚合反应的特点。 影响树脂增粘过程的因素：树脂的起始粘度、不饱和聚酯的结构、增粘剂的种类与用量、体系的水分含量、填料的种类。 常用的交联剂分为：单官能团单体、双官能团单体、多官能团单体。 酸酐中的反式双键比顺式双键活泼。 第二章（6分） 环氧树脂：指分子中含有两个或两个以上环氧基团的那一类有机高分子化合物。环氧树脂分5类：缩水甘油醚类、缩水甘油酯类、缩水甘油胺类、线型脂肪族类、脂环族类。 环氧值：是指每100g树脂中所含环氧基的克当量数。 环氧当量：含有1克当量环氧基的环氧树脂的克数。 半衰期：在给定温度下，有机过氧化物分解一半所需要的时间。 常用的脂肪族胺类固化剂有：二乙烯三胺（H2NCH2CH2NHCH2CH2NH2）、三乙烯四胺（H2NCH2CH2NHCH2CH2NHCH2CH2NH2）、四乙烯五胺（H2NCH2CH2NHCH2CH2NHCH2CH2NHCH2CH2NH2）。 用于环氧树脂的固化剂有两类：反应性固化剂、催化性固化剂。 E-44表示主要组成物质为：二酚基丙烷，环氧平均值为0.44。 稀释剂：用来降低环氧树脂的粘度。主要有两种：活性稀释剂、非活性稀释剂。增韧剂：能够改善环氧树脂固化物的抗冲击强度、耐热冲击性能。主要分为：活性增韧剂、非活性增韧剂。 第三章（4分）
聚合物基复合材料的界面研究进展
大学研究生课程论文 题目聚合物基复合材料的界面研究进展成绩 专业材料工程 课程名称、代码1512011080405 年级 姓名学号 时间年月 任课教师
聚合物基复合材料的界面研究进展 【摘要】界面的好坏是直接影响复合材料性能的关键因素之一。当复合材料受到外力作用时，除增强材料和基体受力外，界面亦起着极其重要的作用。本文主要综述无机刚性粒子增强复合材料、无机纳米粒子增强复合材料、纤维增强复合材料、原位复合材料的界面特性及其改性方法，并简要介绍了各种复合材料的增强机理，界面相容性。 【关键词】聚合物；复合材料；综述；增强 1 前言 界面是复合材料极为重要的微观结构，它作为增强体与基体连接的“桥梁”，对复合材料的物理机械性能有至关重要的影响。复合材料一般是由增强相、基体相和它们的中间相(界面相)组成，它们各自都有其独特的结构、性能与作用，增强相主要起承载作用，基体相主要起连接增强相和传载作用，界面是增强相和基体相连接的桥梁，同时是应力的传递者[1]。目前对增强相和基体相的研究已取得了许多成果，但对作为复合材料三大微观结构之一的界面问题的研究却不够深入，其原因是测试界面的精细方法运用起来较困难，描述的理论尚不完整，尤其从力学的角度研究界面的性质、作用及其对复合材料力学性能的影响和破坏机理等方面的工作正在开展。界面的性质直接影响着复合材料的各项力学性能[2]，尤其是层间剪切、断裂、抗冲击等性能，因此随着复合材料科学和应用的发展，复合材料界面及其力学行为将越来越受到重视。 复合材料的强度、刚性及韧性是代表其物理机械性能的重要指标，对复合材料进行界面改性使两相界面具有合适的粘附力，形成一个相互作用匹配且能顺利传递应力的中间模量层，以提高聚合物基复合材料的力学性能一直是高分子材料科学的重要研究领域[3]。 2 无机刚性粒子增强聚合物基复合材料及其界面 无机刚性粒子增强聚合物是近年来研究的热点，它克服了以往用弹性体、热塑性树脂增韧聚合物时在韧性提高的同时刚性下降的缺点。常用的无机刚性粒子[4]有CaCO3、SiC、BaSO4、滑石、硅石灰、蒙脱土以及煤灰等。欧玉春[5]等提出刚性粒子增强增韧聚合物的界面结构模型，即在均匀分散的刚性粒子周围嵌入具有良好界面结合和一定厚度的柔性界面相，以便在材料经受破坏时能引发银纹，终止裂缝的扩展。在一定形态结构下它还可引发基体剪切屈服，从而消耗大量冲击能，又能较好地传递所承受的外应力，达到既增强又增韧的目的。 在PP/CaCO3复合体系中用酯酸类偶联剂在刚性粒子表面引入柔性或弹性界面层，降低
聚合物基复合材料复习3
1.聚合物基复合材料（PMC）的组成 (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 (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。 2.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) ④三维编织体增强结构 ⑤夹层结构(sandwich structure) ⑥混杂结构(hybrid structure) 3.复合材料的界面 1)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） 2). 复合材料的界面形成过程 PMC、MMC、CMC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）
聚合物基复合材料复习
1.聚合物基复合材料的组成 (1) 基体 热固性基体： 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： 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 (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。 3.复合材料的界面 1)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） 2). 复合材料的界面形成过程 PMC、MMC、CMC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 ii) 界面间的相互转化：如，固化过程是固-液界面向固-固界面转化的过程后处理过程：固-固界面自身完善与平衡的过程 3）复合材料界面结构与性能特点 i) 非单分子层，其组成、结构形态、形貌十分复杂、形式多样。界面区至少包括： 基体表面层、增强体表面层、基体/增强体界面层三个部分 ii ) 具有一定厚度的界面相（层），其组成、结构、性能随厚度方向变化而变化，具有“梯度”材料的性能特征