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浅论篷盖布的结构与性能要求

浅论篷盖布的结构与性能要求
浅论篷盖布的结构与性能要求

 

收稿日期:2004-12-02

文章编号:1672-500X (2005)01-0038-03

浅论篷盖布的结构与性能要求

刘呈坤,马建伟

(青岛大学纺织服装学院,山东青岛266071)

摘 要:随着篷盖布的应用领域逐步拓展,其用量也在逐年增长,前景非常广阔。本文介绍了篷盖布的结构组成以及对篷盖布的性能要求。关键词:篷盖布 结构 性能

中图分类号:TS 106.8+5 文献标识码:A

篷盖布是在织物上覆盖一层高分子涂层剂或其它材料制成的复合材料。这种复合材料不仅具有织物原有的性能和功能,更增加了涂层的性能和功能。由于可供选择的基布和涂层材料品种很多,加上涂层工艺的变化,因而篷盖布的品种繁多,功能齐全,适用面很广。

遮盖物资用的篷盖布在产业用纺织品中占有较大的比重。铁路、船舶、汽车运输中的货物,港口、码头、露天仓库等贮备的物资都离不开篷盖布的遮盖保护。现在,日本、德国的篷盖材料已蜚声世界。而我国国产的大部分产品性能较差,使用寿命短,外观粗糙笨重,色彩单调不鲜艳,许多年来在用途方面一直得不到突破。为此有必要研制开发集高强力、防水、耐腐蚀、耐气候、阻燃等多种功能于一体的篷盖材料,以适应不同领域的需要。

1 篷盖布的结构

1.1 基布

基布是篷盖布的骨架,它的性能在很大程度上影响着最终产品的性能。在上个世纪,我国70年代以前基本上都是用棉质帆布。由于棉帆布易霉、怕腐蚀、布身重,使用一年左右就因发霉、暴纱而失去使用价值。自80年代开始试制了维纶帆布,维纶强力高、耐腐蚀、不霉烂,故予以

推广使用,取得了较好的经济效益和社会效益。

90年代,随着化纤业的迅速发展,涤纶以其独特的优势在纺织业中占据了相当重要的地位。涤纶大分子内几乎没有亲水基,干、湿状态下的机械性能没有多大差异;它初始模量高,纤维在小负荷作用下不易变形,耐磨性能好,热稳定性强。涤纶篷盖布在重量和厚度方面低于维纶篷盖布,而其断裂伸长、强力和耐水压等性能却高于维纶篷盖布。涤纶尽管在价格上稍高于维纶,但以其自身消耗低和成品使用寿命长等优势弥补了原料价格高的不足。综合分析,涤纶篷盖布的价格是维纶篷盖布价格的95%左右。目前,我国推广使用的是涤纶篷盖布。近年来,篷盖布基布的选材也考虑和使用过芳纶、碳纤维和玻璃纤维,但由于篷盖布用量巨大,尚不能规模使用芳纶、碳纤维这类昂贵的高性能纤维,而玻璃纤维的防水性又是一个问题。玻璃纤维长期接触潮湿的空气,会引起加水分解,生成Si O H,发生裂纹和蠕变,使玻璃纤维的强度降低。所以涤纶仍然是蓬盖布基布的首选原料。在织造工艺上,考虑到尺寸稳定性和强力要求,可以用机织物和一些经编织物,也可以用几种织物的复合工艺。实际应用最多的还是机织物,它的拉伸强度和模量比较大,断裂伸长小,具有较好的应力—应变关系。由于8

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机织物中经纬纱相互挤压,阻止了织物受外力作用时的变形,所以它的结构稳定。此外,它的孔径均匀,孔隙尺寸较好控制。

但是,随着经编工艺的逐步完善,用取向经编织物作为基布的呼声越来越高,其原因有以下几个方面:一是取向经编织物的内在强力利用率可达到100%,而机织物的内在强力利用率仅为75%~80%,其强度损失一方面归结于由于经纱和纬纱的弯曲应变而导致的强力损失,尤其是具有高结晶度纤维的强力损失;另一方面归结于经纱和纬纱之间的摩擦损失。二是取向经编织物的承载纱线系统处于平直状态,所以布面的平整度较好,可以保证基布的各个部分都能与涂层剂充分接触,提高剥离强度。三是从经济方面来说,由于多轴向经编织物所用原料较少,因而价格上也占有优势,当使用高性能纤维时,其在成本方面低于机织物的优势就更为明显。

1.2 涂层材料

涂层材料将赋予篷盖布基布所不具有而使用中又要求有的性能。为保证使用环境对产品的要求,要对涂层剂和相应的助剂进行优化选择。

可供选择的涂层剂很多。目前常用的涂层剂主要有有机硅涂层剂、丙烯酸酯涂层剂、聚氨酯涂层剂、聚四氟乙烯涂层剂以及橡胶等。

作为织物涂层剂的有机硅不仅具有一般高分子化合物的韧性、高弹性和可塑性,而且有很高的耐热性和化学稳定性。有机硅涂层剂成膜后具有防水透湿性,能让水蒸汽通过,这是通常的涂层剂难以实现的。此外,它还具有手感滑爽,低温柔顺以及能改善涂层织物撕裂强度等特性。但它也有比较明显的缺点,即价格高而强度低。由于有机硅的这些特点,所以一般不将它单独用作涂层剂,而是将其与其它涂层剂混拼或作后处理剂。这样,有机硅虽然用量少,但能改善涂层织物的防水性,并使它的表面滑爽,显著地改善涂层织物的抗粘搭性。

聚丙烯酸酯涂层具有柔软、耐干洗、耐磨、耐老化等优点,而且它有良好的耐光热性。由于丙烯酸聚合物颜色很浅,在光照下可长时间保持涂层成膜的透明度,适合作装饰用材料的涂层。但由于它含有较多亲水基团,因而不耐雨水冲刷,不耐洗。

聚氨酯不需要增塑剂,机械强度好。耐热、耐冲击、耐磨性好,但价格偏高。

聚四氟乙烯是唯一集防水、拒油、防污三种功能于一体的树脂。它耐热、耐氧化、耐气候性好,不霉变,弹性好,无粘搭现象,是一种理想的涂层剂,但价格非常高,故限制了它的使用。但在一些环境要求比较苛刻的情况下,聚四氟乙烯将发挥其难以替代的作用。

橡胶类涂层剂由于其大分子上没有亲水性基团而不具有透湿性,所以应用较少。

为了优化篷盖布的性能,助剂的加入是必须的。

增塑剂:要求能增加涂层剂的可塑性、流动性和柔软性,降低涂层剂的脆性和硬性。

改性剂:用改性剂对涂层剂进行改性以达到提高其柔顺性、耐热性、耐寒性、耐老化性的目的,并适当降低涂层剂的塑化温度。

稳定剂:在一定期限内能减缓或阻止聚合体分解,要求在成形加工时有良好的稳定性、耐光性、相溶性、耐水、耐油、耐腐蚀及化学稳定性,而且毒性小。

阻燃剂:在篷盖布制品中使用的阻燃剂品种繁多,有含卤化合物、含磷化合物等。根据各种阻燃剂的特性,采用复配阻燃剂,使它既可起到吸热分解或吸热升华,隔绝氧气和可燃物扩散的作用,又可起到辅助增塑作用。

填充剂:填充剂加入的目的是在不影响产品质量的前提下,降低原料成本,调节涂层的耐高温性、热稳定性等。

2 篷盖布的性能要求

2.1 力学性能要求

篷盖布的力学性能是其最基本的性能要求。可以从以下几个方面来考虑。

2.1.1 抗拉强度

篷盖布在使用时都要承受各种张力:固定时绷紧要受到张力;使用过程中要受到风、雨、雪等的作用。尽管受到这些外力,仍然要求它们保持原有形状,不轻易变形,这就要求篷盖布有较高的抗拉强度,而且不应有太大的经纬向抗拉强度差异,否则不仅容易产生皱纹,在经济上也不

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合算。

2.1.2 撕裂强度

撕裂强度关系到篷盖布是否会因飞来外物的作用而破裂或由于某些原因在形成孔洞后向四周扩展,形成大的结构撕裂。所以,当张力大时,既要求篷盖布有高的抗拉强度,也要求其具有较高的撕裂强度。2.1.3 剥离强度

对于篷盖布,涂层与基布的粘着力是相当重要的质量指标。在实际使用过程中,篷盖布会受到各种破坏因素的作用,涂层与基布之间会产生局部分离现象,并逐步扩展,进而影响篷盖布的外观质量和使用效果。因此要求篷盖布具有较高的剥离强度,即具有较高的粘接牢度。2.1.4 其它力学性能要求

除了上述各种力学性能外,篷盖布还需具备

一定的抗蠕变性、抗重复疲劳性、耐磨损性和耐弯曲挠折性等。2.2 特殊功能性要求2.2.1 防水性

篷盖布对防水性要求特别高,要求能完全阻止水的渗透,即使在暴风雨下或经多次雨水冲刷后也能达到这样的水平。防水性能的高低主要取决于涂层剂的选用。2.2.2 耐腐蚀性

篷盖布在使用过程中,经常接触到众多种类的腐蚀性物质。由于这些腐蚀性介质的作用,使篷盖布基布织物的性能,如强度、纤度、伸长等发生变化,使纤维聚合物产生水解、分解等现象。篷盖布的耐腐蚀性主要取决于基布纤维分子和涂层剂的组成。

2.2.3 耐气候性

篷盖布经常要受到风吹、雨打、日晒的作

用,所以其耐气候性十分重要。其中,耐光性主要取决于涂层剂的性能,如果涂层剂的抗紫外线性好,可使基布纤维少受损伤,从而延长篷盖布的使用寿命。2.2.4 阻燃性

从使用的安全性出发,要求篷盖布有较好的阻燃性。阻燃性可通过选用阻燃纤维和阻燃基布获得,也可通过在涂层剂中加入阻燃剂来实现。2.2.5 其它功能性要求

除了上述几种功能性要求外,还要求篷盖布具有优越的耐寒性、耐热性等。

3 结语

为了尽量缩小与国外篷盖布的差距,充分满足国内对篷盖布的需求,在产品结构和产品功能性方面还需多下工夫,使产品在品种、质量、性能上与消费者日益多样化的需求相适应,以取得较好的经济效益和社会效益。

参考文献

[1] 孙元,邓新华,等.阻燃、防水、透湿篷盖布的研

制[J ].消防科学与技术,1999(2):50~52.

[2] 马晓光,顾振亚.多功能篷盖布的研制[J ].染整

技术,1997,19(1):12~14.

[3] 吴伟.篷盖布[J ].纺织科学研究,1994(3):102

~106.

[4] 李平,覃凤英.P AA 改性P VC 篷盖布产品开发

[J ].广西化纤通讯,1993,21(2):17~23.

S I M PL E D I SCUSS I O N O N THE STRUCTURE AND PERFO R M ANCE

REQU I R M ENT O F CO VER I NG CLO TH

L I U Cheng 2kun,MA J ian 2wei

(Q ingdao University Textile &Gar ment College,Shangdong Q ingdao 266071)

Abstract:W ith the app licati on fields of the covering cl oth widen gradually,its dose is gr owing up.And its p r os pect is very bright .It als o intr oduces the structure and perfor mance require ment of covering cl oth .Key words:covering cl oth;structure;perf or mance require ment

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聚酰亚胺的合成方法2

聚酰亚胺的合成方法 聚酰亚胺是一类环链化合物,根据其结构和制备方法,可分成主链含有脂肪链的聚酰亚胺和主链中含有芳环链的聚酰亚胺2大类。其通式为: 聚酰亚胺由四酸二酐与二胺聚合而成,合成方法有一步法、二步法、三步法和气相沉积法。 2.1一步法 一步法是二酐和二胺在高沸点溶剂中直接聚合生成聚酰亚胺,即单体不经由聚酰胺酸而直接合成聚酰亚胺。该法的反应条件比热处理要温和得多,关键要选择合适的溶剂。为提高聚合物的相对分子质量,应尽量脱去水份。通常采用带水剂进行共沸以脱去生成的水,或用异氰酸酯替代二胺和生成的聚酰胺酸盐在高温高压下聚合。此法的控制工艺尚需完善,并正向实用化迈进。反应方程式如图1。 2.2二步法 二步法是先由二酐和二胺获得前驱体聚酰胺酸,再通过加热或化学方法,分子内脱水闭环生成聚酰亚胺。化学亚胺化法,即用脱水剂处理聚酰胺酸;化学环化后生成的聚酰亚胺中含有大量异酰亚胺,该法制得的聚酰亚胺与用加热方法制得的聚酰亚胺,物理和化学性能有差异,特别是异酰亚胺环具有较低的热稳定性和高化学反应活性;应用不同的脱水剂,环化产物中亚胺/异酰亚胺的比例不同,可认为是互变异构的高度不稳定所引起的。 二步法工艺成熟,但聚酰胺酸溶液不稳定对水汽很敏感,储存过程中常发生分解,所以又出现聚酰胺酸烷基酯法、聚酰胺酸硅烷基酯法等改进方法 聚酰亚胺的另一种前驱体聚酰胺酯,是一种相对稳定的聚合物,能以固态或溶液形式长期存放高相对分子质量的聚酰胺酯通常是由芳香二酸二酯经酰氯化后,与芳香二胺进行溶液缩聚或界面缩聚制得;聚酰胺酯受热或在有机碱的催化下发生酰亚胺化反应生成聚酰亚胺,但脱掉的小分子化

合物是醇或α-烯烃而不是水。中间体聚酰胺酯的溶解性好于聚酰胺酸,可溶于常用低沸点有机溶剂,如二氯甲烷、四氢呋喃等,并可获得高浓度溶液而且可通过改变酯基结构使聚酰胺酯性能各异,可用于制备高强高模材料,是合成聚酰亚胺的典型方法。但其酰亚胺化反应活性低,工艺复杂,制造成本高,有待优化。反应方程式如图2。 2.3三步法 三步法是经由聚异酰亚胺得到聚酰亚胺的方法。聚异酰亚胺结构稳定,作为聚酰亚胺的先母体,由于热处理时不会放出水等低分子物质,容易异构化成酰亚胺,能制得性能优良的聚酰亚胺。聚异酰亚胺是由聚酰胺酸在脱水剂作用下,脱水环化为聚异酰亚胺,然后在酸或碱等催化剂作用下异构化成聚酰亚胺,此异构化反应在高温下很容易进行。聚异酰亚胺溶解性好,玻璃化转变温度较低,加工性能优良。聚酰亚胺为不溶、不熔性材料,难于加工,通常采用先在预聚物聚酰亚胺阶段加工,但由于在高温下进行,亚胺化时闭环脱水易使制品产生气孔,导致制品的机械性能和电性能下降,难以获得理想的产品,作为聚酰亚胺预聚的聚异酰亚胺,其玻璃化温度低于对应的聚酰亚胺,热处理时不会放出水分,易异构化成聚酰亚胺,因此用聚异酰亚胺代替聚酰胺酸作为聚酰亚胺的前身材料,可制得性能优良的制品。该法较新颖,正受到广泛关注。 2.4气相沉积法 气相沉积法主要用于制备聚酰亚胺薄膜,反应是在高温下使二酸酐与二胺直接以气流的形式输送到混炼机内进行混炼,制成薄膜,这是由单体直接合成聚酰亚胺涂层的方法。

《材料结构与性能》习题

《材料结构与性能》习题 第一章 1、一 25cm长的圆杆,直径 2.5mm,承受的轴向拉力4500N。如直径拉细成 2.4mm,问: 1)设拉伸变形后,圆杆的体积维持不变,求拉伸后的长度; 2)在此拉力下的真应力和真应变; 3)在此拉力下的名义应力和名义应变。 比较以上计算结果并讨论之。 2、举一晶系,存在S14。 3、求图 1.27 所示一均一材料试样上的 A 点处的应力场和应变场。 4、一陶瓷含体积百分比为95%的 Al 2O(3 E=380GPa)和 5%的玻璃相( E=84GPa),计算上限及下限弹性模量。如该陶瓷含有5%的气孔,估算其上限及下限弹性模量。 5、画两个曲线图,分别表示出应力弛豫与时间的关系和应变弛豫和时间的 关系。并注出: t=0,t= ∞以及 t= τε(或τσ)时的纵坐标。 6、一 Al 2O3晶体圆柱(图1.28 ),直径 3mm,受轴向拉力 F ,如临界抗剪强度τ c=130MPa,求沿图中所示之一固定滑移系统时,所需之必要的拉力值。同时 计算在滑移面上的法向应力。

第二章 1、求融熔石英的结合强度,设估计的表面能为 1.75J/m 2;Si-O 的平衡原子间距为 1.6 ×10-8 cm;弹性模量值从60 到 75GPa。 2、融熔石英玻璃的性能参数为:E=73GPa;γ =1.56J/m 2;理论强度。如材料中存在最大长度为的内裂,且此内裂垂直于作用力的方向,计算由此而导致的强度折减系数。 3、证明材料断裂韧性的单边切口、三点弯曲梁法的计算公式: 与 是一回事。

4、一陶瓷三点弯曲试件,在受拉面上于跨度中间有一竖向切口如图 2.41所示。如果 E=380GPa,μ =0.24 ,求 KⅠc值,设极限载荷达50 ㎏。计算此材料的断裂表面能。 5、一钢板受有长向拉应力350 MPa,如在材料中有一垂直于拉应力方向的 中心穿透缺陷,长 8mm(=2c)。此钢材的屈服强度为 1400MPa,计算塑性区尺 寸 r 0及其与裂缝半长 c 的比值。讨论用此试件来求 KⅠc值的可能性。 6、一陶瓷零件上有以垂直于拉应力的边裂,如边裂长度为:①2mm;②0.049mm;③ 2μ m,分别求上述三种情况下的临界应力。设此材料的断裂韧性为 2 1.62 MPa〃m。讨论诸结果。 7、画出作用力与预期寿命之间的关系曲线。材料系ZTA陶瓷零件,温度在 2 ,慢裂纹扩展指数-40 ,Y 取π 。设保 900℃, KⅠc为 10MPa〃m N=40,常数 A=10 证实验应力取作用力的两倍。 8、按照本章图 2.28 所示透明氧化铝陶瓷的强度与气孔率的关系图,求出经验公式。 9、弯曲强度数据为: 782,784,866,884,884,890,915,922,922,927,942, 944,1012 以及 1023MPa。求两参数韦伯模量数和求三参数韦伯模量数。 第三章 1、计算室温( 298K)及高温( 1273K)时莫来石瓷的摩尔热容值,并请和安杜龙—伯蒂规律计算的结果比较。 2、请证明固体材料的热膨胀系数不因内含均匀分散的气孔而改变。

材料成分结构性能三者间的关系

从钢铁材料看材料成分-结构-性能关系 钢铁从被利用开始至今一直是人类不可替代的原材料,是衡量一个国家综合国力和工业水平的重要指标。 我们都知道初铁外,C的含量对钢铁的机械性能起着重要作用,钢是含碳量为0.03%-2%的铁碳合金。随着碳含量的升高,碳钢的硬度增加、韧性下降。同时含碳量对工艺性能也有很大影响。对可锻性而言,低碳钢比高碳钢好。由于钢加热呈单相奥氏体状态时,塑性好、强度低,便于塑性变形,所以一般锻造都是在奥氏体状态下进行。对焊接性而言,一般来说含碳量越低,钢的焊接性能越好,所以低碳钢比高碳钢更容易焊接。而那些比例极小的合金加入,可以对钢的性能产生很大影响。可以说普通钢、优质钢和高级优质钢就是在这些比例极小的成分作用下分别出来的。那些合金成分的加入可以使钢的组织结构和性能都发生一定的变化,从而具有一些特殊性能。比如说,铬的加入不仅能提高金属的耐腐蚀性和抗氧化性,也能提高钢的淬透性,显著提高钢的强度、硬度和耐磨性;锰可提高钢的强度,提高对低温冲击的韧性;稀土元素可提高强度,改善塑性、体温脆性、耐腐蚀性及焊接性能等等。 钢铁材料的结构特征包括晶体结构、相结构和显微组织结构。钢铁是属于由金属键构成的晶体,因此就具有金属晶体的特性,如延展性。同时这也注定钢的机械性能不仅与其化学性能有关,而其晶体的结构和晶粒的大小影响更大。 铁碳合金的基本组元是纯Fe和Fe3C。铁存在同素异构转变,即在固态下有不同的结构。不同结构的铁与碳可以形成不同的固溶体。碳溶解于 -Fe中形成的固溶体成为铁素体,其含碳量非常低,所以性能与纯铁相似,硬度低、塑性高,并有铁磁性。其显微组织与工业纯铁也相似。碳溶于 -Fe形成的固溶体为奥氏体,具有面心立方结构,可以溶解较多的碳。在一般情况下,奥氏体是一种高温组织,故奥氏体的硬度较低,塑性高。通常在对钢铁材料进行热变形加工,都应将其加热呈奥氏体状态。 由此,从钢铁材料中,我们看到,材料的成分,结构和性能是密不可分的三者。成分和结构往往可以极大的影响材料的性能,而成分和结构之间也是相互影响的。 1、C的含量对钢铁的机械性能起着重要作用,随着碳含量的升高,碳钢的硬度增加、韧性下降。同时含碳量对工艺性能也有很大影响对可锻性而言,低碳钢比高碳钢好。对焊接性而言,一般来说含碳量越低,钢的焊接性能越好。 2、合金成分的加入可以使钢的组织结构和性能都发生一定的变化,从而具有一些特殊性能。比如说,铬的加入不仅能提高金属的耐腐蚀性和抗氧化性,也能提高钢的淬透性,显著提高钢的强度、硬度和耐磨性。 3、钢铁是属于由金属键构成的晶体,因此就具有金属晶体的特性,如延展性。同时这也注定钢的机械性能不仅与其化学性能有关,而其晶体的结构和晶粒的大小影响更大。 4、铁存在同素异构转变,即在固态下有不同的结构。不同结构的铁与碳可以形成不同的固溶体。碳溶解于 -Fe中形成的固溶体成为铁素体,其含碳量非常低,所以性能与纯铁相似,硬度低、塑性高,并有铁磁性。其显微组织与工业纯铁也相似。碳溶于 -Fe形成的固溶体为奥氏体,具有面心立方结构,可以溶解较多的碳。

聚酰亚胺

展开 1 名 词 定 义 2 介 绍 3 概 述 4 分 类

. 1 缩聚型聚酰亚胺 4 . 2 加聚型聚酰亚胺 4 . 3 子类 5 性能 6 质量指标

合 成 途 径 8 应 用 9 展 望 1名词定义 中文名称: 聚酰亚胺 英文名称: polyimide,PI 定义: 重复单元以酰亚胺基为结构特征基团的一类聚合物。具有耐高温、耐腐蚀和优良的电性能。 应用学科: 材料科学技术(一级学科);高分子材料(二级学科);塑料(二级学科) 以上内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布 2介绍 聚酰亚胺是综合性能最佳的有机高分子材料之一,耐高温达400℃以上,长期使用温度范围-200~300℃, 无明显熔点,高绝缘性能,103 赫下介电常数4.0,介电损耗仅0.004~0.007,属F至H级绝缘材料。

英文名:Polyimide 简称:PI 聚酰亚胺 聚酰亚胺是指主链上含有酰亚胺环(-CO-N-CO-)的一类聚合物,其中以含有酞酰亚胺结构的聚合物最为重要。聚酰亚胺作为一种特种工程材料,已广泛应用在航空、航天、微电子、纳米、液晶、分离膜、激光等领域。近来,各国都在将聚酰亚胺的研究、开发及利用列入21世纪最有希望的工程塑料之一。聚酰亚胺,因其在性能和合成方面的突出特点,不论是作为结构材料或是作为功能性材料,其巨大的应用前景已经得到充分的认识,被称为是"解决问题的能手"(protion solver),并认为"没有聚酰亚胺就不会有今天的微电子技术"。 4分类 4.1缩聚型聚酰亚胺 缩聚型芳香族聚酰亚胺是由芳香族二元胺和芳香族二酐、芳香族四羧酸或芳香族四羧酸二烷酯反应而制得的。由于缩聚型聚酰亚胺的合成反应是在诸如二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮等高沸点质子惰性的溶剂中进行的,而聚酰亚胺复合材料通常是采用预浸料成型工艺,这些高沸点质子惰性的溶剂在预浸料制备过聚酰亚胺 程中很难挥发干净,同时在聚酰胺酸环化(亚胺化)期间亦有挥发物放出,这就容易在复合材料制品中产生孔隙,难以得到高质量、没有孔隙的复合材料。因此缩聚型聚酰亚胺已较少用作复合材料的基体树脂,主要用来制造聚酰亚胺薄膜和涂料。 4.2加聚型聚酰亚胺 由于缩聚型聚酰亚胺具有如上所述的缺点,为克服这些缺点,相继开发出了加聚型聚酰亚胺。目前获得广泛应用的主要有聚双马来酰亚胺和降冰片烯基封端聚酰亚胺。通常这些树脂都是端部带有不饱和基团的低相对分子质量聚酰亚胺,应用时再通过不饱和端基进行聚合。 ①聚双马来酰亚胺 聚双马来酰亚胺是由顺丁烯二酸酐和芳香族二胺缩聚而成的。它与聚酰亚胺相比,性能不差上下,但合成工艺简单,后加工容易,成本低,可以方便地制成各种复合材料制品。但固化物较脆。 ②降冰片烯基封端聚酰亚胺树脂 其中最重要的是由NASA Lewis研究中心发展的一类PMR(for insitu polymerization of monomer reactants, 单体反应物就地聚合)型聚酰亚胺树脂。RMR型聚酰亚胺树脂是将芳香族四羧酸的二烷基酯、芳香族二元胺和5 -降冰片烯-2,3-二羧酸的单烷基酯等单体溶解在一种尝基醇(例如甲醇或乙醇)中,为种溶液可直接用于浸渍纤维。 4.3子类 聚酰亚胺是分子结构含有酰亚胺基链节的芳杂环高分子化合物,英文名Polyimide(简称PI),可分为均苯型P I,可溶性PI,聚酰胺-酰亚胺(PAI)和聚醚亚胺(PEI)四类。

聚酰亚胺合成实验

聚酰亚胺合成实验 实验原理 聚酰亚胺是综合性能最佳的之一,耐高温达400℃以上,长期使用温度范围-200~300℃。聚酰亚胺是指主链上含有酰亚胺环的一类,其中以含有结构的聚合物最为重要。聚酰亚胺作为一种特种,已广泛应用在、、、、、、等领域。近来,各国都在将聚酰亚胺的研究、开发及利用列入 21世纪最有希望的之一。聚酰亚胺,因其在性能和合成方面的突出特点,不论是作为或是作为功能性材料,其巨大的应用前景已经得到充分的认识,被称为是"解决问题的能手"(protion solver),并认为"没有聚酰亚胺就不会有今天的微电子技术"。 缩聚型聚酰亚胺 缩聚型芳香族聚酰亚胺是由芳香族二元胺和芳香族二酐、芳香族四羧酸或芳香族四羧酸二烷酯反应而制得的。 加聚型聚酰亚胺

目前获得广泛应用的主要有聚、降冰片烯基封端聚酰亚胺及苯乙炔苯酐封端聚酰亚胺。通常这些树脂都是端部带有不饱和基团的低聚酰亚胺,应用时再通过不饱和端基进行聚合。 合成途径 聚酰亚胺主要由二酐和二胺在极性溶剂,如DMF,DMAC或NMP先进行低温缩聚,获得可溶的聚酰胺酸,成膜或纺丝后加热至300℃左右脱水成环转变为聚酰亚胺;也可以向聚酰胺酸中加入乙酐和叔胺类,进行化学脱水环化,得到聚酰亚胺溶液和粉末。二胺和二酐还可以在高沸点溶剂,如酚类溶剂中加热缩聚,一步获得聚酰亚胺。 应用 由于上述聚酰亚胺在性能和合成化学上的特点,在众多的聚合物中,很难找到如聚酰亚胺这样具有如此广泛的应用方面,而且在每一个方面都显示了极为突出的性能。 1、薄膜:是聚酰亚胺最早的商品之一,用于电机的槽绝缘及电缆绕包材料。主要产品有杜邦Kapton,宇部兴产的Upilex系列和钟渊Apical。透明的聚酰亚胺薄膜可作为柔软的太阳能电池底版。 2. 涂料:作为绝缘漆用于,或作为耐高温涂料使用。 3. :用于航天、航空器及火箭部件。是最耐高温的结构材料之一。例如的超音速客机计划所设计的速度为 2.4M,飞行时为177℃,要求使用寿命为60000h,据报道已确定50%的结构材料为以热塑型聚酰亚胺为基体树脂的碳纤维增强复合材料,每架飞机的用量约为30t。 4. 纤维:弹性模量仅次于碳纤维,作为高温介质及放射性物质的过滤材料和防弹、防火织物。 5. :用作耐高温隔热材料。 6. 工程塑料:有热固性也有热塑型,热塑型可以也可以用注射成型或传递模塑。主要用于自润滑、密封、绝缘及结构材料。广成聚酰亚胺材料已开始应用在压缩机旋片、活塞环及特种泵密封等机械部件上。 7. :用作高温结构胶。广成聚酰亚胺胶粘剂作为电子元件高绝缘灌封料已生产。 8.分离膜:用于各种气体对,如氢/氮、氮/氧、二氧化碳/氮或甲烷等的分离,从空气烃类原料气及中脱除水分。也可作为渗透蒸发膜及。由于聚酰亚胺耐热和耐有机溶剂性能,在对有机气体和液体的分离上具有特别重要的意义。 9. :有负性胶和正性胶,分辨率可达亚微米级。与颜料或染料配合可用于彩色滤光膜,可大大简化加工工序。 10. 在微电子器件中的应用:用作介电层进行层间绝缘,作为缓冲层可以减少应力、提高成品率。作为保护层可以减少环境对器件的影响,还

聚酰亚胺的结构与性能分析及运用

聚酰亚胺的结构与性能分析及运用 李名敏051002109 摘要:聚酰亚胺作为一种特种工程材料,已广泛应用在航空、航天、微电子、纳米、液晶、分离膜、激光等领域。近来,各国都在将聚酰亚胺的研究、开发及利用列入 21世纪最有希望的工程塑料之一。聚酰亚胺,因其在性能和合成方面的突出特点,不论是作为结构材料或是作为功能性材料,其巨大的应用前景已经得到充分的认 识。本文介绍了其基本结构与性能及应用。 关键词:聚酰亚胺;工程塑料;聚合物;结构与性能;应用;结晶度;共轭效应; 分子量 1 引言 聚酰亚胺是分子结构含有酰亚胺基链节的芳杂环高分子化合物,英文名Polyimide(简称PI) ,是目前工程塑料中耐热性最好的品种之一。PI作为一种特种工程材料,已广泛应用在航空、航天、微电子、纳米、液晶、分离膜、激光等领域。近来,各国都在将PI的研究、开发及利用列入21世纪最有希望的工程塑料之一。聚酰亚胺,因其在性能和合成方面的突出特点,不论是作为结构材料或是作为功能性材料,其巨大的应用前景已经得到充分的认识,被称为是"解决问题的能手",并认为"没有聚酰亚胺就不会有今天的微电子技术"[1]。 2 聚酰亚胺的基本结构 聚酰亚胺是指主链上含有酰亚胺环的一类聚合物。均苯型聚酰亚胺是以均苯四甲酸二酐与二胺基二苯醚采用非均相悬浮缩聚法,首先合成出聚酰胺酸(PA酸)再经加热脱水、环化(亚胺化)反应,即得到聚酰亚胺[3]。其亚胺化化学反应式通常为: 在主链重复结构单元中含酰亚胺基团,芳环中的碳和氧以双键相连,芳杂环产生共轭效应,

这些都增强了主键键能和分子间作用力。 3 聚酰亚胺的基本结构与性能的关系 3.1热性能 主链键能大,不易断裂分解。耐低温性好,很低的热膨胀系数。聚酰亚胺大量用于薄膜,突出特点是耐热性好。在250℃下,可连续使用70000h以上。在200℃时拉伸强度达98MPa(1000Kgf/cm2)以上;在300℃经1500h的热老化后,其拉伸强度仍可保持在初始值的2/3以上[5]。分子间距离主要决定于分子的三维堆积密度,分子越规整、对称性越强(越有利于结晶),分子堆积密度就越高,分子间距离就越小。对于同种类的分子,结晶的晶相密度总是高于非晶相密度,这就是结晶有利于耐热性提高的原因。分子主链上引入芳香基团,链刚性增大,使无规热运动链段增大,需要更高的温度链段才能运动(这也是对称的硬链段优先结晶的原因),这就是芳香基团的引入有利于耐热性提高的原因。总之分子间作用力越强、分子间距离越小,分子链刚性越大,所需平衡的无规热运动程度(温度)就越高,耐热性就越好[2]。依此推论,耐热性好的材料,应为分子主链是全芳香(大刚性)、分子间作用力强、分子主链无任何取代基(高对称)的材料,而聚酰亚胺这些条件都符合,所以其具有良好的耐热性。 3.2力学性能 拉伸、弯曲、压缩强度较高;突出的抗蠕变性,尺寸稳定性。聚酰亚胺具有很好的机械性能。作为工程塑料,其弹性模量仅次于碳纤维。纤维增强的PI 塑料的强度[8]、模量能得到进一步提高。聚酰亚胺具有优良的耐磨减摩性,其机械性能随温度波动的变化小,高温下蠕变小,其蠕变速度甚至比铝还小,主要原因是聚酰亚胺分子链中含有大量的芳杂环的共轭效应。 3.3电性能 优良的电绝缘性能。偶极损耗小,耐电弧晕性突出,介电强度高,随频率变化小[7]。聚酰亚胺的大分子中虽然含有相当数量的极性基(如羰基和醚基),但其电绝缘性优良,原因是羰基纳入五元环,醚键与相邻基团形成共扼体系。使其极性受到限制,同时由于大分子的刚性和较高的玻璃化温度,因此在较宽的温度范围内偶极损耗小,电性能十分优良。同时,聚酰哑胺还具有优异的耐电晕性能。这些性能在宽广的温度范围和频率范围内仍能保持较高的水平。 3.4耐化学药品性

工程材料的分类及性能

工程材料的分类及性能 字体: 小中大 | 打印发表于: 2006-11-09 15:38 作者: xlktiancai 来源: 中国机械资讯网 材料的分类 材料的种类繁多,用途广泛。工程方面使用的材料有机械工程材料、土建工程材料、电工材料、电子材料等。在工程材料领域中,用于机械结构和机械零件并且主要要求机械性能的工程材料,又可分为以下四大类: 金属材料具有许多优良的使用性能(如机械性能、物理性能、化学性能等)和加工工艺性能(如铸造性能、锻造性能、焊接性能、热处理性能、机械加工性能等)。特别可贵的是,金属材料可通过不同成分配制,不同工艺方法来改变其内部组织结构,从而改善性能。加之其矿藏丰富,因而在机械制造业中,金属材料仍然是应用最广泛、用量最多的材料。在机械设备中约占所用材料的百分之九十以上,其中又以钢铁材料占绝大多数。 随着科学技术的发展,非金属材料也得到迅速的发展。非金属材料除在某些机械性能上尚不如金属外,它具有金属所不具备的许多性能和特点,如耐腐蚀、绝缘、消声、质轻、加工成型容易、生产率高、成本低等。所以在工业中的应用日益广泛。作为高分子材料的主体——工程塑料(如聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚酰胺、ABS塑料、环氧塑料等)已逐渐替代一些金属零件,应用于机械工业领域中。古老的陶瓷材料也突破了传统的应用范围,成为高温结构材料和功能材料的重要组成部分。 金属材料和非金属材料在性能上各有其优缺点。近年来,金属基复合材料、树脂基复合材料和陶瓷基复合材料的出现,为集中各类材料的优异性能于一体开辟了新的途径,在机械工程中的应用将日益广泛。

9-1.gif 我也来说两句查看全部回复 最新回复 xlktiancai (2006-11-09 15:39:31) 材料的性能一、力学性能材料受力后就会产生变形,材料力学性能 是指材料在受力时的行为。描述材料变形行为的指标是应力ζ和应变ε,ζ是单位面积上的作用力,ε是单位长度的变形。描述材料力学性能的 主要指标是强度、延性和韧性。其中,强度是使材料破坏的应力大小的度 量;延性是材料在破坏前永久应变的数值;而韧性却是材料在破坏时所吸 收的能量的数值。设计师们对这些力学性能制订了各种各样的规范。例 如,对一种钢管,人们要求它有较高的强度,但也希望它有较高的延性,以增加韧性,由于在强度和延性二者之间往往是矛盾的,工程师们要做出 最佳设计常常需要在二者中权衡比较。同时,还有各种各样的方法确定材 料的强度和延性。当钢棒弯曲时就算破坏,还是必须发生断裂才算破坏? 答案当然取决于工程设计的需要。但是这种差别表明至少应有两种强度判 据:一种是开始屈服,另一种是材料所能承受的最大载荷,这说明仅仅描 述材料强度的指标至少就有两个以上。一般来说,描述材料力学性能的指 标有以下几项: 1.弹性和刚度图1-6是材料的应力—应变图(ζ—ε 图)。(a)无塑性变形的脆性材料(例如铸铁);(b)有明显屈服 点的延性材料(例如低碳钢);(c)没有明显屈服点的延性材料(例如纯铝)。在图中的ζ—ε曲线上,OA段为弹性阶段,在此阶段,如卸去 载荷,试样伸长量消失,试样恢复原状。材料的这种不产生永久残余变形 的能力称为弹性。A点对应的应力值称为弹性极限,记为ζe。材料在弹 性范围内,应力与应变成正比,其比值E=ζ/ε(MN/m2)称为弹性模量。

材料结构与性能(珍藏版)

材料结构与性能(珍藏版) 一、何为金属键?金属的性能与金属键有何关系? 二、试说明金属结晶时,为什么会产生过冷? 三、结合相关工艺或技术说明快速凝固的组织结构特点。 四、画出铁碳合金相图,并指出有几个基本的相和组织?说明它们的结构和 性能特点。 五、说明珠光体和马氏体的形成条件、组织形态特征和性能特点。 六、试分析材料导热机理。金属、陶瓷和玻璃导热机制有何区别?将铬、 银、Ni-Cr合金、石英、铁等物质按热导率大小排序,并说明理由。 七、从结构上解释,为什么含碱土金属的玻璃适用于介电绝缘? 八、列举一些典型的非线性光学材料,并说明其优缺点。 九、什么是超疏水、超亲水?超疏水薄膜对结构与表面能有什么要求? 十、导致铁磁性和亚铁磁性物质的离子结构有什么特征? 答案自测 特别重要的名词解释 原子半径:按照量子力学的观点,电子在核外运动没有固定的轨道,只是概率分布不同,因此对原子来说不存在固定的半径。根据原子间作用力的不同,原子半径一般可分为三种:共价半径、金属半径和范德瓦尔斯半径。通常把统和双原子分子中相邻两原子的核间距的一半,即共价键键长的一半,称作该原子的共价半径(r c);金属单质晶体中相邻原子核间距的一半称为金属半径 (r M);范德瓦尔斯半径(r V)是晶体中靠范德瓦尔斯力吸引的两相邻原子核间距的一半,如稀有气体。

电负性:Parr等人精确理论定义电负性为化学势的负值,是体系外势场不变的条件下电子的总能量对总电子数的变化率。 相变增韧:相变增韧是由含ZrO2的陶瓷通过应力诱发四方相(t相)向单斜相(m相)转变而引起的韧性增加。当裂纹受到外力作用而扩展时,裂纹尖端形成的较大应力场将会诱发其周围亚稳t-ZrO2向稳定m-ZrO2转变,这种转变为马氏体转变,将产生近4%的体积膨胀和1%-7%的剪切应变,对裂纹周围的基体产生压应力,阻碍裂纹扩展。而且相变过程中也消耗能量,抑制裂纹扩展,提高材料断裂韧性。 Suzuki气团:晶体中的扩展位错为保持热平衡,其层错区与溶质原子间将产生相互作用,该作用被成为化学交互作用,作用的结果使溶质原子富集于层错区内,造成层错区内的溶质原子浓度与在基体中的浓度存在差别。这种不均匀分布的溶质原子具有阻碍位错运动的作用,也成为Suzuki气团。

3一分钟读懂聚酰亚胺PI材料结构与性能

通常所说的聚酰亚胺材料是分子结构含有酰亚胺基链节的芳杂环高分子化合物,英文名Polyimide(简称PI),是目前工程塑料中耐热性最好的品种之一。 聚酰亚胺结构与性能的关系如下图所示: 聚酰亚胺主要性质如下: 1、全芳香聚酰亚胺按热重分析,其开始分解温度一般都在500℃左右。由联苯二酐和对苯二胺合成的聚酰亚胺,热分解温度达到600℃,是迄今聚合物中热稳定性最高的品种之一。

2、聚酰亚胺可耐极低温,如在-269℃的液态氦中不会脆裂。 3、聚酰亚胺具有优良的机械性能,未填充的塑料的抗张强度都在100MPa以上,均苯型聚酰亚胺的薄膜(Kapton)为170MPa以上,而联苯型聚酰亚胺(Upilex S)达到400MPa。作为工程塑料,弹性膜量通常为3-4GPa,纤维可达到 200Gpa,据理论计算,均苯二酐和对苯二胺合成的纤维可达500GPa,仅次于碳纤维。 4、聚酰亚胺的热膨胀系数在2×10-5-3×10-5,广成热塑性聚酰亚胺3×10-5,联苯型可达10-6℃,个别品种可达10-7。 5、一些聚酰亚胺品种不溶于有机溶剂,对稀酸稳定,一般的品种不大耐水解,这个看似缺点的性能却使聚酰亚胺有别于其他高性能聚合物的一个很大的特点,即可以利用碱性水解回收原料二酐和二胺,例如对于Kapton薄膜,其回收率可达80%-90%。改变结构也可以得到相当耐水解的品种,如经得起120℃,500小时水煮。 6、聚酰亚胺具有很高的耐辐照性能,其薄膜在5×109rad 快电子辐照后强度保持率为90%。

7、聚酰亚胺具有良好的介电性能,介电常数为3.4左右,引入氟,或将空气纳米尺寸分散在聚酰亚胺中,介电常数可以降到2.5左右。介电损耗为10-3,介电强度为 100-300KV/mm,广成热塑性聚酰亚胺为300KV/mm,体积电阻为1017Ω/cm。这些性能在宽广的温度范围和频率范围内仍能保持在较高的水平。 8、聚酰亚胺是自熄性聚合物,发烟率低。 9、聚酰亚胺在极高的真空下放气量很少。 10、聚酰亚胺无毒,可用来制造餐具和医用器具,并经得起数千次消毒。有一些聚酰亚胺还具有很好的生物相容性,例如,在血液相容性实验为非溶血性,体外细胞毒性实验为无毒。 聚酰亚胺PI性质小结: 1、力学性能:拉伸、弯曲、压缩强度较高,突出的抗蠕变性和尺寸稳定性。 2、热性能:主链键能大、不易断裂分解、耐高温、耐低温、低热膨胀系数。

《材料结构与性能》课程论文

《材料结构与性能》课程论文 刚玉-尖晶石浇注料微结构参数控制及其强度、热震稳定性和抗渣性能研究 学生姓名:周文英 学生学号:201502703043 撰写日期:2015年11月

摘要 本文通过使用环境对耐火材料的要求,耐火材料与结构参数的分析,耐火材 料结构控制措施进展分析等方面总结了耐火材料的使用现状,并提出了下一步耐 火材料的改进措施。分别是:在基质中加入一定量的硅微粉,改变液相的粘度, 提高抗渣性;控制铝镁浇注料基质的粒径分布,使大颗粒含量一定保证其高温强度;使用球形轻骨料代替原来的致密骨料,提高气孔率,降低体积密度,提高能 源利用率,降低能耗。 关键词:铝镁浇注料;高温强度;抗渣性;热震稳定性 Abstract Requirements of the apply for fire resistance, analysis of refractory materials and structure parameters, current application and the promotion about the refractory are introduced in this paper. It included that: add some sillicon power into matrix in order to improve the viscosity of the liquid for abtaining better slag resistance; control the distribution of the particle in the matrix to ensure the high temperature strength; use spherical light aggregate instead of the original density aggregate to improve porosity and the rate of energy. Keywords:Alumina-Magnesia castable; high temperature strength; slag resistance; themal shock resistance.

山大复合材料结构与性能复习题参考答案.doc

1、简述构成复合材料的元素及其作用 复合材料由两种以上组分以及他们之间的界面组成。即构成复合材料的元素包括基体相、增强相、界面相。 基体相作用:具有支撑和保护增强相的作用。在复合材料受外加载荷时,基体相一剪切变形的方式起向增强相分配和传递载荷的作用,提高塑性变 形能力。 增强和作用:能够强化基体和的材料称为增强体,增强体在复合材料中是分散相, 在复合材料承受外加载荷时增强相主要起到承载载荷的作用。 界面相作用:界面相是使基体相和增强相彼此相连的过渡层。界面相具有一定厚度,在化学成分和力学性质上与基体相和增强相有明显区别。在复 合材料受外加载荷时能够起到传递载荷的作用。 2、简述复合材料的基本特点 (1)复合材料的性能具有可设计性 材料性能的可设计性是指通过改变材料的组分、结构、工艺方法和工艺参数来调节材料的性能。显然,复合材料中包含了诸多影响最终性能、可调节的因素,赋予了复合材料的性能可设计性以极大的自由度。 ⑵ 材料与构件制造的一致性 制造复合材料与制造构件往往是同步的,即复合材料与复合材料构架同时成型,在采用某种方法把增强体掺入基体成型复合材料的同时?,通常也就形成了复合材料的构件。 (3)叠加效应 叠加效应指的是依靠增强体与基体性能的登加,使复合材料获得一?种新的、独特而又优于个单元组分的性能,以实现预期的性能指标。 (4)复合材料的不足 复合材料的增强体和基体可供选择地范围有限;制备工艺复杂,性能存在波动、离散性;复合材料制品成本较高。

3、说明增强体在结构复合材料中的作用能够强化基体的材料称为增强体。增强体在复合材料中是分散相。复合材料中的增强体,按几何形状可分为颗 粒状、纤维状、薄片状和由纤维编制的三维立体结构。喑属性可分为有机增强体 和无机增强体。复合材料中最主要的增强体是纤维状的。对于结构复合材料,纤 维的主要作用是承载,纤维承受载荷的比例远大于基体;对于多功能复合材料, 纤维的主要作用是吸波、隐身、防热、耐磨、耐腐蚀和抗震等其中一种或多种, 同时为材料提供基本的结构性能;对于结构陶瓷复合材料,纤维的主要作用是增 加韧性。 4、说明纤维增强复合材料为何有最小纤维含量和最大纤维含量 在复合材料中,纤维体积含量是一个很重要的参数。纤维强度高,基体韧性好,若加入少量纤维,不仅起不到强化作用反而弱化,因为纤维在基体内相当于裂纹。所以存在最小纤维含量,即临界纤维含量。若纤维含量小于临界纤维量,则在受外载荷作用时,纤维首先断裂,同时基体会承受载荷,产生较大变形,是否断裂取决于基体强度。纤维量增加,强度下降。当纤维量大于临界纤维量时,纤维主要承受载荷。纤维量增加强度增加。总之,含量过低,不能充分发挥复合材料中增强材料的作用;含量过高,由于纤维和基体间不能形成一定厚度的界面过渡层, 无法承担基体对纤维的力传递,也不利于复合材料抗拉强度的提高。 5、如何设才计复合材料 材料设计是指根据对?材料性能的要求而进行的材料获得方法与工程途径的规划。复合材料设计是通过改变原材料体系、比例、配置和复合工艺类型及参数,来改变复合材料的性能,特别是是器有各向异性,从而适应在不同位置、不同方位和不同环境条件下的使用要求。复合材料的可设计性赋予了结构设计者更大的自由度,从而有可能设计出能够充分发掘与应用材料潜力的优化结构。复合材料制品的设计与研制步骤可以归纳如下: 1)通过论证明确对于材料的使用性能要求,确定设计目标 2)选择材料体系(增强体、基体) 3)确定组分比例、几何形态及增强体的配置 4)确定制备工艺方法及工艺参数

材料结构和性能解答(全)

1、离子键及其形成的离子晶体陶瓷材料的特征。 答:当一个原子放出最外层的一个或几个电子成为正离子,而另一个原子接受这些电子而成为负离子,结果正负离子由于库仑力的作用而相互靠近。靠近到一定程度时两闭合壳层的电子云因发生重叠而产生斥力。这种斥力与吸引力达到平衡的时候就形成了离子键。此时原子的电中性得到维持,每一个原子都达到稳定的满壳层的电子结构,其总能量达到最低,系统处于最稳定状态。因此,离子键是由正负离子间的库仑引力构成。由离子键构成的晶体称为离子晶体。离子晶体一般由电离能较小的金属原子和电子亲和力较大的非金属原子构成。离子晶体的结构与特性由离子尺寸、离子间堆积方式、配位数及离子的极化等因素有关。 离子键、离子晶体及由具有离子键结构的陶瓷的特性有: A、离子晶体具有较高的配位数,在离子尺寸因素合适的条件下可形成最密排的结构; B、离子键没有方向性 C、离子键结合强度随电荷的增加而增大,且熔点升高,离子键型陶瓷高强度、高硬度、高熔点; D、离子晶体中很难产生自由运动的电子,低温下的电导率低,绝缘性能优良; E、在熔融状态或液态,阳离子、阴离子在电场的作用下可以运动,故高温下具有良好的离子导电性。 F、吸收红外波、透过可见波长的光,即可制得透明陶瓷。 2、共价键及其形成的陶瓷材料具有的特征。 答:当两个或多个原子共享其公有电子,各自达到稳定的、满壳层的状态时就形成共价键。由于共价电子的共享,原子形成共价键的数目就受到了电子结构的限制,因此共价键具有饱和性。由于共价键的方向性,使共价晶体不密堆排列。这对陶瓷的性能有很大影响,特别是密度和热膨胀性,典型的共价键陶瓷的热膨胀系数相当低,由于个别原子的热膨胀量被结构中的自由空间消化掉了。 共价键及共价晶体具有以下特点: A、共价键具有高的方向性和饱和性; B、共价键为非密排结构; C、典型的共价键晶体具有高强度、高硬度、高熔点的特性。 D、具有较低的热膨胀系数; E、共价键由具有相似电负性的原子所形成。 3、层状结构材料的各向异性。 答:层状结构中范德华力起着重要的作用,陶瓷的层状结构间有较强的若键存在使得层与层之间连接在一起。蒙脱石和石墨的结构层内键合类型不同于层间键合类型,因此材料显示出较高的各向异性。所有的这些层状结构的层与层之间很容易滑移,粘土矿物中的这种层状结构使它在有水的情况下容易发生塑性变形。 4、影响陶瓷材料密度的因素。 答:密度是指单位体积的质量,陶瓷材料的密度有四种表示方式,分别是:结晶学密度、理论密度、体积密度、相对密度。前三种在制作过程中没有形成气孔,在结构内的原子间只有间隙。陶瓷材料的密度主要取决于元素的尺寸,元素的质量和结构堆积的紧密程度。相对原子质量大的元素构成的陶瓷材料显示出较高的密度,如碳化钨、氧化铪等。金属键合和离子键合陶瓷中的原子形成紧密堆积,会使其密度比共价键键合陶瓷(较开放的结构)的密度更奥一些,如锆石英。 5、硬度所反映的材料的能力;静载荷压入法测定硬度的原理。

聚酰亚胺

聚酰亚胺( PI) 聚酰亚胺是综合性能最佳的有机高分子材料之一,耐高温达 400℃以上,长期使用温度范围-200~300℃,无明显熔点,高绝缘性能,103 赫下介电常数,介电损耗仅~,属F至H级绝缘材料。 聚酰亚胺是指主链上含有酰亚胺环(-CO-NH-CO-)的一类聚合物,其中以含有酞酰亚胺结构的聚合物最为重要。 性能: 1.外观淡黄色粉末 2.弯曲强度(20℃) ≥170MPa 3.密度~cm3 4.冲击强度(无缺口) ≥28kJ/m2 5.拉伸强度≥100 MPa 6.维卡软化点 >270℃ 7.吸水性(25℃,24h) 8.伸长率 >120% 钛酸钡 分子式:BaTiO3 分子量:性状白色粉末熔点1625℃相对密度溶解性:溶于浓硫酸、盐酸及氢氟酸,不溶于热的稀硝酸、水和碱。熔点:1625℃ 钛酸钡是一致性熔融化合物,其熔点为1618℃。在此温度以下,1460℃以上结晶出来的钛酸钡属于非铁电的6/mmm。此时,六方晶系是稳定的。在1460~130℃之间钛酸钡转变为立方钙钛矿型结构。在此结构中Ti4+(钛)居于O2-(氧离子)构成的氧中央,Ba2+(钡

离子)则处于八个氧八面体围成的空隙中(见右图)。此时的钛酸钡晶体结构对称性极高,因此无偶极矩产生,晶体无,也无。 随着温度下降,晶体的对称性下降。当温度下降到130℃时,钛酸钡发生顺电-铁电相变。在130~5℃的温区内,钛酸钡为四方晶系4mm,具有显着地铁电性,其沿c轴方向,即[001]方向。钛酸钡从转变为四方晶系时,结构变化较小。从来看,只是沿原的一轴(c 轴)拉长,而沿另两轴缩短。 当温度下降到5℃以下,在5~-90℃温区内,转变成mm2点群,此时晶体仍具有,其自发极化强度沿原立 方的面对角线[011]方向。为了方便起 见,通常采用的参数来描述的。这样处理 的好处是使我们很容易地从中看出的情 况。钛酸钡从转变为正交晶系,其结构变 化也不大。从来看,相当于原的一根面对 角线伸长了,另一根面对角线缩短了,c轴不变。 当温度继续下降到-90℃以下时,晶体由转变为三方晶系3m,此时晶体仍具有铁电性,其自发极化强度方向与原立方晶胞的[111]方向平行。钛酸钡从转变成三方晶系,其结构变化也不大。从晶胞来看,相当于原立方晶胞的一根伸长了,另一根体对角线缩短了。

材料结构与性能答案(DOC)

1.材料的结构层次有哪些,分别在什么尺度,用什么仪器进行分析? 现在,人们通过大量的科学研究和工程实践,已经充分认识到物质结构的尺度和层次是有决定性意义的。 在不同的尺度下,主要的,或者说起决定性的问题现象和机理都有很大的差异,因此需要我们用不同的思路和方法去研究解决这些问题。更值得注意的是空间尺度与时间尺度还紧密相关,不同空间尺度下事件发生及进行的时间尺度也很不相同。一般地讲,空间尺度越大的,则描述事件的时间尺度也应越长。不同的学科关注不同尺度的时空中发生的事件。现代科学则按人眼能否直接观察到,且是否涉及分子、原子、电子等的内部结构或机制,而将世界粗略地划分为宏观(Macro-scopic)世界和微观(Microscopic)世界。之后,又有人将可以用光学显微镜观察到的尺度范围单独分出,特别地称作/显微结构(世界)。随着近年来材料科学的迅速发展,材料科学家中有人将微观世界作了更细致地划分。而研究基本粒子的物理学家可能还会把尺度向更小的方向收缩,并给出另外的命名。对于宏观世界,根据尺度的不同,或许还可以细分为/宇宙尺度/太阳系尺度/地球尺度和/工程及人体尺度等。人类的研究尺度已小至基本粒子,大至全宇宙。但到目前为止,关于/世界的认识还在不断深化,因而对其划分也就还处于变动之中。即使是按以上的层次划分,其各界之间的边界也比较模糊,有许多现象会在几个尺度层次中发生。 在材料科学与工程领域中,对于材料结构层次的划分尚不统一,可以列举出许多种划分方法,例如:有的材料设计科学家按研究对象的空间尺度划分为三个 层次: (1)工程设计层次:尺度对应于宏观材料,涉及大块材料的加工和使用性能的设计研究。 (2)连续模型尺度:典型尺度在1Lm量级,这时材料被看作连续介质,不考虑其中单个原子、分子的行为。 (3)微观设计层次:空间尺度在1nm量级,是原子、分子层次的设计。 国外有的计算材料学家,按空间和时间尺度划分四个层次〔1〕,即 (1)宏观 这是人类日常活动的主要范围,即人通过自身的体力,或借助于器械、机械等所能通达的时空。人的衣食住行,生产、生活无不在此尺度范围内进行。其空间尺度大致在0.1mm(目力能辨力最小尺寸)至数万公里人力跋涉之最远距离),时间尺度则大致在0.01秒(短跑时人所能分辨的速度最小差异)至100年(人的寿命差不多都在百年以内)。现今风行的人体工程学就是以人体尺度1m上下为主要参照的。 (2)介观 介观的由来是说它介于/宏观与/微观之间。其尺度主要在毫米量级。用普通光学显微镜就可以观察。在材料学中其代表物是晶粒,也就是说需要注意微结构了,如织构,成分偏析,晶界效应,孔中的吸附、逾渗、催化等问题都已开始显现。现在,介观尺度范围的研究成果在材料工程领域,如耐火材料工业、冶金工业等行业中有许多直接而成功的应用。 (3)微观 其尺度主要在微米量级,也就是前面所说/显微结构(世界)0。多年以来借助于光学显微镜、电子显微镜、X)衍射分析、电子探针等技术对于晶态、非晶态材料在这一尺度范围的行为表现有较多的研究,许多方法已成为材料学的常规手段。在材料学中,这一尺度的代表物有晶须、雏晶、分相时产生的液滴等。 (4)纳观 其尺度范围在纳米至微米量级,即10-6~10-9m,大致相当于几十个至几百个原子集合体的尺寸。在这一尺度范围已经显现出量子性,已经不再能将研究对象作为/连续体0,不能再简单地

复合材料的性能和应用

摘要:近年来,各种复合材料制备技术日益更新,从陶瓷基复合材料、金属基复合材料到聚合物基复合材料,各种制备技术都得到了很大改善,使得复合材料的性能和应用得到了显著提高。本文综述陶瓷基复合材料、金属基复合材料、聚合物基复合材料等几种重要的研究方法以及应用。 关键词:先进,复合材料,制造技术。 正文:一·陶瓷基复合材料 工程陶瓷的开发是目前国内外甚为重视的新型材料研究领域。纯陶瓷材料因其脆性,不能满足苛刻条件下的使用要求。因此,目前广泛采取增韧技术来提高陶瓷的使用性能。纤维和晶须增韧陶瓷是一类有效的方法。用纤维来增韧陶瓷的技术是十年代以后开始的,最初是用碳纤维增强陶瓷,八十年代以来又开发了用陶瓷纤维和晶须增韧陶瓷,增韧效果不断取得进展,增韧技术也不断有所创新。连续纤维增强陶瓷基复合材料是最有前途的高温结构材料之一,以其优异的高韧性、高强度得到世界各国的高度重视。 连续纤维补强陶瓷基复合料(Continuous Fiber Reinforced Ceramic Matrix Composites,简称CFCC)是将耐高温的纤维植入陶瓷基体中形成的一种高性能复合材料。由于其具有高强度和高韧性,特别是具有与普通陶瓷不同的非失效性断裂方式,使其受到世界各国的极大关注。连续纤维增强陶瓷基复合材料已经开始在航天航空、国防等领域得到广泛应用.20世纪70年代初,科学家在连续纤维增强聚合物基复合材料和纤维增强金属基复合材料研究基础上,首次提出纤维增强陶瓷基复合材料的概念,为高性能陶瓷材料的研究与开发开辟了一个方向。随着纤维制备技术和其它相关技术的进步,人们逐步开发出制备这类材料的有效方法,使得纤维增强陶瓷基复合材料的制备技术日渐成熟。 由于纤维增强陶瓷基复合材料有着优异的高温性能、高韧性、高比强、高比模以及热稳定性好等优点,能有效地克服对裂纹和热震的敏感性[5-6],因此,在重复使用的热防护领域有着重要的应用和广泛的市场。连续纤维增韧陶瓷基复合材料具有类似金属的断裂行为,对裂纹不敏感,不会发生灾难性破坏。其耐高温和低密度特性,使其成为发展先进航空发动机、火箭发动机和空天飞行器防热结构的关键材料。 二·金属基复合材料 金属基复合材料具有比强度高,比刚度高,耐热,耐磨,导热,导电,尺寸稳定等优点,是一种很有发展前途的新材料,金属基复合材料广泛应用于制造航空抗天零部件,也用于制造各种民用产品。 按基体分,金属基复合材料分为:铝基、镁基、钛基、锌基、铁基、铜基等金属基复合材料;按增强材料分,可分为:纤维增强金属基复合材料;其纤维有C、SiC、Si3N4、B4C、Al2O3等纤维;粒子增强金属基复合材料,增强粒子有:Al2O3、TiC、SiC、Si3N4、BN、SiC、MgO等。 纤维增强金属基复合材料的制造方法: (1)叠层加压法:工艺过程是:将金属(合金)箔片或纤维增强金属片按要求剪裁,并一层一层的进行叠层,然后加热加压进行成型和连接,一般是在真空或气体中进行。适于这种方法的材料有铝、钛、铜、高温合金,其增强纤维随需要而定。为了改善连接性能,有事在两片之间加入中间金属或在待连接表面涂覆或沉积一层中间金属。 (2)辊轧成型连接法:其主要的基材是铝、钛箔片,增强纤维主要是B、C、SiC、Si3N4等,有时在基材表面要涂覆一层低熔点的中间金属,增强纤维表面要预先浸沾铝或经物理气相沉积(PVI)、化学气相沉积(CVI)处理。 (3)钎焊法:在增强纤维与基材之间加入箔状、粉末状或膏状的钎料,经真空钎焊或保护钎焊而成。钎焊法可以制造管材、型材、叶片等。 (4)热等静压法:如图2所示,其工艺过程是:将纤维与基材进行叠层并装入一模具中,

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