聚合物基复合材料

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,聚合物基复合材料,玻璃化纤维增强聚合物复合材料,4.1 概述,聚合物基复合材料（PMC）是以有机聚合物为基体，连续纤维为增强材料组合而成的。,聚合物基体材料强度低，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。,纤维和基体之间的良好的结合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。,4.2,复合材料,特点,4.3,聚合物基发展史,两千多年前，我国就用麻丝和大漆制成了漆器,。,1839,年美国人,Charles Goodyear,发明了橡胶硫化法，而硫化橡胶本身是由橡胶、填料、硫化剂等其他助剂组成的复合材料,热固性塑料工业的发展和复合材料工业的发展是相辅相成的。,热塑性塑料复合材料的发展要滞后一些。最早的应用是在,PVC,的生产中加入了碳酸钙，目的是降低成本。,4.,4,聚合物基体,玻璃纤维增强型,分类,复合材料,增强纤维种类,碳纤维增强型,芳纶纤维增强型,基体材料性能,通用型,耐化学介质腐蚀型,耐高温型,复合材料成型,固化方式,常温常压固化成型,高温加压固化成型,阻燃型,聚合物基体的结构形式,热固性树脂基复合材料,热塑性树脂基复合材料,4.,5,纤维增强聚合物复合材料,在现代复合材料的发展历史中，纤维增强材料是最大的功臣，也可以说是现代复合材料的支柱。最早使用的复合材料就是玻璃纤维增强塑料，至今在高技术新材料领域纤维增强复合材料仍然在发挥重要的作用。,主要有,玻璃纤维,、芳纶纤维（,kevlar,纤维）、尼龙纤维、聚乙烯纤维、碳纤维、硼纤维、碳化硅纤维、氧化铝纤维以及金属纤维（如钨、钼、不锈钢丝等）。,碳纤维,芳纶纤维,4.,6,玻璃纤维,增强热塑性塑料,玻璃纤维是由含有各种金属氧化物的硅酸盐类，经熔融后以极快的速度抽丝而成。,性能特点：,不燃、耐高温、电绝缘、热膨胀系数小、化学稳定性好。,可用来制作绝缘材料，纤维内窥镜、光导纤维，还可以做复合材料的增强材料。,4.6.1,玻璃纤维的结构,4.6.2,玻璃纤维的性能特点,4.,7.1,玻璃纤维增强聚丙烯,玻璃纤维增强聚丙烯(代号FRPP)特点是机械强度大大提高，当短切玻璃纤维增加到3040时，其强度达到顶峰，抗拉强度达到100MPa。,吸水率很小，是聚甲醛和聚碳酸酯的十分之一。在高温、高浓度的强酸、强碱中会使机械强度下降。在有机化合物的浸泡下会降低机械强度，并有增重现象。,4.,7,.,2,玻璃纤维,聚酰胺,聚酰胺是一种热塑性工程塑料，本身的强度就比一般通用塑料的强度高，耐磨性好，但因吸水率太大，影响了尺寸稳定性，耐热性也较低,。,用玻璃纤维增强的聚酰氨，这些性能就会大大改善。,玻璃纤维增强聚酰胺,(,代号,FRPA),的品种很多。有玻璃纤维增强尼龙,6(FRPA6),、玻璃纤维增强尼龙,66(FRPA66),、玻璃纤维增强尼龙,1010(FRPA1010),等。,4.,7.3,玻璃纤维增强聚苯乙烯类塑料,聚苯乙烯类树脂目前已成为系列产品，多为橡胶改性树脂，例如：丁二烯,苯乙烯共聚物,(BS),、丙烯腈,苯乙烯共聚物,(AB),、丙烯腈一丁二烯,苯乙烯共聚物,(ABS),等。,这些共聚物大大改善了纯聚苯乙烯的性能，使原来只是一种通用塑料的聚苯乙烯改性成为工程塑料。耐冲击性和耐热性提高了。,这些聚合物再用长玻璃纤维或短切玻璃纤维增强后，其机械强度及耐高、低温性、尺寸稳定性均大有提高。,4.,7.4,玻璃纤维增强聚碳酸酯,玻璃纤维增强聚碳酸酯聚(代号PC)碳酸酯是一种透明度较高的工程塑料，它的刚韧相兼的特性是其他塑料无法相比的，唯一不足之处是易产生应力开裂、耐疲劳性差。,加入玻璃纤维以后，P比P的耐疲劳强度提高23倍，耐应力开裂性能可提高68倍，耐热性比P提高1020,，线膨胀系数缩小为1.62.410,，因而可制成耐热的机械零件。,4.,7.5,玻璃纤维增强聚酯,聚酯作为基体材料主要有两种，一种是聚苯二甲酸乙二酯(代号PET)，另一种为聚苯二甲酸丁二酯(代号PBT)。,未增强的纯聚酯结晶性高，成型时收缩率大，尺寸稳定性差、耐温性差、质脆、电绝缘性好，高温下耐老化性好，胜过玻璃钢，尤其是耐光老化性能好，所以使用寿命长。,不足之处是在高温下易水解，使机械强度下降。不适于在高温水蒸气下使用。,4.,7,.6,玻璃纤维增强聚甲醛,玻璃纤维增强聚甲醛,(,代号,PO,),聚甲醛是一种性能较好的工程塑料，加入玻璃纤维后，不但起到增强的作用，而且耐疲劳性和耐蠕变性有很大提高。高温下仍具有良好的耐蠕变性，同时耐老化性也很好。但不耐紫外线照射，因此在塑料中要加入紫外线吸收剂。,不足之处是加入玻璃纤维后其摩接系数和磨耗量大大提高了，即耐磨性降低了。为了改善其耐磨牡，可用聚四氟乙烯粉末做为填料加入聚甲醛中，或加入碳纤维来改性。,4.,7.7,破璃纤维增强热固性塑料,破璃纤维增强热固性塑料(代号GFRP)是指玻璃纤维(包括长纤维、布、带、毡等)做为增强材料，热固性塑料(包括环氧树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯树脂等)做为基体的纤维增强塑料。俗称玻璃钢。,GFRP的特点：,优点：比重小、比强度高，比金属铝轻而比强度比高级合金钢还高。“玻璃钢”这个名称便由此而来，,具有良好的耐腐蚀性，在酸、碱、有机溶剂、海水中均很稳定，良好的电绝缘材料,。,缺点,：,刚性差。会因日光照射空气中的氧化作用、有机溶剂的作用产生老化现象，比塑料要缓慢。,4.,8,玻璃纤维增强塑料的应用,4.,8,.1 玻璃纤维增强塑料(GFRP)的应用,4,.,8,.2 玻璃纤维增强热塑性塑料(FRTP)的应用,1.,玻璃纤维增强聚丙烯,(,代号,FRPF),主要应用于汽车、电风扇、洗衣机零部件，电话机齿轮、农用喷雾器筒身、气室等。,3,玻璃纤维增强聚苯乙烯类塑料 该类塑料主要用于制造汽车内部的零部件、家用电器的零部件、照相机、放映机、电视机,、,空调等。,2.,玻璃纤维聚欧肢,(,代号,P,、,ItIIA),制造原为有色金属的轴承舶承架、仍轮、精密机器零件、电器零件、汽车零件等,c,在船舶制造。,4,玻璃纤维增强聚碳酸酯,(,代号,FRPC),玻璃纤维增强聚碳酸酯主要应用于机械工业和电器工业方面，近年来在航空工业方面也有所发展。,谢谢,观赏,