高分子复合材料重点

1、高分子复合材料重点“高分子复合材料”练习题第1章绪论2、简述复合材料的特性。A比强度和比模量，复合材料的突出特点是比 强度与比模量高。B抗疲劳性能C减振性能D过载安全性E高温性能良好F具有可设计性第2章基体材料2、述不饱和聚酯树脂固化中交联剂的选择以及 引发剂的结构特点；交联剂的选择 一般对交联剂有如下的要求： 高沸点、低粘度，能溶解树脂呈均匀溶液，能溶 解引发剂、促进剂及染料；无毒，反应活性大， 能与树脂共聚成均匀的共聚物，共聚物反应能在 室温或较低温度下进行。引发剂的结构特点：引发剂一般为有机过氧化物 4、简述酚醛树脂的种类及其常用固化剂；酚醛树脂的种类：a.热固性酚醒树脂b .热塑 性酚

2、醛树脂c .其它类型酚醛树脂（a）低压钢酚醛树脂。（b）硼酚醛树脂。（c）改性 酚醛树脂。常用固化剂： 热固性塑料酚醛树脂一般采用酸 类固化剂。常用的酸类固化剂有盐盐酸或磷酸， 也可用对甲苯磺酸、苯酚磺酸或其它的磺酸。5简述热塑性树脂的特点及其常用产品；热塑性树脂的特点：就是加热软化甚至熔融， 冷却后硬化，这个过程是可以反复进行的，因此, 热塑性树脂的加工成型是非常方便的。常用的热塑性树脂：有聚乙烯、聚碳酸酌、聚甲 醛、聚苯酸、聚矶、豪四氟乙烯等。6、简述聚苯硫酸的结构及其物理特性。聚苯硫酸是以硫化钠和对二氯苯为原料制备的， 在其分子链中含有苯硫基，分子结构式为右方所示。一 九聚苯硫酸为一种线

3、型结构，当在空气中加热到 345c以上时，它就会发生部分交联。固化的聚 合物是坚韧的，且是非常难溶的。聚苯疏酸具有 优异的综合性能。表现为突出的热稳定性，优良 的化学稳定性、耐蠕变性、刚性、电绝缘性及加 工成型性。第3章复合材料的增强材料2、简述玻璃纤维的物理性能和化学性能；物理性能：具有不燃、耐高温、化学稳定性好等 优良性能，还可以来用有机徐覆处理技术来进行 制品深加工及扩大制品的应用。化学性能： 玻璃纤维的耐化学药品性，玻璃纤 维除去浓碱、浓磷酸和氢氟波外几乎耐所有的无 机和有机化学药品。3、简述碳纤维的分类及其常用制品；A按前驱体纤维原料的不同，可分为粘胶基 碳纤维、碳纤维、沥青基碳纤维

4、和气相生长碳纤 维；b 按纤维力学性能分类，可分为通用级碳纤 维(GP)和高性能碳纤维(HP),其中c 按照碳纤维的制造方法不同分类，石墨纤维(2000 3000C)、氧化纤维(预氧丝200 300C)、活性碳纤维和气相生长碳纤维。碳纤维与玻璃纤维一样有布、毡等，主要用 于航空航天工业。4、简述碳纤维的结构及其性能；结构：(1)微观结构 碳纤维属于过渡形式碳, 其微结构基本类似石墨，但层面的排列并不规 整，属于乱层结构。(2)碳纤维的形态结构 主要取决于原丝和热处理条件。在碳化过程中，纤维的结构特征 如原丝结构，原丝的挥忧取向以及截面形状等都 保留在碳纤维中。性能： 高强度，随着热处理温度的提

5、高，碳 纤维的电阻率随之降低。6、简述晶须的结构特点及其种类；结构特点：晶须(whisker)是指由高纯度 单晶生长而成的直径几微米、长度几十微米的单 晶纤维材料，是一类力学性能十分优异的新型复 合材料补强增韧材料。种类：晶须的种类很多。按用途分为结构材料晶须和功能材料晶须；按导电性能分为绝 缘型、半导体型、导电型和超导型晶须；按组成 结构类型分为金属晶须、氧化物品须、碳化物晶 须、氮化物品须、硼化物晶须、硅化物晶须和新 开发的无机盐类晶须。7、简述粉体增强材料的要求及其选择弥散相的 原则；要求：（1）对粉体材料的要求：A .高纯B .粉料材料的形状一般要求物料粒子尽 可能为等轴状或球形，且粒

6、径分布范围窄。采用 这种粉料成型时可获得均匀紧密的颗粒排列，并 避免烧结时由于粒径相差很大而造成的晶粒异 常长大及其它缺陷。C 无严重的团聚D .粉料的结晶形态对于存在多种结晶形 态的粉料由于烧结时致密化行为不同，或其它原 因，往往要求粉料为某种特定的结晶形态。E超细选择弥散相的原则：弥散相往往是一类高熔点、高硬度的非氧 化物材料弥散相必须有员佳尺寸、形状、分布及数 量，对于相变粒子，其晶粒尺寸还与临界相变尺 寸有关；弥散相在基体中的错解度须很低，且不与 基体发生化学反应；弥散相与基体须有良好的结合力8、简述轻质碳酸钙和重质碳酸钙的制备方法和 性质；轻质碳酸钙制备方法和性质：工业上常采用2种

7、方法制备（1）氯化钙与碳酸钠溶液反应（2）氢 氧化钠与碳酸钙反应重质碳酸钙的制备方法和性质：由石灰石选矿、 粉碎、分级、旋风分离、表面处理而制得。其中 粉碎方法可分为干式和湿式两种。 无味，无嗅的 白色粉末，粒径比轻质碳酸钙，密度比轻质碳酸 钙略重。9、简述氧化错的3种晶型结构及其“应力诱导 相变”机理；氧化铸有3种品型，属多晶相转化的氧化 物。三种晶型分别为：立方结构（c相）、四方结 构（t相）和单斜结构（m相）。“应力诱导相变”机理：在应力作用下发生 t- m马氏体转称为“应力诱导相变”这种相变过程将吸收能量，使裂纹尖端的应力场 松弛，增加裂纹扩展阻力，从而实现增韧。10、简述白炭黑的显著

8、特征及其主要制备方法。显著特征：白炭黑粒径小，比表面积大由于白炭黑是一种超细粒子填料，不溶于 水和酸，有吸水性，内表面积很大，它在树脂中的分散力较大，能提高塑料制品的物理 性能。白炭黑具有很高的电绝线性，对提高塑料 制品的电绝线性也有一定作用，主要制备方法：白炭黑的制备主要有三种：a沉淀法：稀硅酸钠和稀盐酸进行反应b炭化法：硅砂和纯碱进行反应。c燃烧法：四氯化硅气体与氢气和空气的均匀混 合物反应。第4章纤维复合材料及其制造方法2、简述热固性预浸料的制备方法；热固性预浸料的制备方法：a .热固性预浸料的 制备按照浸渍设备或制造方式的不同，热固性 纤维增强树脂预浸料的制备分轮鼓缠绕法和列 陈排铺法

9、；按浸渍树脂状态分湿法（溶液预浸法） 和干法（热熔预浸法）。3、简述热塑预浸料的制备方法；热塑性预浸料制造热塑性纤维增强复合材料预浸料制造，按照树脂状态的不同，可分为 预浸渍技术和后浸渍技术两大类。预浸渍技术包 括溶液预浸和熔触预浸两种，其特点是预浸料中 树脂完全浸渍纤维。后预浸技术包括膜层叠、粉 末浸渍、纤维混杂，纤维温编等，其特点是项浸 料中树脂以粉末、纤维成包层等形式存在，对纤 维的完全浸该要在复合材料成型过程中完成。4、简述手糊成型工艺流程及其特点；手糊工艺是聚合物基复合材料中最早采用和 最简单的方法。其工艺过程是先在模具上涂刷台 有固化剂的树脂混合物，再在其上铺贴一层按要 求剪裁好的

10、纤维织物，用刷子、压根或刮刀挤压 织物，使其均匀浸胶并排除气泡后，再涂刷树脂 混合物和铺贴第二层纤维织物，反复上述过程直 至达到所需潭度为止。简述缠绕成型工艺流程及其特点；缠绕成型是一种将浸渍了树脂的纱或丝束缠绕 在回转芯模上、常压下在室温或较高温度下固化 成型的一种复合材料制造工艺，是一种生产各种 尺寸回转体的简单有效的方法。纤维缠绕成型的主要特点是，结构效率高，自 动化成型，产品质量稳定，生产效率高。7、简述聚合物基复合材料的力学性能特点；力学性能特点：A比强度高B各向异性C弹性 模量和层间剪切强度低D性能分散性大8、简述聚合物基复合材料的疲劳性能特点； 影响树脂基复合材料疲劳特性的因素很

11、多，其疲劳强度随静态强度的提高而增大，每种纤维增 强复合材料都存在一个最佳纤维体积含量， 如当 纤维体积含量低于或高于最佳值时，其疲劳强度 都会下降。9、简述聚合物基复合材料的冲击性能特点； 不同成型法的制品的冲击强度不同，一般地说， 纤维缠绕制品的冲击性能最佳，模压成型的次 之，手糊成型和注射成型的较低。玻璃布增强树 脂基复合材料的冲击性比玻璃毡增强的复合材 料的冲击性能较高。10、简述聚合物基复合材料的蠕变性能特点。复合材料在恒定应力作用下，形变随时间的 延长而不断增大，这种现象称为蠕变。这是由于 基体材料的链段或整链运动不能瞬间完成，而需 要一定时间的结果。蠕变严重时将导致材料或制 品尺

12、寸不稳定。提高材料抗蠕变性能的途径有： 选用碳纤维等能增加制品刚性的增强材料。第5章复合材料力学性能2、简述复合材料力学分类情况;复合材羯力学复合材料的材料力学细观力学叠层理论粗观力学就合材料的结构力学宏观力学3、简述复合材料的疲劳损伤的主要表现；疲劳指的是在周期性交变载荷作用下材料发 生的破坏行为，它论述了材料经受周期应力或应 变时的失效过程。主要表现在以下几点：复合材料在疲劳过程中，尽管韧始损伤尺 寸比金属材料大，例如纤维断头、脱层、基体开 型、脱胶、基本孔洞等，但疲劳寿命比金属长。复合材料的疲劳损伤是累积的，在破坏之 前，损伤已有了较大的发展，有明显的征兆。而 金屑材料损伤累积却很隐蔽，

13、破坏有很大的突发 性，这对工程结构来讲是报危险的。4、简述单向复合材料面内剪切破坏的特点。复合材料破坏的特点主要有：不同纤维分布对缺陷的敏感性不同。 复合 材料中纤维是主要承载组分，不同的纤维分布对 缺陷的敏感性不同，对于连续纤维增强单层复合 材料，如图554所示，（a）为纤维方向分布， 在纤维方向载荷作用下，板边缺口附近应力集中 引起纤维与基体界面沿纤维方向脱粘，由此缺陷张开钝化，减轻应力集中，它对缺陷敏感不大。在应力作用下，不存在缺口钝化，裂纹很 容易顺原方向扩展，而材料断裂破坏，即对缺陷 很敏感；第6章复合材料的界面2、简述复合材料的界面层化学键理论；化学链理论认为增强材料与基体材料之间

14、 必须形成化学键才能使粘结界面产生良好的粘 结强度，形成界面。3、简述复合材料的界面层弱边界层理论；通常边界层主要是指液体、固体、气体紧密 接触的部分，一般是指流经固体表面最接近的流 体层，对传热、传质和动量均有特殊影响，但是 它没有独立的相，在这一点上和界面是有一定的 区别的。如果边界层内存在有低强度区城， 别称 为弱边界层。简述复合材料的界面层物理吸附理论； 这种理论主要是考虑两个理想清洁表面，靠物 理作用来结合的，实际上就是以表面能为基础的 吸附理论。此理论认为基体树脂与增强材料之间 的结合主要是取决于次价力的作用，粘结作用的 优劣决定于相互之间的浸润性。 浸润得好，则被 粘体与枯合剂分

15、子之间紧密接触而发生吸附，则 粘结界面形成了很大的分子间作用力，同时排除 了粘结体表面吸附的气体，减少了钻结界面的空 隙率，提高了粘结强度，而偶联剂的主要作用就 是促使基体树脂与增强材料表面完全浸润。6、简述碳纤维的氧化法表面处理；氧化法主要有气相氧化法、掖相氧化法、阳极 氧化法。气相氧化法中使用的氧化剂有空气、氧气、 臭氧或二氧化碳等。最常使用的方法为空气氧化 法。空气氧化法是在空气中不同的温度下氧化碳 纤维，一般是在空气中400 500c条件下进行 处理，处理过程中采用铅和铜的盐作为催化剂。 这种方法使用的设备简单，容易实现连续化处 理，但是操作比较因难，氢化程度也难以控制， 有时会使碳纤

16、维发生严重损伤。液相法的种类比较多，所使用的氧化剂有浓 硝酸、次氯政钠，次氯酸钠/硫酸、磷酸等。处 理的方法就是把碳纤维在一定的温度下浸入到 氧化剂里浸泡一段时间，然后将碳纤维表面残存 的破浓洗去。这种方法可增加碳纤维表面的租糙程度和竣基含量，改善纤维的表面性能，提高复 合材料的层间剪切强度。但是由于碳纤维吸附的 酸不易洗净，公害严重，而且处理时间长，效果 不佳也不易工业化仅在实验室中使用。阳极氧化法是目前工业上普通采用的一种 碳纤维表面处理的方法。其方法就是将碳纤维作 为阳极、石墨及其它金属材料作为阴极，在含有 NaOH HNQ、H 2SO等电解质溶液中通电对碳纤 维的表面进行电解表面阳极氧

17、化处理， 阳极氧化 处理酌效果较好，均匀性好，层剪切强度可提高 40% 80%。缺点是比空气氧化法工序多，需 经水洗、干燥等工序，碳纤维强度稍有降低。 7、简述碳纤维的沉淀法表面处理；沉积法是指在高温及还原性气氛中，使燃 类、金属卤化物等以碳、碳化物的形式在碳纤维 表面形成沉积膜或生长晶须，从而可对碳纤维表 面进行改性。沉积到破纤维表面的碳膜活性较 大，容易被树脂润湿，并朗提高碳纤维复合材料 的层间剪切强度。一般沉积法对纤维力学性能影 响不大，很少损失纤维的强度，主要是利用沉积 膜及晶须来增加纤维与高聚物之间的界面结合 力。此法缺点是工艺较复杂，不易连续化、工业化，均匀性也差。8、简述碳纤维的

18、等离子体表面处理；低温等离子体的纤维表面处理可使用空气、 氧气、氮气、员气等气体，处理时间一般为几秒 钟至几十分钟，处理时间的长短与气体的种类有 关。另外，通过低温等离子体处理技术，还可达 到在碳纤维的表面发生聚合接技的目的， 从而改 善碳纤维的表面性质，并能有效酌增强纤维复合 材料的层剪强度、断裂韧性、弹性模量以及玻璃 化转变温度。9、简述复合材料界面的红外光谱分析技术；现在已有很多方法可获得高聚物界面的红 外光谱，比如透射光谱法，表面研磨法，内反射 光谱法，没反射光谱法、反射一吸收光谱法等。 对于厚度 5微米的薄膜样品，采用透射光谱法 就可很方便地获得红外光谱团。但是采用此法所 使用的试样膜不能过厚，否则所得到的透射光谱 将反映的是试