【大学课件】聚合物基复合材料VIP

聚合物基复合材料聚合物基复合材料是现代材料科学的重要分支。它们结合了聚合物和增强材料的优点，创造出性能优异的新型材料。本课程将深入探讨这一领域的各个方面。聚合物基复合材料的定义和特点定义由聚合物基体和增强材料组成的多相材料系统。特点轻质高强、可设计性强、耐腐蚀、绝缘性好。优势性能可调、加工方便、成本效益高。聚合物基复合材料的分类1按基体类型热塑性和热固性2按增强材料形态纤维增强、颗粒增强、层状增强3按增强材料类型玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等常见的聚合物基复合材料热塑性复合材料PP、PE、PA等基体，可回收利用。热固性复合材料环氧树脂、酚醛树脂等基体，性能稳定。纤维增强复合材料玻璃纤维、碳纤维等增强，力学性能优异。热塑性树脂基复合材料优点可回收利用、加工简单、冲击韧性好。常用基体聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚酰胺(PA)。应用领域汽车零部件、电子电器、日用品。热固性树脂基复合材料特点耐热性好、尺寸稳定性高、机械强度大。常用基体环氧树脂、不饱和聚酯树脂、酚醛树脂。应用领域航空航天、高压电器、建筑结构。增强纤维的类型及特性1玻璃纤维性价比高、绝缘性好、强度适中。2碳纤维高强度、高模量、低密度、导电性好。3芳纶纤维高韧性、耐热性好、阻燃性能优异。短纤维增强聚合物基复合材料特点各向同性、加工性好、成本低。制备方法注射成型、挤出成型、压缩成型。应用汽车内饰件、电器外壳、建筑材料。连续纤维增强聚合物基复合材料1高性能力学性能优异，可设计性强。2各向异性在纤维方向上性能最佳。3复杂加工需要特殊的制备工艺。玻璃纤维增强聚合物基复合材料2.5密度（g/cm³）相对较轻，适用于需要减重的场合。3.5抗拉强度（GPa）强度适中，满足大多数工程应用需求。72弹性模量（GPa）刚度适中，具有良好的变形能力。碳纤维增强聚合物基复合材料轻量化密度低，比强度高，适用于航空航天。高强度抗拉强度可达4.5GPa，超过钢铁。导电性电磁屏蔽性能好，适用于电子产品。杂化纤维增强聚合物基复合材料定义结合两种或多种纤维的优点，创造性能互补的复合材料。常见组合碳纤维/玻璃纤维、碳纤维/芳纶纤维。优势性能可调、成本控制、多功能化。聚合物基复合材料的制造方法1热塑性复合材料注射成型、挤出成型、压缩成型。2热固性复合材料手糊法、模压成型、缠绕成型、拉挤成型。3先进制造技术热压罐成型、树脂传递模塑、自动铺带。注射成型法原料预处理纤维与树脂混合、干燥。熔融注射料筒加热熔融，螺杆推进注入模具。冷却定型模具冷却，产品成型后取出。拉挤成型法1纤维浸渍连续纤维通过树脂浴槽浸渍。2成型模具浸渍后的纤维通过加热模具。3牵引切割固化后的型材被牵引并切割成所需长度。手糊法优点设备投资少、灵活性高、适合小批量生产。步骤涂脱模剂、铺纤维、刷树脂、排气泡、固化。应用船艇、大型容器、建筑装饰件。真空袋成型法1铺层准备在模具上铺设增强纤维和树脂。2真空封装用真空袋密封整个层压结构。3抽真空固化抽真空并在特定温度下固化。自动预浸料成型法预浸料使用预先浸渍树脂的纤维带。自动铺放机器人精确铺放预浸料。热压罐固化在高温高压下固化成型。聚合物基复合材料的性能和应用1性能优势轻质高强、耐腐蚀、可设计性强2主要应用领域航空航天、汽车、建筑、体育用品3未来发展方向智能化、多功能化、环保化力学性能1.5密度比（g/cm³）比金属轻，有利于减重设计。3.5比强度（GPa）高于大多数金属，适用于承重结构。150比模量（GPa）刚度高，变形小，保持结构稳定性。耐腐蚀性能化学稳定性抗酸碱、耐有机溶剂，适用于化工环境。耐候性抗紫外线、耐臭氧，适用于户外环境。耐海水性不易被海水腐蚀，适用于海洋工程。绝缘性能电气绝缘高绝缘电阻，低介电常数，适用于电气设备。热绝缘导热系数低，适用于保温材料。声学绝缘吸声性能好，适用于隔音材料。在航空航天领域的应用机身结构减重50%，提高燃油效率。卫星部件耐辐射、热稳定性好。火箭推进剂罐超轻质、高强度、耐低温。在汽车工业领域的应用车身外板减重、防腐、易于造型设计。悬架系统减震性能好，提高行驶舒适性。内饰件轻量化、隔音、美观。在体育休闲用品领域的应用在建筑工程领域的应用桥梁加固碳纤维板材用于老旧桥梁的结构补强。外墙装饰玻璃纤维增强复合材料用于建筑外立面。管道系统耐腐蚀复合材料管道用于给排水系统。在电子电气领域的应用印刷电路板玻璃纤维增强环氧树脂基板，具有良好的绝缘性和尺寸稳定性。电气绝缘子环氧树脂玻璃纤维复合材料绝缘子，