聚合物基复合-3试卷.pptVIP

第四章 聚合物基复合材料界面;第四章 聚合物基复合材料界面;第四章 聚合物基复合材料界面; 界面设计的基本原则：改善浸润性，提高界面的粘接强度。 提高PMC界面粘接强度的措施： 使用偶联剂 偶联剂：也称活性浸润剂，它既与增强用玻璃纤维表面形成化学键，又与基体具有良好的相容性或与基体反应的化学试剂。 常用的偶联剂：有机硅、有机铬、钛酸酯等。 有机硅偶联剂的结构通式为：R-Si-(OR`)3 ; ; 有机硅偶联剂对玻璃纤维的作用机制：偶联剂在玻璃纤维表面上的水解、吸附、自聚及偶联等。 ; 增强纤维表面活化 通过各种表面处理方法，如表面氧化、等离子处理，可在惰性的碳纤维或玻璃纤维表面上引入活性官能团，例如： -OH、-COOH、 C=O、-NH2等。 这些官能团一方面与基体中活性基团反应，另一方面也可提高纤维与基体相容性，从而提高强度。 ; 增强纤维表面活化; 使用聚合物涂层 聚合物涂层与增强纤维和基体都有良好的浸润性，所以能有效地改善PMC界面粘接状况。 聚合物涂层的另一个作用是改善界面的应力状态，降低界面的残余应力改善聚合物基复合材料的冲击韧性和疲劳性能。 ;第五章 聚合物基复合材料的性能; 5.1.1 热传导 ?: 导热系数，W/(m ? K)，表征材料的导热能力。 材料本身的特性 温度的函数 ; 5.1.1 热传导; 5.1.1 热传导; 5.1.1 热传导 ; 5.1.1 热传导 ; 5.1.1 热传导 ; 5.1.2 比热 定义：单位质量的物质升温 1 ℃所需的热量称之。 与别的性质不同，复合材料的比热与组材料的比热间的关系比较简单，符合加和性原理： ; 5.1.2 比热 比热的测试方法主要有 卡计法、电脉冲加热法 与比较法。 ; 5.1.2 比热 测试温度为T的试样及度样筒在很短的时间内落入温度为 TK的铜卡计中，若试样筒与铜卡计达成热泪盈眶平衡后的温度为TB，则试样及试样筒的总热焓的减少量等于铜卡计的热焓增加量，即： （mCP + mT ? CPT) (T-TB) = mk ? CPK (TB -TK) 其中，m—试样的质量；CP—试样的比热； mT —试样筒的质量； CPT —试样筒的比热； mk —铜卡的质量； CPK —铜卡的比热。 空白试验中试样筒与铜卡计达成热平衡后的温度为TB`，则有： mT ? CPT (T- TB` ) = mk ? CPK (TB` -TK) CP = （mk ? CPK /m) (TB - TB` )/ (T-TB) ; 5.1.2 比热 ; 5.1.3 热膨胀性能 热膨胀系数：表征材料受热时线度或体积的变化程度。 ?=（?L/?T）P/L ?=（?V/?T）P/V ? =(?L/?T)/L ? =(?V/?T)/V ? = ?1+ ?2 + ?3 ? = 3 ?; 5.1.3 热膨胀性能 负膨胀系数和零膨胀系数材料 ; 5.1.3 热膨胀性能 ; 5.1.3 热膨胀性能 ; 5.1.3 热膨胀性能 复合材料热膨胀系数的影响因素 组成材料因素: 材料的热膨胀系数， 组成材料含量与模量的乘积 ; 5.1.3 热膨胀性能 复合材料热膨胀系数的影响因素 复合状态的影响：增强材料在基体中的分布、排布方式，纤维预应力 使用条件因素：使用温度，热循环 ; 5.1.3 耐热性能 PMC的耐热性能主要决定于其聚合物基体的耐热性能。 ; 复合材料的力学性能主要包括静态性能（拉、压、弯、扭等）和动态性能（断裂韧性、蠕变性能、疲劳、冲击等）。 聚合物基的复合材料种类可能非常多，但决定一种复合材料性能的主要因素是纤维类型、纤维体积分数、纤维形式及基体类型等。 5.2.1 静态力学性能 PMC 一般直到断裂都是完全弹性的，没有屈服点或塑性区。此外，PMC的断裂应变很小，与金属相比，断裂功小、韧性差。; 5.2.1 静态力学性能 ; 5.2.1 静态力学性能 ; 5.2.1 静态力学性能 ; 5.2.3 疲劳性能 所有材料在低于静态强度极限的动载荷作用下，经过不同时间都要破坏的现象称为疲劳。通常用疲劳寿命（循环次数）N 或疲劳强度 SN 来表示材料的疲劳性能，并以所加应力幅值或最大应力与应力循环次数的关系曲线（S-N曲线）形式给出。 PMC的 S-N曲线的影响因素： 纤维类型及体积分数 基体类型 铺层方式 界面性质 载荷形式 平均应力 交变应力频率 环境条件; 5.2.3 疲劳性能 ; 5.2.3 疲劳性能 ; 5.2.4 冲击韧性 评价复合材料冲击韧性最普通的方法是通过测量破坏一个标准试样所需能量来确定冲击韧性。 ; 5.2.4 冲击韧性;