聚合物复合材料第四章结构与性能.pptVIP

垂直排列的实验结果与上述规律偏离甚远。数据分析表明材料的行为依赖于纤维的形状、排列的几何方式、以及纤维的空间分布。有人对纵向和横向分布的简单方程作了修正，但所得结果仍是纵向实验与预测相符，横向实验仍有较大偏离。但不管偏离有多大，简单混合规律可以得出对复合材料模量的保守估计。单向纤维复合材料横向拉伸性能与基体或界面性能有关，它是单向板最薄弱的环节。为了充分发挥纤维的作用及复合材料可设计的特点，层铺技术非常关键，需要进行计算机模拟，常用于航空航天方面a基体、纤维较硬，界面弱；b和c纤维与基体有一定的柔韧性，d基体和纤维均比较脆，发生剪切破坏。冲击性能在材料的实际应用中是十分重要的性能，特别是对交通工具来说，由于可能出现碰撞，因此希望材料具有更好的冲击韧性。这是一组弹性体增韧PP复合材料的缺口冲击断裂形貌，由于韧性很大，断面呈现极度不平整状。对于缺口冲击，材料的破坏都是由缺口位置开始的，现在我们通过缺口附近区域来分析材料的破坏过程复合材料的蠕变特性填料加入使塑料的刚性增大，可明显地改善塑料的蠕变性能，使复合材料具有小的蠕变；复合材料的蠕变通常随温度或应力提高而增加，不同树脂有不同蠕变特性；复合材料的蠕变与基体有很大关系，分子刚性越大，抗蠕变性能越好，如抗蠕变性从高到低为：PSFPCPOMPA66PA6。*第62页，共65页，星期日，2025年，2月5日热膨胀系数a基本符合混合规则ac＝am（1－Vf）＋afVf实际复合材料的a比上式计算值还小，这是与填料粒子束缚了其周围聚合物的运动有关；一般无机填料的a比聚合物a低1-2个数量级，因此，填充材料的a较纯聚合物的小得多，而与金属的a接近；通常a降低会使成型收缩率降低，制品尺寸精度提高；对于纤维增强材料，流动方向与横向方向的a有异，于是产生翘曲，尺寸稳定性反而会因此变差；复合材料的热膨胀系数取决于树脂基体，但还与纤维含量有关，纤维含量越高，其热膨胀系数越小。复合材料的热膨胀系数*第63页，共65页，星期日，2025年，2月5日导热系数K在理论上也符合混合规则Kc＝Km（1－Vf）＋KfVf实际上由于填料的形态等因素不同而导热系数有所不同，也对上式提出修正填料的导热系数一般比聚合物大，因此，复合塑料的导热系数通常比单纯聚合物大导热系数的增加有利于提高成型速度和制备导热性材料复合材料的导热系数*第64页，共65页，星期日，2025年，2月5日热变形温度（HDT）是衡量材料的耐热性和使用温度高低的一个重要指标（是指在18.6Kg/cm2负荷下的HDT）填料的加入提高基体的热变形温度，但其与基体树脂的性质有很大关系：复合材料的热变形温度原因：结晶性树脂复合材料的HDT主要由树脂熔点来控制，未填充前其HDT受链段运动影响而比其熔点低得多。填充填料后，填料限制其链段运动而HDT明显提高a、结晶性树脂如PP、PA、PBT、PPS、PEEK等，加入填料后可使HDT大幅度提高，接近其熔点*第65页，共65页，星期日，2025年，2月5日组成分散相当物质称为分散质香蕉皮中含有纤维素、半纤维素、木质素等膳食纤维，作为骨架，为增强的分散相，而大量的果胶、低聚糖为基体连续相，纤维的排布具有方向性，所以从不同方向撕，所需要的力度是不一样的。（1）0-3型结构：这是基体为三维连续相，而增强体或功能体以不连续相，当为粒状分布在基体中的结构状态。这种复合材料结构是一种常见到材料结构，如磁性复合材料、PbTiO3型复合材料、部分导电复合材料等都是这类复合结构。（2）1－3型：这种结构的基体仍为三维连续相，而增强体则为纤维状一维材料。常见的短纤维增强复合材料、连续纤维增强复合材料均属此类结构。聚合物复合材料性能显示出各向同性；而当增强体呈一定的取向分布时，材料则显示各向异性。（3）2－2型：这是一种由两种组分材料呈层状叠合而成的多层结构复合材料。其最大特点是复合材料中无一组分呈三维连续相状态，如由多层金属和聚合物复合而成的薄板状复合材料。在这种均为二维连续相组成的材料中，垂直于组分相和平行于组分相的方向上，性能显著不同。（4）2－3型结构：在这类复合材料结构中，基体相仍为三维连续相，而增强体或功能体为二维结构的片状材料。后者可以随机分布于基体中，也可以一定的取向方向分布于基体中。由云母和聚合物构成的复合材料是典型的2－3型结构。（5）3－3型结构：这种结构的基体相为三维连续相，而增强体或功能体为三维网状结构或块状结构镶嵌在基体之中。块状结构镶嵌于基体中时，增强体或功能体仍为不连续相。纤维的三维编织物与基体形成的纤维复合材料是典型的3－3型复合材料。聚合物互穿网络结构材料（IPN）在微观上也可视为这类复合材料。