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复合材料概念_
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来源:足球体育直播    发布时间:2023-10-02 04:35:24

  有机络合物类表面处理剂,是有机酸与氯化铬的络合物,该类处理剂在无水条件下结构式为A。有机铬络合物的品种较多,其中以甲基丙烯酸氯化铬配合物应用最为广泛,其结构式为B。

  前处理法:用既能满足抽丝和纺织工艺技术要求,又能促使纤维和树脂浸润与粘接的处理剂代替纺织型浸润剂,在玻璃纤维抽丝过程中,涂覆到玻璃纤维上。

  较高的比强度和比模量,抗疲劳性能好,减振性能好,高温性能好,安全性好,可设计性强、成型工艺简单。

  在树脂体系的粘度应适中,容易喷射物化、脱除气泡和浸润纤维,以及不带静电等。

  可以成型很复杂形状的制品,但其厚度和纤维含量都较难精确控制,树脂含量一般在60%以上,孔隙率较高,制品强度较低,施工现场污染和浪费较大。

  Ⅱ类界面(纤维与基体不反应,但相互溶解)是由原组分构成的犬牙交错的溶解扩散型界面Ⅲ类界面(纤维与基体相互反应形成界面反映层)含有亚微级左右的界面反应物质(界面反应层)

  结合方式:物理结合:指借助材料表面的粗糙形态而产生的机械绞合,以及借助基体收缩盈利包紧纤维时产生的摩擦结合?溶解和浸润结合:纤维与基体的相互作用力是极短程的,只有若干原子间距?反应结合:特征是在纤维与基体之间形成新的化合物层,即界面反应层

  玻璃纤维的化学成分,纤维表面情况对化学稳定性的影响,侵蚀介质体积和温度对玻璃纤维化学稳定性的影响,玻璃纤维纱的规格及性能。

  水泥基材种含有粉末或颗粒状的物料,与纤维呈点接触,故纤维的掺量受到很大的限制。

  3)描述聚合物基复合材料界面的形成过程。简述聚合物基复合材料界面作用机理。

  界面的形成可分为两个阶段:第一阶段是基体与增强纤维的接触与润湿过程。增强体对基体分子中不同基团或基体各组分的吸附能力不同;聚合物的界面结构与本体不同。这一阶段是界面形成与发展的关键阶段。

  第二阶段是聚合物的固化阶段。聚合物通过物理或化学过程固化形成固定界面层。第一阶段与第二阶段往往是连续的,有时是一起进行的。

  微裂纹假说认为,玻璃的理论强度取决于分子或原子间的引力,其理论强度很高,可达到2000~12000Mpa。

  ⑴浸润吸附理论:浸润是形成复合材料界面的门槛之一,浸润不良会在界面上产生空隙,易因应力集中而开裂,完全浸润则将提高符合材料的强度

  ⑵化学键理论:该理论认为基体树脂表面的活性官能团与增强体表面的官能团能其化学反应,在界面形成共价键结合

  ⑶物理吸附理论:也称机械作用理论:认为增强纤维与树脂基体之间的结合属于机械铰合和基于次价键作用的物理吸附

  原则:金属基复合材料的使用上的要求;金属基复合材料组成特点;集体金属与增强物的相容性。

  主要包括水泥、石膏、菱苦土和水玻璃等。研究和应用最多的是纤维增强水泥基增强塑料

  ⑸拘束层理论:该理论也认为在基体和增强体之间有一个松弛应力的过渡层,但是该过渡层并非柔性的变形层

  ⑹扩散层理论:这种物理结合是指复合材料的增强体和基体的原子或分子越过两组成物的边界相互扩散而形成的界面结合

  ⑺减弱界面局部应力作用理论:认为处于基体与增强体界面间的偶联剂提供了一种“自愈能力”的化学键,这种化学键在外载荷作用下处于不断形成和断裂的动态平衡状态

  手糊成型—湿法铺层成型,真空袋压法成型,压力袋成型,树脂注射和树脂传递成型,喷射成型,真空辅助树脂注射成型,夹层结构成型,模压成型,注射成型,挤出成型,纤维缠绕成型,拉挤成型,连续板材成型,层压或卷制成型,热塑性片状模塑料热冲压成型,离心浇铸成型。

  3、反应结合:基体与增强体材料间发生化学反应,在界面上生成化合物,以化学键连接基体和增强体,是基体和增强材料结合在一起。基体与纤维之间形成界面反应层。

  4、交换反应结合:基体与增强材料间发生化学反应,生成化合物,且还通过扩散发生元素交换,形成固溶体而使两者结合。

  三次结构:工程结构或产品结构,其力学性能决定于层合体的力学性能和结构几何。

  单层材料设计:包括正确选择增强材料、基体材料及其配比,该层次决定单层板的性能。

  铺层设计:包括对铺层材料的铺层方案做出合理的安排,该层次决定层合板的性能。

  影响界面的稳定因素:包括物理和化学两个方面。物理方面的不稳定因素主要指在高温条件下增强纤维与基体间的熔融。化学方面的不稳定因素主要与复合材料在加工和使用的过程中发生的界面化学作用有关,包括连续界面反应,交换式界面反应和暂稳态界面变化等几种现象。

  界面操控方法:增强体表面涂层处理,金属基体合金化,优化制备方法和工艺参数。

  主要是由于它的直径非常小,容纳不下能使晶体削弱的空隙、位错和不完整的等缺陷。晶须材料的内部结构完整,使它的强度不受表面完整性的严格限制。

  复合材料的界面是指基体与增强体之间化学成分有显著变化的构成彼此结合的,能起载荷传递作用的微小区域。

  概念:复合材料是由两种或两种以上物理和化学性质不同的物质组合而成的一种多相固体材料。

  命名:将增强材料的名称放在前面,基体材料的名称放在后面,再加上“复合材料”。

  基本性能:可综合发挥各种组成材料的优点,使一种材料具备多种性能,具有天然材料所没有的性能。可按对材料性能的需要进行材料的设计和制备。可制成所需的任意形状的产品。性能的可设计性是复合材料的最大特点。

  8)在制造玻璃纤维原丝的过程中为何要用浸润剂,浸润剂起到啥作业,常用的浸润剂有哪些?

  聚合物是指那些由众多原子或原子团主要以共价键结合而成的相对分子量在一万以上的化合物。

  良好的综合性能,对增强材料具备较大的粘附力,良好的工艺性,低毒性,低刺激性,价格合理

  中碱纤维含 比无碱纤维高二十几倍,受酸作用后,首先从表面上,有较多的金属氧化物侵析出来,但主要是 的离析、溶解;另一方面酸与玻璃纤维中硅酸盐作用生成硅酸,而硅酸迅速聚合并凝成胶体,结果在玻璃表面上会形成一层极薄的氧化硅保护膜,这层膜使酸的侵析与离子交换过程迅速缓慢,使强度下降也缓慢。实践证明 有利于这层保护膜的形成,所以中碱纤维比无碱纤维的耐酸性好。

  比强度、比模量大;耐疲劳性能好;减震性好;过载时安全性好;具有多种功能性;有很好的加工工艺性。

  高比强度、高比模量;导热、导电性能好;热膨胀系数小、尺寸稳定性高;良好的高温性能;耐磨性好;良好的疲劳性能和断裂韧性;不吸潮、不老化、气密性好。

  界面的结构:由五个亚层组成:⑴树脂基体⑵基体表面⑶相互渗透区⑷增强剂表面区⑸增强剂及外力场

  特点:界面虽然很小,但是它是有尺寸的,约几个纳米到几个微米,是一个区域或一个带,或一个层,厚度不均匀。它包含里基体和增强物的部分原始接触面。基体与增强物相互作用生成的反应产物,此产物与基体及增强物的接触面等。在化学成分上有基体等元素外还有别的杂质,因此界面上的化学成分和相结构是很复杂的。

  ⑻静电吸引理论:合适的偶联剂使复合材料的基体和增强体的表面带有异性电荷,引起相互吸引,从而形成界面结合力,静电引力引起的界面强度取决于电荷密度。

  4)简述金属基复合材料界面的类型、结合形式、影响其界面稳定性的因素以及界面控制方法。

  Ⅰ类界面(纤维与基体互不反应亦不溶解)是平整的,厚度为分子层的程度,除原组分外,界面不含其他物质。

  微晶结构假说认为,玻璃是由硅酸块和或二氧化硅的“微晶子”组成,在“微晶子”之间由硅酸块过冷溶液所填充。

  网络结构假说认为,玻璃是由二氧化硅的四面体、铝氧三面体或硼氧三面体相互连成不规则三维网络,网络间的空隙由Na,K,Ca,Mg等阳离子所填充。二氧化硅四面体的三维网状结构是决定玻璃性能的基础,填充的Na,Ca等阳离子称为网络改性物。

  碳纤维性能优异,不仅重量轻,比强度大,模量高,而且耐热性好,化学稳定性高。其制品具备非常优良的X射线透过性,阻止中子透过性,还可赋予塑料以导电性和导热性。

  后处理法:先除去抽丝过程涂覆在玻璃纤维表面的纺织浸润剂,纤维经处理剂浸渍、水洗、烘干,使玻璃纤维表面上覆上一层处理剂。

  迁移法:将化学处理剂加入到树脂胶粘剂中,在纤维浸胶过程中,处理剂与经过热处理后的纤维接触,当树脂固化后产生偶联作用。

  强度高、硬度大、耐高温、抗氧化,高温下抗磨损性好、耐化学腐蚀性优良,热线胀系数和相对密度较小

  一次结构:由基体和增强材料复合而成的单层材料,其力学性能决定于组份材料的力学性能、相几何和界面区的性能。

  二次结构:单层材料层合而成的层合体,其力学性能决定于单层材料的力学性能和铺层几何。

  关于存放时间对纤维强度的影响,当纤维存放一段时间后,会出现强度下降的现象,称为纤维的老化。

  关于施加复核时间对纤维强度的影响,玻璃纤维的疲劳一般是指纤维强度随施加负荷时间的增加而降低的时间。

  作用:界面是复合材料的特征,可将界面的技能归纳为以下几种效应:⑴传递效应⑵阻断效应⑶不连续效应⑷散射和吸收效应⑸诱导效应

  1、机械结合:基体与增强体材料之间不发生化学反应,借助增强纤维表面凹凸不平的形态而产生的机械铰合和基体与纤维之间的摩擦阻力形成。

  2、溶解与浸润结合:基体润湿增强材料相互之间发生原子扩散和溶解形成结合。液态或是粘流态基体对增强纤维的侵润,而产生的作用力,作用范围只有若干原子间距大小。