1、聚合物基復合材料（全套課件320P） 聚合物基復合材料 2 0 1 4 - 1 - 1 4 12 0 1 4 - 1 - 1 4 1 課程的性質和地位課程的性質和地位 本課程是高分子材料與工程專業的一 本課程是高分子材料與工程專業的一門專業限選課。門專業限選課。考核辦法考核辦法 本課程為考試課程,平時成績(包括 本課程為考試課程,平時成績(包括作業、討論、出勤等)占30%,期末考試成作業、討論、出勤等)占30%,期末考試成績占70%。績占70%。2 0 1 4 - 1 - 1 4 22 0 1 4 - 1 - 1 4 2推薦教材及主要參考書推薦教材及主要參考書? 王汝敏,鄭水蓉,鄭亞萍編:聚合

2、物基復合材料及工王汝敏,鄭水蓉,鄭亞萍編:聚合物基復合材料及工藝,科學出版社,2004年,第一版。藝,科學出版社,2004年,第一版。? 倪禮忠主編:復合材料科學與工程,科學出版社,倪禮忠主編:復合材料科學與工程,科學出版社,2002年,第一版。2002年,第一版。? 王榮國主編:復合材料概論,哈爾濱工業大學出版社,王榮國主編:復合材料概論,哈爾濱工業大學出版社,1999年,第一版。1999年,第一版。? 陳華輝主編:現代復合材料,中國物資出版社,1998陳華輝主編:現代復合材料,中國物資出版社,1998年,第一版。 年,第一版。? 劉雄亞主編: 復合材料工藝及設備,武漢工業大學出劉雄亞主編:

3、 復合材料工藝及設備,武漢工業大學出版社, 版社,1997 1997年,第一版。 年,第一版。2 0 1 4 - 1 - 1 4 32 0 1 4 - 1 - 1 4 3其它教學資料其它教學資料? 學術期刊:學術期刊:復合材料學報、玻璃鋼/復合材料復合材料學報、玻璃鋼/復合材料? 專業網站:專業網站:中國復合材料網/0>.中國復合材料網/.中國玻璃纖維復合材料信息網/.中國玻璃纖維復合材料信息網/.2 0 1 4 - 1 - 1 4 42 0 1 4 - 1 - 1 4 4學時分配學時分配章節 教學內容 學時章節 教學內容 學時緒論 11 緒論 222 增強材料 42 增強材料 43 基

4、體材料 基體材料 43 4聚合物基復合材料的界面 4 聚合物基復合材料的界面 44 4聚合物基復合材料成型用半成品的制備 5 聚合物基復合材料成型用半成品的制備 45 4聚合物基復合材料的成型工藝 66 聚合物基復合材料的成型工藝 447 復合材料夾層結構制品的成型工藝 47 復合材料夾層結構制品的成型工藝 4合 合 計 計 26262 0 1 4 - 1 - 1 4 52 0 1 4 - 1 - 1 4 5第1章 緒 論本章教學目的:1. 了解復合材料的定義、命名及分類、成型方法2. 了解復合材料的特性、應用3. 了解復合材料的進展本章重點難點:復合材料的基本概念、應用及進展本章課時安排:2

5、學時2 0 1 4 - 1 - 1 4 62 0 1 4 - 1 - 1 4 6第1章 緒論1.1 引言材料種類 特性材料種類 特性金屬材料 強度大,易腐蝕金屬材料 強度大,易腐蝕復合材料無機非金屬材料 硬度大,脆性大無機非金屬材料 硬度大,脆性大Composite material高分子材料 質量輕,易老化高分子材料 質量輕,易老化2 0 1 4 - 1 - 1 4 72 0 1 4 - 1 - 1 4 7第1章 緒 論1.2 復合材料的定義?復合材料:由二種或二種以上不同性能,不同形態的組分材料通過復合工藝組合而成的一種多相材料,它既保持了原組分材料的主要特點,又顯示原組分材料所沒有的新性

6、能。?復合材料的特征:非均相材料,組分材料性能差異較大,新性能,體積分數大于10%,固體材料。?復合材料構成:基體相,增強相,界面相2 0 1 4 - 1 - 1 4 82 0 1 4 - 1 - 1 4 8第1章 緒 論1.3 復合材料的命名及分類命名:根據增強材料和基體材料的名稱來命名“增強材料+基體材料 ”復合材料碳纖維環氧樹脂復合材料 碳/環氧復合材料 碳纖維復合材料;環氧復合材料2 0 1 4 - 1 - 1 4 92 0 1 4 - 1 - 1 4 9第1章 緒 論1.3 復合材料的命名及分類分類金屬基復合材料基體材料聚合物基復合材料復無機非金屬基復合材料 合材 碳纖維復合材料料種

7、類 玻璃纖維復合材料 芳綸纖維復合材料增強材料 連續纖維(短纖維)復合材料外形2 0 1 4 - 1 - 1 4 1 02 0 1 4 - 1 - 1 4片狀(粒狀)材料增強復合材料 1 0第1章 緒 論1.4 復合材料的成型方法1)手糊成型2)層壓成型3)模壓成型4)纏繞成型5)噴射成型2 0 1 4 - 1 - 1 4 1 12 0 1 4 - 1 - 1 4 1 1第1章 緒 論1.5 復合材料的特性優點:1)比強度,比模量高(強度/密度,模量/密度)2 0 1 4 - 1 - 1 4 1 22 0 1 4 - 1 - 1 4 1 2第1章 緒 論1.5 復合材料的特性優點:2)耐疲勞性

8、能好,破損安全性能高3)阻尼減振性好4)多種功能性(電絕緣、摩擦、耐腐蝕、光、磁)5)良好的加工工藝性(可設計性、多種成型方法、整體成型)6)各向異性和性能的可設計性2 0 1 4 - 1 - 1 4 1 32 0 1 4 - 1 - 1 4 1 3第1章 緒 論1.5 復合材料的特性缺點:1)成型方法自動化、機械化程度低2)性能均一性差,產品質量不穩定3)質量檢測方法不完善4)長期耐高溫和環境老化性能不好2 0 1 4 - 1 - 1 4 1 42 0 1 4 - 1 - 1 4 1 4第1章 緒 論1.6 復合材料的應用?航空航天:2 0 1 4 - 1 - 1 4 1 52 0 1 4

9、- 1 - 1 4 1 5第1章 緒 論1.6 復合材料的應用?航空航天:2 0 1 4 - 1 - 1 4 1 62 0 1 4 - 1 - 1 4 1 6第1章 緒 論1.6 復合材料的應用?航空航天:飛機機翼、尾翼、垂尾、機身波音-747型客機上使用聚合物基復合材料的部位 2 0 1 4 - 1 - 1 4 1 72 0 1 4 - 1 - 1 4 1 7B787 客 機2007 年7 月 首 架 飛 機 下 線, 復 合 材 料 占 總 質 量50%, 節 省 燃 油20% 技 術 參 數 : 翼展 :50.3-51.8 米 ; 機 長: 55.5 米 ; 高 度 :16.5 米 ;

10、最 大 起 飛 總 重:163000 千 克 ; 巡 航 速 度 : 0.85 馬 赫 ( 馬 赫1126 公 里/ 小 時 ) ; 載 客 量 :289 ; 最 大 航 程 :15700 公 里 2 0 1 4 - 1 - 1 4 1 82 0 1 4 - 1 - 1 4 1 8B787復合材料機身2 0 1 4 - 1 - 1 4 1 92 0 1 4 - 1 - 1 4 1 9B787復合材料機身2 0 1 4 - 1 - 1 4 2 02 0 1 4 - 1 - 1 4 2 0 A380 客 機2007 年10 月, 首 次 商 業 航 行, 復 合 材 料 占 總 質 量25% 是

11、目 前 世 界 上 唯 一采 用 全 機 身 長 度 雙 層 客 艙, 最 先 進 、 最 寬 敞 和 最 高 效 的 飛 機 。 技 術 參 數 : 翼 展 :79.8 米 ; 機 長 :73 米 ; 寬 度 :7.14 米 ; 最 大 起 飛 重 量 :560 噸 ;巡 航 速 度 :0.89 馬 赫 ; 載 客 量 :555 人 ; 最 大 航 程 :15000 公 里 。2 0 1 4 - 1 - 1 4 2 12 0 1 4 - 1 - 1 4 2 1我 國 研 制 的ARJ21 (Advanced Regional Jet ) 支 線 客 機 ? “ 翔 鳳 ” 復 合材 料 占

12、總 質 量2%2007 年12 月21 日 下 線 ,2008 年 上 半 年 首 飛 ; 載 客量70 ?100 人; 最 大 燃 油 航 程 : 4164 km2 0 1 4 - 1 - 1 4 2 22 0 1 4 - 1 - 1 4 2 2聚合物基復合材料在導彈火箭上的應用導彈減輕1 公斤, 射程增加16 ?20 公里2 0 1 4 - 1 - 1 4 2 32 0 1 4 - 1 - 1 4 2 3第1章 緒 論1.6 復合材料的應用?交通運輸:各種車身構件、車門、地板、冷藏車、座椅?建筑工業:輕型房屋、建筑裝飾及雕塑?電子電器:層壓板、電線桿、路燈燈具?體育:撐桿、弓箭、賽車、滑板

13、?機械:各種配件、風機2 0 1 4 - 1 - 1 4 2 42 0 1 4 - 1 - 1 4 2 4第1章 緒 論1.6 復合材料的應用2 0 1 4 - 1 - 1 4 2 52 0 1 4 - 1 - 1 4 2 5第1章 緒 論1.6 復合材料的應用2 0 1 4 - 1 - 1 4 2 62 0 1 4 - 1 - 1 4 2 6第1章 緒 論1.6 復合材料的應用2 0 1 4 - 1 - 1 4 2 72 0 1 4 - 1 - 1 4 2 7第1章 緒 論1.6 復合材料的應用2 0 1 4 - 1 - 1 4 2 82 0 1 4 - 1 - 1 4 2 8第1章 緒 論

14、1.6 復合材料的應用2 0 1 4 - 1 - 1 4 2 92 0 1 4 - 1 - 1 4 2 9第1章 緒 論1.6 復合材料的應用2 0 1 4 - 1 - 1 4 3 02 0 1 4 - 1 - 1 4 3 0第1章 緒 論1.6 復合材料的應用2 0 1 4 - 1 - 1 4 3 12 0 1 4 - 1 - 1 4 3 1第1章 緒 論1.6 復合材料的應用2 0 1 4 - 1 - 1 4 3 22 0 1 4 - 1 - 1 4 3 2第1章 緒 論1.6 復合材料的應用2 0 1 4 - 1 - 1 4 3 32 0 1 4 - 1 - 1 4 3 3第1章 緒 論

15、1.6 復合材料的應用2 0 1 4 - 1 - 1 4 3 42 0 1 4 - 1 - 1 4 3 4第1章 緒 論1.7 復合材料的進展1)降低纖維價格和開發新纖維2)擴大復合材料的應用3)發展新的設計、制備方法和新的復合技術4)發展混雜纖維復合材料5)發展功能、多功能、機敏、智能復合材料6)發展納米復合材料和仿生復合材料2 0 1 4 - 1 - 1 4 3 52 0 1 4 - 1 - 1 4 3 5本章習題1. 什么叫復合材料?如何命名復合材料?2. 復合材料有哪些優點?存在的主要問題是什么?3. 試分析復合材料的應用及發展。2 0 1 4 - 1 - 1 4 3 62 0 1 4 - 1 - 1 4 3 6第2章 增強材料本章教學目的:1. 了解增強材料的作用、種類2. 了解玻璃纖維的組成、制備方法、性能3. 了解碳纖維的組成、制備方法、性能4. 了解芳綸纖維的組成、制備方法、性能本章重點難點:增強材料的組成、制備方法、性能本章課時安排:8學時2 0 1 4 - 1 - 1 4 3 72 0 1 4 - 1 - 1 4 3 7第2章 增強材料2.1 概述1.添加劑(助劑或配合劑) 能改善聚合物基體性能,而不明顯影響聚合物分子結構的輔助材料。2.添加劑種類提高穩定性的添加劑:抗氧劑、光(熱)穩定劑、防霉劑改善力學性能的添加劑:纖維增強劑、微粒填充劑、