聚合物基復合材料聚合物基復合材料是現(xiàn)代材料科學的重要分支。它們結合了聚合物和增強材料的優(yōu)點，創(chuàng)造出性能優(yōu)異的新型材料。本課程將深入探討這一領域的各個方面。聚合物基復合材料的定義和特點定義由聚合物基體和增強材料組成的多相材料系統(tǒng)。特點輕質(zhì)高強、可設計性強、耐腐蝕、絕緣性好。優(yōu)勢性能可調(diào)、加工方便、成本效益高。聚合物基復合材料的分類1按基體類型熱塑性和熱固性2按增強材料形態(tài)纖維增強、顆粒增強、層狀增強3按增強材料類型玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維等常見的聚合物基復合材料熱塑性復合材料PP、PE、PA等基體，可回收利用。熱固性復合材料環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂等基體，性能穩(wěn)定。纖維增強復合材料玻璃纖維、碳纖維等增強，力學性能優(yōu)異。熱塑性樹脂基復合材料優(yōu)點可回收利用、加工簡單、沖擊韌性好。常用基體聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚酰胺(PA)。應用領域汽車零部件、電子電器、日用品。熱固性樹脂基復合材料特點耐熱性好、尺寸穩(wěn)定性高、機械強度大。常用基體環(huán)氧樹脂、不飽和聚酯樹脂、酚醛樹脂。應用領域航空航天、高壓電器、建筑結構。增強纖維的類型及特性1玻璃纖維性價比高、絕緣性好、強度適中。2碳纖維高強度、高模量、低密度、導電性好。3芳綸纖維高韌性、耐熱性好、阻燃性能優(yōu)異。短纖維增強聚合物基復合材料特點各向同性、加工性好、成本低。制備方法注射成型、擠出成型、壓縮成型。應用汽車內(nèi)飾件、電器外殼、建筑材料。連續(xù)纖維增強聚合物基復合材料1高性能力學性能優(yōu)異，可設計性強。2各向異性在纖維方向上性能最佳。3復雜加工需要特殊的制備工藝。玻璃纖維增強聚合物基復合材料2.5密度（g/cm3）相對較輕，適用于需要減重的場合。3.5抗拉強度（GPa）強度適中，滿足大多數(shù)工程應用需求。72彈性模量（GPa）剛度適中，具有良好的變形能力。碳纖維增強聚合物基復合材料輕量化密度低，比強度高，適用于航空航天。高強度抗拉強度可達4.5GPa，超過鋼鐵。導電性電磁屏蔽性能好，適用于電子產(chǎn)品。雜化纖維增強聚合物基復合材料定義結合兩種或多種纖維的優(yōu)點，創(chuàng)造性能互補的復合材料。常見組合碳纖維/玻璃纖維、碳纖維/芳綸纖維。優(yōu)勢性能可調(diào)、成本控制、多功能化。聚合物基復合材料的制造方法1熱塑性復合材料注射成型、擠出成型、壓縮成型。2熱固性復合材料手糊法、模壓成型、纏繞成型、拉擠成型。3先進制造技術熱壓罐成型、樹脂傳遞模塑、自動鋪帶。注射成型法原料預處理纖維與樹脂混合、干燥。熔融注射料筒加熱熔融，螺桿推進注入模具。冷卻定型模具冷卻，產(chǎn)品成型后取出。拉擠成型法1纖維浸漬連續(xù)纖維通過樹脂浴槽浸漬。2成型模具浸漬后的纖維通過加熱模具。3牽引切割固化后的型材被牽引并切割成所需長度。手糊法優(yōu)點設備投資少、靈活性高、適合小批量生產(chǎn)。步驟涂脫模劑、鋪纖維、刷樹脂、排氣泡、固化。應用船艇、大型容器、建筑裝飾件。真空袋成型法1鋪層準備在模具上鋪設增強纖維和樹脂。2真空封裝用真空袋密封整個層壓結構。3抽真空固化抽真空并在特定溫度下固化。自動預浸料成型法預浸料使用預先浸漬樹脂的纖維帶。自動鋪放機器人精確鋪放預浸料。熱壓罐固化在高溫高壓下固化成型。聚合物基復合材料的性能和應用1性能優(yōu)勢輕質(zhì)高強、耐腐蝕、可設計性強2主要應用領域航空航天、汽車、建筑、體育用品3未來發(fā)展方向智能化、多功能化、環(huán)保化力學性能1.5密度比（g/cm3）比金屬輕，有利于減重設計。3.5比強度（GPa）高于大多數(shù)金屬，適用于承重結構。150比模量（GPa）剛度高，變形小，保持結構穩(wěn)定性。耐腐蝕性能化學穩(wěn)定性抗酸堿、耐有機溶劑，適用于化工環(huán)境。耐候性抗紫外線、耐臭氧，適用于戶外環(huán)境。耐海水性不易被海水腐蝕，適用于海洋工程。絕緣性能電氣絕緣高絕緣電阻，低介電常數(shù)，適用于電氣設備。熱絕緣導熱系數(shù)低，適用于保溫材料。聲學絕緣吸聲性能好，適用于隔音材料。在航空航天領域的應用機身結構減重50%，提高燃油效率。衛(wèi)星部件耐輻射、熱穩(wěn)定性好。火箭推進劑罐超輕質(zhì)、高強度、耐低溫。在汽車工業(yè)領域的應用車身外板減重、防腐、易于造型設計。懸架系統(tǒng)減震性能好，提高行駛舒適性。內(nèi)飾件輕量化、隔音、美觀。在體育休閑用品領域的應用在建筑工程領域的應用橋梁加固碳纖維板材用于老舊橋梁的結構補強。外墻裝飾玻璃纖維增強復合材料用于建筑外立面。管道系統(tǒng)耐腐蝕復合材料管道用于給排水系統(tǒng)。在電子電氣領域的應用印刷電路板玻璃纖維增強環(huán)氧樹脂基板，具有良好的絕緣性和尺寸穩(wěn)定性。電氣絕緣子環(huán)氧樹脂玻璃纖維復合材料絕緣子，