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聚合物基復合材料的主要性能有哪些?

作者:訪客發布時間:2021-07-11分類:聚合物瀏覽:281


導讀:合材料基體即復合材料中作為連續相的材料,分為聚合物基體,金屬基體,無機非金屬基體。  作用:基體材料起到粘結作用,均衡載荷,分散載荷,保護纖維的作用。復合材料分為兩相,另一項為分散...

合材料基體即復合材料中作為連續相的材料,分為聚合物基體,金屬基體,無機非金屬基體。  作用:基體材料起到粘結作用,均衡載荷,分散載荷,保護纖維的作用。復合材料分為兩相,另一項為分散相,稱為增強材料。  簡介:  復合材料按照基體材料可分為金屬基復合材料、無機非金屬基復合材料和聚合物基復合材料這三大類。  

1.金屬基復合材料  在使用金屬基復合材料時,不同領域要求迥異。舉例來說,航天、航空領域對比強度、比模量、尺寸穩定性有嚴格的要求,因此會選擇密度小的輕金屬合金作為基體。而高性能發動機使用的復合材料不僅需要具備高比強度、比模量,還對其耐高溫、耐氧化性能提出了要求,一般使用鈦基、鎳基合金以及金屬間化合物做基體材料。普通汽車發動機對材料的耐熱、耐磨、導熱性能、高溫強度有一定的考量,同時又要求成本低,適合批量生產,通常用鋁合金材料做基體。而工業集成電路基板和散熱元件,必須具有高導熱、低膨脹特性,一般使用銅、鋁等僅是作為基體。  如果想要增強金屬基復合材料的強度,添加連續纖維增強材料可以有效達到這個目的。因為纖維作為增強材料,它的強度和模量都要高于金屬基體。而在以顆粒、晶須、短纖維為增強材料的非連續增強金屬基復合材料中,增強材料的強度和模量均要低于金屬基體。選擇增強材料時,還必須充分考慮其與金屬基體的相容性,尤其是化學相容性。保證在金屬基復合材料高溫成型過程中,增強材料不會與基體發生化學反應,而影響復合材料的物理化學功能。當復合材料中含多種物質的時候,這一點就顯得更加重要。  

2.無機非金屬基復合材料  無機非金屬基復合材料的基體材料主要包括水泥、石膏和水玻璃等。我們以應用最廣泛的水泥材料為例,水泥材料是多孔體系,這一特征不僅會影響基體本身的性能,也會影響纖維與基體的界面粘接。纖維與水泥的彈性模量比不大,應力的傳遞效應遠不如纖維增強樹脂。水泥基材的斷裂延伸率較低,在受到強力拉伸時,水泥基體會先于纖維發生開裂。水泥基材中含有粉末或顆粒狀的物料,與纖維成點接觸,因此纖維的摻量受到很大的限制。水泥基材呈堿性,對金屬纖維可起到一定的保護作用,但對大多數礦物纖維不利。  

3.聚合物基復合材料  作為基體材料的復合物包括不飽和聚酯樹脂、環氧樹脂、酚醛樹脂及各種熱塑性聚合物,這也是一種非常重要的復合材料。在聚合物基復合材料中添加纖維增強材料,可以起到增加強度的作用,所用的纖維種類有玻璃纖維、碳纖維、有機纖維和其他纖維等。  玻璃纖維具有很高的拉伸強度,而且防火、防霉、防蛀、耐高溫,電絕緣性能也非常出色。其化學穩定性良好,除了HF、濃堿、濃磷酸外,與其他所有化學藥品和有機溶劑都不會發生化學反應。但玻璃纖維也有缺點,那就是具有脆性、不耐磨、對人的皮膚有刺激性等。  碳纖維具有良好的耐高低溫性能,其比重在1.5到2之間,熱膨脹系數有各向異性的特點,導熱有方向性,比電阻與纖維類型有關。化學性質較為穩定,除了能被強氧化劑氧化以外,與一般酸堿均不會發生反應,還具有耐油、抗輻射、吸收有毒氣體和減速中子等性能。  有機纖維具有很高的拉伸強度以及彈性模量,它的密度小,熱穩定性高,熱膨脹系數各向異性,有良好的耐介質性能,但容易被各種酸堿腐蝕,耐水性不好。

標簽:聚合物復合材料性能


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