復(fù)合材料原理考試總結(jié)整理

1、復(fù)合材料原理第一章聚合物基復(fù)合材料的性能特點(diǎn)是什么？(1)密度低；(2)耐腐蝕；(3)易氧化、老化；(4)聚合物的耐熱性通常較差；(5) 易燃；(6)低的摩擦系數(shù)；(7)低的導(dǎo)熱性和高的熱膨脹性；(8)極佳的電絕緣性 和靜電積累；(9)聚合物可以整體著色而制得帶色制品。(10)聚合物的一些力學(xué) 性能隨其分子結(jié)構(gòu)的改變而變化。復(fù)合材料區(qū)別于單一材料的主要特點(diǎn)是什么？1、不僅保持原組分的部分優(yōu)點(diǎn)，而且具有原組分不具備的特性2、區(qū)別于單一材料的另一顯著特性是材料的可設(shè)計(jì)性3、材料與結(jié)構(gòu)的一致性增強(qiáng)體和功能體在復(fù)合材料中代表性的作用是什么？填充，用廉價(jià)的增強(qiáng)體，特別是顆粒狀填料可降低成本。(2)增強(qiáng)，

2、纖維 狀或片狀增強(qiáng)體可提高聚合物基復(fù)合材料的力學(xué)性能和熱性能。其效果在很大程 度上取決于增強(qiáng)體本身的力學(xué)性能和形態(tài)等。(3)賦予功能，功能體可賦予聚合 物基體本身所沒有的特殊功能。功能體的這種作用主要取決于它的化學(xué)組成和結(jié) 構(gòu)第二章復(fù)合效應(yīng)特點(diǎn)？線性效應(yīng)：平均效應(yīng)平行效應(yīng)互補(bǔ)效應(yīng)相抵效應(yīng)非線性效應(yīng)：相乘效應(yīng)誘導(dǎo)效應(yīng)共振效應(yīng)系統(tǒng)效應(yīng)線性效應(yīng)：線性指量與量之間成正比關(guān)系。非線性效應(yīng)：非線性指量與量之間成曲線關(guān)系。平均效應(yīng)：是復(fù)合材料所顯示的最典型的一種復(fù)合效應(yīng)。平行效應(yīng)：增強(qiáng)體(如纖維)與基體界面結(jié)合很弱的復(fù)合材料所顯示的復(fù)合效 應(yīng)，可以看作是平行效應(yīng)。相補(bǔ)效應(yīng)：組成復(fù)合材料的基體與增強(qiáng)體，在性能

3、上能互補(bǔ)，從而提高了綜 合性能，則顯示出相補(bǔ)效應(yīng)。相抵效應(yīng)：基體與增強(qiáng)體組成復(fù)合材料時(shí)，若組分間性能相互制約，限制了 整體性能提高，則復(fù)合后顯示出相抵效應(yīng)。相乘效應(yīng)：兩種具有轉(zhuǎn)換效應(yīng)的材料復(fù)合在一起，有可能發(fā)生相乘效應(yīng)。誘導(dǎo)效應(yīng)：在一定條件下，復(fù)合材料中的一組分材料可以通過誘導(dǎo)作用使另一 組分材料的結(jié)構(gòu)改變而改變整體性能或產(chǎn)生新的效應(yīng)。共振效應(yīng)：兩相鄰的材料在一定條件下，會(huì)產(chǎn)生機(jī)械的或電、磁的共振。系統(tǒng)效應(yīng)：這是一種材料的復(fù)雜效應(yīng)，至目前為止，這一效應(yīng)的機(jī)理尚不很清 楚。典型復(fù)合材料結(jié)構(gòu)？0-3型結(jié)構(gòu)這是基體為三維連續(xù)相，而增強(qiáng)體或功能體以不連續(xù)相的微粒狀 分布在基體中的結(jié)構(gòu)狀態(tài)。1-3型結(jié)構(gòu)

4、這種結(jié)構(gòu)的基體仍為三維連續(xù)相，而增強(qiáng)體則為纖維狀一維材料。2-2型結(jié)構(gòu)這是一種由兩種組分材料呈層狀疊合而成的多層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料。2-3型結(jié)構(gòu) 在這類復(fù)合材料結(jié)構(gòu)中，基體相仍為三維連續(xù)相，而增強(qiáng)體或功 能體為二維結(jié)構(gòu)的片狀材料。3-3型結(jié)構(gòu)這種結(jié)構(gòu)的基體相為三維連續(xù)相，而增強(qiáng)體或功能體為三維網(wǎng)狀 結(jié)構(gòu)或塊狀結(jié)構(gòu)鑲嵌在基體之中。復(fù)合效果從哪幾方面體現(xiàn)，有什么特點(diǎn)？組分效果：只把組分的相對(duì)組成作為變量，不考慮組分的幾何形態(tài)、分布狀態(tài) 和尺度等復(fù)雜變量影響時(shí)產(chǎn)生的效果。結(jié)構(gòu)效果：幾何形態(tài)（形狀）分布狀態(tài) 尺度界面效果：界面是影響基體與增強(qiáng)體或功能體復(fù)合效果的主要因素。界面結(jié)構(gòu) （物理和化學(xué)結(jié)構(gòu)）的變化會(huì)

5、引起復(fù)合材料性能的明顯變化。第三章簡述復(fù)合材料界面研究的對(duì)象？增強(qiáng)體表面的有關(guān)問題表面處理物質(zhì)的有關(guān)問題表面處理的最優(yōu)化技術(shù)粉體材料在基體中的分散復(fù)合技術(shù)的優(yōu)化及其機(jī)理界面的相容性指什么？怎么確定？復(fù)合材料中增強(qiáng)體與基體相接觸構(gòu)成界面時(shí)，兩者之間產(chǎn)生的物理和化學(xué)的相容 性。通常，相容性是根據(jù)在混合時(shí)的吉布斯自由能AG來確定。若AG小雨零， 就相容，大于零就不相容，不混合。那些特性與界面結(jié)合有關(guān)，并說明其對(duì)界面有何影響？增強(qiáng)體表面的物理特性與界面結(jié)合（1）比表面積，是導(dǎo)致復(fù)合材料中的界面存 在并引起界面效應(yīng)的根本所在。（2）多孔性，部分孔隙能被基體填充，部分由于 很難完全浸潤，界面結(jié)合不好，成為

6、應(yīng)力傳遞的薄弱環(huán)節(jié)。（3）極性，極性的基 體與極性的增強(qiáng)體有較強(qiáng)的界面結(jié)合，（4）均一性，分布均勻：界面結(jié)合均勻、 完善；分布不均：在界面局部形成缺陷，形成弱界面。（5）結(jié)晶特性，影響復(fù)合 材料的界面作用和材料性能 增強(qiáng)體表面的化學(xué)特性與界面結(jié)合：1）表面 化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)，（2）表面的反應(yīng)特性第四章復(fù)合材料界面的形成過程？復(fù)合材料中，增強(qiáng)體與基體間最終界面的獲得，一般分為兩個(gè)階段：第一階段：基體與增強(qiáng)體在一種組分為液態(tài)（或粘流態(tài)）時(shí)發(fā)生接觸或潤濕過程， 或是兩種組分在一定條件下均呈液態(tài)（或粘流態(tài)）的分散、接觸及潤濕過程，也可 以是兩種固態(tài)組分在分散情況下以一定的條件發(fā)生物理及化學(xué)變化形成結(jié)合并

7、 看作為一種特殊潤濕過程。這種潤濕過程是增強(qiáng)體與基體形成緊密的接觸而導(dǎo)致 界面良好結(jié)合的必要條件。第二階段：液態(tài)（或粘流態(tài)）組成的固化過程。要形成穩(wěn)定的界面結(jié)合，材料必 須通過物理或化學(xué)過程固化。第一階段與第二階段往往是連續(xù)的，有時(shí)是同時(shí)進(jìn)行的。樹脂基復(fù)合材料界面六大理論，重點(diǎn)濕潤理論，化學(xué)鍵理論與優(yōu)先吸附理論。潤濕理論：指出：要使樹脂對(duì)增強(qiáng)體緊密接觸，就必須使樹脂對(duì)增強(qiáng)體表面很好地浸潤。前提條件：液態(tài)樹脂的表面張力必須低于增強(qiáng)體的臨界表面張力。結(jié)合方式：屬于機(jī)械結(jié)合與潤濕吸附。優(yōu)點(diǎn)：解釋了增強(qiáng)體表面粗化、表面積增加有利于提高與基體樹脂界面結(jié)合力 的事實(shí)。不足:a、不能解釋施用偶聯(lián)劑后使樹脂基

8、復(fù)合材料界面粘結(jié)強(qiáng)度提高的現(xiàn)象。b、證明偶聯(lián)劑在玻璃纖維/樹脂界面上的偶聯(lián)效果一定有部分（或者是 主要的）不是由界面的物理吸附所提供，而是存在著更為本質(zhì)的因素在起作用?；瘜W(xué)鍵理論:基體樹脂表面的活性官能團(tuán)與增強(qiáng)體表面的官能團(tuán)能起化學(xué)反應(yīng)。 基體樹脂與增強(qiáng)體間以化學(xué)鍵結(jié)合，界面的結(jié)合力是主價(jià)鍵力的作用。偶聯(lián)劑是 實(shí)現(xiàn)這種化學(xué)鍵結(jié)合的架橋劑。局限性：a、聚合物不具備活性基團(tuán)；b、不具備與樹脂反應(yīng)的基團(tuán)。優(yōu)先吸附理論：解釋化學(xué)鍵理論不能解釋的現(xiàn)象。界面上可能發(fā)生增強(qiáng)體表 面優(yōu)先吸附樹脂中的某些組分，這些組分與樹脂有良好的相容性，可以大大改善 樹脂對(duì)增強(qiáng)體的浸潤；由于優(yōu)先吸附作用，在界面上可以形成“柔

9、性層” “柔性 層”極可能是一種欠固化的樹脂層，它是“可塑的”，可以起到松馳界面上應(yīng)力 集中的作用，故可以防止界面脫粘。樹脂基復(fù)合材料界面的破壞機(jī)理？介質(zhì)引起界面破壞的機(jī)理：A、玻璃纖維經(jīng)多層吸附形成了不易除去的水膜。B、發(fā)生水與玻璃纖維和樹脂的化學(xué)變化，引起界面脫粘，造成復(fù)合材料的破壞。（1）、微裂紋破壞理論；（2）界面破壞理論：（3）化學(xué)結(jié)構(gòu)破壞理論：復(fù)合材料界面進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)應(yīng)注意那些問題？1、首先應(yīng)該注意材料的應(yīng)用要求；2、彈性模量的設(shè)計(jì)；3、界面的殘余應(yīng) 力：4、基體與增強(qiáng)體的相容性；5、相間的動(dòng)力學(xué)效果；6、偶聯(lián)劑的性能。第五章硅烷偶聯(lián)劑與玻璃釬維的作用過程？（1）有機(jī)硅烷水解，生成

10、硅醇：（2）玻璃纖維表面吸水，生成羥基：（3）硅醇與吸水 的玻璃纖維表面反應(yīng)，又分三步：第一步：硅醇與玻璃纖維表面反應(yīng)生成氫鍵： 第二步:低溫干燥（水分蒸發(fā)），硅醇進(jìn)行醚化反應(yīng):第三步：高溫干燥（水分蒸發(fā)）， 硅醇與吸水玻璃纖維間進(jìn)行醚化反應(yīng)：碳釬維表面特性，改性方法及其與復(fù)合材料界面特性之間的關(guān)系？表面處理后,碳纖維表面上形成不同類型的化學(xué)絡(luò)合物.含氧官能團(tuán)與樹脂形成氫 鍵締合或化學(xué)鍵外，其他類型的基團(tuán)也可能使各種聚合物在凝膠化時(shí)改性，在界 面形成不同力學(xué)和流變性能的層區(qū)。改變表面官能團(tuán)的種類和數(shù)量，就有可能使 纖維和樹脂形成更好的粘結(jié)，提高復(fù)合材料的綜合性能.環(huán)氧樹脂中胺可與纖維表面的羧基

11、形成氫鍵；環(huán)氧樹脂中環(huán)氧基可與羥基或羧 基形成氫鍵炭黑-橡膠界面反應(yīng)原理？炭黑表面含有的官能團(tuán)能在加工過程中與橡膠分子發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，微粒炭黑表面 形成接枝有以下幾種方式：（1）對(duì)簡單烯烴的化學(xué)吸附，硫存在時(shí)，吸附作用增 強(qiáng)；（2）在劇烈的混料過程中，剪切作用產(chǎn)生高聚物自由基，已經(jīng)證明這種自由 基可接枝到炭黑上去；（3）組成炭黑層面的大芳環(huán)邊緣的氫和橡膠之間進(jìn)行氫原 子交換反應(yīng)。 通過以上界面反應(yīng)，往往使炭黑的增強(qiáng)效果得以提高。第六章玻璃纖維表面處理的目的是什么？在增強(qiáng)層表面涂覆上一層表面處理劑，包括浸潤劑、偶聯(lián)劑和助劑等，目的是使 增強(qiáng)體與基體間形成良好的粘結(jié)界面，提高復(fù)合材料各種性能。硅烷偶

12、聯(lián)劑與鈦酸酯偶聯(lián)劑的結(jié)構(gòu)和偶聯(lián)劑機(jī)理有哪些不同？硅烷偶聯(lián)劑的結(jié)構(gòu)和機(jī)理：結(jié)構(gòu)通式為：RnSiX4-n鈦酸酯偶聯(lián)劑的結(jié)構(gòu)及機(jī)理：結(jié)構(gòu)通式：（RO）m Ti - （OX-R-Y）n3高分子基體的改性方法有哪些？交聯(lián)，氯化，共聚，共混，填充增強(qiáng)。碳釬維為何要進(jìn)行表面處理？改性方法有那些？目的：為了改善其表面結(jié)構(gòu)和性能，采取針對(duì)性的措施，使之與基體材料很好地 粘結(jié)，提高其復(fù)合材料層間剪切強(qiáng)度、斷裂韌性、尺寸穩(wěn)定性及界面的抗?jié)裥浴?改性方法：表面浸涂有機(jī)化合物，表面涂覆無機(jī)化合物，表面化學(xué)處理，電解氧 化處理，等離子體處理。第七章長纖維增強(qiáng)復(fù)合材料力學(xué)復(fù)合規(guī)律？界面結(jié)合強(qiáng)度與臨界長度之間的關(guān)系？短纖維的

13、長度與復(fù)合材料性能之間的關(guān)系？超細(xì)粒子對(duì)復(fù)合材料力學(xué)性能的影響規(guī)律？超微細(xì)粒子比通常粒子對(duì)聚合物具有更好的增強(qiáng)作用第八章由質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)算體積分?jǐn)?shù)。Tg，Tm，熱膨脹系數(shù)。表征非結(jié)晶性聚合物耐熱性的物理量是玻璃化溫度Tg，結(jié)晶性聚合物是熔點(diǎn)Tm。 一般無機(jī)填料的熱膨脹系數(shù)較聚合物的要小得多，所以，填充無機(jī)填料的復(fù)合塑 料其熱膨脹系數(shù)要較純聚合物的小，其數(shù)值接近于金屬的熱膨脹系數(shù)。填料加入對(duì)聚合物微觀結(jié)構(gòu)的影響，對(duì)應(yīng)玻璃化轉(zhuǎn)變溫度與熱變形溫度的變化 引起界面層聚合物大分子斂集密度的改變（一般情況下是密度降低），隨著大分 子斂集密度的改變，在界面上由于填料-聚合物分子間作用力的存在，使聚合物 大分子鏈

14、段運(yùn)動(dòng)受到阻礙，因而使聚合物的玻璃化溫度與熱變形溫度升高。這種 聚合物大分子鏈段運(yùn)動(dòng)受阻的程度隨著填料-聚合物分子間作用力增大而增高。氧指數(shù)概念，三氧化二銻，鉬化物，含磷化合物，氫氧化鋁阻燃機(jī)理。氧指數(shù)（01）：聚合物著火后，剛夠維持燃燒時(shí)氧氣在試驗(yàn)氣體（氧、氮混合氣 體）中的最小百分含量。三氧化二銻（Sb2O3）與含氯有機(jī)物分解生成的氯化氫相作用生成三氯化銻，三氯 化銻在氣相捕捉H 、H0 和-CH3等活性自由基從而減緩燃燒過程的進(jìn)行。 鉬化物的阻燃機(jī)理主要是在固相上促進(jìn)碳化層的生成或者促進(jìn)鹵素或鹵化氫的 生成以實(shí)現(xiàn)其阻燃效果。含磷化合物的阻燃機(jī)理不盡相同，取決于含磷阻燃劑的 類別和被阻燃對(duì)象的類別。一般認(rèn)為氫氧化鋁的阻燃作用主要