聚合物基復合材料2

1、12.2 纖維增強復合材料的制備方法纖維增強復合材料的制備方法2.2.1 聚合物基復合材料的工藝特點聚合物基復合材料的工藝特點聚合物基復合材料在性能方面有許多獨到之處，其成型工聚合物基復合材料在性能方面有許多獨到之處，其成型工藝與其它材料加工工藝相比也有其特點：藝與其它材料加工工藝相比也有其特點：（1）材料的成型與制品的成型是同時完成的，復合材料的）材料的成型與制品的成型是同時完成的，復合材料的生產過程也就是復合材料制品的生產過程。生產過程也就是復合材料制品的生產過程。（2）樹脂基復合材料的成型比較方便。）樹脂基復合材料的成型比較方便。2 2.2.2各種工藝方法在工藝過程中必須共同遵循的要點各

2、種工藝方法在工藝過程中必須共同遵循的要點 復合材料不論采用哪種成型方法在工藝過程中必須共同復合材料不論采用哪種成型方法在工藝過程中必須共同遵守的要點：遵守的要點：（1）要使纖維均勻地按設計要求分布在制品的各個部分）要使纖維均勻地按設計要求分布在制品的各個部分（2）要使樹脂適量地均勻地分布在制品的各個部位，并適）要使樹脂適量地均勻地分布在制品的各個部位，并適當地固化。當地固化。（3）在工藝過程中要盡最大的努力減少氣泡，降低空隙率，）在工藝過程中要盡最大的努力減少氣泡，降低空隙率，提高制品的致密性。提高制品的致密性。（4）充分掌握所用樹脂的工藝性能，制定合理的工藝規(guī)范。）充分掌握所用樹脂的工藝性能

3、，制定合理的工藝規(guī)范。32.2.3 聚合物基復合材料的制備方法聚合物基復合材料的制備方法一、預浸料及其制備方法一、預浸料及其制備方法 預浸料是將樹脂體系浸涂到纖維或纖維織物上，通過一定預浸料是將樹脂體系浸涂到纖維或纖維織物上，通過一定的處理過程后貯存?zhèn)溆玫陌氤善罚A浸料是一個總稱。的處理過程后貯存?zhèn)溆玫陌氤善?，預浸料是一個總稱。 一般預浸料在一般預浸料在-18下存儲以保證使用時具有合適的粘度、下存儲以保證使用時具有合適的粘度、鋪復性和凝膠時間等工藝性能，復合材料制品的力學及化鋪復性和凝膠時間等工藝性能，復合材料制品的力學及化學性質在很大程度上取決于預浸料的質量。學性質在很大程度上取決于預浸料的

4、質量。4 預浸料分類：預浸料分類： 按照增強材料的紡織形式分為按照增強材料的紡織形式分為：預浸帶、預浸布、無：預浸帶、預浸布、無紡布等；紡布等； 按照纖維排布方式按照纖維排布方式：單向預浸料、織物預浸料等；：單向預浸料、織物預浸料等； 按照纖維類型按照纖維類型：玻璃纖維預浸料；碳纖維預浸料、有：玻璃纖維預浸料；碳纖維預浸料、有機纖維預浸料等；機纖維預浸料等；5（一）熱固性預浸料的制備（一）熱固性預浸料的制備 按照浸漬設備和制造方法的不同，熱固性纖維增強樹脂預按照浸漬設備和制造方法的不同，熱固性纖維增強樹脂預浸料的制備分為浸料的制備分為輪鼓纏繞法輪鼓纏繞法和和陳列鋪排法陳列鋪排法。（1）輪鼓纏繞

5、法）輪鼓纏繞法適用于實驗室的研究性工作或小批量生產適用于實驗室的研究性工作或小批量生產6（2）陳列鋪排法）陳列鋪排法 濕法濕法：許多平行排列的纖維束或織物同時進入膠槽，浸漬：許多平行排列的纖維束或織物同時進入膠槽，浸漬樹脂后由劑膠器除去多余膠液，經烘干除去溶劑后，加隔樹脂后由劑膠器除去多余膠液，經烘干除去溶劑后，加隔離紙并經輥壓整平，最后收卷。離紙并經輥壓整平，最后收卷。 干法干法：熔融態(tài)樹脂從漏槽流到隔離紙上，通過刮刀后在隔：熔融態(tài)樹脂從漏槽流到隔離紙上，通過刮刀后在隔離紙上形成一層厚度均勻的薄膜，經導向輥與平行排列的離紙上形成一層厚度均勻的薄膜，經導向輥與平行排列的纖維或織物疊合，通過熱鼓

6、時樹脂熔融并浸漬纖維，再經纖維或織物疊合，通過熱鼓時樹脂熔融并浸漬纖維，再經過輥壓使樹脂充分浸漬纖維，冷去后收卷。過輥壓使樹脂充分浸漬纖維，冷去后收卷。7（二）熱塑性預浸料制造（二）熱塑性預浸料制造樹脂狀態(tài)不同樹脂狀態(tài)不同預浸漬技術預浸漬技術后浸漬技術后浸漬技術溶液預浸溶液預浸熔融預浸熔融預浸膜層疊膜層疊粉末浸漬粉末浸漬纖維混雜纖維混雜纖維混編纖維混編預浸料中纖維完預浸料中纖維完全浸漬樹脂全浸漬樹脂 預浸料中樹脂預浸料中樹脂以粉末、纖維以粉末、纖維包層等形式存包層等形式存在，對纖維的在，對纖維的完全浸漬要在完全浸漬要在復合材料成型復合材料成型過程中完成過程中完成8（1）溶液浸漬）溶液浸漬 特點

7、：可使纖維完全被樹脂浸漬并獲得良好的纖維分布；特點：可使纖維完全被樹脂浸漬并獲得良好的纖維分布；可采用傳統(tǒng)的熱固性樹脂的設備和類似浸漬工藝；成本較可采用傳統(tǒng)的熱固性樹脂的設備和類似浸漬工藝；成本較高并造成環(huán)境污染，殘留溶劑很難完全除去，影響產品性高并造成環(huán)境污染，殘留溶劑很難完全除去，影響產品性能；只適用于可溶性聚合物，對于其他類溶解性差的聚合能；只適用于可溶性聚合物，對于其他類溶解性差的聚合物應用受到限制。物應用受到限制。（2）熔融預浸）熔融預浸 要求：樹脂熔體黏度足夠低，且高溫長時間內穩(wěn)定性要好，要求：樹脂熔體黏度足夠低，且高溫長時間內穩(wěn)定性要好，使高粘度的熔融態(tài)樹脂在較短的時間內完全浸漬

8、纖維使高粘度的熔融態(tài)樹脂在較短的時間內完全浸漬纖維9（3）膜層疊）膜層疊 將增強劑與樹脂薄膜交替鋪層，在高溫高壓條件下使樹脂熔融將增強劑與樹脂薄膜交替鋪層，在高溫高壓條件下使樹脂熔融并浸漬纖維，制成平板或其它一些形狀簡單的制品的方法。并浸漬纖維，制成平板或其它一些形狀簡單的制品的方法。 特點：適用性強，工藝及設備簡單特點：適用性強，工藝及設備簡單（4）粉末浸漬）粉末浸漬 將熱塑性樹脂制成粒度與纖維直徑相當的微細粉末，通過流態(tài)將熱塑性樹脂制成粒度與纖維直徑相當的微細粉末，通過流態(tài)化技術使樹脂粉末直接分散到纖維中，經熱壓熔融即可制得充化技術使樹脂粉末直接分散到纖維中，經熱壓熔融即可制得充分浸漬的預

9、浸料分浸漬的預浸料 特點：預浸料具有一定的柔軟性，鋪層工藝性好，成型工藝性特點：預浸料具有一定的柔軟性，鋪層工藝性好，成型工藝性好，是一種被廣泛采用的纖維增強熱塑性樹脂復合材料的制造好，是一種被廣泛采用的纖維增強熱塑性樹脂復合材料的制造技術技術10（5）纖維混編）纖維混編 將基體先紡成纖維，再使其與增強纖維共同紡成混雜紗線將基體先紡成纖維，再使其與增強纖維共同紡成混雜紗線或編織成適當形式的織物，在物品成型過程中，樹脂纖維或編織成適當形式的織物，在物品成型過程中，樹脂纖維受熱熔化并浸漬增強纖維。受熱熔化并浸漬增強纖維。 特點：工藝簡單，預浸料有柔性，易于鋪層操作，在制品特點：工藝簡單，預浸料有柔

10、性，易于鋪層操作，在制品的成型階段，需要足夠高的溫度，壓力及足夠的時間，且的成型階段，需要足夠高的溫度，壓力及足夠的時間，且浸漬難以完全。浸漬難以完全。11二、手糊成型工藝二、手糊成型工藝手糊成型工藝也稱手糊成型工藝也稱接觸低壓成型接觸低壓成型工藝。工藝。它是在成型模具上，以它是在成型模具上，以手工手工或用或用簡單的工具簡單的工具輔助鋪放增強輔助鋪放增強材料、浸漬樹脂，施加接觸壓或較低壓力使其固化成型的材料、浸漬樹脂，施加接觸壓或較低壓力使其固化成型的工藝方法。工藝方法。手糊成型模具也叫手糊成型模具也叫接觸模具接觸模具12制作聚合物基復合材料的手糊成型工藝過程制作聚合物基復合材料的手糊成型工藝

11、過程 將將模具打磨拋光模具打磨拋光后后涂脫模劑涂脫模劑和和含含固化劑的樹脂混合物固化劑的樹脂混合物將將增強纖維增強纖維編織布鋪放編織布鋪放在模具中在模具中用用刷子、壓刷子、壓輥輥或或刮刀擠壓織物，使其均勻浸膠刮刀擠壓織物，使其均勻浸膠并排除氣泡并排除氣泡法將樹脂涂覆在其上法將樹脂涂覆在其上（反復鋪放纖維和刷涂樹脂），直（反復鋪放纖維和刷涂樹脂），直至預定的厚度至預定的厚度晾置晾置常溫或加溫常溫或加溫（通過紅外輻射或連模具送入電熱（通過紅外輻射或連模具送入電熱固化爐窯）使樹脂固化爐窯）使樹脂固化固化（硬化）（硬化）脫模脫模和和修整修整制品（切割飛邊、缺陷制品（切割飛邊、缺陷修補）修補）得到得到聚

12、合物基復合材料聚合物基復合材料。13手糊成型的輔助材料手糊成型的輔助材料手糊成型的輔助材料主要有手糊成型的輔助材料主要有填料填料和和色料色料?？梢宰鳛樘盍系牟牧习ǜ邘X土、云母粉、玻璃微珠、石可以作為填料的材料包括高嶺土、云母粉、玻璃微珠、石英粉、滑石粉、碳酸鈣、活性二氧化硅、石墨、鐵粉、鋁英粉、滑石粉、碳酸鈣、活性二氧化硅、石墨、鐵粉、鋁粉、氧化鐵粉、氫氧化鋁粉等。粉、氧化鐵粉、氫氧化鋁粉等。在樹脂基復合材料中在樹脂基復合材料中加入填料的目的加入填料的目的是為了降低成本和改是為了降低成本和改善性能。善性能。填料加入量一般為樹脂的填料加入量一般為樹脂的15%30%（有時會超過（有時會超過12倍

13、），填料細度為倍），填料細度為120300目。目。14手糊成型的脫模劑手糊成型的脫模劑手糊成型的脫模劑主要用手糊成型的脫模劑主要用外脫模劑外脫模劑。常用脫模劑是：。常用脫模劑是：液體脫模劑液體脫模劑，如聚乙烯醇溶液；，如聚乙烯醇溶液；薄膜型脫模劑薄膜型脫模劑，如聚酯薄膜；，如聚酯薄膜；油膏、蠟類脫模劑油膏、蠟類脫模劑，如硅脂、凡士林油、脫模蠟等。，如硅脂、凡士林油、脫模蠟等。前述幾種脫模劑可以復合使用。前述幾種脫模劑可以復合使用。15手糊成型的特點手糊成型的特點手糊成型工藝手糊成型工藝適應性強適應性強，可以成型各種形狀的制品，且尺，可以成型各種形狀的制品，且尺寸不受限制，但制品的壁厚不易精確控

14、制；寸不受限制，但制品的壁厚不易精確控制；手糊工藝不宜使用較多的填料，因為樹脂中填料過多會降手糊工藝不宜使用較多的填料，因為樹脂中填料過多會降低其流動性，難以手糊成型；低其流動性，難以手糊成型；模具占用周期長，即模具占用周期長，即成型周期長成型周期長。操作者操作者體力勞動強度體力勞動強度大，勞動條件不佳，不易完善勞動保大，勞動條件不佳，不易完善勞動保護。護。設備簡單、適應性廣、投資少、見效快。設備簡單、適應性廣、投資少、見效快。16三、噴射成型工藝三、噴射成型工藝噴射成型技術是手糊成型的改進，屬于半機械化生產工藝。噴射成型技術是手糊成型的改進，屬于半機械化生產工藝。噴射成型技術在復合材料成型工

15、藝中所占比例較大，如美噴射成型技術在復合材料成型工藝中所占比例較大，如美國占國占9.1%，西歐占，西歐占11.3%，日本占，日本占21%。20世紀世紀60年代，我國研究噴射成型，但因原材料質量和年代，我國研究噴射成型，但因原材料質量和環(huán)境污染問題，未能推廣，目前用的噴射成型機主要是從環(huán)境污染問題，未能推廣，目前用的噴射成型機主要是從美國進口。美國進口。17將混有引發(fā)劑和促進劑的兩種聚酯樹脂分別從噴槍兩側將混有引發(fā)劑和促進劑的兩種聚酯樹脂分別從噴槍兩側的的兩個噴口兩個噴口噴出，同時將切斷的纖維粗紗由噴出，同時將切斷的纖維粗紗由噴槍中心噴槍中心噴噴出，這三組噴射物相遇并均勻混合后出，這三組噴射物相

16、遇并均勻混合后沉積沉積到模具上，到模具上，當沉積到一定厚度時，用輥輪當沉積到一定厚度時，用輥輪壓實壓實，幫助纖維進一步浸，幫助纖維進一步浸透樹脂，排除氣泡，透樹脂，排除氣泡，再進行加熱或常溫再進行加熱或常溫固化固化，固化后固化后脫模脫模即獲得制品。即獲得制品。18噴射成型的工藝參數噴射成型的工藝參數噴射成型工藝參數主要有：噴射成型工藝參數主要有：樹脂含量樹脂含量：制品中樹脂含量應控制在：制品中樹脂含量應控制在60%左右；左右；噴霧壓力噴霧壓力：當樹脂黏度為：當樹脂黏度為0.2Pas, ,樹脂罐壓力為樹脂罐壓力為0.050.15MPa時，霧化壓力為時，霧化壓力為0.30.35MPa；噴槍夾角噴槍

17、夾角：一般選用：一般選用20，噴槍與模具的距離為，噴槍與模具的距離為350400mm; ;環(huán)境溫度環(huán)境溫度: :應控制在應控制在(255); ;19噴射成型應注意事項噴射成型應注意事項噴射機系統(tǒng)內噴射機系統(tǒng)內無水無水；模具在成型前要模具在成型前要先噴一層樹脂先噴一層樹脂，再噴樹脂纖維混合層。調，再噴樹脂纖維混合層。調整氣壓、控制樹脂和纖維含量；整氣壓、控制樹脂和纖維含量；噴槍要噴槍要均勻移動均勻移動，防止漏噴和保證厚度均勻；，防止漏噴和保證厚度均勻；優(yōu)點：優(yōu)點：用玻璃纖維粗紗代替織物，可降低材料成本；生產效率比用玻璃纖維粗紗代替織物，可降低材料成本；生產效率比手糊的高手糊的高24倍；產品整體性

18、好，無接縫，層間剪切強度倍；產品整體性好，無接縫，層間剪切強度高；產品耐滲漏性好；可減少飛邊、裁布邊角料及剩余膠高；產品耐滲漏性好；可減少飛邊、裁布邊角料及剩余膠液的消耗；產品尺寸和形狀不受限制。液的消耗；產品尺寸和形狀不受限制。缺點：缺點： 樹脂含量高，制品強度低；產品只能做到單面光滑；飛散樹脂含量高，制品強度低；產品只能做到單面光滑；飛散的噴射氣流污染環(huán)境，有害操作者健康。的噴射氣流污染環(huán)境，有害操作者健康。20四、袋壓成型工藝四、袋壓成型工藝 袋壓成型是最早及最廣泛應用于預浸料成型的工藝之一。袋壓成型是最早及最廣泛應用于預浸料成型的工藝之一。將纖維預制件鋪放在模具中，蓋上柔軟的隔離膜，在

19、熱壓將纖維預制件鋪放在模具中，蓋上柔軟的隔離膜，在熱壓下固化，經過所需的固化周期后，材料形成具有一定結構下固化，經過所需的固化周期后，材料形成具有一定結構的構件。的構件。 袋壓成型可分為三種：真空袋壓成型、壓力袋壓成型和熱袋壓成型可分為三種：真空袋壓成型、壓力袋壓成型和熱壓罐成型壓罐成型21主要設備：烘箱或其他主要設備：烘箱或其他能夠提供熱源的加熱空能夠提供熱源的加熱空間、成型模具以及真空間、成型模具以及真空系統(tǒng)。系統(tǒng)。特點：工藝簡單，不需特點：工藝簡單，不需要專用設備，常用來制要專用設備，常用來制造室溫固化的制件。適造室溫固化的制件。適用于大尺寸，厚度用于大尺寸，厚度1.5mm以下的復合材以

20、下的復合材料料真空袋成型的原理示意圖真空袋成型的原理示意圖1真空袋真空袋 2模具模具 3真空泵真空泵（1）真空袋壓成型）真空袋壓成型22（2）壓力袋壓成型）壓力袋壓成型主要設備：烘箱或其他主要設備：烘箱或其他能夠提供熱源的加熱空能夠提供熱源的加熱空間、成型模具以及真空間、成型模具以及真空系統(tǒng)。系統(tǒng)。特點：工藝簡單，投資特點：工藝簡單，投資少，易于作業(yè)。壓力可少，易于作業(yè)。壓力可達達0.250.5MPa。由于。由于壓力較高，還需考慮熱壓力較高，還需考慮熱效率，故一般采用輕金效率，故一般采用輕金屬模具，加熱方式通常屬模具，加熱方式通常用模具內加熱的方式。用模具內加熱的方式。壓力袋成型的示意圖壓力袋

21、成型的示意圖1密封夾緊裝置密封夾緊裝置 2壓縮空氣壓縮空氣 3空氣壓縮機空氣壓縮機 4壓力袋壓力袋 5模具模具 6蓋板蓋板23（3）熱壓罐成型）熱壓罐成型原理：利用熱壓罐內部原理：利用熱壓罐內部的程控溫度的靜態(tài)氣體的程控溫度的靜態(tài)氣體壓力，使復合材料預浸壓力，使復合材料預浸料在一定溫度和壓力條料在一定溫度和壓力條件下完成固化過程件下完成固化過程特點：空隙率低、增強特點：空隙率低、增強纖維填充量大，致密性纖維填充量大，致密性好，尺寸穩(wěn)定、準確，好，尺寸穩(wěn)定、準確，性能優(yōu)異，適應性強；性能優(yōu)異，適應性強；生產周期長，效率低，生產周期長，效率低，制件尺寸受熱壓罐體積制件尺寸受熱壓罐體積限制等缺點。限

22、制等缺點。24五、模壓成型工藝五、模壓成型工藝模壓成型工藝始于模壓成型工藝始于1909年，伴隨年，伴隨實用酚醛樹脂實用酚醛樹脂的出現(xiàn)，的出現(xiàn)，用木粉、石棉及石英粉為填料制備酚醛樹脂基復合材料制用木粉、石棉及石英粉為填料制備酚醛樹脂基復合材料制品。品。隨著隨著片狀模塑料片狀模塑料（SMC）和）和塊狀模塑料塊狀模塑料（BMC）以及）以及新新型樹脂型樹脂的出現(xiàn)，模壓成型工藝已在纖維增強樹脂基復合材的出現(xiàn)，模壓成型工藝已在纖維增強樹脂基復合材料成型工藝中占有相當重要的地位（據料成型工藝中占有相當重要的地位（據1990年國外統(tǒng)計，年國外統(tǒng)計，42%以上的復合材料制品是用模壓成型工藝生產的。以上的復合材料

23、制品是用模壓成型工藝生產的。因此模壓成型是一種因此模壓成型是一種既古老又新穎既古老又新穎的復合材料成型方法。的復合材料成型方法。25復合材料模壓制品所用的復合材料模壓制品所用的模壓料模壓料是樹脂基體中添加有增強是樹脂基體中添加有增強材料的材料的中間產品中間產品。將一定量的將一定量的模壓料模壓料（預混料預混料或或預浸料預浸料）置于敞開的金屬）置于敞開的金屬模模型腔內，閉模后加熱使其熔化型腔內，閉模后加熱使其熔化以以一定溫度一定溫度和和壓力壓力，使型腔內的模壓料在溫度和壓力作用，使型腔內的模壓料在溫度和壓力作用下下熔融熔融并充滿型腔，形成與模腔相同形狀的模制品并充滿型腔，形成與模腔相同形狀的模制品

24、再經加熱使樹脂進一步發(fā)生交聯(lián)反應而固化，或者冷卻使再經加熱使樹脂進一步發(fā)生交聯(lián)反應而固化，或者冷卻使熱塑性樹脂硬化，脫模后得到復合材料。熱塑性樹脂硬化，脫模后得到復合材料。模壓成型工藝過程模壓成型工藝過程26模壓成型工藝流程示意圖模壓成型工藝流程示意圖模具預熱模具預熱刷涂脫模劑刷涂脫模劑裝模裝模壓制壓制脫模脫模打磨及輔助加工打磨及輔助加工檢查檢查成品成品后處理后處理原料稱重原料稱重原料預熱或預成型原料預熱或預成型27用于模壓成型的模壓料用于模壓成型的模壓料片狀模塑料片狀模塑料( (SMC) )團狀模塑料團狀模塑料( (BMC) )厚片狀模塑料厚片狀模塑料( (TMC) )高強度模塑料高強度模塑

25、料( (HMC) )高強度片狀模塑料高強度片狀模塑料( (XMC) )法國法國Saint-Gobain公司開發(fā)的公司開發(fā)的ZMC28模壓料的組成模壓料的組成模壓料的基體模壓料的基體主要有：主要有：不飽和聚酯樹脂不飽和聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂環(huán)氧樹脂、酚醛酚醛樹脂樹脂、乙烯基樹脂、呋喃樹脂、有機硅樹脂、聚丁二烯樹、乙烯基樹脂、呋喃樹脂、有機硅樹脂、聚丁二烯樹脂、烯丙基酯、三聚氰樹脂、聚酰亞胺樹脂等。以前三種脂、烯丙基酯、三聚氰樹脂、聚酰亞胺樹脂等。以前三種使用最普遍。使用最普遍。模壓料的增強材料模壓料的增強材料主要有：玻璃纖維（短切絲、無捻粗紗、主要有：玻璃纖維（短切絲、無捻粗紗、有捻粗紗、連續(xù)纖維束

26、、布、氈）、石棉紙、石棉纖維織有捻粗紗、連續(xù)纖維束、布、氈）、石棉紙、石棉纖維織物（布）、高硅氧纖維、碳纖維、有機纖維（芳綸、尼龍物（布）、高硅氧纖維、碳纖維、有機纖維（芳綸、尼龍等）和天然纖維或兩種以上纖維混雜及它們的織物、氈等。等）和天然纖維或兩種以上纖維混雜及它們的織物、氈等。29六、拉擠成型六、拉擠成型將浸漬樹脂膠液的纖維束或帶，在牽引力的作用下，通過將浸漬樹脂膠液的纖維束或帶，在牽引力的作用下，通過一個加熱的擠壓模具一個加熱的擠壓模具成型、固化成型、固化，生產聚合物基復合材料，生產聚合物基復合材料型材的工藝稱為拉擠（型材的工藝稱為拉擠（pultrusion）成型工藝。）成型工藝。拉擠

27、成型屬于拉擠成型屬于連續(xù)成型連續(xù)成型工藝?？捎们懈顧C將拉擠的型材切工藝?？捎们懈顧C將拉擠的型材切割成要求的長度。割成要求的長度。拉擠成型適宜于生產拉擠成型適宜于生產各種截面形狀的型材各種截面形狀的型材，如棒、管、實，如棒、管、實體型材（如工字形、槽形、方形型材）和空腹型材（如門體型材（如工字形、槽形、方形型材）和空腹型材（如門窗框材）等。窗框材）等。30拉擠成型的原材料拉擠成型的原材料拉擠成型使用的原材料包括基體樹脂、增強體和輔助材拉擠成型使用的原材料包括基體樹脂、增強體和輔助材料。料?；w樹脂基體樹脂對基體樹脂的要求：對基體樹脂的要求：黏度低黏度低（低于（低于2Pas），固化過程），固化過程

28、無無揮發(fā)物揮發(fā)物（最好是無溶劑型樹脂或反應型溶劑樹脂）；（最好是無溶劑型樹脂或反應型溶劑樹脂）；適用適用期長期長（8h以上）；以上）；固化收縮小固化收縮小（小于（小于4%）、與增強體）、與增強體相相容性好容性好?；w樹脂的種類基體樹脂的種類：主要用不飽和聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂、乙：主要用不飽和聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂、乙烯基樹脂。此外，熱固性甲基丙烯酸樹脂、改性酚醛樹脂、烯基樹脂。此外，熱固性甲基丙烯酸樹脂、改性酚醛樹脂、阻燃性樹脂等也開始在拉擠工藝中應用。同時，已經研究阻燃性樹脂等也開始在拉擠工藝中應用。同時，已經研究和使用熱塑性聚丙烯、聚碳酸酯、和使用熱塑性聚丙烯、聚碳酸酯、ABS及聚醚砜等樹脂及聚

29、醚砜等樹脂31增強體增強體對增強體的要求是：對增強體的要求是：纖維本身纖維本身強度高強度高、不易產生靜電不易產生靜電、集束集束性好性好。增強體主要用：增強體主要用：玻璃纖維及其無捻粗紗、連續(xù)纖維氈、針織玻璃纖維及其無捻粗紗、連續(xù)纖維氈、針織單向纖維與短切纖維復合氈和三向針織物等。單向纖維與短切纖維復合氈和三向針織物等。對玻璃無捻粗紗要求表面進行對玻璃無捻粗紗要求表面進行偶聯(lián)劑處理偶聯(lián)劑處理輔助材料輔助材料內脫模劑內脫模劑包括：包括：硬脂酸鋅硬脂酸鋅、硬脂酸鈣硬脂酸鈣、硬脂酸鋁硬脂酸鋁和和烷基磷酸烷基磷酸酯酯等。哈爾濱玻璃鋼研究所研制用于不飽和聚酯樹脂的內脫等。哈爾濱玻璃鋼研究所研制用于不飽和聚

30、酯樹脂的內脫模劑型號為模劑型號為HBT-4（用量為（用量為2%）和）和HBT-5（用量為（用量為1%）；）；用于環(huán)氧樹脂的為用于環(huán)氧樹脂的為HBT-6（用量為（用量為1%3%）和）和HBT-7（用（用量為量為2%）。）。填料填料包括：輕質填料（如發(fā)泡黏土和膨脹珍珠巖）和粉末填包括：輕質填料（如發(fā)泡黏土和膨脹珍珠巖）和粉末填料（如高嶺土、絹云母粉、空心玻璃微珠）。料（如高嶺土、絹云母粉、空心玻璃微珠）。32拉擠成型的優(yōu)點和缺點拉擠成型的優(yōu)點和缺點 拉擠成型的拉擠成型的優(yōu)點：優(yōu)點：生產過程可以完全實現(xiàn)自動化控制，生產過程可以完全實現(xiàn)自動化控制，生產效率高生產效率高；纖維纖維體積含量高體積含量高（可

31、達（可達80%），產品），產品強度高強度高；制品縱、橫向強度可以按照制品的力學性能要求調整；制品縱、橫向強度可以按照制品的力學性能要求調整；生產過程中生產過程中無邊角廢料無邊角廢料，產品不需后加工，因此較其他工，產品不需后加工，因此較其他工藝省工、省原料、省能耗；藝省工、省原料、省能耗；制品制品質量穩(wěn)定質量穩(wěn)定，重復性好，可切成任意長度；，重復性好，可切成任意長度； 缺點：缺點：產品形狀單調，只能生產線形型材，而且橫向強度產品形狀單調，只能生產線形型材，而且橫向強度不高。不高。33拉擠成型工藝的發(fā)展和應用拉擠成型工藝的發(fā)展和應用拉擠成型技術始于拉擠成型技術始于20世紀世紀50年代，于年代，于6

32、0年代得到應用，年代得到應用，70年代得到發(fā)展，年代得到發(fā)展，80年代發(fā)展速度最快。年代發(fā)展速度最快。各種拉擠成型機各種拉擠成型機不斷涌現(xiàn)，如立式、臥式、彎曲型材不斷涌現(xiàn)，如立式、臥式、彎曲型材式、反應注射式、加輕質填料式等。式、反應注射式、加輕質填料式等。目前生產規(guī)模有直徑細到目前生產規(guī)模有直徑細到 1mm的線材，直徑粗到的線材，直徑粗到 70mm的棒材，大到的棒材，大到800mm280mm的空腹型材，的空腹型材，生產時的生產時的牽引速度達牽引速度達6m/min，最大牽引力達，最大牽引力達40t。34拉擠成型工藝的應用廣泛，如拉擠成型工藝的應用廣泛，如電工領域電工領域（制造光纜增強芯桿、天線

33、、電工梯、高壓（制造光纜增強芯桿、天線、電工梯、高壓線路工具）線路工具）防腐工程防腐工程（制造井下壓力管道、化學器貯罐的內外支（制造井下壓力管道、化學器貯罐的內外支撐）撐）建筑工業(yè)建筑工業(yè)（制造房屋吊頂結構、帳篷支架）（制造房屋吊頂結構、帳篷支架）交通領域交通領域（制造汽車貨架、電力火車軌道護板、行李（制造汽車貨架、電力火車軌道護板、行李架）架）運動娛樂領域運動娛樂領域（制造滑雪杖、活動游泳池底板、單杠（制造滑雪杖、活動游泳池底板、單杠和雙杠）和雙杠）其他領域其他領域35七、纏繞成型七、纏繞成型熱固性樹脂基體復合材料的纏繞成型是將熱固性樹脂基體復合材料的纏繞成型是將浸過樹脂膠液的浸過樹脂膠液的

34、連續(xù)纖維絲束連續(xù)纖維絲束（或布帶、預浸紗）按照（或布帶、預浸紗）按照一定規(guī)律連續(xù)纏繞一定規(guī)律連續(xù)纏繞到與制件形狀一致的芯模上，然后經到與制件形狀一致的芯模上，然后經常溫或加溫固化、脫常溫或加溫固化、脫模模，獲得復合材料制品獲得復合材料制品。纏繞成型所用設備為纏繞成型所用設備為纏繞機纏繞機，由帶動芯模旋轉和吐絲嘴按，由帶動芯模旋轉和吐絲嘴按指定規(guī)律運動的傳動機構、浸膠槽、紗架、絲束張力機構指定規(guī)律運動的傳動機構、浸膠槽、紗架、絲束張力機構和控制系統(tǒng)組成和控制系統(tǒng)組成36纖維纏繞成型的分類纖維纏繞成型的分類 根據纖維纏繞成型時樹脂基體的物理化學狀態(tài)不同，分為根據纖維纏繞成型時樹脂基體的物理化學狀態(tài)

35、不同，分為以下三種類型：以下三種類型：干法纏繞干法纏繞半干法纏繞半干法纏繞濕法纏繞濕法纏繞37濕法纏繞濕法纏繞將纖維集束（紗式帶）將纖維集束（紗式帶）浸膠后浸膠后，在，在張力下張力下直接直接纏繞到芯纏繞到芯模上的工藝稱為濕法纏繞。模上的工藝稱為濕法纏繞。濕法纏繞的濕法纏繞的優(yōu)點優(yōu)點：成本比干法纏繞低：成本比干法纏繞低40%；纏繞張力能；纏繞張力能將氣泡擠出并使樹脂填滿纖維空隙，故產品氣密性好；將氣泡擠出并使樹脂填滿纖維空隙，故產品氣密性好；纖維平行排列度好；可減少纖維磨損；生產率高（達纖維平行排列度好；可減少纖維磨損；生產率高（達200m/min）。）。缺點缺點：樹脂浪費大，操作環(huán)境差；含膠量

36、及成品質量不：樹脂浪費大，操作環(huán)境差；含膠量及成品質量不易控制；可供濕法纏繞的樹脂品種少易控制；可供濕法纏繞的樹脂品種少38干法纏繞干法纏繞先將先將纖維浸膠纖維浸膠制成預浸紗或帶，使預浸紗中的制成預浸紗或帶，使預浸紗中的樹脂處于樹脂處于B階段階段，經，經加熱加熱軟化至黏流態(tài)后軟化至黏流態(tài)后纏繞到芯模上的工藝稱為纏繞到芯模上的工藝稱為干法纏繞。干法纏繞。干法纏繞的干法纏繞的優(yōu)點優(yōu)點：由于預浸紗或帶由專業(yè)廠家或車間生：由于預浸紗或帶由專業(yè)廠家或車間生產，其含膠量和質量能通過檢驗嚴格控制，故干法纏繞產，其含膠量和質量能通過檢驗嚴格控制，故干法纏繞能準確控制產品質量；生產效率高；纏繞機清潔，纏繞能準確

37、控制產品質量；生產效率高；纏繞機清潔，纏繞車間的勞動衛(wèi)生條件好。車間的勞動衛(wèi)生條件好。缺點缺點：需增加預浸紗制造設備，成立生產預浸紗的工段、：需增加預浸紗制造設備，成立生產預浸紗的工段、車間，甚至工廠，故較濕法纏繞的投資大；其制品的層車間，甚至工廠，故較濕法纏繞的投資大；其制品的層間剪切強度比濕法纏繞的低。間剪切強度比濕法纏繞的低。39半干法纏繞半干法纏繞纖維經纖維經浸膠后浸膠后到纏繞到纏繞至芯模至芯模的途中，通過的途中，通過烘干設備烘干設備中將中將浸膠紗中的浸膠紗中的溶劑除去溶劑除去，再纏繞到芯模上的方法稱為半干，再纏繞到芯模上的方法稱為半干法纏繞。法纏繞。半干法纏繞的半干法纏繞的優(yōu)點優(yōu)點：

38、省去了預浸膠的工序和設備；制品：省去了預浸膠的工序和設備；制品中氣泡含量較低。中氣泡含量較低。但纏繞設備較濕法纏繞復雜。兼有濕法纏繞的含膠量不但纏繞設備較濕法纏繞復雜。兼有濕法纏繞的含膠量不易控制和干法纏繞制品層間剪切強度較低的易控制和干法纏繞制品層間剪切強度較低的缺點缺點40纏繞成型的優(yōu)點和缺點纏繞成型的優(yōu)點和缺點纏繞成型的纏繞成型的優(yōu)點：優(yōu)點：按產品的受力狀況設計纏繞規(guī)律與層次按產品的受力狀況設計纏繞規(guī)律與層次，能充分發(fā)揮纖，能充分發(fā)揮纖維的強度，甚至可以達到等強度的優(yōu)化設計要求；維的強度，甚至可以達到等強度的優(yōu)化設計要求；制品的制品的比強度高比強度高。比同體積、同壓力的鋼質容器重量可。比

39、同體積、同壓力的鋼質容器重量可大幅度減輕大幅度減輕；勞動強度低勞動強度低。纖維纏繞制品能實現(xiàn)機械化、自動化生產，。纖維纏繞制品能實現(xiàn)機械化、自動化生產，產品質量穩(wěn)定產品質量穩(wěn)定；生產效率高生產效率高。纏繞速度最高可達。纏繞速度最高可達240m/min；可合理配置纖維、樹脂和內襯，達到最佳的技術經濟效可合理配置纖維、樹脂和內襯，達到最佳的技術經濟效果。果。41纏繞成型的纏繞成型的缺點缺點：不能纏繞任意結構形式的制品，特別是表面有凹部和不能纏繞任意結構形式的制品，特別是表面有凹部和形狀不規(guī)則的制品；形狀不規(guī)則的制品；纏繞設備成本高，只有在大批量生產時，才能獲得較纏繞設備成本高，只有在大批量生產時，

40、才能獲得較高的經濟效益。高的經濟效益。42習題如何選擇復合材料成型方法？試述手糊成型過程、特點、應用？試述噴射成型過程、特點、應用？基體在復合材料中的作用。43第三章第三章 復合材料的界面復合材料的界面 3.1 概述概述3.2 高聚物復合材料界面的形成及作用機理高聚物復合材料界面的形成及作用機理 3.2.1 界面的形成界面的形成 3.2.2 界面的作用機理界面的作用機理3.3 填充、增強材料的表面處理填充、增強材料的表面處理 3.3.1 粉狀填料的表面處理粉狀填料的表面處理 3.3.2 玻璃纖維的表面處理玻璃纖維的表面處理 3.3.3 碳纖維的表面處理碳纖維的表面處理 3.3.4 Kevlar

41、纖維的表面處理纖維的表面處理 3.3.5 超高分子量聚乙烯纖維的表面處理超高分子量聚乙烯纖維的表面處理3.4 復合材料界面分析技術復合材料界面分析技術44 眾所周知，影響復合材料性能的因素主要有以下幾方面：眾所周知，影響復合材料性能的因素主要有以下幾方面：增強材料的性能；增強材料的性能；基體的性能；基體的性能；復合材料的結構及成型技術；復合材料的結構及成型技術；復合材料中纖維和基體界面的結合狀態(tài)，即界面層的性能。復合材料中纖維和基體界面的結合狀態(tài)，即界面層的性能。因此界面規(guī)律的研究是復合材料的基礎理論之因此界面規(guī)律的研究是復合材料的基礎理論之。453.1 概述概述3.1.1 界面定義界面定義一

42、般情況下，復合材料的界面產生于復合材料的一般情況下，復合材料的界面產生于復合材料的制造過程制造過程。即由化學成分不同的增強體和基體制成復合材料時，這些即由化學成分不同的增強體和基體制成復合材料時，這些組元通過組元通過高溫接觸高溫接觸，導致化學成分中的某些元素相互，導致化學成分中的某些元素相互擴散、擴散、溶解溶解及致發(fā)生及致發(fā)生化學反應化學反應而生成新相，稱為而生成新相，稱為。界面相也可以是界面相也可以是人為添加人為添加的，例如，為了增進液態(tài)基體對的，例如，為了增進液態(tài)基體對增強體的潤濕，或者為了緩沖它們之間的殘余應力，在增增強體的潤濕，或者為了緩沖它們之間的殘余應力，在增強體表面預先設置了強體

43、表面預先設置了涂層涂層，在制造后涂層被保留在復合材，在制造后涂層被保留在復合材料中，成為界面相。料中，成為界面相。46由于界面相的由于界面相的化學組成化學組成和和物理性能物理性能與增強體和基體均不相與增強體和基體均不相同；同；在復合材料承受載荷時，界面相所處的在復合材料承受載荷時，界面相所處的力學力學和和熱學環(huán)境熱學環(huán)境特特殊，因此，界面相對復合材料的整體性能具有重大影響。殊，因此，界面相對復合材料的整體性能具有重大影響。研究復合材料界面的組成、結構、控制、性能和改進界面研究復合材料界面的組成、結構、控制、性能和改進界面相的工作被稱為相的工作被稱為“界面工程界面工程”。47 界面的一般定義界面

44、的一般定義復合材料的界面是指基體與增強物之間化學成分有顯著變復合材料的界面是指基體與增強物之間化學成分有顯著變化的、構成化的、構成彼此結合彼此結合的、能起的、能起載荷傳遞載荷傳遞作用的作用的微小區(qū)域微小區(qū)域。界面雖小，但有尺寸，約幾個納米到幾個微米，是一個區(qū)界面雖小，但有尺寸，約幾個納米到幾個微米，是一個區(qū)域或一個帶、或一層，厚度。域或一個帶、或一層，厚度。包含包含基體和增強物的部分原始接觸面基體和增強物的部分原始接觸面、基體與增強物相互基體與增強物相互作用生成的反應物作用生成的反應物、此產物與基體及增強物的接觸面此產物與基體及增強物的接觸面、基基體和增強物的互擴散層體和增強物的互擴散層、增強

45、物上的表面涂層增強物上的表面涂層、基體和增基體和增強物上的氧化物強物上的氧化物及及它們的反應產物它們的反應產物等。等。界面在本質上是一個界面在本質上是一個兩維區(qū)域兩維區(qū)域。48界面并非是一個沒有厚度的理想幾何界面并非是一個沒有厚度的理想幾何面。實驗已證明，兩相交接的區(qū)域是面。實驗已證明，兩相交接的區(qū)域是一個具有相當厚度的界面層，即中間一個具有相當厚度的界面層，即中間相，兩相的接觸會引起多種界面的效相，兩相的接觸會引起多種界面的效應，使界面層結構和性能不同于它兩應，使界面層結構和性能不同于它兩側相鄰的結構的性質。側相鄰的結構的性質。許多復合材料的纖維與基體的相容性許多復合材料的纖維與基體的相容性

46、差，為了改善兩者的相容性，在兩相差，為了改善兩者的相容性，在兩相的界面上加入一些改性劑，如偶聯(lián)劑的界面上加入一些改性劑，如偶聯(lián)劑等，這樣在纖維、基體之間的界面上，等，這樣在纖維、基體之間的界面上，形成一種新的界面，該界面層的結構形成一種新的界面，該界面層的結構與性能已不同于原來的兩相界面。與性能已不同于原來的兩相界面。49（1）傳遞效應傳遞效應 界面能夠傳遞力，即將外力傳遞給增強物，起到界面能夠傳遞力，即將外力傳遞給增強物，起到基體和增強物之間的橋梁作用?；w和增強物之間的橋梁作用。（2）阻斷效應阻斷效應 結合適當的界面有阻斷裂紋擴展、中斷材料破壞、結合適當的界面有阻斷裂紋擴展、中斷材料破壞、

47、減緩應力集中的作用。減緩應力集中的作用。（3）不連續(xù)效應不連續(xù)效應 在界面上產生物理性能的不連續(xù)性和界面摩擦在界面上產生物理性能的不連續(xù)性和界面摩擦出現(xiàn)的現(xiàn)象，如抗電性、耐熱性等；出現(xiàn)的現(xiàn)象，如抗電性、耐熱性等；（4）散射和吸收效應散射和吸收效應 光波、聲波、熱彈性波、沖擊波等在界面光波、聲波、熱彈性波、沖擊波等在界面產生散射和吸收，如透光性、隔熱性、隔音性、耐機械沖擊性產生散射和吸收，如透光性、隔熱性、隔音性、耐機械沖擊性及耐熱沖擊性等。及耐熱沖擊性等。（5）誘導效應誘導效應 一種物質（通常是增強物）的表面結構使另一種一種物質（通常是增強物）的表面結構使另一種（通常是聚合物基體）與之接觸的物

48、質的結構由于誘導作用而（通常是聚合物基體）與之接觸的物質的結構由于誘導作用而發(fā)生改變，由此產生一些現(xiàn)象，如強的彈性、低的膨脹性、耐發(fā)生改變，由此產生一些現(xiàn)象，如強的彈性、低的膨脹性、耐沖擊性和耐熱性。沖擊性和耐熱性。 界面的機能界面的機能503.2 高聚物復合材料界面的形成及作用機高聚物復合材料界面的形成及作用機理理3.2.1 界面層的形成界面層的形成第一階段：第一階段：基體與增強纖維的接觸與浸潤過程基體與增強纖維的接觸與浸潤過程 纖維優(yōu)先吸附那些能夠較多降低其表面能的物質纖維優(yōu)先吸附那些能夠較多降低其表面能的物質第二階段：第二階段：聚合物的固化階段聚合物的固化階段 固化劑或官能團為中心向四周

49、輻射擴散，中心密度大，邊固化劑或官能團為中心向四周輻射擴散，中心密度大，邊緣密度小的非均勻固化結構緣密度小的非均勻固化結構51在復合材料的制備過程中，一般都有一個要求，即要在復合材料的制備過程中，一般都有一個要求，即要求組分間能牢固地結合，并且有足夠的強度。一般認求組分間能牢固地結合，并且有足夠的強度。一般認為，要實現(xiàn)這一點，必須要使材料在界面上形成能量為，要實現(xiàn)這一點，必須要使材料在界面上形成能量的最低結合，通常都存在一個液體對固體的相互的最低結合，通常都存在一個液體對固體的相互浸潤浸潤。52所謂浸潤，即是把不同的液滴放到不同的固體表面上，所謂浸潤，即是把不同的液滴放到不同的固體表面上，有時

50、液滴會立即鋪展開來，遮蓋固體的表面，這一現(xiàn)有時液滴會立即鋪展開來，遮蓋固體的表面，這一現(xiàn)象稱為浸潤，有時液滴仍團聚成球狀，這一現(xiàn)象稱為象稱為浸潤，有時液滴仍團聚成球狀，這一現(xiàn)象稱為“不浸潤不浸潤”或或“浸潤不好浸潤不好”。53SL SA LA 液滴LASLSAcos SA固體表面張力；固體表面張力； LA液體表面張力；液體表面張力； SL固固-液界面張力液界面張力液（L）-固（S）浸潤復合材料界面復合材料性能液-固浸潤狀況良好，則090改變改變 SA、 LA或或 SL可改善界面浸潤可改善界面浸潤狀況；狀況；通常情況下，提高通常情況下，提高 SA即對纖維表即對纖維表面進行處理面進行處理54影響潤

51、濕角大小的因素影響潤濕角大小的因素固體表面的固體表面的原始狀態(tài)原始狀態(tài)。如吸附氣體、氧化膜等均使?jié)?。如吸附氣體、氧化膜等均使?jié)櫇窠窃龃?；濕角增大；固體表面固體表面粗糙度粗糙度將使?jié)櫇窠菧p小；將使?jié)櫇窠菧p小；固相或液相的固相或液相的夾雜夾雜或相與相之間的或相與相之間的化學反應所造成的化學反應所造成的產物產物都將影響潤濕性。因為反應產物改變了固相的性都將影響潤濕性。因為反應產物改變了固相的性質、夾雜和反應產物改變了固相的表面粗糙度。質、夾雜和反應產物改變了固相的表面粗糙度。決定潤濕性的最本質的原因還是體系中決定潤濕性的最本質的原因還是體系中各相的屬性各相的屬性。55復合材料中的界面形貌復合材料中的

52、界面形貌復合材料中纖維與基體之間的界面是在制造過程中產生的；纖維與基體之間的界面是A粗糙界面（rough interface) ，而不是B理想的平面界面。 纖維 纖維 A界面界面 B界面界面 基體 基體復合材料中的界面 A粗糙界面；B理想平面界面56 在在粗糙界面粗糙界面的情況下，通常是根據潤濕（的情況下，通常是根據潤濕（wettability) )條件來研條件來研究纖維與基體之間的接觸狀況。即纖維究纖維與基體之間的接觸狀況。即纖維- -基體之間的接觸狀況取決于基體之間的接觸狀況取決于在復合材料制造過程中液態(tài)基體是否潤濕纖維。在復合材料制造過程中液態(tài)基體是否潤濕纖維。液體（基體）m固體（纖維）

53、f粗糙界面時纖維與液態(tài)基體的接觸57潤濕性的改善途徑潤濕性的改善途徑改善基體與纖維潤濕性的方法：改善基體與纖維潤濕性的方法：1 1）對纖維進行）對纖維進行表面處理表面處理（包括清潔處理和表面涂層）；（包括清潔處理和表面涂層）；2 2）提高）提高加工溫度加工溫度；3 3）增加液態(tài)基體）增加液態(tài)基體壓力壓力；4 4）控制加工）控制加工氣氛氣氛。 58在制造復合材料之前，在制造復合材料之前，清除纖維表面清除纖維表面的雜質、氣的雜質、氣泡和用化學方法去除纖維表面的氧化膜，這些操泡和用化學方法去除纖維表面的氧化膜，這些操作均能增進液態(tài)基體對纖維的潤濕性。作均能增進液態(tài)基體對纖維的潤濕性。對纖維進行表面涂

54、層的方法包括：對纖維進行表面涂層的方法包括：電鍍電鍍、化學鍍化學鍍、化學氣相沉積化學氣相沉積和和熱解熱解等。等。涂層目的是增大纖維的表面能涂層目的是增大纖維的表面能 sv sv 。（1 1）纖維表面處理）纖維表面處理59玻璃玻璃纖維表面的纖維表面的硅烷硅烷涂層；涂層；碳碳纖維表面的纖維表面的鈦鈦- -硼硼(Ti-B)涂層；涂層；硼硼纖維表面的纖維表面的SiC、B4C涂層涂層 碳化硅碳化硅纖維的纖維的熱解碳熱解碳涂層等。涂層等。涂層纖維用纖維表面涂層改善潤濕性的實例60一般，提高制造溫度可以增進潤濕性，但這種增進受一般，提高制造溫度可以增進潤濕性，但這種增進受到基體材料性質的限制。到基體材料性質

55、的限制。如碳纖維增強鋁（如碳纖維增強鋁（Cf /Al）復合材料）復合材料系，在系，在1050時時， 才小于才小于90。但是，在此高溫下，會產生一些不利影但是，在此高溫下，會產生一些不利影響，如響，如 基體嚴重過熱、基體嚴重過熱、 鋁氧化、鋁氧化、 碳碳與與鋁在高溫下鋁在高溫下發(fā)生化學反應在生成發(fā)生化學反應在生成Al4C3, ,使界面使界面脆化。導致復合材料低應力斷裂。脆化。導致復合材料低應力斷裂。（2 2）提高加工溫度）提高加工溫度61再如鎢絲增強銅（再如鎢絲增強銅（Wf /Cu）復合材料）復合材料系，銅的熔點為系，銅的熔點為1083，直到，直到1400時銅的熔液才對鎢絲產生潤濕。時銅的熔液才

56、對鎢絲產生潤濕。再如鉭絲增強錫（再如鉭絲增強錫（Taf /Sn）復合材料系，錫的熔點僅）復合材料系，錫的熔點僅為為232，直到，直到1000錫熔液才對鉭絲產生潤濕。錫熔液才對鉭絲產生潤濕。過高的溫度還會對增強材料造成損傷，例如過高的溫度還會對增強材料造成損傷，例如發(fā)生氧化。發(fā)生氧化。因此采用提高溫度來改進基體與增強體的潤因此采用提高溫度來改進基體與增強體的潤濕時，必須綜合兼顧這些不利影響。濕時，必須綜合兼顧這些不利影響。62液體在外壓下浸潤纖維的條件是：液體在外壓下浸潤纖維的條件是： 所加外壓必須能夠克服纖維之間的毛細管壓所加外壓必須能夠克服纖維之間的毛細管壓力力Pc。毛細管壓力毛細管壓力由下

57、式決定由下式決定Pc=4 lv( f /df)cos 式中，式中， f 、df 分別為纖維體積分數和纖維直徑。分別為纖維體積分數和纖維直徑?？梢姡梢?， f / df 越大、越大、 lv越大，則越大，則Pc的的絕對值越大絕對值越大。（3 3）增加液態(tài)基體壓力）增加液態(tài)基體壓力63 但是，但是， Pc值還要取決于值還要取決于coscos 的符號：的符號：當當 90時時，coscos 0，則則Pc為正值。是完全潤濕為正值。是完全潤濕的情況，液體基體可自動浸滲纖維束；的情況，液體基體可自動浸滲纖維束；當當 90時時，coscos 0, ,則則Pc為負值為負值，是不潤濕的是不潤濕的情況，此時必須施加大

58、于情況，此時必須施加大于Pc的外壓才能使液體滲的外壓才能使液體滲入纖維束。入纖維束。64通過改變制造過程中的環(huán)境氣氛，也可以控通過改變制造過程中的環(huán)境氣氛，也可以控制固體下液體之間的潤濕狀況。制固體下液體之間的潤濕狀況。例如，在氣氛中含例如，在氣氛中含10%的的O2時，可使時，可使銀銀的表的表面張力從面張力從1.2J/m2 降低至降低至0.4J/m2（降低至約（降低至約1/ 3），此時，銀很容易潤濕用），此時，銀很容易潤濕用鎳涂層鎳涂層的的Al2O3晶晶須。須。固體或液體表面吸附某種氣體后，可以改變固體或液體表面吸附某種氣體后，可以改變 sv sv 或或 lvlv（使表面張力降低）（使表面張力

59、降低）。 （4）控制加工氣氛65界面層作用機理是指界面層作用機理是指界面發(fā)揮作的微觀機理界面發(fā)揮作的微觀機理。一、物理（浸潤）理論一、物理（浸潤）理論 界面浸潤理論于界面浸潤理論于1963年由年由Zisman提出提出 主要論點主要論點：液體樹脂應：液體樹脂應完全潤濕完全潤濕增強材料，為此，在復合增強材料，為此，在復合過程中樹脂基體的表面張力必須過程中樹脂基體的表面張力必須小于小于增強體的臨界表面張增強體的臨界表面張力。力。 這個理論主要是考慮兩個理想清潔表面，靠物理作用來結這個理論主要是考慮兩個理想清潔表面，靠物理作用來結合，實際上就是以表面能為基礎的吸附理論。合，實際上就是以表面能為基礎的吸

60、附理論。 認為：基體樹脂與增強材料之間的結合主要取決于相互之認為：基體樹脂與增強材料之間的結合主要取決于相互之間的間的浸潤性浸潤性。3.2.2 界面層的作用機理界面層的作用機理66 浸潤的好，則被粘體與黏合劑分子之間緊密接觸而發(fā)生吸浸潤的好，則被粘體與黏合劑分子之間緊密接觸而發(fā)生吸附，則黏結界面形成很大的分子間作用力，同時排除了黏附，則黏結界面形成很大的分子間作用力，同時排除了黏結體表面吸附的氣體，減少了黏結界面的空隙率，提高了結體表面吸附的氣體，減少了黏結界面的空隙率，提高了黏結強度。黏結強度。 浸潤理論可以解釋界面結合機制的兩種模式，即浸潤理論可以解釋界面結合機制的兩種模式，即機械粘接機械