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聚合物基复合材料复习要点〔课后题〕高分子12-1班王云华2021.6

考试题型

填空题〔1分*10题=10分〕

判断题〔1分*6=6分〕

名词解释〔4分*5=20分〕

简答题〔8分*8题=64分，含1道计算题〕

聚合物基复合材料的概念、特性、应用与进展

什么是复合材料？与金属材料相比有何主要差异？

答：定义：复合材料是由有机高分子、无机非金属或金属等几类不同材料通过复合工艺组合而成的新型材料。它既保持了原组分材料的主要特色，又通过符合效应获得原组分所不具备的的新性能。可以通过材料设计使各组分的性能互相补充并充分并联，从而获得新的优越性能，这与一般的简单的混合有本质的区别。

与金属材料的区别：

复合材料有哪些优点？存在的主要问题是什么？

答：优点：1〕比强度、比模量高；2〕耐疲劳性好，破损性能高；3〕阻尼减振性好：a.受力结构的自振频率除了与结构本身形状有关以外，还与材料的比模量平方根成正比；b.复合材料具有较高的自振频率，其结构一般不易产生共振；c.复合材料机体与纤维的界面有较大的吸收振动能量的能力，致使材料得振动阻尼很高，一旦振起来，也可在较短时间内停下来。4〕具有多种功能性：a.瞬时耐高温性、耐烧蚀性好；b.优异的电绝缘性能和高频介电性能；c.良好的摩擦性能；d.优良的腐蚀性，维护本钱低；e.特殊的光学、电学、磁学的特性。5〕良好的加工工艺性；6〕各向异性和性能的可设计性。

主要问题：工艺方法的自动化、机械化程度低，材料性能的一致性和产品质量的稳定性差，质量的检测方法不完善，破坏模式不确定和长期性能不确定，长期耐高温和环境老化性能不好等。

简述复合材料的组成。界面为什么也是一个重要组成局部？

答：复合材料是由基体材料和增强体材料构成的多项体系。基体材料为连续相，按所用基体材料的不同，可分为金属基复合材料、无机非金属基复合材料和聚合物基复合材料。增强材料为分散相，通常为纤维状材料，如玻璃纤维、有机纤维等。

原因：界面也是重要组成局部的原因是因为增强相与基体相的界面区域因为其特殊的结构组成，这种结构对材料的宏观性能产生影响，因此也是不可缺少的重要组成局部。

什么是先进复合材料〔ACM〕？

答：具有质轻、高比模量、高比强度等优良性能的的纤维复合材料称为先进复合材料(ACM)。

增强材料

为什么玻璃纤维与块状玻璃性能不同？纤维的粗细对其强度有什么影响？为什么？

答：块状玻璃比玻璃纤维本身尺寸大，其内部和外表存在较大缺陷的概率增大，而材料破坏就是由最危险或尺寸最大的裂纹导致的，所以块状玻璃壁纤维的强度低得多。而且玻璃纤维具有以下特点：1〕玻璃纤维的体积效应或尺寸效应，即：体积或尺寸越大，测试的强度越低。2〕玻璃纤维强度的分散性较大；3〕玻璃纤维强度受湿度影响。吸水后，湿态强度下降。4〕玻璃纤维的拉伸模量较低。

制备玻璃纤维时，为什么要使用浸润剂？主要有哪三类浸润剂？各有什么不同？

答：浸润剂的作用在于：使单丝集束，便与后续的并股、纺织等工序；防止原纱缠绕成卷时，纤维相互粘结；保护纤维，防止纺织时，纤维的外表磨损而降低强度。

浸润剂的类型有如下三类：1〕纺织型浸润剂。纺织型浸润剂具有良好的集束性、润滑性、成膜性和抗静电性。主要用于玻璃纤维纺织加工制品。2〕增强型浸润剂。增强型浸润剂是专门为生产增强用玻璃纤维而开展起来的，主要是为了改善树脂对纤维的浸润性，提高树脂与纤维的粘结力。3〕化学处理剂。在制备玻璃纤维的过程中，直接采用玻璃纤维的化学处理剂作为浸润剂，这就是玻璃纤维的前处理法，常用于高性能无捻玻纤纱等制品。

什么是原纱、单丝、捻度、合股数、支数、特、旦？

答：原纱：是指玻璃纤维制造过程中的单丝经集束后的单股纱；市购的或用于织布的玻璃纱一般是原纱退绕后加捻或不加捻的合股纱。

单丝：

支数：指1g原纱的长度〔m〕。支数越大表示原纱越细。

特：指1000m原纱的质量。tex数越大，纱越粗。

旦：指9000m原纱的质量。den数越大，纱越粗。

合股数：几根原纱合并起来的原纱根数即为合股数N。

捻度：捻度表示纱的加捻程度，指每米原纱的加捻数，即捻/m。

芳纶：芳香族聚酰胺纤维统称芳纶。

比强度：材料的强度与密度的比值。

根据哪些指标来判断纱的粗细？如何判断？牌号6-80/2中各数字的含义是什么？6-80/2与6-160/4两种规格的无碱纱中，哪种纱粗些？15特的原纱与80支的原纱相比，哪种纱粗些？

答：判断原纱粗细的指标有支数β、特〔tex〕和旦。支数越大表示原纱越细。tex数越大，纱越粗。den数越大，纱越粗。

牌号6-80/2中各数的含义：6表示单丝直径df为6μm，原纱支数β0位80，股数N为2。6-80/2的纱粗些。β0=1000/15=66.780,故15特的原纱更粗。

为什么玻璃布的强度比单丝强度要