復(fù)合材料測(cè)試技術(shù)課程小結(jié).

1、 1 高性能纖維：芳族聚酰胺纖維，芳族聚酯，碳纖高性能纖維：芳族聚酰胺纖維，芳族聚酯，碳纖維，超高分子量聚乙烯纖維，維，超高分子量聚乙烯纖維，PBO纖維，玻璃纖維纖維，玻璃纖維2 其他纖維：晶須，石棉纖維，其他纖維：晶須，石棉纖維， 碳化硅纖維，礦物碳化硅纖維，礦物纖維，金屬與陶瓷纖維，混雜纖維纖維，金屬與陶瓷纖維，混雜纖維DONGHUA UNIVERSITY3纖維種類纖維種類商品名商品名強(qiáng)度強(qiáng)度GPa伸長伸長%模量模量GPa密度密度g/cm3熔點(diǎn)熔點(diǎn)對(duì)位芳綸對(duì)位芳綸Kevlar2.82.41321.44560(d)間位芳綸間位芳綸Metamax0.50.835506.79.81.38430(

2、d)芳香族聚酯纖維芳香族聚酯纖維Ekonol4.13.11341.40380Vectra2.83.7691.40270芳雜環(huán)類纖維芳雜環(huán)類纖維PBZT4.21.42501.58600(d)PBO5.52.52801.59650(d)高強(qiáng)聚乙烯纖維高強(qiáng)聚乙烯纖維Dyneema3.42.01600.98140Spectra3.52.51560.97140碳纖維碳纖維Pyrofil1.93.50.41.23005001.80Torayca371.52.42003001.80 鋼纖維 2.8 200 7.8 1600玻璃纖維 2.0-3.5 70-90 2.5 825 4DONGHUA UNIVERS

3、ITYDONGHUA UNIVERSITYCH2CH2(CH2)4HOOCCOOH(CH2)6H2NNH2+(CH2)6NH CO(CH2)4CONHn5DONGHUA UNIVERSITYCCXOXONH2H2NCCNOONHHn2nHX+X = OH、鹵素、OR6DONGHUA UNIVERSITY7生產(chǎn)單位生產(chǎn)單位及商品名及商品名美國杜邦美國杜邦荷蘭阿克蘇荷蘭阿克蘇日本帝人日本帝人俄羅斯俄羅斯Kevlar 29Kevlar 129Kevlar 149NomexTwaronRTwaronHTechnoraArmos特性特性標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)高強(qiáng)高強(qiáng)高模高模高強(qiáng)高伸高強(qiáng)高伸標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)高模高模高強(qiáng)高強(qiáng)高強(qiáng)

4、高模高強(qiáng)高模密度密度g/cm31.431.441.471.381.441.451.391.44強(qiáng)度強(qiáng)度（GPa）2.93.42.33.36.23.03.13.44.45.5模量模量（GPa）689617348717210972135145伸長率伸長率%3.63.31.535504.42.54.63.54分解溫度分解溫度500500500500500500500550吸濕率吸濕率%771.23.56.53.5278芳綸性能總結(jié)（1）物理性能密度小，為1.44g/cm3比強(qiáng)度高（高于碳纖維和硼纖維）比模量雖然較高，但低于碳纖維和硼纖維；韌性好、抗沖擊性好、加工性好；壓縮強(qiáng)度不高（為拉伸強(qiáng)度的1/5

5、）；剪切強(qiáng)度不高（為拉伸強(qiáng)度的1/17）；DONGHUA UNIVERSITY9熱穩(wěn)定、耐火、不溶、真空中長期使用溫度為160，-60也不脆； Tg =（250400）；熱膨脹系數(shù)低（300以下，為負(fù)值）；具有良好的耐化學(xué)介質(zhì)性（但不耐強(qiáng)酸、強(qiáng)堿）；耐疲勞、耐磨、電氣絕緣、透電磁波。芳綸的化學(xué)性能DONGHUA UNIVERSITY10耐光性差耐光性差，暴露于可見光和紫外線時(shí)會(huì)產(chǎn)生光致降解，暴露于可見光和紫外線時(shí)會(huì)產(chǎn)生光致降解（即力學(xué)性能下降和褪色）。用高吸收率材料對(duì)（即力學(xué)性能下降和褪色）。用高吸收率材料對(duì)Kevlar纖維纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料作表面涂層，可增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料作表面涂層，

6、可以減緩其光致降解；以減緩其光致降解；溶解性差溶解性差；抗壓強(qiáng)度低抗壓強(qiáng)度低；吸濕吸濕性強(qiáng)，吸濕后纖維性能變化大，因此應(yīng)密封保存，性強(qiáng)，吸濕后纖維性能變化大，因此應(yīng)密封保存，在制備復(fù)合材料前應(yīng)增加烘干工序。在制備復(fù)合材料前應(yīng)增加烘干工序。DONGHUA UNIVERSITYDONGHUA UNIVERSITY11DONGHUA UNIVERSITY纖維素基聚丙烯腈基瀝青基碳纖維石墨纖維活性碳纖維氣相生長碳纖維通用級(jí)高性能1213力學(xué)性能密度小，較高的比強(qiáng)度和比模量，斷裂伸長率低，彈性模量高熱性能（1）耐高低溫性能好（2）導(dǎo)熱性能好（3）線性膨脹系數(shù)小DONGHUA UNIVERSITY14化學(xué)

7、性能（1）碳纖維的耐藥品性好，僅不耐硝酸、硫酸和次氯酸鈉；（2）碳纖維在各種試劑中浸漬250天后，其直徑、模量和強(qiáng)度變化很小。（3）碳纖維的耐氧化性較差，且PAN高強(qiáng)型碳纖維比高模型的氧化失重更嚴(yán)重。（4）碳纖維的表面活性比玻璃纖維低，因此需要表面處理。電性能碳纖維沿纖維方向的導(dǎo)電性好，其導(dǎo)電性可與銅相比DONGHUA UNIVERSITYDONGHUA UNIVERSITY15類型類型通用型通用型高強(qiáng)型高強(qiáng)型高模型高模型高強(qiáng)高模高強(qiáng)高模T300T700SCT800HBT1000GBM46JBM50JBM35JBM40JB密度密度g/cm31.761.801.811.81.841.841.75

8、1.75強(qiáng)度強(qiáng)度（GPa）3.54.95.56.44.24.14.74.4模量模量（GPa）230230294294436475343377伸長率伸長率%1.52.11.92.20.90.91.41.2纖維實(shí)際強(qiáng)度與極限強(qiáng)度存在差異的原因F聚合物相對(duì)分子質(zhì)量較小，末端多、缺陷多F纖維最大拉伸倍數(shù)較小解決方案F盡可能提高聚合物相對(duì)分子質(zhì)量F盡可能提高非晶區(qū)縛結(jié)分子的含量F盡可能減少晶區(qū)折疊鏈的含量，增加伸直鏈的含量F盡可能將非晶區(qū)均勻分散到連續(xù)的結(jié)晶基質(zhì)中去DONGHUA UNIVERSITYPE分子量對(duì)產(chǎn)品性能的影響： PE 7萬30萬，板材，膜材，電纜等 UHMWPE 50104500104

9、 高強(qiáng)度纖維，斷裂強(qiáng)度20CN/dtex16DONGHUA UNIVERSITY17公司及商品名公司及商品名稱稱DSM+ToyoboHoneywellMitsuiDyneemaSK 60Spectra900Spectra1000Spectra2000TekmilonITekmilonII拉伸強(qiáng)度拉伸強(qiáng)度/GPa3.03.03.53.83.32.8拉伸模量拉伸模量/GPa10085115135113102斷裂伸長率斷裂伸長率, %3.83.93.42.93.93.9DONGHUA UNIVERSITY18Filament Chopped Fiber Staple Fiber Spun Yarn

10、1、纖維的強(qiáng)伸特性 任何纖維都必須具有一定的強(qiáng)力才有使用價(jià)值，強(qiáng)力測(cè)定是最基本的項(xiàng)目。 表示強(qiáng)伸性能的指標(biāo)都可從拉伸曲線上獲得。 拉伸曲線（應(yīng)力應(yīng)變，或負(fù)荷伸長曲線）：l 表示纖維在拉伸過程中受力與變形的關(guān)系曲線l 拉伸曲線能反映出纖維的特征性能19DONGHUA UNIVERSITY20DONGHUA UNIVERSITY斷裂強(qiáng)力 指試樣拉伸至斷裂所能承受的最大負(fù)荷，與試樣受力面積有關(guān)。斷裂伸長率 試樣拉伸至斷裂所增加的長度與標(biāo)準(zhǔn)預(yù)張力下試樣夾持的初始長度之比。斷脫伸長率 試樣拉伸至完全斷脫的伸長率。比強(qiáng)度 試樣單位線密度的能承受的斷裂強(qiáng)力。單位：/tex，c/tex，c/dtex初始模量

11、應(yīng)力應(yīng)變曲線起始部分斜率。單位：N/tex，cN/tex，c/dtex屈服點(diǎn)應(yīng)力與應(yīng)變 應(yīng)力應(yīng)變曲線中起始直線部分向延伸區(qū)過渡的轉(zhuǎn)折點(diǎn)稱為屈服點(diǎn)。相對(duì)應(yīng)的應(yīng)力與應(yīng)變稱為屈服點(diǎn)應(yīng)力與應(yīng)變。21DONGHUA UNIVERSITY環(huán)境溫濕度試樣長度拉伸試驗(yàn)速度試樣預(yù)加張力22DONGHUA UNIVERSITY23DONGHUA UNIVERSITY 試樣在一定預(yù)張力下，未拉伸時(shí)兩夾持器之間的長度為試樣初始長度。長度不同測(cè)試結(jié)果不同。初始長度增加，測(cè)得的強(qiáng)力與伸長減小。拉伸試驗(yàn)速度試樣預(yù)加張力預(yù)加張力應(yīng)使試樣伸直而不伸長。24DONGHUA UNIVERSITY25 二、基體樹脂及半成品分析二、基

12、體樹脂及半成品分析聚合物基體（Polymer Matrix ）在復(fù)合材料中的作用有：v固結(jié)分散的增強(qiáng)體以形成復(fù)合材料整體和賦予制固結(jié)分散的增強(qiáng)體以形成復(fù)合材料整體和賦予制件形狀、件形狀、v保護(hù)增強(qiáng)體不受或少受環(huán)境的不利影響保護(hù)增強(qiáng)體不受或少受環(huán)境的不利影響. .v在復(fù)合材料受力時(shí)，向增強(qiáng)體傳遞載荷使它們發(fā)在復(fù)合材料受力時(shí)，向增強(qiáng)體傳遞載荷使它們發(fā)揮承力功能揮承力功能v決定復(fù)合材料的加工性能決定復(fù)合材料的加工性能DONGHUA UNIVERSITY26聚合物基體包括聚合物基體包括熱固性樹脂熱固性樹脂和和熱塑性樹脂熱塑性樹脂兩類。兩類。熱固性熱固性樹脂樹脂(thermosetting resin)

13、 ：v受熱會(huì)軟化，發(fā)生分子鏈的交聯(lián)反應(yīng)，這種固化受熱會(huì)軟化，發(fā)生分子鏈的交聯(lián)反應(yīng)，這種固化反應(yīng)使其由線型轉(zhuǎn)化為體型高分子結(jié)構(gòu)，成為不反應(yīng)使其由線型轉(zhuǎn)化為體型高分子結(jié)構(gòu)，成為不熔不溶狀態(tài)。熔不溶狀態(tài)。v上述為不可逆反應(yīng)，冷卻后再受熱它不會(huì)變軟和上述為不可逆反應(yīng)，冷卻后再受熱它不會(huì)變軟和熔化，強(qiáng)熱則會(huì)分解破壞。熔化，強(qiáng)熱則會(huì)分解破壞。v三種代表性的熱固性樹脂為：三種代表性的熱固性樹脂為：環(huán)氧樹脂、不飽和環(huán)氧樹脂、不飽和聚脂樹脂、熱固性酚醛樹脂聚脂樹脂、熱固性酚醛樹脂等。等。 DONGHUA UNIVERSITY27熱塑性熱塑性樹脂樹脂( thermoplastic resin)：v可以反復(fù)受熱軟化

14、（或熔化）和冷卻凝固。可以反復(fù)受熱軟化（或熔化）和冷卻凝固。v熱塑性樹脂是線型高分子化合物。熱塑性樹脂是線型高分子化合物。v以它為基體的復(fù)合材料能采用塑料加工的類似以它為基體的復(fù)合材料能采用塑料加工的類似工藝（如注射、模塑工藝（如注射、模塑）來加工。）來加工。v熱塑性聚合物包括：熱塑性聚合物包括：聚酰亞胺、雙馬來酰亞胺、聚酰亞胺、雙馬來酰亞胺、熱塑性酚醛樹脂、聚醚醚酮、聚醚酮酮熱塑性酚醛樹脂、聚醚醚酮、聚醚酮酮等。等。DONGHUA UNIVERSITY28環(huán)氧樹脂環(huán)氧樹脂（Epoxy resin）出現(xiàn)于出現(xiàn)于20世紀(jì)世紀(jì)30年代年代，由瑞士的，由瑞士的Pierre Castam和美國的和美國

15、的 S.O.Greenlee首先合成首先合成. .于于40年代年代工業(yè)化。工業(yè)化。60年代年代以來，廣泛用于碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，是聚合物基復(fù)合材料以來，廣泛用于碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，是聚合物基復(fù)合材料最重要的最重要的基體基體環(huán)氧樹脂的定義：環(huán)氧樹脂的定義：環(huán)氧樹脂是指含有環(huán)氧樹脂是指含有兩個(gè)或兩個(gè)以上環(huán)氧基團(tuán)兩個(gè)或兩個(gè)以上環(huán)氧基團(tuán)（ CH CH2 ）的有機(jī)高分子化合物。的有機(jī)高分子化合物。 O環(huán)氧樹脂分子結(jié)構(gòu)中活潑的環(huán)氧基團(tuán)可位于分子鏈的環(huán)氧樹脂分子結(jié)構(gòu)中活潑的環(huán)氧基團(tuán)可位于分子鏈的末端末端、中間中間或或成為環(huán)狀成為環(huán)狀結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)。環(huán)氧樹脂可與環(huán)氧樹脂可與多種類型的固化劑多種類型的固化劑發(fā)生發(fā)生

16、交聯(lián)反應(yīng)交聯(lián)反應(yīng)，形成不熔不溶的、，形成不熔不溶的、具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的高聚物。具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的高聚物。DONGHUA UNIVERSITY 環(huán)氧樹脂未固化前是熱塑性線型結(jié)構(gòu)，不能直接應(yīng)用。必須向樹脂中加入第二組分，在一定溫度條件下發(fā)生交聯(lián)固化反應(yīng)才能生成可供使用的體型網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高聚物。 所加入的第二組分稱為固化劑，轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)的工藝過程稱之為固化或硬化。 環(huán)氧樹脂的固化過程一般依從下述三個(gè)途徑：加入固化劑交聯(lián)；環(huán)氧基團(tuán)之問直接交聯(lián)；環(huán)氧基團(tuán)與芳香和脂肪羥基交聯(lián)。29DONGHUA UNIVERSITY 環(huán)氧樹脂的固化劑分為反應(yīng)型和催化型兩類。反應(yīng)型固化劑可以與環(huán)氧樹脂分子進(jìn)行加成，并經(jīng)逐步聚合

17、反應(yīng)歷程使它交聯(lián)成體型網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。固化劑成為固化后環(huán)氧樹脂網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的組成部分；催化型固化荊可以引發(fā)樹脂分子中的環(huán)氧基按陽離子或陰離子聚合歷程進(jìn)行固化反應(yīng)形成環(huán)氧基團(tuán)之間的直接鍵合。兩類固化劑都通過樹脂分子結(jié)構(gòu)中具有的環(huán)氧基或仲羥基的反應(yīng)完成固化過程。 加入其他的固化荊也可使環(huán)氧固化，它們的反應(yīng)過程目前尚不完全清楚，屬于這類的固 化荊有：雙氰胺、含硼化合物、金屬鹽類和多異氰酸酯等。 逐步聚合反應(yīng)固化的固化劑包括：多元伯胺類，如脂肪族多元伯胺、芳香族多元伯胺； 多元羧酸酐類，如鄰苯二甲酸酐；多羥基酚；聚酰胺。30DONGHUA UNIVERSITY 環(huán)氧樹脂加人脂肪族多元伯胺的固化機(jī)制 連接在伯胺(

18、R-NH2)氮原子上的活潑氫與環(huán)氧基團(tuán)反應(yīng)生成仲胺?；顫姎涫弓h(huán)氧開環(huán)并轉(zhuǎn)移到開環(huán)的環(huán)氧基上形成羥基(-OH)。反應(yīng)式為仲胺再與另一個(gè)環(huán)氧基團(tuán)反應(yīng)生成叔胺，反應(yīng)式為反應(yīng)物的羥基又與環(huán)氧樹脂的環(huán)氧基團(tuán)反應(yīng) 二元伯胺與環(huán)氧樹脂依上述兩步聚合反應(yīng)歷程交聯(lián)，形成復(fù)雜的體型高聚物。一個(gè)二元伯胺連接4個(gè)環(huán)氧基。反應(yīng)式為31DONGHUA UNIVERSITY當(dāng)環(huán)氧樹脂分子變大后，氨基上的氫未必全部參加反應(yīng)，但這并不妨礙體型結(jié)構(gòu)的形成，叔胺形成的龐大樹脂分子鏈產(chǎn)生巨大的位阻效應(yīng)，減弱了進(jìn)一步引發(fā)環(huán)氧聚合的作用。 常用脂肪族伯胺固化劑有脂肪族伯胺和芳香族伯胺。在室溫條件下，脂肪族伯胺對(duì)雙酚A型環(huán)氧樹脂反應(yīng)能力強(qiáng)

19、，能室溫固化。固化體系的熱變形溫度(heat distortion temperature，HDT，指固化后能耐受變形的溫度)較低，約為80120，可見此體系的耐溫性不夠好，這是因?yàn)橹咀彘L鏈無苯環(huán)。但它具有雙鍵，故柔曲性好。脂肪族伯胺固化劑包括：乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺等(表5 2)。實(shí)際上，只有乙二胺才能在常溫下使環(huán)氧樹脂固化完全。 32DONGHUA UNIVERSITY由于芳香族多元伯胺的氯原子上電子云密度降低而使其堿性較低，加之芳環(huán)的立體位阻效應(yīng)，使環(huán)氧基團(tuán)與芳香族胺的反應(yīng)比與脂肪族胺的慢。同時(shí)，它們之中的大多數(shù)室溫下均為固體，熔點(diǎn)較高。起始反應(yīng)加成物在樹脂中的溶解度較低，因此

20、固化時(shí)需要升溫。由于穩(wěn)定的苯環(huán)比較緊密地交聯(lián)到固化結(jié)構(gòu)之中，因此提高了它的耐熱性與耐腐蝕性(HDT可提高4060)。重要的芳香族多元胺固化劑有：間苯二胺(簡稱MPDA)、4，4-亞甲基二苯胺(4，4MDA)、4，4二氨基二苯砜(簡稱DDS)、間苯二甲胺(簡稱MXDA)凡是可以促使環(huán)氧基團(tuán)開環(huán)的物質(zhì)對(duì)上述反應(yīng)都有催化作用；凡是能游離出氫的物質(zhì)都可以對(duì)上述反應(yīng)進(jìn)行催化。含醇羥基的胺比不含醇羥基的胺與環(huán)氧基團(tuán)的反應(yīng)要快。不含羥基的溶劑(例如丙酮)因?yàn)橄♂屃朔磻?yīng)物將使反應(yīng)減緩。 脂肪族多元伯胺與環(huán)氧樹脂的反應(yīng)一般不需要催化劑但不同的添加物會(huì)對(duì)反應(yīng)有不同的效應(yīng)，一系列質(zhì)子給予體的物質(zhì)對(duì)固化反應(yīng)有加速作用

21、。例如含羥基的醇類和酚類、羥酸、磺酸以及環(huán)氧樹脂本身分子鏈上脂族羥基等；而質(zhì)子接受體的物質(zhì)對(duì)固化反應(yīng)有抑制作用例如酯類、醚類、酮類、腈類和芳烴等。其加速作用的程度依次是 酸類酚類水醇類腈類芳烴二氧六環(huán)二異丙醚33DONGHUA UNIVERSITY 脂肪族多元胺是通過氨基上的活潑氫與環(huán)氧樹脂中的環(huán)氧基起反應(yīng)。理論上，每一個(gè)活潑氫都可使一個(gè)環(huán)氧基打開。胺用量的含義是每100份(質(zhì)量)樹脂需用固化劑的質(zhì)量份數(shù)。 胺用量的計(jì)算式為 胺用量=胺當(dāng)量環(huán)氧值(g) 其中， 胺當(dāng)量=胺的相對(duì)分子質(zhì)量瞎中活潑氫的數(shù)目 例：環(huán)氧值為例：環(huán)氧值為0.51的二酚基丙烷型環(huán)氧樹脂，用三乙烯四胺作的二酚基丙烷型環(huán)氧樹脂

22、，用三乙烯四胺作固化劑，求胺用量。固化劑，求胺用量。 解：三乙烯四胺分子式為：H2NCH2CH2NHCH2CH2NHCH2CH2NH2 它的相對(duì)分子質(zhì)量=18(H)+126(C)十144(N)=146 胺當(dāng)量=1466=24.3 胺用量=24.30.51=12.4 (g)34DONGHUA UNIVERSITY35 定義：定義： 酚類酚類與與醛類醛類的的縮聚產(chǎn)物縮聚產(chǎn)物通稱為酚醛樹脂（通稱為酚醛樹脂（Phenolic Resins，簡記為，簡記為ph） 。一般常指由苯酚和甲醛經(jīng)縮。一般常指由苯酚和甲醛經(jīng)縮聚反應(yīng)而得的合成樹脂。是最早發(fā)明的一類聚反應(yīng)而得的合成樹脂。是最早發(fā)明的一類熱固性樹熱固性

23、樹脂脂。 酚醛樹脂的酚醛樹脂的高溫性能高溫性能、不熔性不熔性( (infusibility) )、阻燃性阻燃性( (flame reterdance) )、突出的、突出的瞬時(shí)高溫耐燒蝕性能瞬時(shí)高溫耐燒蝕性能和廣泛的和廣泛的改性余地改性余地，是其獲得廣泛應(yīng)用的原因。，是其獲得廣泛應(yīng)用的原因。DONGHUA UNIVERSITY36OHOHCH3CH3OHH3COHOHHCHOHCOCHOOCHO 酚類主要是苯酚、甲酚、二甲酚、間苯二酚等 醛類主要是甲醛、乙二醛、糠醛等。 DONGHUA UNIVERSITY37DONGHUA UNIVERSITY 聚合反應(yīng)中生成的一元、二元或三元取代物在加熱條件

24、下，可以進(jìn)一步脫水縮合，逐步生成長鏈狀高分子 因?yàn)榉肿又泻谢钚曰鶊F(tuán)羥甲基，如果繼續(xù)加熱，提高溫度或在酸性催化家存在下，就會(huì)進(jìn)一步縮合，交聯(lián)生成堅(jiān)硬不溶不熔的體型結(jié)構(gòu)，這一過程稱為“固化”38DONGHUA UNIVERSITY 一階段（A階段）：一階段熱固性酚醛樹脂是體型縮聚控制在一定程度內(nèi)的產(chǎn)物，在合適的反應(yīng)條件下可促使體型縮聚繼續(xù)進(jìn)行，固化成體型高聚物 在這一階段生成線型、支鏈少的低分子混合物，分子量較低，可溶，常溫下具有流動(dòng)性，加熱后能變成B、C階段 在一階段樹脂的凝膠點(diǎn)之前，可以用來浸漬增強(qiáng)纖維或編織物制成需要的形狀，凝膠后制品基本定型，再進(jìn)一步固化，可改善制品的理化性能39DONG

25、HUA UNIVERSITY 第二階段（B階段）：是由第一階段樹脂經(jīng)過熱處理或酸催化進(jìn)一步縮聚而成，在加熱時(shí)具有橡膠似的彈性，能拉成絲，不粘手，常溫下不溶于乙醇和丙酮，僅能溶脹，或加熱時(shí)部分溶解，是樹脂固化的中間狀態(tài)，具有加熱變軟的特點(diǎn) 第三階段（C階段）：是二階樹脂經(jīng)過加熱或酸催化進(jìn)一步縮合成體型網(wǎng)狀機(jī)構(gòu)的樹脂，屬于不溶不熔的固體物質(zhì)，是加熱固化的最終狀態(tài)40DONGHUA UNIVERSITY 一階熱固性酚醛樹脂在加熱條件下的固化反映非常復(fù)雜，不僅取決于溫度，而且與原料結(jié)構(gòu)、催化劑類型有關(guān)。熱固化溫度一般小于170，羥甲基酚縮合主要是酚核間形成次甲基鍵及醚鍵，釋放下分子水；但溫度升至或超過

26、200時(shí)，便開始更加復(fù)雜的第二階段反映，主要是二芐基醚的進(jìn)一步分解并有少量甲醛逸出，幾乎沒有水分。此時(shí)需加壓（層壓10-12MPa，模壓30-50MPa） 影響熱固化速率的因素：酸堿性、酚醛投料比、固化溫度等41DONGHUA UNIVERSITY 一階酚醛樹脂（特別是用作粘合劑和澆注樹脂時(shí)），使用中通常希望能在常溫固化，為此可在酚醛樹脂中加入合適的有機(jī)酸和無機(jī)酸作為固化劑。 常用的酸性固化劑有鹽酸和磷酸（溶解在甘油或乙二醇中使用）、對(duì)甲苯磺酸、苯酚磺酸或其他磺酸42 不飽和聚酯樹脂不飽和聚酯樹脂（Unsaturated Polyester Resins，簡記簡記為為UPR或或UP）是由是由不

27、飽和二元羧酸不飽和二元羧酸（或酸酐）、（或酸酐）、飽和二元飽和二元羧酸羧酸（或酸酐）組成的混合酸與（或酸酐）組成的混合酸與多元醇多元醇縮聚而成的、具有縮聚而成的、具有酯鍵和不飽和雙鍵的線型高分子化合物。酯鍵和不飽和雙鍵的線型高分子化合物。 通常，通常，聚酯化縮聚反應(yīng)聚酯化縮聚反應(yīng)是在是在190220進(jìn)行，直至達(dá)到預(yù)進(jìn)行，直至達(dá)到預(yù)期的酸值（或黏度）。期的酸值（或黏度）。 在聚酯化縮聚反應(yīng)結(jié)束后，趁熱加入一定量的在聚酯化縮聚反應(yīng)結(jié)束后，趁熱加入一定量的乙烯基單體乙烯基單體，配成黏稠的液體，這樣的聚合物溶液稱為不飽和聚酯樹脂。配成黏稠的液體，這樣的聚合物溶液稱為不飽和聚酯樹脂。 DONGHUA U

28、NIVERSITY43 不飽和聚酯樹脂不飽和聚酯樹脂（Unsaturated Polyester Resins，簡記簡記為為UPR或或UP）按化學(xué)結(jié)構(gòu)分：鄰苯二甲酸型（鄰苯型）、）按化學(xué)結(jié)構(gòu)分：鄰苯二甲酸型（鄰苯型）、間苯二甲酸型（間苯型）、雙酚間苯二甲酸型（間苯型）、雙酚A型、乙烯基酯型和鹵代型、乙烯基酯型和鹵代不飽和聚酯不飽和聚酯 按復(fù)合材料產(chǎn)品性能分：通用型、耐腐蝕型、耐熱型、阻按復(fù)合材料產(chǎn)品性能分：通用型、耐腐蝕型、耐熱型、阻燃型、耐氣候型、高強(qiáng)型、膠衣樹脂、燃型、耐氣候型、高強(qiáng)型、膠衣樹脂、SMCSMC和和BMCBMC專用樹脂專用樹脂以及其他類型專用樹脂（如注射、以及其他類型專用樹脂

29、（如注射、RTMRTM、拉擠工藝等）、拉擠工藝等）DONGHUA UNIVERSITY環(huán)氧值是環(huán)氧樹脂的一個(gè)最重要的指標(biāo)，它反映樹脂分子中環(huán)氧基團(tuán)含量和樹脂與助劑反應(yīng)的能力。 環(huán)氧值E定義為100g環(huán)氧樹脂中環(huán)氧基團(tuán)的物質(zhì)的量。 環(huán)氧基是一個(gè)醚鍵形式，是一個(gè)三元環(huán)，具有張力和較高的比學(xué)活性，能與許多試劑發(fā)生加成反應(yīng)導(dǎo)致三元環(huán)的破裂。環(huán)氧值就是根據(jù)它的這一性質(zhì)進(jìn)行測(cè)定并與空白試驗(yàn)對(duì)照而推算出來的。 測(cè)定環(huán)氧值常用的方法是利用環(huán)氧基與氯化氫的加成反應(yīng)。最經(jīng)典的方法是鹽酸吡啶法鹽酸吡啶法，通過加熱回流吡啶溶解環(huán)氧樹脂并使之與氯化氫反應(yīng)。該方法可以適用于反應(yīng)活性較低的環(huán)氧樹脂(如300和400環(huán)氧樹脂

30、等)，缺點(diǎn)是吡啶有較大的刺激氣味且有毒性。后來采用鹽酸鹽酸丙酮法丙酮法避免了上述缺點(diǎn)，但丙酮對(duì)高相對(duì)分子質(zhì)量的環(huán)氧樹脂溶解性較差，使反應(yīng)的時(shí)間較長。鹽酸鹽酸二氧六環(huán)法二氧六環(huán)法是較好的方法，反應(yīng)可在室溫下進(jìn)行，且反應(yīng)速度較快，只需15min便可完成。該方法的缺點(diǎn)是二氧六環(huán)價(jià)格高，有時(shí)還需脫水處理才能測(cè)量準(zhǔn)確。溴化氫溴化氫醋酸溶液法醋酸溶液法是一種快速而簡便的方法，曾被訂為美國ASTM D1652標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法。但此法不足之處是溴化氫易揮發(fā)，配制的標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度易變化。1964年RR杰伊創(chuàng)立高氯酸高氯酸四乙基溴化銨非水滴定法四乙基溴化銨非水滴定法，建立了測(cè)定環(huán)氧值最理想的方法，并被定為IS03001

31、國際標(biāo)準(zhǔn)。利用環(huán)氧基在近紅外區(qū)的特征吸收峰與已知環(huán)氧值樹脂的吸收峰進(jìn)行比較也可粗略估計(jì)北側(cè)樹脂的環(huán)氧值。441 環(huán)氧值的測(cè)定455 酚醛樹脂凝膠時(shí)間、揮發(fā)分、樹脂含量和固體含量測(cè)定46熱固性樹脂性能測(cè)試5 酚醛樹脂凝膠時(shí)間、揮發(fā)分、樹脂含量和固體含量測(cè)定47熱固性樹脂性能測(cè)試6 環(huán)氧樹脂熱固化制度的制定方法試驗(yàn)48496 環(huán)氧樹脂熱固化制度的制定方法試驗(yàn)5051熱固性樹脂性能測(cè)試6 環(huán)氧樹脂熱固化制度的制定方法試驗(yàn)52熱塑性樹脂性能測(cè)試1 密度測(cè)試532 熔點(diǎn)和軟化點(diǎn)測(cè)定54熱塑性樹脂性能測(cè)試2 熔點(diǎn)和軟化點(diǎn)測(cè)定55熱塑性樹脂性能測(cè)試3 熔融指數(shù)（MI/MFR）測(cè)定56熱塑性樹脂性能測(cè)試3 熔

32、融指數(shù)（MI/MFR）測(cè)定57熱塑性樹脂性能測(cè)試4 熔體流變性能測(cè)試 毛細(xì)管流變儀、錐板流變儀毛細(xì)管流變儀、錐板流變儀5 熱穩(wěn)定性測(cè)試一 表面及界面的概念二 表面張力的定義及含義三 表面張力的測(cè)量（溶液的表面吸附及吸附分子橫截面積）四 固-液界面的浸潤狀態(tài)(接觸角)五 接觸角的測(cè)量六 臨界表面張力及界面張力七 界面粘接性能八 BET法測(cè)比表面積九 表面化學(xué)組成分析一SEM 多相體系中相之間存在著界面. 習(xí)慣上：氣（空氣）-液相的界面稱之為液體的表面；氣（空氣）-固相的界面稱為固體的表面. 在復(fù)合材料體系中，未復(fù)合前的增強(qiáng)材料（纖維）和基體樹脂都有各自的表面，他們的表面狀態(tài)和表面性質(zhì)直接影響到復(fù)

33、合后兩相之間的粘接力. 一旦形成復(fù)合材料，增強(qiáng)材料和基體樹脂的結(jié)合狀態(tài)（界面性能）是決定復(fù)合材料使用性能的關(guān)鍵因素. 表示材料表面性質(zhì)的指標(biāo)主要是表面張力，特定液體在特定固體表面浸潤情況（接觸角），固體表面的化學(xué)元素組成（XPS），兩固相之間的界面粘接強(qiáng)度等。1.1. 定義定義l形成單位面積液體表面時(shí)所消耗的功（J/m2）l將液體表面相鄰兩部分展開單位長度的力（N/m）l促使液體表面收縮的力叫表面張力1. 毛細(xì)管中液柱升高法 （低粘度）2. 圓環(huán)提拉法 （低粘度）3. 最大氣泡壓力法 （中粘度） 4. 滴重法 （高粘度）5. 纖維或顆粒狀填料的表面張力 由液柱所受表面張力的總和與液柱的重量靜力

34、平衡考慮彎月面下體積V時(shí)：片狀吊環(huán)在液膜拉破前瞬間傳感器受到的拉力片狀吊環(huán)在液膜拉破前瞬間傳感器受到的拉力F1和和輸出電壓輸出電壓U1成正比，有：成正比，有：U1 = BF1。所以電壓變化。所以電壓變化可指示力的變化?？芍甘玖Φ淖兓?。圓環(huán)法提出浸入某種液體中的金屬絲環(huán)所需的力LrRf)(4L液體的表面張力系數(shù)，N/cm；f 將環(huán)提拉離開液體時(shí)所需的力，N；R環(huán)的圓內(nèi)半徑，cm；r 環(huán)絲的半徑，cm。XJZ-200全自動(dòng)界面張力儀全自動(dòng)界面張力儀)(4rRfFLF 校正因子，與液體懸掛體積V以及 圓環(huán)尺寸有關(guān)。參考書P811.底座及調(diào)節(jié)螺絲底座及調(diào)節(jié)螺絲 2.升降調(diào)節(jié)螺母升降調(diào)節(jié)螺母 3.培養(yǎng)皿

35、培養(yǎng)皿 4.金屬片狀圓環(huán)金屬片狀圓環(huán) 5.硅壓阻式力敏傳感器及金屬外殼硅壓阻式力敏傳感器及金屬外殼 6.數(shù)字電壓表數(shù)字電壓表圓環(huán)法提拉法實(shí)驗(yàn)儀器原理（1）實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)裝置3. 最大氣泡壓法測(cè)表面張力最大氣泡壓法測(cè)表面張力P=2 /R是液體的表面張力R是毛細(xì)管半徑Pmax =Pr =P0 -Pr =2 /R 測(cè)試原理：測(cè)試原理：參見書P83 將被測(cè)液體裝于測(cè)定管中將被測(cè)液體裝于測(cè)定管中,使玻璃管下端毛細(xì)管面與使玻璃管下端毛細(xì)管面與液面相切液面相切,液面沿毛細(xì)管上升液面沿毛細(xì)管上升,打開抽氣瓶的活塞緩緩打開抽氣瓶的活塞緩緩放水抽氣放水抽氣,測(cè)定管中的壓力測(cè)定管中的壓力P逐漸減小逐漸減小,毛細(xì)管壓力

36、毛細(xì)管壓力P0 就會(huì)將管中液面壓至管口就會(huì)將管中液面壓至管口,形成氣泡形成氣泡,其曲率半徑由大其曲率半徑由大而小而小,直至恰好等于毛細(xì)管半徑直至恰好等于毛細(xì)管半徑R時(shí)時(shí),根據(jù)拉普拉斯公式根據(jù)拉普拉斯公式,這時(shí)能承受的壓力差也最大這時(shí)能承受的壓力差也最大: 則則:=(R/2)gh=Kh 最大壓力差可用最大壓力差可用U型壓力計(jì)中最大液柱差型壓力計(jì)中最大液柱差h來表示，或數(shù)字壓力計(jì)讀出。來表示，或數(shù)字壓力計(jì)讀出。K為儀器常數(shù)為儀器常數(shù),可以用已知表面張力的物質(zhì)測(cè)定。可以用已知表面張力的物質(zhì)測(cè)定。 注：= 恒溫裝置恒溫裝置 一套一套 燒杯（燒杯（25 ml25 ml） 一個(gè)一個(gè) 帶有支管的試管（附木塞

37、）帶有支管的試管（附木塞） 1 1支支 毛細(xì)管（半徑為毛細(xì)管（半徑為0.15mm0.20mm)10.15mm0.20mm)1根根 容量瓶（容量瓶（50ml)850ml)8支支 數(shù)字式微壓差測(cè)量儀數(shù)字式微壓差測(cè)量儀 1 1臺(tái)臺(tái)低真空測(cè)壓儀低真空測(cè)壓儀滴液漏斗滴液漏斗支管試管支管試管毛細(xì)管毛細(xì)管（1）安裝儀器： 洗凈儀器并按圖裝置，對(duì)需干燥的儀器作干燥處理； （2）分別配制002mol/L，0.05molL，010molL，015molL，0.20molL，025molL，030mol/L，035mol/L乙醇溶液各50mL；（3）調(diào)節(jié)恒溫為25。（4）儀器常數(shù)測(cè)定）儀器常數(shù)測(cè)定 以以蒸餾水蒸餾水

38、作為待測(cè)液測(cè)定其儀器常數(shù)。作為待測(cè)液測(cè)定其儀器常數(shù)。 將干燥的毛細(xì)管垂直地插到使毛細(xì)管的端點(diǎn)剛好與水面相將干燥的毛細(xì)管垂直地插到使毛細(xì)管的端點(diǎn)剛好與水面相切，打開滴液漏斗，控制滴液速度，使毛細(xì)管逸出的氣泡，速切，打開滴液漏斗，控制滴液速度，使毛細(xì)管逸出的氣泡，速度約為度約為5s5s10s110s1個(gè)。在毛細(xì)管口氣泡逸出時(shí)讀出個(gè)。在毛細(xì)管口氣泡逸出時(shí)讀出U U型管兩邊液型管兩邊液面最大高度差面最大高度差 可讀三次，取其平均值。通過手冊(cè)可讀三次，取其平均值。通過手冊(cè) 查出實(shí)驗(yàn)溫度時(shí)水的表面張力，利用公式查出實(shí)驗(yàn)溫度時(shí)水的表面張力，利用公式 求出儀器常數(shù)求出儀器常數(shù)K K。 maxhmax/hK 注

39、：=（5）待測(cè)樣品表面張力的測(cè)定：用待測(cè)溶液洗凈試待測(cè)樣品表面張力的測(cè)定：用待測(cè)溶液洗凈試管和毛細(xì)管，加入適量樣品于試管中，按照儀器常數(shù)管和毛細(xì)管，加入適量樣品于試管中，按照儀器常數(shù)測(cè)定的方法，測(cè)定不同待測(cè)樣品的測(cè)定的方法，測(cè)定不同待測(cè)樣品的 計(jì)算其計(jì)算其表面張力表面張力 。 maxh =Kmaxh 接觸角的示意圖接觸角的示意圖：lsgANM s-l s-g l-g lsgANM s-l s-g l-g 接觸角大于接觸角大于90，液體不能潤濕固體，如汞在玻璃表面，液體不能潤濕固體，如汞在玻璃表面接觸角小于接觸角小于90，液體能潤濕固體，如水在潔凈的玻璃表面，液體能潤濕固體，如水在潔凈的玻璃表面

40、coss gs ll gYoung方程方程:lsgANM s-l s-g l-g coss gs ll gOCA 接觸角接觸角的測(cè)量（自動(dòng)分析儀的測(cè)量（自動(dòng)分析儀） 抓拍液滴圖象 確定基線 確定液滴外型輪廓 選取適當(dāng)?shù)挠?jì)算方法擬合液滴外型曲線，計(jì)算接觸角t = 60 sect = 300 sect = 0 sec 可選擇不同速率拍攝接觸角隨時(shí)間的變化可選擇不同速率拍攝接觸角隨時(shí)間的變化 全自動(dòng)完成所有數(shù)據(jù)處理過程，輕松一鍵即可對(duì)上全自動(dòng)完成所有數(shù)據(jù)處理過程，輕松一鍵即可對(duì)上千張圖像進(jìn)行連續(xù)計(jì)算，得出精確結(jié)果千張圖像進(jìn)行連續(xù)計(jì)算，得出精確結(jié)果coss gs ll gYoung方程方程:sampl

41、e water alcohol PBO 71.437.21.5%-SPBO66.330.63%-SPBO 64.3 23.1 dp 水和乙醇的表面自由能參數(shù)Contact mediumAlcohol23.719.34.4Water72.119.952.2dp(Sd)1/2(Ld)1/2(Sp)1/2(Lp)1/2LL+1+ cos = 2不同已知表面張力不同已知表面張力v v的液體在固體表面浸潤時(shí)，的液體在固體表面浸潤時(shí)，與固體的接觸角余弦（與固體的接觸角余弦（ coscos ）與液體表面）與液體表面張力呈線性關(guān)系，當(dāng)每條直線外推至張力呈線性關(guān)系，當(dāng)每條直線外推至=0=0時(shí)所時(shí)所得到的表面張力

42、基本相同，此表面張力稱為固得到的表面張力基本相同，此表面張力稱為固體的臨界表面張力體的臨界表面張力c c一般情況下，一般情況下， c c= = s s可以利用同系列具不同可以利用同系列具不同v v的液體，在固體表面的液體，在固體表面浸潤后，求固體的表面張力（教材浸潤后，求固體的表面張力（教材P95P95）. .當(dāng)當(dāng)v v s s時(shí)，液體能在固體表面擴(kuò)展。時(shí)，液體能在固體表面擴(kuò)展。更多內(nèi)容參見更多內(nèi)容參見94-9994-99Schematic drawing of microbond pull-out testFdl: fiber diameter : embedded fiber length

43、Fdl: interfacial shear strength : pull-out force 界面剪切強(qiáng)度的定義：PBO/Epoxy CompositeSPBO/Epoxy Composite復(fù)合材料微球的制備復(fù)合材料微球的制備0.01.53.04.56.0024681012141618 interfacial Shear Strength/(MPa)Contant of Sulfonate Salt /(%) PBO SPBO P-SPBO40k50k60k70k80k90k354045505560657075 Eembedded Area(m2)Force(CN)40k50k60k70

44、k80k90k505560657075Force(CN)Eembedded Area(m2) PBO fibers/epoxy composites SPBO fibers/epoxy composites數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理 復(fù)合材料在外加載荷作用下，或者在載荷、加載速率和環(huán)境因素的聯(lián)合作用下表現(xiàn)出的行為，稱為復(fù)合材料的力學(xué)行為。 復(fù)合材料的力學(xué)性能指：復(fù)合材料在力的作用下，所顯示出的與彈性和非彈性反應(yīng)相關(guān)或涉及應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系的性能。 拉伸 壓縮 彎曲 剪切 沖擊 硬度 摩擦 磨耗 拉伸強(qiáng)度 伸長率 拉伸彈性模量 泊松比tPbhP：破壞（或最大）載荷；b：試樣寬度；h：試樣厚度tLbL0100Lb

45、：破壞（或最大）時(shí)的伸長量；L0：測(cè)量標(biāo)距EtL0PbhLP：載荷-變形曲線上初始直線段的載荷增量；L：與載荷增量P對(duì)應(yīng)的變形增量211、2：載荷增量P對(duì)應(yīng)的縱向應(yīng)變和橫向應(yīng)變 壓縮強(qiáng)度 壓縮彈性模量 長細(xì)比的概念cPFP：破壞（或最大）載荷；F：試樣橫截面積EcL0PbhLP：載荷-變形曲線上初始直線段的載荷增量；L0：測(cè)量標(biāo)距；L：與載荷增量P對(duì)應(yīng)的變形增量hi,i ISh：試樣高度；i：最小慣性半徑；I：橫截面的最小主慣性矩；S：試樣橫截面積壓縮試驗(yàn)是基于在常溫下對(duì)標(biāo)準(zhǔn)試樣兩端施加均勻的、連續(xù)的軸向靜壓縮載荷，直至破壞或達(dá)到最大載荷時(shí)，求得壓縮強(qiáng)度和壓縮彈性模量等性能參數(shù)。對(duì)測(cè)定壓縮強(qiáng)度

46、的試樣，一般長細(xì)比取10；若試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)有失穩(wěn)現(xiàn)象，長細(xì)比可減小到6。測(cè)定壓縮彈性模量時(shí)，長細(xì)比取15或根據(jù)測(cè)量變形的儀表而定。 彎曲強(qiáng)度 彎曲彈性模量f3Pl2bh2P：破壞載荷（或最大載荷，或撓度為了1.5倍厚度時(shí)的載荷）；l：跨距；b, h：試樣厚度Efl3P4bh3fP：載荷-撓度曲線上初始直線段的載荷增量；f：與載荷增量P對(duì)應(yīng)的跨距中點(diǎn)處的撓度增量彎曲試驗(yàn)中試樣的受力狀態(tài)比較復(fù)雜，有拉力、壓力、剪力、擠壓力等，因而對(duì)成型工藝配方、試驗(yàn)條件等因素的敏感性較大。彎曲性能包括彎曲強(qiáng)度、彎曲彈性模量、規(guī)定撓度下的彎曲應(yīng)力、彎曲載荷-撓度曲線等。 擺錘式?jīng)_擊試驗(yàn)(簡支梁式和懸臂梁式) 落球式?jīng)_擊

47、試驗(yàn) 高速拉伸沖擊試驗(yàn) 沖擊試驗(yàn)是用來衡量復(fù)合材料在經(jīng)受高速?zèng)_擊狀態(tài) 下的韌性或?qū)嗔训牡挚鼓芰Φ脑囼?yàn)方法。復(fù)合材料的特點(diǎn)之一是層間剪切強(qiáng)度低，并且層間剪切形式復(fù)雜，有單面剪切、雙面剪切、拉伸剪切、壓縮剪切、彎曲剪切等。在受剪面上，往往受的不是一個(gè)單純的剪力而是復(fù)合力。 巴氏硬度 邵氏硬度 材料硬度是表示抵抗其它較硬物體的壓入性能，是材料軟硬程度的有條件性的定量反映。通過硬度的測(cè)量還可間接了解其它力學(xué)性能，如磨耗、拉伸強(qiáng)度等；還可用來估計(jì)熱固性樹脂基體的固化程度。 在試樣上施加一正壓力，測(cè)定使物體剛要運(yùn)動(dòng)瞬間和勻速滑動(dòng)時(shí)的力，即可計(jì)算出兩物體間的靜摩擦系數(shù)和動(dòng)摩擦系數(shù)。sAsmgAkmgs、：

48、靜、動(dòng)摩擦系數(shù)；As：滑塊與平板產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)時(shí)的起始負(fù)荷；Ak：滑塊與平板產(chǎn)生均勻滑動(dòng)期間的起始負(fù)荷；m：滑塊質(zhì)量；g：重力加速度氧化磨耗熱磨耗研磨磨耗點(diǎn)蝕磨耗摩擦表面發(fā)生的現(xiàn)象：摩擦表面破壞的原因：粘著磨耗磨粒磨耗腐蝕磨耗表面疲勞磨耗 線性磨耗率 體積磨耗率 能量磨耗率 質(zhì)量磨耗率 磨耗度 抗磨粒磨耗系數(shù)KLhLh：分離層厚度；L：滑動(dòng)距離KVVLAaV：分離層體積；Aa：表觀面積KEVFLF：摩擦力KWWLAaW：分離層質(zhì)量r AA：磨粒磨耗因數(shù)；：滑動(dòng)摩擦系數(shù)A 線膨脹系數(shù)線膨脹系數(shù) 導(dǎo)熱系數(shù)導(dǎo)熱系數(shù) 平均比熱平均比熱 馬丁耐熱與熱變形溫度馬丁耐熱與熱變形溫度 溫度形變曲線溫度形變曲線

49、電阻系數(shù)電阻系數(shù) 介電系數(shù)和介電損耗角正切介電系數(shù)和介電損耗角正切 擊穿電壓、擊穿強(qiáng)度和擊穿電壓、擊穿強(qiáng)度和耐電壓耐電壓 耐電弧耐電弧 溫度指數(shù)溫度指數(shù) 折射率折射率 透光率和霧度透光率和霧度 光澤度光澤度 穩(wěn)定性穩(wěn)定性 熱膨脹熱膨脹 物體的體積或長度隨溫度的升高而增大的現(xiàn)象稱為物體的體積或長度隨溫度的升高而增大的現(xiàn)象稱為熱膨脹熱膨脹。熱膨脹系數(shù)是材料的主要物理性質(zhì)之一，它是。熱膨脹系數(shù)是材料的主要物理性質(zhì)之一，它是衡量材料的衡量材料的熱穩(wěn)定性熱穩(wěn)定性好壞的一個(gè)重要指標(biāo)好壞的一個(gè)重要指標(biāo)。 如兩種不同金屬的焊接，玻璃儀器的焊接加工，在電真空工業(yè)和儀器制造工業(yè)中廣泛地將非金屬材料（玻璃、陶瓷）與

50、各種金屬焊接，也要求兩者有相適應(yīng)的熱膨脹系數(shù)。如果選擇材料的膨脹系數(shù)相差比較大，焊接時(shí)由于膨脹的速度不同，在焊接處產(chǎn)生應(yīng)力，降低了材料的機(jī)械強(qiáng)度和氣密性，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致焊接處脫落、炸裂、漏氣或漏油。夏季高溫天氣由于熱膨脹導(dǎo)致鐵軌彎曲和火車出軌 線膨脹系數(shù)線膨脹系數(shù)材料材料的熱膨脹系數(shù)的熱膨脹系數(shù) 材料的體積或長度隨溫度的升高而增大的現(xiàn)象材料的體積或長度隨溫度的升高而增大的現(xiàn)象稱為稱為熱熱膨脹膨脹。熱膨脹通常用熱膨脹系數(shù)表示。熱膨脹通常用熱膨脹系數(shù)表示。 物質(zhì)的熱膨脹是由原子的非簡諧（非線性）振動(dòng)引起的物質(zhì)的熱膨脹是由原子的非簡諧（非線性）振動(dòng)引起的。 由于總有內(nèi)能存在，物質(zhì)的由于總有內(nèi)能存在，物

51、質(zhì)的每個(gè)原子每個(gè)原子都在振動(dòng)。都在振動(dòng)。 當(dāng)物質(zhì)受熱時(shí)，由于溫度升高，當(dāng)物質(zhì)受熱時(shí)，由于溫度升高，每個(gè)原子每個(gè)原子的熱能增大，的熱能增大，導(dǎo)致振幅也隨之增大，由（非簡諧）力相互結(jié)合的兩個(gè)原導(dǎo)致振幅也隨之增大，由（非簡諧）力相互結(jié)合的兩個(gè)原子之間的距離也隨之增大，物質(zhì)就發(fā)生膨脹子之間的距離也隨之增大，物質(zhì)就發(fā)生膨脹。線膨脹系數(shù)線膨脹系數(shù)（L）： 在在實(shí)際工作中一般都是測(cè)定材料的線熱膨脹系數(shù)。所實(shí)際工作中一般都是測(cè)定材料的線熱膨脹系數(shù)。所以對(duì)于普通材料，通常所說膨脹系數(shù)是指線膨脹系數(shù)。以對(duì)于普通材料，通常所說膨脹系數(shù)是指線膨脹系數(shù)。 線膨脹系數(shù)線膨脹系數(shù)是指溫度升高是指溫度升高1后，物體的相對(duì)伸長

52、后，物體的相對(duì)伸長。 設(shè)試體在一個(gè)方向的長度為設(shè)試體在一個(gè)方向的長度為L L 。當(dāng)溫度從。當(dāng)溫度從T T1 1上升到上升到T T2 2時(shí)，長度也從時(shí)，長度也從L L1 1上升到上升到L L2 2 ，則平均線膨脹系數(shù)，則平均線膨脹系數(shù) 設(shè)試體為一立方體，邊長為設(shè)試體為一立方體，邊長為L 。當(dāng)溫度從。當(dāng)溫度從T1上升到上升到T2時(shí)，體時(shí)，體積也從積也從V1上升到上升到V2 ，體膨脹系數(shù)，體膨脹系數(shù)由于由于膨脹系數(shù)一般比較小，可忽略高階無窮小。取一級(jí)近似：膨脹系數(shù)一般比較小，可忽略高階無窮小。取一級(jí)近似： = 3在在測(cè)量技術(shù)上，體膨脹比較難測(cè)，通常應(yīng)用以上關(guān)系來估算測(cè)量技術(shù)上，體膨脹比較難測(cè)，通常應(yīng)

53、用以上關(guān)系來估算材料的體膨脹系數(shù)材料的體膨脹系數(shù)，已足夠精確。，已足夠精確。體積膨脹系數(shù)體積膨脹系數(shù)（V）： 相當(dāng)于溫度升高相當(dāng)于溫度升高1時(shí)物體體積的相對(duì)增大值。時(shí)物體體積的相對(duì)增大值。材料材料熱膨脹系數(shù)的檢測(cè)熱膨脹系數(shù)的檢測(cè)方法方法 測(cè)定測(cè)定無機(jī)非金屬材料熱膨脹系數(shù)常用：千分表法、熱機(jī)械無機(jī)非金屬材料熱膨脹系數(shù)常用：千分表法、熱機(jī)械法（光學(xué)法、電磁感應(yīng)法）、體積法法（光學(xué)法、電磁感應(yīng)法）、體積法 等等。 它們它們的的共同點(diǎn)共同點(diǎn)都是試樣在加熱爐中受熱膨脹，通過頂桿將都是試樣在加熱爐中受熱膨脹，通過頂桿將膨脹傳遞到檢測(cè)系統(tǒng)。不同之處在于檢測(cè)系統(tǒng)。膨脹傳遞到檢測(cè)系統(tǒng)。不同之處在于檢測(cè)系統(tǒng)。 千

54、分表法千分表法是用千分表直接測(cè)量試樣的伸長量。是用千分表直接測(cè)量試樣的伸長量。光學(xué)熱機(jī)械法光學(xué)熱機(jī)械法是通過頂桿的伸長量來推動(dòng)光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)的反射鏡是通過頂桿的伸長量來推動(dòng)光學(xué)系統(tǒng)內(nèi)的反射鏡轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)光學(xué)放大系統(tǒng)而使光點(diǎn)在影屏上移動(dòng)來測(cè)定試樣的伸長轉(zhuǎn)動(dòng)經(jīng)光學(xué)放大系統(tǒng)而使光點(diǎn)在影屏上移動(dòng)來測(cè)定試樣的伸長量。量。電磁感應(yīng)熱機(jī)械法電磁感應(yīng)熱機(jī)械法是將頂桿的移動(dòng)通過天平傳遞到差動(dòng)變壓器，是將頂桿的移動(dòng)通過天平傳遞到差動(dòng)變壓器，變換成電訊號(hào)，經(jīng)放大轉(zhuǎn)換，從而測(cè)量出試樣的伸長量。變換成電訊號(hào)，經(jīng)放大轉(zhuǎn)換，從而測(cè)量出試樣的伸長量。 根據(jù)根據(jù)試樣的伸長量就可計(jì)算出線膨脹系數(shù)。試樣的伸長量就可計(jì)算出線膨脹系數(shù)。 材料導(dǎo)

55、熱系數(shù)的測(cè)定方法有材料導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)定方法有 穩(wěn)定熱流法穩(wěn)定熱流法 和和 非穩(wěn)非穩(wěn)定熱流法定熱流法 兩大類。每大類中又有多種測(cè)定方法兩大類。每大類中又有多種測(cè)定方法。熱容：物體的溫度每升高1K所需的熱量。比熱（容）：單位質(zhì)量的物質(zhì)溫度每升高1K所需的熱量，常分定壓比熱與定容比熱11PPVVdQcm dTdQcm dT定壓加熱時(shí)，材料要對(duì)外界作功，所以一般有Cp Cv，它們間的關(guān)系為： 2PVVTcc式中：為體膨脹系數(shù)，為壓縮系數(shù) 各類材料當(dāng)溫度升高時(shí)，其在負(fù)荷作用下的形變量均會(huì)增加，但增加的幅度不盡相同。因此測(cè)出變形能力的大小對(duì)于確定材料的軟化溫度、使用范圍、使用條件是非常重要的。 軟化溫度o

56、定義：在某一指定試樣大小、升溫速度、施外力方式等條件下，測(cè)定試樣達(dá)到一定形變時(shí)的溫度。o 軟化溫度的使用價(jià)值：產(chǎn)品質(zhì)量控制、成型加工和應(yīng)用的參數(shù)之一。o 軟化溫度的表示方法：熱變形溫度，維卡耐熱溫度根據(jù)根據(jù)GB/T 1634-2004 、 ASTM1525 標(biāo)準(zhǔn)要求標(biāo)準(zhǔn)要求,可對(duì)塑料、尼龍、橡可對(duì)塑料、尼龍、橡膠等高分子材料進(jìn)行熱變形溫度和維卡軟化點(diǎn)的測(cè)試。膠等高分子材料進(jìn)行熱變形溫度和維卡軟化點(diǎn)的測(cè)試。一般來說，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了使用不同恒定彎曲應(yīng)力值測(cè)定塑料、硬橡膠、一般來說，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了使用不同恒定彎曲應(yīng)力值測(cè)定塑料、硬橡膠、長纖維增強(qiáng)復(fù)合材料等的負(fù)荷變形溫度方法：長纖維增強(qiáng)復(fù)合材料等的負(fù)荷變形溫

57、度方法：o 使用使用1.80MPa彎曲應(yīng)力的彎曲應(yīng)力的A法；法；o 使用使用0.45MPa彎曲應(yīng)力的彎曲應(yīng)力的B法；法；o 使用使用8.0MPa彎曲應(yīng)力的彎曲應(yīng)力的C法。法。 標(biāo)準(zhǔn)ASTMGBASTM試樣尺寸mm120136.35120151010103應(yīng)力大小0.46MPa 1.82MPa 0.45MPa 1.80MPa1kg5kg應(yīng)加砝碼*185g1187g550g2600g853g4853g加荷方式支點(diǎn)跨距為100mm中點(diǎn)加荷截面積1mm2圓形針加壓升溫速率120 /h50 /h or 120 /h 溫度確定形變達(dá)0.25mm形變達(dá)0.21mm針壓入1mm熱變形溫度測(cè)定用壓頭熱變形溫度測(cè)定用壓頭維卡耐熱溫度測(cè)定用壓針維卡耐熱溫度測(cè)定用壓針熱變形溫度測(cè)定用壓頭熱變形溫度測(cè)定用壓頭安裝維卡耐熱溫度壓針安裝維卡耐熱溫度壓針注：熱變形溫度測(cè)定和維卡耐熱溫度測(cè)定的步驟中，選定標(biāo)準(zhǔn)、安放注：熱變形溫度測(cè)定和維卡耐