文档库 最新最全的文档下载
当前位置:文档库 › 压电复合材料

压电复合材料

压电复合材料
压电复合材料

简介:

由压电陶瓷相和聚合物相组成的压电复合材料是本世纪70 年代发展起来的一种多用途功能复合材料。由于柔性聚合物相的加入, 压电复合材料的密度( Q) 、声阻抗( Z ) 、介电常数( E) 都降低了; 而复合材料的优值( d hgh) 和机电耦合系数( k t)却提高了, 这使压电复合材料能在水听器、生物医学成像、无损检测、传感器等诸多方面被广泛地用作换能器。作为水听器应用的压电材料要求有较大的静水压压电常数。现阶段研究较多的是0- 3 型和1- 3 型, 其他类型的压电复合材料也有相应的研究

研究历史:

1972 年, 日本的北山- 中村试制了PVDF- BaTiO3 的柔性复合材料, 开创了压电复合材料的历史。70 年代中后期, 美国宾州大学材料实验室开始研究压电复合材料在水声中的应用, 并研制了1-3 型压电复合材料。R E Newnham、D P Skinner、KA Klicker 、T R Gururaja 和H P Savakus 等人进行了大量的理论和实验研究工作, 测试了不同体积含量的压电复合材料的特性。80 年代初以后, 美国加州斯坦福大学的B A Auld、Y Wang 等人建立了PZT 柱周期排列的1 -3 型压电复合材料的理论模型、并分析了其中的横向结构模。美国纽约菲利浦实验室的W A Smith 等人也做了与上类似的工作。与此同时, 以及随后几年, 许多国家也相继开展了压电复合材料的研究, 如澳大利亚的L W Chan 等、日本的Hiroshi Takeuchi 等。一些研究工作者还利用压电复合材料制作了换能器, 如日本的Chitose Nakaya 等、英国的G Hayward 和R Hamilton 等人。

定义:

在压电复合材料中,各相以0、1、2、3维的方式连通,如果复合材料由两相构成,则存在10种连通方式,即0-0、0-1、0-2、0-3、1-1、1-2、1-3、2-2、2-3、3-3型。其中第一个数字代表压电相的连通维数,第二个数字则代表非压电相基体的连通维数。0- 3 型PZT/ 聚合物压电复合材料, 指在三维连续的聚合物基体中填充PZT 微粉。1- 3 型PZT / 聚合物压电复合材料是由PZT 压电陶瓷柱按照一定的规律排列于聚合物无功相基体中形成的, 每个PZT 柱只在厚度方向自相连接; 非压电材料的聚合物则填满周围的空间, 在 3 个方向都自相连接, 既充当着固定PZT 基体的作用, 又能对复合材料的整体性能进行调节。2- 2 型PZT / 聚合物压电复合材料各相的连通方式是陶瓷相和聚合物相分别在二维空间内各自连续而在一维方向上互相平行 3- 3 型PZT / 聚合物压电复合材料是指陶瓷材料相和聚合物相在三维空间内互相交织, 相互包络而形成的一种空间网络结构。《陶瓷_聚合物压电复合材料的国内外概况和应用展望_游达》

展望:

①开发连接类型(按压电陶瓷相和聚合物相在复合材料中的分布状态, 可将压电复合材料分成10 种连接类型。为了实际应用和器件小型化, 一些混合连接类型和新连接类型的复合材料被开发出来。常长久等将并联2-2 切割后按45℃方向拼接制成了面切变型压电复合材料及其换能器, 另外他们将具有厚度模振动的1-3 型和具有扭转模振动的2-2 型拼接在一起, 构成了一种新型的混合模式的压电复合材料, 由这种复合材料制成的换能器能同时发射和接收纵波和横波)②改进成型工艺(切割-填充法、激光切割法、注射成型法、排列-浇筑法、脱模法)《1_3型压电复合材料研究现状与展望_徐玲芳》③深入理论研究(压电复合材料的研究主要有三种: ( 1 采用串联- 并联模式, 以串联型和并联型结构为基础, 将其它结构看作是串联和并联结构的组合, 运用串联和并联的基本特性来研究比较复杂的结构类型。( 2将复合材料看作均匀介质材料, 用压电方程来研究压电复合材料, 在一些假设和近似处理的条件下, 得出压电复合材料各种参数的数学模拟方程。( 3 压电复合材料的振动行为比单纯的压电陶瓷要复杂得多, 有限元法是研究它的一种有效的方法)④开发压电器件(水听器、压电传感器、热释电传感器、宽带横波换能器和非均匀振动换能器等等)

影响性能的因素:1、连接类型(不同的连接类型中, 陶瓷相和聚合物相的空间分布状态不同, 将会导致电场分布的差异, 而最终影响复合材料的介电性和压电性)2、压电陶瓷含量(随陶瓷相含量的增加, 复合材料的介电常数、压电常数都会增加, 只是不同连接类型复合材料的增加规律不同)3、压电陶瓷相的尺寸(实验与理论均表明: 0 -3 型复合材料的介电常数和压电常数均随陶瓷颗粒的增加而增加,但有一个上限。并联2 -2 型和1-3 型的纵横比对复合材料的各个参数都有影响)4、聚合物基体(基体首先起连接相的作用, 但它的各项性能参数直接影响复合材料的电学、力学性能)5、成型工艺(不同的成型工艺将影响复合材料的微观结构, 从而影响复合材料的性能) 6、极化工艺(极化电场太高, 会导致样品的击穿, 太低却极化效果很差; 极化温度太高, 复合材料会变形, 温度太低, 极化过程缓慢; 应该说极化时间越长越好, 但时间太长,太费时)

设计原则:1、应用分析 2、原材料选择(使用频率最高的聚合物为PVDF、环氧以及硅橡胶; 而经常选用的压电陶瓷则为PZT 及各种掺杂改性的PZT 陶瓷)3、确定工艺(解决刚性结合比较好的方法是运用两种模量不同的聚合物, 高模量的聚合物直接与陶瓷相结合, 而低模量的聚合物与高模量的聚合物直接结合, 这相当于高模量的聚合物作为过渡层。当压电相与

聚合物相不互相浸润时, 我们有必要对压电相和聚合物进行预处理, 比如用偶联剂。一般用粘性较好的高分子在固化成型时与压电相是能很好结合的;聚合物的性质基本决定了成型工艺, 如果以PVDF 或尼龙等热塑性聚合物为基体,采用热压法比较合适; 如果以环氧或硅橡胶等热固性聚合物为基体, 采用浸渍法则更合理。) 4、测试分析与器件化(对极化的样品进行测试, 看它是否满足我们的要求, 如果不满足, 我们必须仔细分析实验结果, 找出问题的关键, 然后重新实验直到满意为止)

上述主要引用自《压电复合材料的现状与展望_甘国友》

①3一3连通型压电复合材料是指以陶瓷相作为第一相,以聚合物或空气作为第二相在三

维空间内互相交织!相互包络而形成的一种空间网络复合结构

②3一3型压电复合材料的制备主要采取复型法!BRUPS方法(塑料球粒燃烧法)!纤维复合材料成型FD技术等。

③但是3一3所要求陶瓷基体具有开孔结构,因此并不是所有制备多孔材料的方法均可以用来制备3一3多孔陶瓷基体。

石墨片环氧树脂复合材料的力学性能和热性能

石墨片环氧树脂复合材料的力学性能和热性能 酸酐固化的双酚A二缩水甘油醚(DGEBA)与2.5—5%重量的石墨微片增强已被制造出来。对这些复合材料的结构,力学性能,粘弹性进行了研究和比较,XRD研究表明,对复合材料的处理并没有改变原来的纯石墨d-间距。复合材料的拉伸性能测量表明弹性模量与拉伸强度随着石墨微片的浓度增加而增加,储能模量和玻璃化转变温度(Tg)也随着石墨微片浓度上升而上升,但是线性热膨胀系数却降低了。热稳定性通过热重分析测定。与纯环氧树脂相比,这种复合材料表现出较高的热稳定性和炭浓度。通过扫描电子显微镜对这些复合材料的损伤机理加固效果进行了研究。 关键词: 石墨微片环氧树脂复合材料 一.介绍 对更高性能的复合材料的需求不断在增加,以满足更高的要求或取代现有的材料,高性能的连续纤维(如碳纤维,玻璃纤维)增强聚合物基复合材料是众所周知的。然而,这些复合材料在基体性能方面具有一些不足之处,往往限制他们的广泛应用和创造发展的需要新型的复合材料。在塑胶行业,填料的加入对聚合物材料是一种常见的操作。这不仅提高刚度,韧性,硬度,热变形温度,以及模具收缩率,也显著降低了加工成本。事实上,超过50%的聚合物生产都用无机填料以某种填充方式达到所希望的性能。最常用的粒子有碳酸钙、粘土、云母、氢氧化铝、玻璃珠,和金属磷酸盐。填料的选择往往是基于最终产品所需要的性能。改善复合材料的机械和其他性能在很大程度上依赖于填料粒子的含量、颗粒形状和大小,表面特征和分散性。因此,对其增韧的这些复合材料的机理很多来自于如裂纹尖端应力场,应力表面的衔接,剥离∕微裂纹和裂纹偏转等。 据报道,微米级填料填充的复合材料的性能不如那些充满了纳米粒子级相同的填料。此外,改进后的物理性质,化学性质,如表面平整度和阻隔性能,使用传统微米大小的粒子均不能达到。因此,近年来纳米基础的复合材料已引起相当的重视。这些都是一些很有前景的聚合物/粘土纳米复合材料,聚合物/石墨纳米微片材料,聚合物/碳纳米管复合材料。这些纳米复合材料含有非常低量的填料(10%),相比之下,传统的颗粒复合材料常用的填料含量在40-60%的范围内。此外,这些纳米复合材料是准各向同性,由传统方式相比,可以处理连续纤维增强复合材料。 值得一提的是硅酸盐粘土(蒙脱石)和石墨颗粒显示分层的自然结构并具有很高的长宽比(>1000)。一次插层或剥离的化学过程[7,21]。虽然粘土纳米复合材料显示出较高的强度,弹性模量,热变形温度和阻隔性能,但是石墨烯纳米复合材料显示出优良的导电性能和热导性。碳纳米管也显示出优异的机械性能(模量=1 TPa,强度=10倍的钢)、热、电性能。在此基础上考虑,可以发展这些纳米级粒子提供材料的可修整性。另据报道, 碳纳米管的价格是石墨烯500倍左右,可以用常规方法剥离和复合,而碳纳米管复合材料需要处理技术的发展对于分散,纳米管的波纹和排列。因此,考虑到成本和所需的属性,石墨微片是碳纳米管方面的一个潜在的替代品。然而,在纳米尺度的基本认识强化机制仍是重要和必要的。 众所周知石墨具有高强度和高导热性,它提供了决定真正的多功能复合材料的功能性,并具有成本效益的方式。这种颗粒增强聚合物有许多潜在的应用,例如:阴极射线管和燃料电池,百代唱片,屏蔽电子罩,雷达吸波涂料,热机械增强材料。我们现在的目标是研究制造以环氧树脂为基体,石墨烯微片增强的复合材料,并探讨其力学,热学和粘弹性能以及失效机制作为石墨烯浓度的功能。 2 实验 2.1 原材料 基体材料是三组分环氧系统是由双酚A二缩水甘油醚(DGEBA)通过酸酐固化剂,甲基

环氧树脂复合材料

环氧树脂复合材料 复合材料是由基体材料和增强材料复合而成的多相体系固体材料。它充分发挥了各组分材料的特点和潜在能力,通过各组分的合理匹配和协同作用,呈现出原来单一材料(均质材料、单相材料)所不具有的优异的新性能,从而达到对材料某些性能的综合要求。复合材料的出现在材料发展史上具有划时代的意义。受到国内外的极大重视。其发展之迅猛在历史上是空前的。已在工业、农业、交通、军事、科学技术和人民生活等各个领域广为应用。尤其是在航空、航天等尖端技领域中已成为不可缺少的重要的结构材料。无怪乎有人认为21世纪将进入“复合材料时代”。 热固性树脂基复合材料是目前研究得最多、应用得最广的一种复合材料。它具有质量轻、强度高、模量大、耐腐蚀性好、电性能优异、原料来源广泛,加工成型简便、生产效率高等特点,并具有材料可设计性以及其他一些特殊性能,如减振、消音、透电磁波、隐身、耐烧蚀等特性,已成为国民经济、国防建设和科技发展中无法取代的重要材料。在热固性树脂基复合材料中使用最多的树脂仍然是酚醛树脂、不饱和聚酪树脂和环氧树脂这三大热固性树脂。这三种树脂阶性能各有特点:酚醛树脂的耐热性较高、耐酸性好、固化速度快,但较脆、需高压成型;不饱和聚酪树脂的工艺性好、价格最低,但性能较差;环氧树脂的粘结强度和内聚强度高,耐腐蚀性及介电性能优异,综合性能最好,但价格较贵。因此,在实际工程中环氧树脂复合材料多用于对使用性能要求高的场合,如用作结构材料、耐腐蚀材料、电绝缘材料及透波材料等。 1、环氯树脂复合材料的分类 环氧树脂复合材料(简称环氧复合材料,也有人称为环氧增强塑料)的品种很多,其名称、含义和分类方法也没有完全统一,但大体上讲可按以下方法分类。 (1)按用途可分为环氧结构复合材料、环氧功能复合材料和环氧功能型结构复合材料。结构复合材料是通过组成材料力学性能的复合,使之能用作受力结构材料,并能按受力情况设计和制造材料,以达到材料性能册格比的最佳状态。功能复合材料是通过组成材料其他性能(如光、电、热、耐腐蚀等)的复合,以得到具有某种理想功能的材料。例如环氧树脂覆铜板、环氧树脂电子塑封料、雷

压电复合材料

由热塑性聚合物和无机压电材料组成的压电材料称为压电复合材料或复合聚合物压电材料。它具有无机压电材料优良的压电性能和聚合物压电材料优良的加工性能,无需拉伸即可获得压电性能。这种压电特性在薄膜中没有各向异性,因此在任何方向上都表现出相同的压电特性。 准备好的 压电复合材料的制备方法是将无机压电材料粉末均匀分解,混合成热塑性聚合物,再混合成型。常见的无机压电材料是压电陶瓷,如锆钛酸铅和pbto3;常见的聚合物基体是PVDF和其他含氟树脂。[1] 优势 (1)横向振动很弱,串扰很弱; (2)机械品质因数Q值低 (3)宽带(80%-100%); (4)机电耦合系数大;

(5)与普通PZT探针相比,具有更高的灵敏度和更好的信噪比; (6)在较宽的温度范围内稳定; (7)可加工形状复杂的探头,只需简单的切割和填充工艺; (8)声速、声阻抗、相对绝缘常数和机电系数容易改变(因为这些参数与陶瓷材料的体积比有关); (9)很容易匹配不同声阻抗的材料(从水到钢); (10)通过改变陶瓷体积比可以调节超声灵敏度。[1] 压电材料分类 压电材料是一种具有压电效应的材料。它是一种功能材料,在外力作用下产生电流,反之亦然,在电流作用下产生力或变形。它广泛应用于传感器中,实现机械能和电能的转换。自1880年居里兄弟发现压电效应以来,他们开发了多种压电材料,可分为以下五类:①单晶材料,如石英、磷酸等;②陶瓷材料,如锆钛酸铅(PZT))、钛酸铅,③高分子聚合物,如聚氯乙烯;④复合材料,如PZT/聚合物;⑤微晶玻璃,如tisro3等。

从以上可以看出,压电材料已经从自然界中存在的简单的单晶材料发展到构造复杂的复合材料过程。压电复合材料是由压电陶瓷和聚合物以一定的方式、一定的体积质量比和一定的空间分布组成,可以改善材料的压电性能。[2] 0-3压电复合材料 0-3型是最简单的压电复合材料,它是由分散在三维聚合物基体中的不连续陶瓷颗粒(0-D)形成的。它的适应性很强。它可以制成薄片、条状或金属丝,甚至可以模制成各种复杂的形状。然而,极化是困难的,它的性质很容易受到各种过程的影响。 (1)由于压电填充相的极化电场强度远小于外极化电场强度,0-3压电复合材料的极化困难。为了改善聚合物的极化性能,可以在复合材料中加入少量的导电相,如碳、锗,以提高聚合物基体的导电性。此外,还可以采取措施提高压电陶瓷的相电阻率。 (2)压电相的选择要考虑的重要参数是长径比C/A,大的C/A压电相可以获得较大的自发应变。使用PZT、pbtio2、(Pb、BI)(Ti、Fe)O3等。

1-3型压电复合材料的制备与物性的研究

1-3型压电复合材料的制备与物性的研究压电复合材料是指由压电陶瓷材料和有机聚合物材料按照一定的连通方式组合在一起而构成的功能材料。由于压电复合材料同时具备聚合物相和压电相的优点而被广泛的研究,其在医学超声探头和水声换能器中都有着重要的应用。 1-3型压电复合材料的连通方式为一维连通的压电陶瓷平行的镶嵌在三维连通的聚合物基体中,其声阻抗远小于压电陶瓷材料。因而,用复合材料制作的换能器更容易与水和人体组织匹配。 制备1-3型压电复合材料的方法有切割-填充法、脱模法等,其中切割-填充法操作简单、成本低,并且可以根据需要控制复合材料中陶瓷柱的宽度与间隔,因此被广泛的用于复合材料的制备。本论文利用切割-填充法制备了陶瓷相的体积比不同的1-3型PZT-Epoxy压电复合材料和陶瓷相的体积比为31%的1-3型BCZT-Epoxy压电复合材料,并对其超声物性展开了研究。 主要结果如下:(1)研究了陶瓷相的体积比对1-3型PZT43-Epoxy压电复合材料的压电常数、声阻抗等物性的影响,并探讨了材料的纵横比对复合材料的厚度机电耦合系数kt的影响。实验制备了陶瓷相的体积比分别为25%、31%和40%的压电复合材料。 研究发现复合材料的声阻抗Z和压电常数d33都随陶瓷相的体积比的增加而增大,实验制备的复合材料的声阻抗的最小值和压电常数的最大值分别为 10.2Mrayl、317pC/N。与PZT43陶瓷材料相比,复合材料的厚度机电耦合系数kt 提高、介电常数εr降低,但是介电损耗tanδ增加、机械品质因子Qm比PZT43陶瓷降低了 2个数量级。 在-50℃-150℃的测试区间内,实验制备的压电复合材料的厚度机电耦合系

压电结构纤维及复合材料

[1]Brei D, Cannon B J. [J]. Composites Science and Technology, 2004, 64(2):245-261. 图1 中空压电纤维 一、背景介绍 一般压电纤维复合材料中的压电纤维为实心截面,当驱动该类压电复合材料时,电极放在基体表面,电场因需要穿透非导电基体因而其达到压电纤维时产生大的损耗,因而需要高的驱动电压。另外,该类复合材料的基体必须用不导电材料,这限制了其的应用范围。中空压电纤维复合材料可以降低驱动电压,并且基体材料选择广泛,可以涵盖不导电的环氧树脂和各类导电的金属材料。本文讨论了中空圆环形截面压电纤维的制造和应用,以及纤维和基体模量比、中空纤维壁厚与半径比及纤维体积分数对此类复合材料性能、制造及可靠性问题。 Thin-wall纤维最理想,但存在严重的可靠性问题。总之,对中空压电纤维复合材料,要同时考虑压电纤维品质、制造及可靠性问题。 空心压电纤维复合材料驱动用31模式,实心压电纤维复合材料用33模式。尽管31模式纵向应变比33模式小一半,但所需驱动电压仅需33模式的1/10或更少。 传统的制备技术可以制备出壁厚在压电材料晶粒尺寸量级的中空纤维,但是长度仅有10mm或更短。混合共挤技术可以制备100mm以上的空心纤维。 目前对中空压电纤维复合材料的研究大多限于利用短纤维的径向应变(水声听音设备),

本文则研究利用纵向应变。目前对中空纤维的研究主要内容如下:(1)纤维壁内的电场分布(2)电场和应变之间的关系。本文主要研究(3)纤维和基体模量比、中空纤维壁厚与半径比及纤维体积分数对此类复合材料性能、制造及可靠性影响(4)中空纤维质量对复合材料制备和性能的影响。 二、单个纤维及层板的有效性质 中空纤维中的电场: tw E V /t = thin-wall approximation V E(r)r ln(1) -=--α 在这篇文献里没有提到这个公式是近似的,还用这个公式计算了各种厚度的中空纤维的电场,但在后面Lin 和Sodano 的文献中,似乎说为近似的。在一般情况,由该表达式电场内表面大外表面小,最大与最小差值随α增加而增大,这样在外表面达到极化时,内表面处材料有可能由于大的电场产生的应力而损坏。同样在驱动中空纤维时,在外表面难以达到最大工作电压。因此,α小的中空纤维是一个好的选择。 纤维有效31d : F 31tw 31,eff tw d E d E ln(1)(1/0.5)-??ε== ?-αα-??,F 31,eff d 随着α的增加而降低,即薄壁中空纤维可以产生 高的应变。 单层有效31d : F 31,eff f f L la min a tw 31,eff tw lam f f m f lam d Y E d E ,Y Y Y (1)Y ??νε===ν+-ν ? ??? 讨论:(1)纤维密度(纤维数/能放入的最大纤维数) 代替纤维体积分数,f f (2)?ν=-αα??,通 过计算发现,thin-wall 纤维虽然d31最高,但由于体积分数的限制,不能使单层达到最高的d31;thick-wall 纤维虽d31不及thin-wall ,但由于可以达到高的体积分数,因而层板的d31较大。(2)层板d31随基体模量增加而降低。最大基体模量由单个纤维能承受的嵌入应力决定,嵌入应力由制备过层中基体与纤维的热应变差别引起(两种材料热膨胀系数不匹配)。纤维的环向、轴向和V on Mises 应力由作者另一篇研究工作给出。研究表明:硬的基体容易导致纤维发生强度破坏,而软的环氧树脂基体容许各种α和f ν而不发生强度破坏。 三、中空纤维制备与评估: 上面的研究表明,α和材料性质(模量和d31)决定了中空复合材料的应变行为,而嵌入应

双酚A型环氧树脂的合成及复合材料制备(精)

双酚 A 型环氧树脂的合成及复合材料制备 姓名:贾训祥 学号:0840605115 专业:高分子材料与工程一、实验目的: 1. 了解逐步聚合预聚体的合成方法和环氧树脂的实验室制法。 2. 了解环氧树脂复合材料的制备方法。 3. 掌握复合材料样条的制备与其力学性能的测试过程。 二、实验原理: 环氧树脂是指那些分子中至少含有两个反应性的环氧基团的树脂化合物。环氧树脂经固化后有许多突出的优异性能, 如对各种材料特别是对金属的粘着力很强, 有卓越的耐化学腐蚀性,力学强度很高,电绝缘性好,耐腐蚀,等等。此外,环氧树脂可以在相当宽的温度范围内固化, 而且固化时体积收缩很小。环氧树脂的上述优异特性使它有着许多非常重要的用途。广泛用于粘合剂(万能胶 ,涂料、复合材料等方面。 合成环氧树脂的方法大致可分两类。一类是用含有环氧基团的化合物(如环氧氯丙烷或经化学处理后能生成环氧基的化合物(如 1.3-二氯丙醇和二元以上的酚(醇聚合而得。另一类是使含有双键的聚合物(如聚丁二烯或小分子(如二环戊二烯环氧化而得。双酚 A 型环氧树脂是环氧树脂中产量最大,使用最广的一个品种,它是由双酚 A 和环氧氯丙烷在氢氧化钠存在下反应生成的:

原料配比不同,反应条件不同(如反应介质,温度和加料顺序 ,可制得不同软化点, 不同分子量的环氧树脂。式中 n 一般在 0到 25之间。根据相对分子质量大小,环氧树脂可以分成各种型号。一般低相对分子质量环氧树脂的 n 平均值小于 2、软化点低于 50℃, 也称为软环氧树脂; 中等相对分子质量环氧树脂的 n 值在 2~5之间、软化点在 50℃~95℃之间; 而 n 大于 5的树脂(软化点在 100℃以上称为高分子量树脂。相对分子质量对软化点的影响见图 1。 图 1 在环氧树脂的结构中有羟基(>CH-OH 、醚基(-O -和极为活泼的环氧基存在。羟基、醚基有高度的极性, 使环氧分子与相邻界面产生了较强的分子间作用力, 而环氧基团则与介质表面, 特别是金属表面上的游离键起反应, 形成化学键。因而, 环

环氧树脂优缺点

热固性树脂基复合材料是目前研究得最多、应用得最广的一种复合材料。它具有质量轻、强度高、模量大、耐腐蚀性好、电性能优异、原料来源广泛,加工成型简便、生产效率高等特点,并具有材料可设计性以及其他一些特殊性能,如减振、消音、透电磁波、隐身、耐烧蚀等特性,已成为国民经济、国防建设和科技发展中无法取代的重要材料。在热固性树脂基复合材料中使用最多的树脂仍然是酚醛树脂、不饱和聚酪树脂和环氧树脂这三大热固性树脂。这三种树脂阶性能各有特点:酚醛树脂的耐热性较高、耐酸性好、固化速度快,但较脆、需高压成型;不饱和聚酪树脂的工艺性好、价格最低,但性能较差;环氧树脂的粘结强度和内聚强度高,耐腐蚀性及介电性能优异,综合性能最好,但价格较贵。因此,在实际工程中环氧树脂复合材料多用于对使用性能要求高的场合,如用作结构材料、耐腐蚀材料、电绝缘材料及透波材料等。 1、环氯树脂复合材料的分类 环氧树脂复合材料(简称环氧复合材料,也有人称为环氧增强塑料)的品种很多,其名称、含义和分类方法也没有完全统一,但大体上讲可按以下方法分类。 (1)按用途可分为环氧结构复合材料、环氧功能复合材料和环氧功能型结构复合材料。结构复合材料是通过组成材料力学性能的复合,使之能用作受力结构材料,并能按受力情况设计和制造材料,以达到材料性能册格比的最佳状态。功能复合材料是通过组成材料其他性能(如光、电、热、耐腐蚀等)的复合,以得到具有某种理想功能的材料。例如环氧树脂覆铜板、环氧树脂电子塑封料、雷达罩等。需要指出的是,无论使用的是材料的哪一种功能性,都必须具有必要的力学性能,否则再好的功能材料也没有实用性。已有些功能材料同时还要有很高的强度,如高压绝缘子芯棒,要求绝缘性和强度都很高,是一种绝缘性结构复合材料。 (2)按成型压力可分为高压成型材料(成型压力5—30MPa),如环氧工程塑料及环氧层压塑料;低压成型材料(成型压力<2.5MPa),如环氧玻璃钢和高性能环氧复合材料。玻璃钢和高性能复合材料由于制件尺寸较大(可达几个㎡)、型面通常不是平面,所以不宜用高压成型。否则模具造价太高,压机吨位太大,因而成本太贵。 (3)按环氧复合材料阶性能、成型方法、产品及应用领域的特点,并照顾到习惯上的名称综合考虑可分为:环氧树脂工程塑料、环氧树脂层压塑料、环氧树脂玻璃钢(通用型环氧树脂复合材料)及环氧树脂结构复合材料。 3、环氧树脂复合材料的特性 (1)密度小,比强度和比模量高。高模量碳纤维环氧复合材料的比强度为钢的5倍、铝合金的4倍,钻合金的3.2倍。其比模量是钢、铝合金、钦合金的5.5—6倍。因此,在强度和刚度相同的情况下碳纤维环氧复合材料构件的重量可以大大减轻。这在节省能源、提高构件的使用性能方面,是现有任何金属材料所不能相比的。 (2)疲劳强度高,破损安全特性好。环氧复合材料在静载荷或疲劳载荷作用下,首先在最薄弱处出现损伤,如横向裂纹、界面脱胶、分层、纤维断裂等。然而众多的纤维和界面会阻

石墨片环氧树脂复合材料的力学性能和热性能

石墨片环氧树脂复合材料的力学性能和热性能

石墨片环氧树脂复合材料的力学性能和热性能 酸酐固化的双酚A二缩水甘油醚(DGEBA)与2.5—5%重量的石墨微片增强已被制造出来。对这些复合材料的结构,力学性能,粘弹性进行了研究和比较,XRD研究表明,对复合材料的处理并没有改变原来的纯石墨d-间距。复合材料的拉伸性能测量表明弹性模量与拉伸强度随着石墨微片的浓度增加而增加,储能模量和玻璃化转变温度(Tg)也随着石墨微片浓度上升而上升,但是线性热膨胀系数却降低了。热稳定性通过热重分析测定。与纯环氧树脂相比,这种复合材料表现出较高的热稳定性和炭浓度。通过扫描电子显微镜对这些复合材料的损伤机理加固效果进行了研究。 关键词: 石墨微片环氧树脂复合材料一.介绍 对更高性能的复合材料的需求不断在增加, 以满足更高的要求或取代现有的材料,高 性 能的连续纤维(如碳纤维,玻璃纤维)增强聚合物基复合材料是众所周知的。然而,这些复合材料在基体性能方面具有一些不足之处,往往限制

他们的广泛应用和创造发展的需要新型的复合材料。在塑胶行业,填料的加入对聚合物材料是一种常见的操作。这不仅提高刚度,韧性,硬度,热变形温度,以及模具收缩率,也显著降低了加工成本。事实上,超过50%的聚合物生产都用无机填料以某种填充方式达到所希望的性能。最常用的粒子有碳酸钙、粘土、云母、氢氧化铝、玻璃珠,和金属磷酸盐。填料的选择往往是基于最终产品所需要的性能。改善复合材料的机械和其他性能在很大程度上依赖于填料粒子的含量、颗粒形状和大小,表面特征和分散性。因此,对其增韧的这些复合材料的机理很多来自于如裂纹尖端应力场,应力表面的衔接,剥离∕微裂纹和裂纹偏转等。 据报道,微米级填料填充的复合材料的性能不如那些充满了纳米粒子级相同的填料。此外,改进后的物理性质,化学性质,如表面平整度和阻隔性能,使用传统微米大小的粒子均不能达到。因此,近年来纳米基础的复合材料已引起相当的重视。这些都是一些很有前景的 聚合物/粘土纳米复合材料,聚合物/石墨纳米微片材料,聚合物/碳纳米管复合材料。这些

压电纤维复合材料的研究与应用

压电纤维复合材料的研究与应用 XXX 湖北工程学院湖北孝感432000 摘要:本文概述了压电纤维的制备工艺,总结了压电陶瓷纤维研究已取得的成果,阐明了各种制备方法的优缺点及其改进的办法,并对压电纤维及其复合材料的研究进行了概述以及对应用前景进行了展望。 关键词:压电陶瓷纤维;制备;应用 1引言 压电材料是在外力作用下发生变形时能产生电场,同时在电场作用下也能产生机械变形的材料。这类材料所固有的机一电耦合效应,使得压电材料广泛应用于传感和驱动领域中,但是传统压电陶瓷产品的一些缺点限制了它在实际中的应用。20世80年代,人们开始研究压电陶瓷纤维的制备技术,并将纤维与聚合物基质复合制成压电复合材料。由于添加了聚合物相,所以它既保留了原有压电材料灵敏度高、频响高的优点,又大大改善了压电陶瓷脆性大、柔软性差的缺点,而且纤维材料具有的方向性,更适合于各项异性的应力波检测。 目前,国外正致力于压电纤维复合材料技术研究,关于压电纤维制备的论文颇多,有些技术已得到了广泛的商业应用。例如,美国的研究人员正在积极开展其在飞机、超轻质量太空船和汽车等方面的应用,另外,以其为核心技术的传感器是目前进行工程结构健康监测的最先进方法,对于非均质材料及真实表面尤为适用。与国外的先进水平相比,国内对压电陶瓷纤维的研究还只是处于起步阶段。 2压电陶瓷纤维的制备方法 2.1 溶胶-凝胶法 制备陶瓷纤维传统的方法一般是将氧化物原料加热到熔融状态,熔融纺丝成形。然而,许多特种陶瓷材料熔点很高,熔体粘度很低,难以用传统方法制备,

而溶胶-凝胶法(sol -gel method)的出现解决了这一难题。溶胶—凝胶工艺的主要特点有:(1)可在较低温度下得到功能陶瓷纤维;(2 )可以制得均匀性好、纯度高的纤维;(3)可以获得一些熔融法难以制备的纤维。 Sol-gel法以无机盐或金属醇盐为原料,将前驱物溶于溶剂中形成均匀溶液,达到近似分子水平的混合;前驱物在溶剂中发生水解及醇解反应,同时进行缩聚反应,得到尺寸为纳米级的线性粒子组成的溶胶。当溶胶达到一定的粘度,在室温下纺丝成形得到凝胶粒子纤维,经干燥,烧结,晶化便可得到陶瓷纤维。 LiNbO3是一种较早用sol -gel法制备的压电陶瓷纤维材料,可用于声表面波(SAW )器件和电光器件。1989年,Hirano等Li(OC2 H5)、Nb(OC 2H5)5、H2O和C2 H5OH 配制前驱体溶液,通过选择合适的浓度、加水量,得到可拉丝的溶胶,制作了LiNbO3凝胶纤维,把凝胶纤维在400~600℃之间进行热处理,加热速率为1 ℃/min,可得到直径为10~1000μm的单相LiNbO3纤维。在500℃保温1h 热处理获得晶态LiNbO3纤维,其密度为理论密度的90%以上,室温介电常数约为10,与固相反应制得的多晶LiNbO3,材料一致,但比单晶的小。另外,LiNbO3纤维的介电损耗为0.01~0.02。 Yoko等采用溶胶—凝胶工艺制备了BaTiO3纤维,前驱体溶液由Ti(OC3 H7 ) 、Ba(OC2H5)、H2O、C2H5OH 和CH3 COOH组成,在系统加人大量的CH3 COOH以获得可拉丝溶胶。形成凝胶纤维后加热至600℃以上可获得单相钙钛矿BaTiO3纤维。 Kamiya等通过控制Pb—Ti复合醇盐的水解获得了PbTiO3纤维的溶胶。其研究结果显示,含水量少的溶胶有利于获得更好的非晶PbTiO3纤维,而含水量大的溶胶可以获得高结晶度的钙钛矿PbTiO3纤维。制备PbTiO3纤维时,需加入过量2%(质量分数)的PbO和1%(质量分数)的Mn2O3至纤维中,即可有效地避免干燥过程中纤维开裂,并且这样得到的纤维密度可达理论值的94%。 锆钛酸铅(Pb(Zr x Ti1-x )O3 )材料是最重要的铁电压电材料,其应用非常广泛。因此,采用溶胶一凝胶工艺制备PZT纤维深受重视。王录全等在溶胶一凝胶工艺基础上制备出长PZT纤维。图1是其制备纤维的装置。如图所示,湿凝胶纤维绕在可调节直径的滚筒上并可直接在滚筒上干燥,从而避免了纤维再次缠绕及干燥过程中的收缩引起的断裂。并且在氮气的保护下,他们已实现了干燥凝胶纤

2007 1_3型压电复合材料和普通PZT换能器性能对比分析

2007年第 3 期 声学与电子工程 总第 87 期 25 1-3型压电复合材料和普通PZT 换能器性能对比分析 陈俊波 王月兵 仲林建 (第七一五研究所,杭州,310012) 摘要 通过切割-填充法制备了1-3型压电复合材料,并选取相同尺寸的1-3型压电复合材料和普通PZT 圆片制成活塞型换能器,经测量得到了两种换能器在空气中和水中的导纳曲线,水中发送电压响应、接收灵敏度和指向性曲线。通过对比分析,得出1-3型压电复合材料换能器比普通PZT 压电换能器的收发性能有明显改善。 关键词 1-3型压电复合材料; PZT ;压电换能器 在当今的压电材料中,锆钛酸铅压电陶瓷(PZT)作为换能材料一直占据着主导地位,其优点是具有高的机电耦合系数、介电常数范围很宽、损耗低、制作方便、价格低廉,因此广泛用于水声换能器、生物医学成像、超声工程等诸多方面;其缺点是声阻抗高,当负载是水或生物组织时,不易与负载匹配,在界面处的反射损耗就会很大,而且其横向耦合很强,因此,使用PZT 材料制作的厚度振动换能器存在频带窄、Q 值高、灵敏度较差等缺点。 1-3型压电复合材料是指由一维连通的压电相平行地排列于三维连通的聚合物中而构成的两相压电复合材料。该材料保留了PZT 压电陶瓷的高压电性,由于掺入了无源的聚合物相,因此具有较低的声阻抗、Q 值、介电常数和平面机电耦合系数,是制作高灵敏度宽带换能器的理想材料。 1 1-3型压电复合材料的性能 1-3型压电复合材料一般采用切割-填充法制作[1] 。考虑到一次性切割两个方向,陶瓷立柱容易断裂脱落,故先沿一个方向进行切割,在切缝中灌注聚合物并固化,然后再在与之垂直的另一个方向进行切割,再灌注聚合物。为了得到压电相体积百分比和陶瓷立柱的厚度对材料性能的影响,制作了不同参数的1-3型压电复合材料样品。 用阻抗分析仪测得材料的串、并联谐振频率、导纳、自由电容等参数,则厚度机电耦合系数t k 和机械品质因数m Q 可由下式计算得到[2]: 2ππtan 22p s s t p p f f f k f f ???=?????? (1) () 2 22 2πp m s m t p s f Q f Z C f f =? (2) 式中s f 、p f 分别为材料的串、并联谐振频率,m Z 为阻抗模值的最小值(对应于导纳模值的最大值), t C 为材料的自由电容。部分材料样品的特性由表1 列出。 表1 部分1-3型压电复合材料样品的特性 样品 编号 体积百分比(%) 厚度 (mm) 谐振频率 (kHz) k t (%) Q m 1-2 54.9 1 1028 73.033 3.5-15 4.9 3.5 443.8 62.5865-2 54.9 5 314.8 60.71217-2 54.9 7 228.7 59.6869-1 54.9 9 176.6 60.0408-3 54.9 8 198.3 60.26822-8-172.4 8 20 5.2 59.77633-8-180.2 8 210.7 57.4 37 从表1可以看出,,体积百分比及陶瓷立柱截面一定时,随着厚度的增加,谐振频率逐渐下降,厚度机电耦合系数t k 逐渐下降并趋于平缓,而m Q 值则呈现先上升后下降的趋势。当厚度一定时,随着体积百分比的增加,厚度机电耦合系数逐渐减小。上述特性是因为随着材料厚度的增加,谐振频率逐渐下降,声波在聚合物中的衰减变小,陶瓷立柱之间的横向耦合增大,从而导致厚度模机电耦合系数的下降。当厚度大到一定程度,陶瓷立柱间的耦合趋于平稳,因此厚度机电耦合系数也变得平缓。 2换能器性能对比测量和分析 为了便于比较1-3型压电复合材料和纯PZT 材料对换能器性能的影响,分别用两片相同尺寸的1-3型压电复合材料和PZT 陶瓷片制作成活塞型换能器。换能器的压电元件选用厚度为9mm 、直径为 42.7 mm 的圆片,用去耦材料固定,并安装在金属外壳内,辐射面用聚氨酯灌封。 经测量得到两种换能器空气中和水中的导纳曲线、发送电压响应、接收灵敏度和指向性曲线如图3~14所示。

压电纤维复合材料的研究与应用

压电纤维复合材料的研究与应用 xxxx 湖北工程学院湖北孝感432000 摘要:本文概述了压电纤维的制备工艺,总结了压电陶瓷纤维研究已取得的成果,阐明了各种制备方法的优缺点及其改进的办法,并对压电纤维及其复合材料的研究进行了概述以及对应用前景进行了展望。 关键词:压电陶瓷纤维;制备;应用 1引言 压电材料是在外力作用下发生变形时能产生电场,同时在电场作用下也能产生机械变形的材料。这类材料所固有的机一电耦合效应,使得压电材料广泛应用于传感和驱动领域中,但是传统压电陶瓷产品的一些缺点限制了它在实际中的应用。20世80年代,人们开始研究压电陶瓷纤维的制备技术,并将纤维与聚合物基质复合制成压电复合材料。由于添加了聚合物相,所以它既保留了原有压电材料灵敏度高、频响高的优点,又大大改善了压电陶瓷脆性大、柔软性差的缺点,而且纤维材料具有的方向性,更适合于各项异性的应力波检测。 目前,国外正致力于压电纤维复合材料技术研究,关于压电纤维制备的论文颇多,有些技术已得到了广泛的商业应用。例如,美国的研究人员正在积极开展其在飞机、超轻质量太空船和汽车等方面的应用,另外,以其为核心技术的传感器是目前进行工程结构健康监测的最先进方法,对于非均质材料及真实表面尤为适用。与国外的先进水平相比,国内对压电陶瓷纤维的研究还只是处于起步阶段。2压电陶瓷纤维的制备方法 2.1 溶胶-凝胶法 制备陶瓷纤维传统的方法一般是将氧化物原料加热到熔融状态,熔融纺丝成形。然而,许多特种陶瓷材料熔点很高,熔体粘度很低,难以用传统方法制备,而溶胶-凝胶法(sol -gel method)的出现解决了这一难题。溶胶—凝胶工艺的主要特点有:(1)可在较低温度下得到功能陶瓷纤维;(2 )可以制得均匀性好、纯度高

超好的环氧树脂复合材料英文文献

https://www.wendangku.net/doc/8215451205.html,/Journal of Reinforced Plastics and Composites https://www.wendangku.net/doc/8215451205.html,/content/30/19/1621The online version of this article can be found at: DOI: 10.1177/0731684411426810 2011 30: 1621 originally published online 7 November 2011 Journal of Reinforced Plastics and Composites N. Venkateshwaran, A. ElayaPerumal and M. S. Jagatheeshwaran Effect of fiber length and fiber content on mechanical properties of banana fiber/epoxy composite Published by: https://www.wendangku.net/doc/8215451205.html, can be found at: Journal of Reinforced Plastics and Composites Additional services and information for https://www.wendangku.net/doc/8215451205.html,/cgi/alerts Email Alerts: https://www.wendangku.net/doc/8215451205.html,/subscriptions Subscriptions: https://www.wendangku.net/doc/8215451205.html,/journalsReprints.nav Reprints: https://www.wendangku.net/doc/8215451205.html,/journalsPermissions.nav Permissions: https://www.wendangku.net/doc/8215451205.html,/content/30/19/1621.refs.html Citations: What is This? - Nov 7, 2011 OnlineFirst Version of Record - Dec 16, 2011 Version of Record >>

玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料各项性能的研究

玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料各项性能的研究 齐齐哈尔大学 摘要:玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料,种类繁多,优点是绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好,机械强度高,但缺点是性脆,耐磨性较差,并不适于作为结构用材,但若抽成丝后,则其强度大为增加且具有柔软性,配合树脂赋予其形状以后可以成为优良之结构用材。本文将对玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料的的研究现状及研究方向进行分析,为新的研究方向探索道路。 关键词:玻璃纤维环氧树脂复合材料研究现状研究方向 1、前言 玻璃纤维增强树脂基复合材料具有轻质高强,疲劳性能、耐久性能和电绝缘性能好等特点,在各个领域都有着广泛的应用,用玻璃纤维和环氧树脂可以制造层合制品,是一类性能优良的绝缘材料,广泛用于电力、电器、电子等领域,玻璃纤维增强树脂基复合材料由于具有高比强度、比模量,而且耐疲劳、耐腐蚀。最早用于飞机、火箭等,近年来在民用方面发展也很迅猛,在舰船、建筑和体育器械等领域得到应用,并且用量不断增加。其中,环氧树脂是先进复合材料中应用最广泛的树脂体系,它适用于多种成型工艺,可配制成不同配方,调节粘度范围大,以便适应不同的生产工艺。它的贮存寿命长,固化时不释放挥发物,同化收缩率低,固化后的制品具有极佳的尺寸稳定性、良好的耐热、耐湿性能和高的绝缘性,因此,环氧树脂“统治”着高性能复合材料的市场 目前,复合材料输电杆塔已在欧美和日本得到应用,其中以美国的研究开发和应用最为成熟。我国在20世纪50年代对复合材料电杆进行过研究,鉴于当时材料性能和制造工艺的限制,复合材料电杆未能得到推广使用。近年来,随着复合材料技术的飞速发展和传统输电杆塔的缺陷逐步显露,电力行业开始重视复合材料杆塔的应用研究。 随着电网建设的快速发展,出现了全国联网、西电东送、南北互供的建设格局,输电线路工程口益增多,对钢材的需求越来越大,消耗了大量的矿产资源和能源,在一定程度上加剧了生态环境破坏。并且,线路杆塔采用全钢制结构,存在质量大、施工运输和运行维护困难等问题。因此,采用新型环保材料取代钢材建造输电杆塔得到了输电行业的关注。玻璃纤维增强树脂基复合材料,具有高强轻质、耐腐蚀、耐久性能和电绝缘性好、易维护、温度适应性强、性能可设计、环境友好等特点,成为输电杆塔结构理想的材料。日益受到围内外电力行业的关注。目前,纤维增强复合材料输电杆塔由于其优良的综合性能已在日本和欧美地区得到应用,其中美国的研究开发和应用较为成熟,已制定了相关的产业标准,美国土木工程师学会已制定了输电杆塔中FRP产品的应用标准。 在输电杆塔中推广应用复合材料不仅能减少对矿产资源的破坏、保护环境,而且易于解决输电线路的风偏和污闪事故,提高线路安全运行水平;同时减小塔头尺寸,降低线路的维护成本。 2、低温性能研究 2、1单向复合材料板的制作 首先,取一定数量加热的环氧树脂,然后,加入增韧剂和稀释剂,在65℃

第二章 压电复合材料有限元分析方法 (恢复)

第二章压电复合材料有限元分析方法 2.1 1—3型压电复合材料常用的研究方法 第一、理论研究,包括利用细观力学和仿真软件进行数值分析的方法。人们对1-3型压电复合材料宏观等效特征参数进行研究时,从不同角度出发采用了形式多样的模型和理论,其中夹杂理论和均匀场理论具有代表性。夹杂理论的思想是,从细观力学出发,将1-3形压电复合材料的代表性体积单元(胞体)作为夹杂处理。求解过程中,使用的最著名的两个模型为:Dilute模型和Mori-Tanaka模型。夹杂理论的优点是其解析解能较好地反映材料的真实状况,解精度较高;缺点是其解题和计算过程烦琐,有时方程只能用数值方法求解。均匀场理论的思想是基于均匀场理论和混合定律,同时借助1-3型压电复合材料的细观力学模型导出其宏观等效特征参数。其基本的研究思路是:假设组成复合材料的每一相中力场和电场均匀分布,结合材料的本构方程得到1-3型压电复合材料的等效特征参数。Smith,Auld采用此理论研究了1-3型压电柱复合材料的弹性常数、电场、密度等等效特征参数。Gordon,John采用此理论研究了机电耦合系数、耗损因子、电学品质因子等等效特征参数。Bent, Hagood和Yoshikawa等基于此理论对交叉指形电极压电元件等效特征参数进行了研究。均匀场理论优点在于物理模型简单,物理概念清晰,计算也不复杂,并具有相当的精度和可靠性;不足在于其假设妨碍了两相分界面上的协调性。有限元作为一种广泛应用于解决实际问题的数值分析方法,将其引入压电复合材料研究中具有重要的意义。John,Gordon等用有限元方法分析了1-3型压电柱复合材料中压电柱为方形柱、圆形柱、二棱柱时的力电耦合系数及其波速特性,得到了压电柱在几何界面不同的情况下的等效力电耦合系数及等效波速曲线。 第二、实验研究。Helen,Gordon等对1-3型压电复合材料的宏观等效特征参数进行了理论和实验研究,结果表明两者符合良好;LVBT等运用了1-3型压电复合材料进行了声学方面的控制取得了良好的效果;John,Bent等对压电纤维复合材料的性能进行了深入的研究,结果显示压电纤维复合材料在高电场、大外载荷环境下具有优良的传感和作动性能。参数辨识研究是试验研究中重要的一种方法,基本思路是:分析1-3型压电纤维复合材料的响应特性,从中得到其等效宏观的模态和弹性波的传播特性参数。Guraja,Walter等采用的就是这种方法,他们研究了1-3型压电纤维复合材料薄板、厚板、变截面板的响应特性,得到了其相应的声波传播速度c,频率f,机械品质因素Q等参数的表达式,为1-3型压电纤维复合材料在超声波方面的应用提供了依据。 综合对比以上的研究方法,夹杂理论得出的结果比较接近实际结果,但是计算烦琐,而且对于高体积百分比的复合材料其计算结果跟实际相差较大;均匀场理论计算较为简单,但是模糊了两相材料之间的界面作用;实验研究方法是最接近实际的一种方法,但是由于实验条件、测试技术等一系列因素的制约使其不能广泛应用十实际中。由于交叉指形电极压电复合材料的复杂性,利用上面提到的夹杂理论和均匀场理论的方法,很难得到压电元件整体模型的性能状况。而数值研究有限元法,利用先进的分析软件ANSYS进行压电复合材料性能分析,可以超越目前现有的生产工艺和测试技术水平得到比较准确的分析结果,又可以减小压电元件的设计周期,减少实验制作压电元件的材料浪费和设备损耗。 2.2 有限元分析方法概述 有限元法(又称为有限单元法或有限元素法)是利用计算机进行数值模拟分析的方法。诞生于20世纪50年代初,最初只应用于力学领域中,现在广泛应用于结构、热、流体、电磁、声学等学科的设计分析及优化,有限元计算结果已成为各类工业产品设计和性能分析的

环氧树脂基本知识

环氧树脂基本知识 增韧剂与稀释剂是什么? 增韧剂 增韧剂是具有降低复合材料脆性和提高复合材料抗冲击性能的一类助剂。可分为活性增韧剂与非活性增韧剂两类,活性增韧剂是指其分子链上含有能与基体树脂反应的活性基团,它能形成网络结构,增加一部分柔性链,从而提高复合材料的抗冲击性能。非活性增韧剂则是一类与基体树脂很好相溶、但不参与化学反应的增韧剂。 增韧剂可分为橡胶类增韧剂和热塑性弹性体类增韧剂: (1)橡胶类增韧剂该类增韧剂的品种主要有液体聚硫橡胶、液体聚丁二烯橡胶、丁腈橡胶、乙丙橡胶及丁苯橡胶等。 (2)热塑性弹性体热塑性弹性体是一类在常温下显示橡胶弹性、在高温下又能塑化成型的合成材料。因此,这类聚合物兼有橡胶和热塑性塑料的特点,它既可以作为复合材料的增韧剂,又可以作为复合材料的基体材料。这类材料主要包括聚氨酯类、苯乙烯类、聚烯烃类、聚酯类、间规1,2-聚丁二烯类和聚酰胺类等产品,目前作为复合材料的增韧剂用得较多的是苯乙烯类和聚烯烃类。 (3)其它增韧剂适用于复合材料的其它增韧剂还有低分子聚酰胺和低分子的非活性增韧剂,如苯二甲酸酯类。对于非活性的增韧剂也可称为增塑剂,它不参与树脂的固化反应。 稀释剂 稀释剂是一类使液体树脂粘度变稀薄时的液体物质。这不能溶解树脂,但能部分代替溶剂。稀释剂的作用是降低树脂粘度,使树脂具有流动性,改善树脂对增强材料、填料等的浸润性;控制固化时的反应热;延长树脂固化体系的适用期;填料用量增加,降低成本。按不同的树脂需要,所用的稀释剂也不同。 (1)不饱和聚酯树脂用的稀释剂主要是交联剂单体,并能使树脂粘度变稀薄。不饱和聚酯用的稀释剂主要是苯乙烯、α-甲基苯乙烯、甲基丙烯酸单体等。 (2)酚醛树脂用稀释剂主要是酒精、丙酮等溶剂。 (3)环氧树脂用稀释剂有活性稀释剂和非活性稀释剂:①非活性稀释剂这种稀释剂只共混于树脂中,不参与树脂的固化反应,仅仅是降低树脂粘度,如添加邻苯二甲酸二丁酯的双酚A环氧树脂。②活性稀释剂这类稀释剂主要指含有环氧基团的低分子化合物,能与固化剂反应,并参与环氧树脂的固化反应,成为交联树脂结构的一部分。活性稀释剂可分为单环氧基和双环氧基两类。还有不含环氧基的亚磷酸三苯酯、γ-内丁酯两种化合物。 稀释剂的总类 660A 丁基缩水甘油醚无色透明液体 2mPAS 0.65 0.01 0.005 145 10-15 660B 无色透明液体 5mPAS 0.6 0.01 0.005 120 10-15 660C 浅黄色透明液体 7mPAS 0.4 0.01 0.005 >190 10-15 690 苯缩水甘油醚浅黄色透明液体 7mPAS 0.6 0.01 0.005 >130 10-15 691 甲苯基缩水甘油醚浅黄色透明液体 6-7 mPAS 0.50-0.57 0.01 0.005 >130 20-25 692 苄基缩水甘油醚浅黄色透明液体 50s 0.4 0.01 0.005 >130 15-20 680 烯丙基缩水甘油醚浅黄色透明液体 1-2 mPAS 0.78 0.01 0.005 >130 10-15 669 乙二醇二缩水甘油醚浅黄色透明液体 25s 0.65 0.01 0.005 >130 10-30 678 新戊二醇二缩水甘油醚浅黄色透明液体 15s 0.64-0.7 0.01 0.005 >150 15-35 622 丁二醇二缩水甘油醚浅黄色透明液体 15-20mPAS 0.7 0.01 0.005 >150 15-35 662 丙三醇缩水甘油醚无色透明液体 100mPAS 0.55-0.7 0.01 0.005 >150 15-35

相关文档
相关文档 最新文档