产业用纺织品12.ppt

1、新兴的学科重点：重点：复合材料复合材料难点：难点：纺织结构纺织结构纺织结构复合材料纺织结构复合材料第二节第二节复合材料的性能特点复合材料的性能特点复合材料的最大特点是其性能具有可设计性。复合材料的最大特点是其性能具有可设计性。影响复合材料性能的因素很多，主要取决于增强影响复合材料性能的因素很多，主要取决于增强材料的性能、含量及分布状况；基体材料的性能和含材料的性能、含量及分布状况；基体材料的性能和含量；以及它们之间的界面结合情况等。因此，不论那量；以及它们之间的界面结合情况等。因此，不论那一类复合材料，就是同一类复合材料的性能也不是一一类复合材料，就是同一类复合材料的性能也不是一个定值。根据所

2、选择的工艺和材料设计，性能往往差个定值。根据所选择的工艺和材料设计，性能往往差异很大。异很大。例如手糊聚酯玻璃钢（玻璃纤维例如手糊聚酯玻璃钢（玻璃纤维/聚酯树脂复合材聚酯树脂复合材料）的密度可在料）的密度可在1.42.2g/cm范围变化，拉伸强度可以范围变化，拉伸强度可以在在70350MPa范围变动。这就是说复合材料的性能是范围变动。这就是说复合材料的性能是根据使用要求进行设计的。但在使用温度和材料硬度根据使用要求进行设计的。但在使用温度和材料硬度方面，三类复合材料有明显的区别。如方面，三类复合材料有明显的区别。如树脂基复合材树脂基复合材料的使用温度一般料的使用温度一般60250；金属基复合材

3、料为；金属基复合材料为400600；陶瓷基复合材为；陶瓷基复合材为10001500。复合材料。复合材料的硬度主要取决于基体材料性能，一般硬度为陶的硬度主要取决于基体材料性能，一般硬度为陶瓷基瓷基复合材料大于金属基复合材料，金属基复合材料大于复合材料大于金属基复合材料，金属基复合材料大于树脂基复合材料。树脂基复合材料。复合材料主要性能复合材料主要性能种类种类树脂基复合材料树脂基复合材料金属基复合材料金属基复合材料无机非金属基复合材料无机非金属基复合材料性能性能热塑性热塑性热固性热固性轻金属轻金属复合材料复合材料陶瓷基陶瓷基粘胶剂基粘胶剂基密度密度1.11.11.61.61.62.21.91.94

4、.51.91.94.03.03.05.5 1.8 1.82.1使用温度使用温度()80()802508080200200200400400400600100010001500200200400燃烧性能燃烧性能燃燃燃燃不燃不燃不燃不燃不燃不燃不燃不燃拉伸强度拉伸强度(MPaMPa)65)65300140140130068681200530530140070709004040150具体表现为：具体表现为：1、比强度、比模量大、比强度、比模量大：就力学性能而言，复合材料就力学性能而言，复合材料力学性能取决于增强材料的性能、含量和分布，基体材力学性能取决于增强材料的性能、含量和分布，基体材料的性能和含

5、量。它是可以根据使用条件进行设计，从料的性能和含量。它是可以根据使用条件进行设计，从强度方面来讲，三类复合材料都可以获得强度方面来讲，三类复合材料都可以获得较高的强度。较高的强度。2、耐疲劳性能好、耐疲劳性能好：纤维增强复合材料在疲劳过：纤维增强复合材料在疲劳过程中，裂纹先在纤维或基体薄弱处出现，扩展到程中，裂纹先在纤维或基体薄弱处出现，扩展到结合面，损伤逐渐积累，导致破坏。表明纤结合面，损伤逐渐积累，导致破坏。表明纤维增维增强复合材料具有较好的损伤容限和疲劳寿命。强复合材料具有较好的损伤容限和疲劳寿命。3、力学性能的可设计性、力学性能的可设计性：选择性能不同的纤维：选择性能不同的纤维和基体，

6、以及它们的体积百分比，设计纤维铺设和基体，以及它们的体积百分比，设计纤维铺设方向、叠层，甚至立体结构，以及结方向、叠层，甚至立体结构，以及结构的形状和构的形状和几何尺寸，以使结构在性能、重量和成本诸方面几何尺寸，以使结构在性能、重量和成本诸方面的指标达到最优化。的指标达到最优化。4 4、减减震震性性好好：复复合合材材料料的的比比刚刚度度高高，因因此此它它的的构构件件具具有有很很高高的的自自振振频频率率，可可防防止止共共振振的的发发生生。纤纤维维增增强强聚聚合合物物复复合合材材料料的的界界面面或或层层间间存存在在内内摩摩擦擦，聚聚合合物物基基体体又又具具有有粘粘弹弹性性，因因此此这这种种复复合合

7、材材料料具具有有比比金金属属大大得得多多的的内内阻阻尼尼，减减振振效率高。效率高。5 5、安安全全性性能能好好：复复合合材材料料中中有有大大量量的的增增强强纤纤维维，过过载载时时先先是是薄薄弱弱环环节节部部分分的的纤纤维维发发生生断断裂裂，使使得得应应力力重重新新分分布布，然然后后通通过过基基体体传传给给未未破破断断纤纤维维，因因此此不不影影响响整整体体结结构构继继续续承载，仍能安全使用。承载，仍能安全使用。6 6、高高温温或或低低温温和和热热稳稳定定性性好好 ：碳碳纤纤维维增增强强聚聚酰酰亚亚胺胺等等复复合合材材料料，可可在在250250300300条条件件下下使使用用，高高温温蠕蠕变变变变

8、形形小小。碳碳碳碳复复合合材材料料具具有有良良好好的的耐耐热热冲冲击击性性能能，其其短短时时间间使使用温度可达用温度可达30003000，且仍保持一定的，且仍保持一定的机械性能。机械性能。7 7、成成型型工工艺艺性性能能好好：复复合合材材料料可可采采用用低低压压手手糊糊成成型型、模模压压成成型型、缠缠绕绕成成型型、注注射射成成型型和和挤挤拉拉成成型型等等各各种种方方法法制制成成各各种种形形状状的的产产品品，加加工工量量小小，节节省省材材料料和和能能源源，减减少少模模夹夹具，加工周期短。具，加工周期短。8 8、生生物物相相容容性性好好 ：碳碳纤纤维维复复合合材材料料与与人人体体组组织织、骨骨骼骼

9、和和血血液液的的相相容容性性比比金金属属好好，可可用用以以制制造造人人工工韧韧带带、骨骨骼骼、假假肢、心脏瓣膜和体外循环的血液过滤器。肢、心脏瓣膜和体外循环的血液过滤器。9 9、其它特性其它特性（1 1）耐烧蚀性好；）耐烧蚀性好；（2 2）良好的摩擦性能；）良好的摩擦性能；（3 3）高度的电绝缘性能；）高度的电绝缘性能；（4 4）优良的化学稳定性和耐腐蚀性；）优良的化学稳定性和耐腐蚀性；（5 5）功能复合材料还有特殊的光、电、磁特性；）功能复合材料还有特殊的光、电、磁特性；（6 6）复合材料的耐老化性能，取决于基体材料性能）复合材料的耐老化性能，取决于基体材料性能和与增强材料的界面粘接。和与增

10、强材料的界面粘接。一般来讲，其耐老化的优劣次序为：陶瓷基一般来讲，其耐老化的优劣次序为：陶瓷基复合材料大于金属基复合材料，金属基复合材料大于树脂基复合材料。树脂基复合材复合材料大于金属基复合材料，金属基复合材料大于树脂基复合材料。树脂基复合材料的耐老化性能也可通过改进树脂配方、增加表面防护层等方法来提高和改善。料的耐老化性能也可通过改进树脂配方、增加表面防护层等方法来提高和改善。（7 7）三类复合材料的导热性能和优劣比较为：）三类复合材料的导热性能和优劣比较为：金属基复合材料金属基复合材料50655065W/mKW/mK；陶瓷基复合材料陶瓷基复合材料0.73.5 0.73.5 W/mKW/mK

11、；树脂基复合材料树脂基复合材料0.350.45 0.350.45 W/mKW/mK。第三节第三节复合材料的应用复合材料的应用 复复合合材材料料范范围围广广、产产品品多多，在在国国防防工工业和国民经济各部门中都有广泛的应用。业和国民经济各部门中都有广泛的应用。1 1、石石油油化化工工方方面面应应用用：不不饱饱和和聚聚酯酯树树脂脂基基复复合合材材料料（玻玻璃璃钢钢）具具有有耐耐酸酸、碱碱、油油、有有机机溶溶剂剂等等腐腐蚀蚀性性能能，耐耐腐腐蚀蚀性性大大大大优优于于钢钢材材、铜铜、铅铅、硬硬木木等等，因因此此用用作作各各种种化化工工管管道道、阀阀门门、泵泵、贮贮槽槽、塔塔器器及及反反应应器器内内衬衬

12、等等，现现已已成成为为石石油油化化工设备防腐蚀重要材料。工设备防腐蚀重要材料。2 2、交交通通运运输输方方面面应应用用：纤纤维维增增强强的的复复合合材材料料具具有有重重量量轻轻、比比强强度度高高，抗抗微微生生物物作作用用以以及及制制造造工工艺艺简简单单等等优优点点，已已在在轮轮船船、汽汽车车、铁铁路路车车辆辆、飞飞机机、宇宇航航设设备备等等制制造造工工业业有有了了日日益益广广泛泛应应用用。例例如如，制制造造小小型型船船艇艇的的船船体体，巡巡逻逻艇艇、扫扫雷雷艇艇、赛赛艇艇、鱼鱼船船，还还有有深深水水探探测测器器等等。在在汽汽车车工工业业上上已已用用SMCSMC复复合合材材料料制制成成轿轿车车外

13、外壳壳及及配配件件。铁铁路路车车辆辆上上已已制制成成车车身身、窗窗门门、窗窗框框、水水箱箱等等。在在飞飞机机上上的的应应用用如如机机翼翼、尾尾翼翼、操纵面的蒙皮、喷嘴、油箱、螺旋桨等。操纵面的蒙皮、喷嘴、油箱、螺旋桨等。3 3、电电气气工工业业方方面面应应用用 ：玻玻璃璃纤纤维维增增强强的的复复合合材材料料具具有有优优良的电绝缘性能，可以制成各种开关装置，电缆输送管良的电绝缘性能，可以制成各种开关装置，电缆输送管道道、高高频频绝绝缘缘子子、印印刷刷电电路路版版、电电机机防防腐腐绝绝缘缘材材料料，以以及及电讯工程上制造各种类型雷达罩。电讯工程上制造各种类型雷达罩。4 4、建建筑筑材材料料方方面面

14、应应用用：玻玻璃璃纤纤维维增增强强复复合合材材料料是是一一种种轻轻质质高高强强度度的的结结构构材材料料，具具有有隔隔热热、透透光光、防防水水等等优优点点，已已成成为为现现代代新新型型建建筑筑结结构构材材料料。如如用用作作农农业业透透光光暖暖房房的的玻玻璃璃钢钢瓦瓦楞楞板板（波波形形板板），蜂蜂窝窝材材料料增增强强的的透透明明玻玻璃璃钢钢隔隔墙墙板板，一一般般门门窗窗框框架架，落落水水斗斗管管，以及人造大理石、人造玛瑙全套卫生以及人造大理石、人造玛瑙全套卫生间浴缸和各种器具等。间浴缸和各种器具等。5 5、军军工工方方面面应应用用：主主要要用用于于生生产产引引信信体体、子子弹弹、弹弹壳壳（教教练练

15、弹弹）、炮弹护环、枪托、火箭外壳、导弹壳体、火箭筒、雷达罩等。、炮弹护环、枪托、火箭外壳、导弹壳体、火箭筒、雷达罩等。6 6、体体育育用用品品方方面面应应用用：如如撑撑竿竿、弓弓箭箭、球球拍拍、雪雪橇橇、赛赛车车、滑滑板、赛艇、皮艇、划桨等。板、赛艇、皮艇、划桨等。7 7、农农业业、渔渔业业方方面面应应用用 ：各各种种复复合合材材料料温温室室（用用于于蔬蔬菜菜、花花卉卉生生产产，水水产产养养殖殖，粮粮食食干干燥燥，养养鸡鸡，养养猪猪等等）、粮粮仓仓、饲饲料料仓仓、化粪槽、水渠、喷雾器、花盆、牛奶运送车、粪便运输车等。化粪槽、水渠、喷雾器、花盆、牛奶运送车、粪便运输车等。6 6、机机械械制制造造

16、方方面面应应用用：有有玻玻璃璃钢钢叶叶片片、风风机机、造造纸纸机机械械配配件件（打打浆浆机机部部件件、导导辊辊和和案案辊辊）、柴柴油油机机部部件件、纺纺织织机机械械部部件件、化化纤纤机机械械部部件件（过过滤滤器器、离离心心罐罐、套套片片等等）、贮贮能能飞飞轮轮、消消声声设设备备、磁磁选选机机筒筒身身、轴轴套套、煤煤矿矿机机械械部部件件、齿齿轮轮、法法兰兰圈圈、皮皮带带轮轮和和防防护罩等。护罩等。西方主要国家在汽车、建筑和造船等工业中玻璃钢用量比较西方主要国家在汽车、建筑和造船等工业中玻璃钢用量比较美国美国汽车工业（汽车工业（26%26%）建筑工业（建筑工业（18.6%18.6%）造船业（）造船业（17%17%）西欧西欧电子工业（电子工业（21.3%21.3%）汽车工业（汽车工业（21.1%21.1%）建筑业（）建筑业（13.813.8）日日本本建建筑筑工工业业（40.140.1）工工业业材材料料（15%15%）防防腐腐工工程程（12%12%）加加拿大拿大汽车工业（汽车工业（29.3%29.3%）造船业（造船业（26.3%26.3%）建筑业（建筑业（16%16%）注：括号内为占总量的百分