聚合物复合材料工艺

・综述・　

白愈合聚合物复合材料的研究进展　

蔡　雷　姜子晗　汪　涛　

（南京航空航天大学材料科学与技术学院，南京２１１】０６）　

文摘介绍了模仿人体自愈合生理机能的聚合物复合材料的研究进程，探讨了自愈合聚合物复合材料　

应用比较多的微胶囊、液芯纤维、仿人体毛细血管丛盼自愈合模型与原理，展望了自愈合聚合物材料的应用前　

ｆ＇　，，　关键词　自愈合，聚合物复合材料，微胶囊，空芯纤维，毛细血管网络　

Ｐｒｏｇｒｅｓｓ　ｉｎ　Ｓｅｌｆ—Ｈｅａｌｉｎｇ　Ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ　Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ　

Ｃａｉ　Ｌｅｉ　Ｊｉａｎｇ　Ｚｉｈａｎ　Ｗａｎｇ　Ｔａｏ　

（Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｍａｔｅｒｉａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ａｅｒｏｎａｕｔｉｃｓ　ａｎｄ　Ａｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ，Ｎａｎｊｉｎｇ　２　１　１　１　０６）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ　ｒｅｃｅｎｔ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｐｒｏｇｒｅｓｓ　ｉｎ　ｓｅｌｆ—ｈｅａｌｉｎｇ　ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ　ｉｓ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ａｓ；ｖｅｉｌ　

ａｓ　ｔｈｅ　ｓｅｌｆ－ｈｅａｌｉｎｇ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ　ｏｆ　ｍｉｃｒｏｃａｐｓｕｌｅ，ｈｏｌｌｏｗ　ｆｉｂｅｒｓ　ａｎｄ　ｖａｓｃｕｌａｒ　ｎｅｔｗｏｒｋｓ　ｓｅｌｆ－ｈｅａｌｉｎｇ　ｍｏｄｅｌｓ　ａｒｅ　ｄｉｓ—　

ｃｕｓｓｅｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ　ｔｈｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｔｒｅｎｄｓ　ｏｆ　ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ　ｓｅｌｆ－ｈｅａｌｉ：：ｇ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ　ａｒｅ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ．　

Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ　Ｓｅｌｆ－ｈｅａｌｉｎｇ，Ｐｏｌｙｍｅｒｉｃ　ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ，Ｍｉｃｒｏｃａｐｓｕｌｅ，Ｈｏｌｌｏｗ　ｆｉｂｅｒｓ，Ｖａｓｃｕｌａｒ　ｎｅｔｗｏｒｋｓ　

１　引言　

微裂纹的产生导致了复合材料热机性能的降低，　

还会造成其他形式的损害，包括纤维和基体的脱离，　

聚合物复合材料作业

1、试述玻璃纤维的制备过程。

答：玻璃纤维的制备过程有两种方法：一.玻璃球法：生产玻璃纤维的过程是将硅砂、石英石、硼酸和其它成分（粘土，氟石等）干混后，经高温炉熔融，熔化后的玻璃液直接通过漏板形成了玻璃纤维。二.直接熔融法：直接熔融法是将玻璃配合料投入熔窑熔化后直接拉制成各种支数的连续玻璃纤维。

2、玻璃纤维与块状玻璃性能为何不同？

答：块状玻璃一般认为质硬易碎物体，并不适于作为结构用材，但将其抽成丝后成玻璃纤维后，则其强度大为增加且具有柔软性，故配合树脂赋予形状以后终于可以成为优良之结构用材。玻璃纤维随其直径变小其强度增高，它具有不燃、耐高温、电绝缘、拉伸强度高、化学稳定性等优良性能。

3、玻璃纤维浸润剂的作用是什么？

答：玻璃纤维浸润剂的作用有五点：（一）润滑-保护作用：在拉丝过程中，浸润剂中的“湿润滑组分”使玻璃纤维原丝与涂油器（单丝涂油器、带式涂油器或半轮式涂油器）、集束槽及排线器之间保持一定的润滑作用，避免二者间摩擦系数过大而引起原丝张力过大，造成飞丝、丝束打毛及原丝筒粘并退解困难等。（二）粘结-集束作用：粘结组分可使玻纤单丝粘结成一根玻纤原丝，使原丝保持其完整性，避免应力集中于一根或数根单丝上，以减少散丝及断丝，便于无捻粗纱的退解及玻纤纱的纺织加工。（三）防止玻璃纤维表面静电荷的积累：浸润剂中抗静电剂可降低玻璃纤维表面电阻并形成导电通道，此种作用对smc、喷射、石膏等用无捻粗纱、短切毡、连续原丝毡用玻纤原丝特别重要。（四）为玻璃纤维提供进一步加工和应用所需要的特性：这些特性包括短切性、成带性、分散性等，特别是纤维在热固性或热塑性树脂，以及橡胶，石膏、水泥等基材中被迅速浸润的性能。（五）使玻璃纤维获得与基材有良好的相容性及界面化学结合或化学吸附等性能。

4、PAN法制备碳纤维过程中，预氧化、碳化、石黑化过程的作用分别是什么？

· 13 ·玻璃钢

2008年第1期

聚合物复合材料性能

周祝林 叶进峰 许皓 郑忠星 羊慧芳

（浙江电力成套控股集团公司）

聚合物复合材料性能的最突出特点是性能可设计性和各向异性。可以选择不同聚合物和

增强材料，以及不同的配方、成型工艺等达到不同的性能。可以采用增强纤维及织物，按不

同的铺设方法达到各向不同的性能，从而达到产品设计目的。

聚合物复合材料的性能，在常温常态下也称常规性能，可分为基本力学性能和理化性能。

基本力学性能主要指拉伸、弯曲、压缩、剪切、冲击性能。理化性能主要指密度、巴氏硬度、

固化度、树脂含量、负荷热变形温度、热导率、电阻率、线热膨胀系数、耐水性等。另还有

特殊性能，如蠕变、疲劳、高低温、热、电、声、耐化学腐蚀、燃烧性、大气老化等性能。

1 基本力学性能

聚合物复合材料是轻质高强的现代材料，其力学性能，特别是增强纤维方向的拉伸强度

比较高，大于一般金属材料。聚合物复合材料力学性能主要取决于增强材料性能、状态（纤

维、织物）、方向，也取决于聚合物性能及成型工艺。

1.1 拉伸性能

拉伸性能包括拉伸强度、弹性模量、泊松比、断裂伸长率等。对于如高压容器、高压管、

叶片等产品，必须要测出聚合物复合材料的拉伸性能，才能进行产品设计及检验。

对于不同的聚合物复合材料，拉伸性能试验方法是不同。对于普通的，用国标GB/T1447

进行测试；对于缠绕成型的，用国标GB/T1458进行测试；对于定向纤维增强的，用国标

GB/T33541进行测试；对于拉挤成型的，用国标GB/T13096-1进行测试。使用最多的是

GB/T1447。

国标GB/T1447，对于不同成型工艺复合材料，又规定不同形状的拉伸试样，有带R型、

直条型及哑铃型。使用拉伸试验机或万能试验机按规定的加载速度对试样施加拉伸载荷直到

试样破坏。用破坏载荷除以试样横截面面积则为拉伸强度。从测出的应力——应变曲线的直

线段的斜率则为弹性模量，试样横向应变与纵向应变比为泊松比。破坏时的应变称为断裂伸

一、选择题

1.以下哪一项不是以增强纤维的类型来分类的聚合物复合材料？（C）

A、混杂纤维聚合物复合材料

B、天然纤维聚合物复合材料

C、短纤维聚合物复合材料

D、有机纤维聚合物复合材料

2.复合材料进入ACM阶段？（D）

A、20世纪80年代

B、20世纪50年代

C、20世纪60年代

D、20世纪70年代

3.以下说法哪些是正确的？（ABD）

A、共混组分的熔体黏度与配比都会对形态产生影响

B、当两种组分中有一种含量小于26％时，这一组分一般来说是分散相

C、共混体系熔体黏度的提高，一般会增大分散相的平衡粒径

D、共混物的形态， 可作为共混组分之间相容性的一种表征

4.界面结构与性能特点。（BCD）

A、单分子层，形貌十分复杂

B、组成、结构形态复杂

C、化学成分很复杂

D、化学元素很复杂

5.天然纤维物理处理的方法有哪些？（ABDE）

A、蒸汽爆破处理

B、热处理法

C、包覆处理法

D、机械改性

E、低温等离子体处理

6.水对玻璃纤维聚合物复合材料及界面的破坏作用有些哪些？（ABCE）

A、水的浸入

B、对玻璃纤维表面的腐蚀作用

C、水对树脂的降解作用

D、水溶胀纤维导致界面脱粘破坏

E、产生渗透压导致界面脱粘破坏

7.芳纶纤维利用等离子体表面处理，哪些说法是正确的？（ABC）

A、不需加入引发剂、溶剂，污染少；

B、设备简单、操作易行；

C、受等离子体类型和时间影响

D、抗拉强度随处理时间延长而线性上升

8.粉体表面改性的目的。（BCDE）

A、降低成本

B、提高相容性

C、改善分散性

D、赋予功能性

E、提高附加值

9.确定增韧粒子的粒径最佳尺度的途径？（ABC）

A、增韧体系中增韧粒子有足够多的数量

B、从诱发银纹或剪切带考虑

C、从终止银纹的角度考虑

D、从终止剪切带的角度考虑

10.影响分散相粒径的因素有哪些？（BCD）

A、分散机理的影响

B、组分配比的影响

C、黏度比

D、界面张力的影响