聚合物复合材料性能及考试标准

聚合物复合材料结构与力学性能聚合物复合材料是一种应用非常广泛的材料，它能够满足各种不同的应用需求。

而聚合物复合材料的结构和力学性能是影响它使用效果的两个重要因素。

在本文中，我们将着重探讨聚合物复合材料的结构和力学性能，阐述它们之间的关系。

一、聚合物复合材料的结构聚合物复合材料主要由基体和增强材料两部分组成。

基体是复合材料中主要起粘合作用的材料，一般为聚合物或金属。

而增强材料则是提高复合材料机械性能的关键，常见的增强材料有玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等。

在复合材料的制备过程中，需要将基体与增强材料均匀混合，并且对增强材料进行定向排列，以便在力学应用过程中发挥出最佳的机械性能。

不同的增强材料能够在材料内部形成不同的结构。

例如，采用碳纤维增强材料制备的复合材料具有独特的多向异性结构。

这种结构使得复合材料在机械应用过程中可以适应各个方向的应力，并且具有优异的强度和刚度。

而采用芳纶纤维增强材料制备的复合材料，则具有更为致密的结构，能够提供更高的耐腐蚀性和抗疲劳性。

聚合物复合材料的结构不仅与增强材料的类型有关，还与增强材料的含量及其排列方式有关。

通过对增强材料含量的调整，可以控制复合材料的密度、强度和刚度等材料性能。

此外，增强材料的排列方式也能够对复合材料的性能产生影响。

例如，制备过程中的拉伸、挤压等工艺会使得增强材料的排列方向与基体方向不同，从而产生复合材料的各向异性结构，使得其机械性能更加出色。

二、聚合物复合材料的力学性能聚合物复合材料的机械性能是其最为重要的性能之一，也是材料选择和应用的主要考虑因素。

复合材料的机械性能主要包括强度、刚度、韧性等。

其中，强度和刚度是复合材料的特色，而韧性是影响其应用范围和使用寿命的关键因素。

强度是复合材料的抗拉、抗压、抗弯等力学性能表现。

采用不同的增强材料和结构以及增强材料含量的不同，可以得到不同强度的复合材料。

碳纤维增强聚合物复合材料具有高强度、高刚度和低密度的优异性能，适用于飞机、汽车、船舶等领域。

③层间剪切强度：层压材料中沿层间单位面积上所能承受的 最大剪切载荷，MPa ④断纹剪切强度：沿垂直于板面的方向剪断的剪切强度， MPa ⑤剪切弹性模量：材料在比例极限内剪应力与剪应变之比。
2019/4/9 12

12.2.5 冲击 衡量复合材料在经受高速冲击状态下的韧性或对断裂的抵 抗能力的试验方法。 三种：摆锤式冲击试验（包括简支梁型和悬臂梁型）； 落球式冲击试验； 高速拉伸冲击试验。
2019/4/9
20

12.3.5 温度形变曲线（热机械曲线）
温度形变曲线亦称热机械曲线或热机械分析（TMA）， 是在程序温度控制下（等速升温、降温、恒温或循环温度） 测量试样在受非振荡性负荷（如恒定负荷）时所产生的形 变随温度变化的曲线，它在一定的温度范围内反映试样在 外力作用下形变的全过程，这比指定某一变形量的温度值 更合理更全面。
L1、L2—分别为纵向和横向的测量标距，cm； △L1、△L2—分别为与载荷增量△P对应的标距 L1和L2得变形增量，cm。
2019/4/9
7
5.拉伸应力-应变曲线图
玻璃纤维增强塑料该曲线由折线组成，折线的拐点出现 在强度极限的三分之一处附近，试样拉伸过程达到此处时， 可听到有开裂声，并伴随在试样表面上出现白斑。由于折线 的存在，就形成了所谓第一弹性模量和第二弹性摸量。第二 弹性模量是复合材料的特点，由于在受力状况下树脂和纤维 延伸率不同，在界面处出现开裂（热固性树脂延伸率仅1% 左右，玻璃纤维延伸率：有碱纤维为2.7％，无碱纤维为 3%），有缺陷的纤维先断裂，使纤维总数少于起始状态， 相应每根纤维上受力增加，形变也就增加。
L0 P Ei b h L
Ei—拉伸弹性模量，MPa；
△P—载荷―变形曲线上初始直线段的载荷增量，N；

聚合物水泥基复合防水涂料检测标准1. 引言聚合物水泥基复合防水涂料是一种在建筑工程中常用的防水材料。

为了确保该类型涂料的质量和性能，对其进行有效的检测是至关重要的。

本文将对聚合物水泥基复合防水涂料的检测标准进行全面评估，并探索其深度和广度，以便读者能更全面地了解该领域的相关知识。

2. 聚合物水泥基复合防水涂料简介聚合物水泥基复合防水涂料是由聚合物和水泥等成分组成的一种多功能材料。

它具有高耐久性、抗裂性、抗渗透性等性能，在建筑工程中广泛应用于防水层的施工。

然而，为了确保其性能和质量，需要制定一套检测标准来规范生产和施工过程。

3. 检测标准的重要性制定和执行有效的检测标准对于聚合物水泥基复合防水涂料的质量控制至关重要。

它可以确保涂料在面对不同环境和应力时的性能稳定性，并为施工单位提供可靠的技术参考。

检测标准的制定也有助于推动整个行业的发展和创新。

4. 目前的检测标准目前，国内外已经制定了一系列与聚合物水泥基复合防水涂料相关的检测标准。

这些标准覆盖了涂料的物理性能、化学性能、施工性能等多个方面。

在物理性能方面，标准可能包括涂料的拉伸强度、撕裂强度、抗渗透性等指标；在化学性能方面，标准可能包括涂料的耐酸碱性、耐候性等指标。

5. 标准的评估和提升尽管已有一系列检测标准，但随着行业的不断发展，对聚合物水泥基复合防水涂料的更严格要求也在不断提出。

评估和提升现有标准的必要性日益凸显。

其中，深度评估可以将不同标准之间的异同进行对比，并找出其局限性和不足之处；广度评估可以将其他相关标准和先进技术引入，以提升整体检测标准的水平。

6. 个人观点和理解在我看来，聚合物水泥基复合防水涂料的检测标准需要根据实际应用情况进行细化和完善。

应考虑不同施工环境和材料组合对涂料表现的影响；应关注涂料的长期使用性能和持久性；并应与其他相关行业的检测标准进行对比和参考。

只有这样，才能不断提高检测标准的科学性和准确性。

7. 总结本文对聚合物水泥基复合防水涂料的检测标准进行了全面评估，并讨论了其深度和广度的重要性。

GB/T 3354-2025 定向纤维增加聚合物基复合材料拉伸性能试验方
法
基本信息
【英文名称】Test method for tensile properties of orientation fiber reinforced polymer matrix composite materials
【标准状态】现行
【全文语种】中文简体
【发布日期】1982/12/25
【实施日期】2024/1/1
【修订日期】2024/7/24
【中国标准分类号】Q23
【国际标准分类号】83.120
关联标准
【代替标准】GB/T 3354-1999
【被代替标准】暂无
【引用标准】GB/T 1446,GB/T 3961
适用范围&文摘
本标准规定了定向纤维增加聚合物基复合材料层合板拉伸性能试验方法的试验设备、试样、试验条件、试验步骤、计算和试验报告。

本标准适用于连续纤维(包括织物)增加聚合物基复合材料对称均衡层合板面内拉伸性能的测定。

聚合物复合材料性能解释以及测试标准指南1．1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长率;单位面积上的力,称为应力,通常用MPa兆帕表示,1MPa相当于1N/mm2的应力;应变是单位长度的伸长量,是没有量刚单位的;不同的现代复合材料其拉伸性能大不一样,以玻璃纤维增强的玻璃钢为例：1：1玻璃钢,拉伸强度为200-250MPa,弹性模量为10-16GPa；4：1玻璃钢,拉伸强度为250-350MPa,弹性模量为15-22GPa；单向纤维的玻璃钢如缠绕,拉伸强度大于800MPa,弹性模量大于24GPa；SMC材料,拉伸强度为40-80MPa,弹性模量为5-8GPa；DMC材料,拉伸强度为20-60MPa,弹性模量为4-6GPa;1. 2一般产品普遍存在弯曲载荷,弯曲性能是很重要的,同时,往往用弯曲性能来进行原材料,成型工艺参数,产品使用条件因素等的选择;弯曲性能,一般采用国标GB/T1449进行测试；对于拉挤材料,用国标GB/进行测试；对于单向纤维增强的,用国标GB/T3356进行测试;测试弯曲性能的试样一般是矩形截面积的长条,简称为矩形梁;采用当中加载的三点弯曲法;梁的横截面的上表面承压缩应力,梁下表面承受拉伸应力,横截面积上还要承受剪切应力,中性层剪应力最大,因此梁所承受弯曲时,其应力状态是很复杂的,破坏形式也是多种的;原材料品种、性能及成型工艺参数对弯曲性能很敏感,试验方法和试样尺寸同样也很敏感,为了达到材料弯曲破坏,国标对试样的跨跨度或支距高试样厚度比l/h有一定要求,一般要求l/h≥16,对于单向纤维增强的材料,要求l/h≥32;由于弯曲性能的复杂性及对各因素的敏感性,对于上述不同材料的弯曲性能,或大于节中拉伸性能,或小于节中的拉伸性能;在正常成型工艺情况下,一般弯曲强度略大于拉伸强度,弯曲弹性模量略小于拉伸弹性模量;1．3增强纤维或织物,只能承受很大的拉伸力,其本身很柔软,是不能承受压缩力的,当聚合物复合材料承受压缩载荷时,是靠聚合物基体把增强纤维或织物粘结成整体时才能承受;因此,聚合物复合材料的压缩性能与聚合物的品种、性能、成型工艺、二者的界面等的关系很密切,同一种复合材料的压缩性能变化也很大;一般高温高压成型的压缩性能要高,有的甚至于高于拉伸性能;一般情况弹性模量,压缩的与拉伸的相差的极小,压缩强度略比拉伸强度低,特别是室温固化,成型工艺质量欠佳的材料,压缩强度要比拉伸强度低得多;压缩性能,一般用国标GB/T1448进行测试;标准试样为30×10×10mm棱型或35×10×10mm园柱型;要求两端面相互平行,不平行度应小于试样高度的%,否则,试验本身对测试结果也有不良影响;当产品的壁厚较薄时,不能按GB/T1448进行测试,应用GB/T5258测试,试样厚度可以按产品实际厚度,这个试验方法的夹具是比较先进、科学的;1．4由于聚合物复合材料的层状结构特点,产品在使用中,在不同受力条件下,在不同部位存在三种剪切性能,为面内剪切,层间剪切和断纹剪切;如工字梁腹板,在工字梁承受弯曲时,腹板就是承受面内剪切;对于面内剪切性能,用国标GB/T3355进行测试;该方法用45°方向的拉伸试验测出复合材料纵横剪切性能,包括剪切强度和剪切模量;试验方法与普通拉伸性能一样,仅要测出纵向和横向变形,如同拉伸试验测泊松比一样;计算公式不一样,计算结果是纵横剪切强度和模量;对于层间剪切性能,有两个测试方法：①国标GB/；②国标GB/T3357;方法①要求试样较厚为15mm,要特制试样,往往与产品实际情况有别差;方法②可以按产品实际厚度取样,较方便,但对于较接近各向同性,或层间剪切强度较大的,唯以测准;方法①②仅只能侧出层间强度;要测出层间剪切模量可以参考GB/T1456的原理进行测试,已有大量试验说明,此原理可以测出复合材料的的层间剪切模量;对于拉挤材料,可以用GB/和测出剪切强度;用国标B/测出来的是复合材料断纹剪切强度;纵横剪切强度为40-80MPa,纵横剪切模量为2-4MPa；层间剪切强度为10-50MPa,剪切模量为GPa；断纹剪切强度为80-100MPa;1. 7冲击性能当产品经受动载荷时、需要材料的冲击强度韧性性能指标,冲击强度高低也说明材料的韧性性能,是选材的性能指标之一;冲击强度用国标GB/T1451进行测试;国标规定标准试样尺寸,当试样尺寸,特别是试样厚度小于标准尺寸时,测出来的冲击强度要偏小;冲击强度除与材料品种、性能有关外,还与试样厚度有关,一般试样厚,测出来的冲击强度高;一般情况下,冲击强度为：1：1玻璃钢,100-300kJ/m2；4：1玻璃钢,200-600kJ/m2；SMC,20-60KJ/m2；DMC,10-30KJ/m2；拉挤材料,300-650KJ/m2;1．8性能的方向性纤维增强复合材料,其力学性能有较明显的方向性、拉伸强度、模量,弯曲强度、模量,压缩强度、模量沿纤维方向的最大,与纤维方向成45°方向的最小,拉伸性能最为明显,无压成型的压缩性能,方向性程度要低一些;面内剪切强度、模量、泊松比、冲击强度,与上相反,45°方向最大;可以利用这一特点,设计出最优的复合材料产品;2、基本理化性能2．1密度聚合物复合材料轻质是指密度小,为g/cm3,是金属的1/4-1/5;用国标GB/T1463进行测试.常用聚合物复合材料制成夹层结构的蜂窝,密度为,泡沫塑料密度为g/cm3;2．2巴氏硬度聚合物复合材料的硬度指标不同于金属,是用巴柯尔硬度计测试,国标GB/T3854;巴氏硬度除与原材料品种、性能有关外,更与成型工艺、固化程度有关,一般用巴氏硬度来控制产品制造过程;一般巴氏硬度为30-60,玻璃的巴氏硬度为100;2．3固化度固化度是指聚合物树脂的固化程度,用树脂不可溶分含量的试验方法,国标GB/T2576来测试,一般产品要求固化度≥80%,对于高温固化产品,要求≥90%;2．4树脂含量树脂含量的大小直接影响产品的力学性能和理化性能;用测出树脂含量的方法可以直接检验产品的成型工艺是否符合产品的设计要求及均匀性,用国标GB/T2577进行测试;2．5负荷热变形温度试样在一定负荷下受热变形到一定指标的温度,称为负荷热变形温度,用国标GB/T1634-2进行测试,此性能直接反映聚合物树脂的耐热性能,不同聚合物复合材料,其负荷热变形温度差别很大,低的为100℃,高的可达300℃以上;测出此性能指标,可供产品在什么样温度条件下使用时参考;2．6热导率聚合物复合材料的热导率是比较小的,为W/Km,属绝热材料,用国标GB/T3进行测试;2．7电阻率聚合物复合材料的电阻率是比较高的,属于电绝缘材料,同时又是非磁性材料,体积电阻率,表面电阻率依次为1012-15Ωcm,1011-14Ω,与聚合物树脂的品种有关系;环氧类型的电阻率要更高一些;2．8线热膨胀系数线热膨胀系数与聚合物树脂品种关系很大,聚酯类的线膨胀系数大,环氧、酚醛类的小;同时与纤维方向织物经纬比也很有关系,一般纤维方向线热膨胀系数小;在×10-6范围;当然,这是指玻璃纤维增强的复合材料,当采用碳纤维时,可以制零热膨胀系数,甚至于是负热膨胀系数的材料,在精密仪器上得到广用;2．9吸水性在保证产品质量情况下制成的聚合物复合材料的吸水率,一般≤1%,用国标GB/T1462测试;复合材料吸水性能的另一个指标是耐水性,把复合材料放在水中一定时间后,其强度主要指弯曲强度的变化,这有两个测试方法：①GB/T2575,是用常温水浸试样;②GB/T10703,是用60-100℃水浸试样,属耐水性加速试验方法;3特殊性能聚合物复合材料在常温下就有蠕变,承受拉伸时,蠕变小,承受弯曲和剪切时,蠕变大,测试方法国标为GB/T6059;持久强度较为破坏强度的40-50%;聚合物复合材料的疲劳性能,与受力状态、树脂品种、纤维方向、成型工艺、循环次数等关系密切;若循环到5×106次时,疲劳强度约为静态强度的25-30%;试验方法国标为GB/T16779;聚合物复合材料的高低性能取决于聚合物种类,目前已有耐350℃以上的耐高温聚合物;在低温下,其性能反而提高,温度越低,强度越高,包括冲击韧性也一样,一般提高20%-30%;这是优于普通热塑性塑料之处;测试方法为GB/T9979; 不同聚合物复合材料有不同耐化学腐蚀性能必须根据具体介质选用复合材料;测试方法为GB/T3857; 一般聚合物复合材料是不阻燃,必须加阻燃剂,按产品设计要求加不同阻燃剂及含量,达到一定的氧指数,指标等;测试方法为GB/T8294;。

1、概念1、溶解：高分子被分散在溶剂中，即整个高分子和溶剂混合。

2、溶胀：溶剂分子与高分子的某些链段混合，使高分子体积膨胀的过程。

3、熔融指数：熔融状态的高聚物在一定温度、一定负荷下，10min内从规定直径和长度的标准毛细管中流出的重量称为熔融指数。

4、表观粘度：由于假塑性流体的粘度随γ′和σ而变化，所以人们用流动曲线上某一点的σ与γ′的比值，来表示在某一值时的粘度，这种粘度称为表观粘度，用ηa表示。

在粘性流动中，流体具有剪切速率依赖性时的剪切应力与剪切速率之比值。

5、分子量分布指数：表征聚合物分子量的多分散性，其定义为试样中各个分子量与平均分子量之间差值的平方平均值。

6、韧性断裂：构件经过大量塑性形变后发生的断裂。

7、脆性断裂：构件未经明显的塑性形变而发生的断裂。

8、构型：是指分子中由化学键所固定的原子在空间中的几何排列。

9、构象：由于单键内旋转而产生的分子在空间的不同形态称为构象。

10、柔顺性：高分子链能够改变其构象的性质。

11、链段：大分子链中可以独立运动的最小单元。

12、应力松弛：就是在恒定温度和形态保持不变的情况下，聚合物内部的应力随时间增加而逐渐衰减的现象。

13、滞后：聚合物在交变应力作用下应变落后于应力的现象。

2、为什么丁基橡胶可用作内胎、电缆，聚异丁烯又可作粘合剂和润滑油粘度调节剂。

答：丁基橡胶的大分子中有异戊二烯而引进了少量双键，可硫化而形成交联。

而聚丁烯结构中由于无双键存在，不能进行硫化。

这两种聚合物都具有很好的耐气候性和耐化学介质性，而且透气性低。

由于极性很小，尽管粘性很高，但对材料表面的化学引力弱，因而必须与能赋予极性的树脂混合使用。

3、高聚物的分子运动特点和高分子运动的基本方程。

答：（1）运动单元的多重性。

由于高分子的长链结构，分子量很大，又存在多分散性，加上侧基，支化、交联、等因素的影响，使得高分子运动单元具有多重性。

高分子的热运动包括四种类型：高分子链的整体运动，链段运动，链节、支链、侧基的运动，晶区内的分子运动。

2. 热变形温度（GB1984-76）
将试样浸在等速升温的硅油介质中，在简支梁式的静弯 曲载荷作用下，试样弯曲变形达到规定值时的温度称之为 热变形温度，并不代表其使用温度。
2019/11/24
20
12.3.5 温度形变曲线（热机械曲线）
温度形变曲线亦称热机械曲线或热机械分析（TMA）， 是在程序温度控制下（等速升温、降温、恒温或循环温度） 测量试样在受非振荡性负荷（如恒定负荷）时所产生的形 变随温度变化的曲线，它在一定的温度范围内反映试样在 外力作用下形变的全过程，这比指定某一变形量的温度值 更合理更全面。
试验结果按下式计算：
2019/11/24
24
12.3.9 耐电弧
耐电弧试验（GB1411-78）：采用交流高压小电流耐电 弧试验方法，借高压在两电极间产生的电弧作用，使绝缘材 料表面形成导电层所需的时间来判断绝缘材料的耐电弧性。
2019/11/24
25
12.3.10 温度指数
快速评定电气绝缘浸渍漆和漆布热老化性能的试 验方法——热重点斜法，是基于电气绝缘热寿命试 验理论lg=a+b/T，即绝缘热寿命τ的对数与绝对温 度T的倒数成线性关系，将恒温下功能性试验和匀 速升温下热失重试验结合起来，即由常规热老化试 验方法作一恒温点功能性试验，求得该温度下的热 寿命值，由热重曲线求得热寿命线的斜率，借以评 定材料的热老化性能。
2019/11/24
22
12.3.8 击穿强度（GB1408-78）
电击穿：置于电场中的任何介质，当电场强度超过某一临界值 时就会丧失绝缘性能，这种现象称为电击穿，介质发生击穿 时的电压称为击穿电压。
击穿强度：击穿电压与击穿处介质厚度之比。固体介质的击穿 可为纯粹的电击穿过程亦可为热击穿过程。电击穿系由于电 荷在外加电场的影响下发生位移，使电荷间的弹性键遭受破 坏所致。热击穿为介质在电场中的温度达到了相当于其熔化、 焦化、氧化或其他因漏导或介质损耗的过分增加所引起的热 破坏的结果。

10.聚合物基复合材料的所有性能参数都不受环境因素的影响。（）
五、主观题（本题共4小题，每题10分，共40分）
1.请简述聚合物基复合材料中纤维增强相和树脂基体相的作用，并说明它们对复合材料力学性能的影响。（10分）
2.描述湿热环境对聚合物基复合材料性能的影响，并提出几种改善湿热性能的方法。（10分）
（）和（）
10.聚合物基复合材料的__________是指在无外力作用下的形状保持能力。
（）
四、判断题（本题共10小题，每题1分，共10分，正确的请在答题括号中画√，错误的画×）
1.聚合物基复合材料的弹性模量只与树脂基体有关。（）
2.碳纤维的拉伸强度高于玻璃纤维。（）
3.热塑性聚合物基复合材料在加热后会永久变形。（）
A.纤维方向
B.树脂类型
C.层合板的堆叠顺序
D.测试速率
（）
10.以下哪些特点属于热塑性聚合物基复合材料？
A.可重塑
B.高耐热性
C.线性热膨胀系数低
D.可以反复加热和冷却
（）
11.以下哪些方法可以用来提高聚合物基复合材料的热稳定性？
A.选择具有高热稳定性的树脂
B.增加纤维的含量
C.使用热稳定剂
D.降低加工温度
1.以下哪些因素会影响聚合物基复合材料的弹性模量？
A.纤维的种类
B.纤维的体积分数
C.树脂的类型
D.制造工艺
（）
2.聚合物基复合材料在哪些情况下可能会发生界面脱粘？
A.过高的固化温度
B.纤维表面处理不当
C.纤维与树脂热膨胀系数不匹配
D.应力集中
（）
3.以下哪些方法可以用来改善聚合物基复合材料的力学性能？
（）
20.以下哪些因素会影响聚合物基复合材料的三点弯曲测试结果？

2020/8/15
12
❖ 12.2.5 冲击 衡量复合材料在经受高速冲击状态下的韧性或对断裂的抵
抗能力的试验方法。 三种：摆锤式冲击试验（包括简支梁型和悬臂梁型）；
落球式冲击试验； 高速拉伸冲击试验。
1、简支梁型：由于摆锤式试验方法简单方便，所以在材料质 量控制、筛选等方面使用较多．
2020/8/15
老化、湿热老化、盐雾腐蚀老化；（17）霉菌腐蚀。
2020/8/15
3
12.2 CM力学性能测试
❖ 12.2.1 拉伸
最基本的一种力学性能试验方法。适用于测定玻璃纤维织 物增强塑料板材和短切玻璃纤维增强塑料的拉伸性能，包括 拉伸强度、弹性模量、泊松比、伸长率、应力-应变曲线等。
在规定的温度、湿度和试验速度下，在试详上沿纵轴方 向施加拉伸裁荷使其破坏，此时材料的性能指标如下：
13
❖ 落球式冲击试验：把球、标准的重锤或投掷枪由已知高度落 在试棒或试片上，测定使试棒或试片刚刚够破裂所需能量的 一种方法。这种方法与摆锤式试验相比表现出与实地试验有 很好的相关性。但缺点是如果想把某种材料与其他材料进行 比较，或者需改变重球质量，或者改变落下高度，十分不方 便。
❖ 高速拉伸应力―应变：应力―应变曲线下方的面积与使材料 破坏所需的能量成正比。如果试验是以相当高的速度进行， 这个面积就变成与冲击强度相等。
的载荷值。 ①单面剪切强度 ②双面剪切强度
i
Pb 2bh
d
Pb bh
Pb—破坏载荷，N；b、h—试样受剪面宽度、高度，cm；τs—层间剪切 强度，MPa。
③层间剪切强度：层压材料中沿层间单位面积上所能承受的
最大剪切载荷，MPa
④断纹剪切强度：沿垂直于板面的方向剪断的剪切强度， MPa

精品文档1．拉伸性能聚合物复合材料性能解释以及测试标准指南1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。

GB/T1447 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，用国标进行测试；对于定向纤维增强的，用国标进行测试；对于缠绕成型的，用国标GB/T1458进行测试。

使用最多的是进行测试；对于拉挤成型的，用国标GB/T13096-1GB/T33541 GB/T1447。

型、，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 国标GB/T1447使用拉伸试验机或万能试验按规定的加载速度对试样施加拉伸载荷直到试直条型及哑铃型。

应变曲线的直线样破坏。

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----破坏时的应变称为断裂伸长试样横向应变与纵向应变比为泊松比。

段的斜率则为弹性模量，率。

的应力。

1N/mm2（兆帕）表示，1MPa相当于单位面积上的力，称为应力，通常用MPa 应变是单位长度的伸长量，是没有量刚（单位）的。

玻璃钢，11：不同的现代复合材料其拉伸性能大不一样，以玻璃纤维增强的玻璃钢为例：）（250-350：1玻璃钢，拉伸强度为（MPa，弹性模量为10-16）GPa；4）拉伸强度为（200-250，800MPa）15-22GPa；单向纤维的玻璃钢（如缠绕），拉伸强度大于MPa，弹性模量为（DMCGPa；弹性模量为，（5-8）40-80SMC弹性模量大于24GPa；材料，拉伸强度为（）MPa 。

）GPa4-620-60材料，拉伸强度为（）MPa，弹性模量为（1. 2弯曲性能往往用弯曲性能来进行原材料，弯曲性能是很重要的，同时，一般产品普遍存在弯曲载荷，成型工艺参数，产品使用条件因素等的选择。

精品文档．精品文档进行进行测试；对于拉挤材料，用国标GB/T13096.2 弯曲性能，一般采用国标GB/T1449GB/T3356进行测试。

GJB2637
39
拉-压、压-压疲劳试验
HB5439
40
弯曲疲劳试验
HB7624
41
纤维环绕环形试样拉伸
GB/T1458
42
纤维环绕环形试样层间剪切
GB/T1461
43
无缺口拉伸
NASACR4751
44
无缺口压缩
NASACR4751
45
开孔和充填孔拉伸
NASACR4751
46
开孔压缩
NASACR4751
示差扫描量热法
11
原丝预氧化热效应
示差扫描量热法
12
原丝热失重
动态热重法
13
原丝长丝密度及变异系数
质量法
14
原丝（单丝）拉伸强度
机械拉伸法
15
原丝（单丝）拉伸强度变异系数
机械拉伸法
16
原丝（单丝）断裂伸长率
机械拉伸法
17
原丝（单丝）断裂伸长率变异系数
机械拉伸法
18
原丝短纤线密度
质量法
19
原丝（长丝）拉伸强度
29
碳纤维直径、横截面积
显微镜法
30
碳纤维直径、横截面积
显微测定非圆截面
31
碳纤维直径、横截面积
激光衍射法
32
碳纤维密度
密度梯度柱法
33
碳纤维含碳量
元素分析仪
34
碳纤维上浆剂含量
重量法
35
碳纤维灰分含量
重量法
36
碳纤维浸润剂含量
重量法
37
碳纤维拉伸强度和离散系数
机械拉伸
38
碳纤维拉伸模量和离散系数
机械拉伸

ASTM 标准：D 3039/D 3039M–00聚合物基复合材料拉伸性能标准试验方法1Standard Test Method for Tensile Propertiesof Polymer Matrix Composite Materials1 范围1.1 本试验方法适用于测定高模量纤维增强的聚合物基复合材料的面内拉伸性能。

复合材料形式限定于连续或不连续纤维增强的复合材料，且层压板关于试验方向是均衡、对称的。

1.2 以国际单位（SI）或英制单位（inch–pound）给出的数值可以单独作为标准。

正文中，英制单位在括号内给出。

每一种单位制之间的数值并不严格等值，因此，每一种单位制都必须单独使用。

由两种单位制组合的数据可能导致与本标准的不相符。

1.3 本标准并未打算提及，如果存在的话，与使用有关的所有安全性问题。

在使用本标准之前，本标准的用户有责任建立合适的安全与健康的操作方法，以及确定规章制度的适用性。

2 参考文献2.1 ASTM标准D 792 置换法测量塑料的密度和比重（相对密度）的试验方法2；Test Methods for Density and Specific Gravity (Relative Density) of Plastics byDisplacementD 883 与塑料有关的术语2；Terminology Relating to PlasticsD 2584 固化增强树脂的灼烧损失试验方法3；Test Method for Ignition Loss of Cured Reinforced ResinsD 2734 增强塑料孔隙含量试验方法3；Test Method for Void Content of Reinforced PlasticsD 3171 复合材料的组分含量试验方法4；Test Methods for Constituent Content of Composites MaterialsD 3878 复合材料术语4；Terminology for Composite MaterialsD 5229/D 5229M 聚合物基复合材料的吸湿性能及平衡状态调节试验方法4；Test Method for Moisture Absorption Properties and Equilibrium Conditioning ofPolymer Matrix Composite MaterialsE 4 试验机力标定操作规程5；Practices for Force Verification of Testing MachinesE 6 与力学试验方法有关的术语5；Terminology Relating to Methods of Mechanical Testing1本试验方法由ASTM的复合材料委员会D30审定，并由单层和层压板试验方法专业委员会D30.04直接负责。

聚合物基复合材料层压板拉伸性能标准试验方法（D 3039）ASTM 标准：D 3039/D 3039M–00聚合物基复合材料拉伸性能标准试验方法1Standard Test Method for Tensile Propertiesof Polymer Matrix Composite Materials1 范围1.1 本试验方法适用于测定高模量纤维增强的聚合物基复合材料的面内拉伸性能。

复合材料形式限定于连续或不连续纤维增强的复合材料，且层压板关于试验方向是均衡、对称的。

1.2 以国际单位（SI）或英制单位（inch–pound）给出的数值可以单独作为标准。

正文中，英制单位在括号内给出。

每一种单位制之间的数值并不严格等值，因此，每一种单位制都必须单独使用。

由两种单位制组合的数据可能导致与本标准的不相符。

1.3 本标准并未打算提及，如果存在的话，与使用有关的所有安全性问题。

在使用本标准之前，本标准的用户有责任建立合适的安全与健康的操作方法，以及确定规章制度的适用性。

2 参考文献2.1 ASTM标准D 792 置换法测量塑料的密度和比重（相对密度）的试验方法2；Test Methods for Density and Specific Gravity (Relative Density) of Plastics by1本试验方法由ASTM的复合材料委员会D30审定，并由单层和层压板试验方法专业委员会D30.04直接负责。

当前版本于2000年4月10日批准，2000年7月出版。

最初出版为：D 3039–71T。

上一版本为：D 3039–95a。

DisplacementD 883 与塑料有关的术语2；Terminology Relating to PlasticsD 2584 固化增强树脂的灼烧损失试验方法3；Test Method for Ignition Loss of Cured Reinforced ResinsD 2734 增强塑料孔隙含量试验方法3；Test Method for Void Content of Reinforced PlasticsD 3171 复合材料的组分含量试验方法4；Test Methods for Constituent Content of Composites MaterialsD 3878 复合材料术语4；Terminology for Composite MaterialsD 5229/D 5229M 聚合物基复合材料的吸湿性能及平衡状态调节试验方法4；Test Method for Moisture Absorption Properties and Equilibrium Conditioning of Polymer Matrix Composite MaterialsE 4 试验机力标定操作规程5；Practices for Force Verification of Testing MachinesE 6 与力学试验方法有关的术语5；Terminology Relating to Methods of Mechanical TestingE 83 引伸计分类及标定的操作规程5；Practice for Verification and Classification of ExtensometersE 111 杨氏模量、正切模量及弦向模量试验方法5；Test Method for Young’s Modulus, Tangent Modulus, and Chord ModulusE 122 选择样本尺寸用以估计批次或工艺质量测量的操作规程6；Practice for Choice of Sample Size to Estimate a Measure of Quality for a Lot orProcessE 132 室温下泊松比试验方法5；3ASTM标准年鉴，Vol 08.02。

ASTM 标准：D 2344/D 2344M–00聚合物基复合材料及其层压板短梁剪切强度标准试验方法1 Standard Test Method for Short-Beam Strengthof Polymer Matrix Composite Materials and Their Laminates1 范围1.1 本试验方法适用于测量高模量纤维增强的聚合物基复合材料的短梁剪切强度。

短梁试件从一块曲板或平板上经机械加工而成，其厚度可达6mm[0.25in]，短梁承受3点弯曲载荷。

1.2 复合材料形式限定于连续或不连续纤维增强的聚合物基复合材料，其弹性性能关于梁的纵轴是均衡、对称的。

1.3 本标准并未打算提及，如果存在的话，与使用有关的所有安全性问题。

在使用本标准之前，本标准的用户有责任建立合适的安全与健康的操作方法，以及确定规章制度的适用性。

1.4 以国际单位（SI）或英制单位（inch–pound）给出的数值可以单独作为标准。

每一种单位制之间的数值并不严格等效，因此，每一种单位制都必须单独使用。

由两种单位制组合的数据可能导致与本标准的不相符。

2 参考文献2.1 ASTM标准D 792 置换法测量塑料密度和比重（相对密度）试验方法2Test Methods for Density and Specific Gravity (Relative Density) of Plastics byDisplacementD 883 与塑料相关的术语2Terminology Relating to PlasticsD 2584 弯曲增强树脂燃烧质量损失试验方法3Test Method for Ignition Loss of Cured Reinforced ResinsD 2734 增强塑料空隙含量试验方法3Test Method for Void Content of Reinforced PlasticsD 3171 复合材料组分含量测试方法4Test Method for Constituent Content of Composite MaterialsD 3878 复合材料术语4Terminology of Composite Materials1本试验方法由ASTM的复合材料委员会D30审定，并由单层和层压板试验方法专业委员会D30.04直接负责。

金属材料的疲劳破坏是没有明显预兆的突发性破坏，而聚合物基复合 材料中纤维与基体的界面能阻止材料受力所致裂纹的扩展。其疲劳破坏
总是从纤维的薄弱环节逐渐扩展到结合面上，破坏前有明显的预兆。大
多数金属材料的疲劳强度极限是其抗张强度的 40-50％。而碳纤维／聚 酯复合材料的疲劳强度极限可达其抗张强度的70-80％。
钛
玻璃钢 碳纤维Ⅰ/ 环氧 碳纤维Ⅱ/ 环氧 有机纤维 / 环氧
硼纤维 / 环氧
7.8 2.8 4.5 2.0 1.45 1.6 1.4 2.1
1.03 0.47 0.96 1.06 1.5 1.07 1.4 1.38
2.1 0.75 1.14 0.4 1.4 2.4 0.8 2.1
0.13 0.17 0.21 0.53 1.03 0.7 1.0 0.66
☺ 不足
断裂伸长率小；
抗冲击强度差； 横向强度和层间剪切强度低。
6.1.3 玻璃纤维增强热固性塑料的共同特点
玻璃纤维增强热固性塑料 (GFRP) 俗称玻璃钢： 包括聚酯玻璃钢、环氧玻璃钢和酚醛玻璃钢。 比重小、比强度较高，比铝轻，而比强度比高级合金钢高； 良好的耐腐蚀性，超过不锈钢； 良好的电绝缘性，电阻率和击穿电压都达到绝缘材料标准； 不受电磁作用影响，微波透过性好； 保温、隔热、隔音、减震等。 • 刚性差，弯曲弹性模量只有钢的1/10； • 导热性差； • 易发生光氧老化。
50 95
67 110
70 110
95 200
100 130
88 150
3000 8400
2400 8400
0.2 0.4
0.14 0.20
80 96
140 149
0.3-0.6 0.1-0.3

考试题型一、填空题〔1分*10题=10分〕二、判断题〔1分*6=6分〕三、名词解释〔4分*5=20分〕四、简答题〔8分*8题=64分，含1道计算题〕第一章聚合物基复合材料的概念、特性、应用与进展1.什么是复合材料？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：2.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。

3.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。

聚合物基复合材料试题文件编码（008-TTIG-UTITD-GKBTT-PUUTI-WYTUI-8256）第一章聚合物合金的概念、合金化技术的特点聚合物合金：有两种以上不同的高分子链存在的多组分聚合物体系合金化技术的特点:1、开发费用低，周期短，易于实现工业化生产。

2、易于制得综合性能优良的聚合物材料。

3、有利于产品的多品种化和系列化。

热力学相容性和工艺相容性的概念热力学相容性：达到分子程度混合的均相共混物，满足热力学相容条件的体系。

工艺相容性：使用过程中不会发生剥离现象具有一定程度相容的共混体系。

如何从热力学角度判断聚合物合金的相容性1、共混体系的混合自由能（ΔG M ）满足ΔG M =ΔH M -T ΔS M <02、聚合物间的相互作用参数χ12为负值或者小的正值。

3、聚合物分子量越小，且两种聚合物分子量相近。

4、两种聚合物的热膨胀系数相近。

5、两种聚合物的溶度参数相近。

*思考如何从改变聚合物分子链结构入手，改变聚合物间的相容性1、通过共聚使分子链引入极性基团。

2、对聚合物分子链化学改性。

3、通过共聚使分子链引入特殊相互作用基团。

4、形成IPN 或交联结构。

5、改变分子量。

第二章*列举影响聚合物合金相态结构连续性的因素，并说明分别是如何影响的组分比：含量高的组分易形成连续相；黏度比：黏度低的组分流动性较好，容易形成连续相；内聚能密度：内聚能密度大的聚合物，在共混物中不易分散，容易形成分散相； 溶剂类型：连续相组分会随溶剂的品种而改变；聚合工艺：首先合成的聚合物倾向于形成连续性程度大的相。

说明聚合物合金的相容性对形态结构有何影响共混体系中聚合物间的工艺相容性越好，它们的分子链越容易相互扩散而达到均匀的混合，两相间的过渡区越宽，相界面越模糊，分散相微区尺寸越小。

完全相容的体系，相界面消失，微区也随之消失而成为均相体系。

两种聚合物间完全不相容的体系，聚合物之间相互扩散的倾向很小，相界面和明显，界面黏接力很差，甚至发生宏观的分层剥离现象。