高技术复合材料制备手册PDF电子书下载

第1篇 树脂基复合材料制备 1

第1章 概述 1

1．1 基本概念 1

1．2 树脂基复合材料 2

1．2．1 树脂基体 3

1．2．2 增强材料 16

1．2．3 填料与助剂 21

1．2．4 树脂基复合材料的特点 25

1．2．5 树脂基复合材料及其制备技术的发展 27

1．3 碳/碳复合材料 33

1．4 功能复合材料 38

1．5 纳米复合材料 39

第2章 高技术树脂基复合材料制备 47

2．1 碳纤维、石墨纤维增强复合材料 47

2．1．1 碳纤维表面处理方法 49

2．1．2 碳纤维复合材料的成型方法 49

2．1．3 碳纤维复合材料的用途 50

2．1．4 碳纤维增强酚醛树脂复合材料 51

2．1．5 碳纤维增强环氧树脂复合材料 52

2．1．6 碳纤维增强聚碳酸酯复合材料 53

2．1．7 碳纤维增强尼龙66复合材料 54

2．1．8 碳纤维增强聚酰亚胺复合材料 54

2．2 芳香族聚酰胺纤维及其复合材料 55

2．2．1 凯芙拉纤维及其复合材料 56

2．2．2 诺曼克斯纤维及其复合材料 58

2．2．3 HM-50芳酰胺纤维及其复合材料 60

2．2．4 比纤维(B纤维)及其复合材料 61

2．2．5 X-500纤维及其复合材料 62

2．3 超高分子量聚乙烯纤维及其复合材料 63

2．3．1 纤维制取方法 63

2．3．2 性能 64

2．3．3 高性能基体树脂 65

2．3．4 应用 66

2．4 PBO纤维及其复合材料 66

2．5 混杂纤维及其复合材料 68

2．5．1 混杂纤维的结构类型 69

2．5．2 混杂纤维复合材料的制造 70

2．5．3 性能 70

2．5．4 用途 73

2．6 硼纤维及其复合材料 73

2．6．1 硼纤维 73

2．6．2 硼纤维复合材料 75

2．7 陶瓷纤维及其复合材料 77

2．7．1 碳化硅纤维及其复合材料 77

2．7．2 氧化铝纤维及其复合材料 79

2．7．3 高硅氧纤维和石英纤维及其复合材料 81

2．8 晶须及其复合材料 84

2．8．1 晶须 84

2．8．2 晶须复合材料 85

第3章 复合材料预浸料的制备 87

3．1 概述 87

3．1．1 预浸料的基本要求和基本特征 87

3．1．2 预浸料的制备工艺 91

3．2 连续纤维(或织物)预浸料 101

3．2．1 浸胶布制造工艺 101

3．2．2 胶纱带预浸料制造工艺 107

3．2．3 无纬布预浸料制造工艺 111

3．2．4 带状预浸料制造工艺 113

3．3 短切纤维预浸料 114

3．3．1 高强度短纤维模塑料的制造工艺 114

3．3．2 片状模塑料(SMC) 117

3．3．3 团状模塑料(DMC)与散状模塑料(BMC) 123

3．3．4 其他模塑料 125

3．3．5 胶衣 128

3．3．6 预成型坯模塑料制造 129

3．4 模塑粉料的制造 131

3．4．1 日用(R)类酚醛塑料粉 132

3．4．2 电气(D)类酚醛塑料粉 133

3．4．3 绝缘(U)类酚醛塑料粉 135

3．4．4 无氨(A)类酚醛塑料粉 136

3．4．5 耐高频(P)类酚醛塑料粉 138

3．4．6 耐高电压(Y)类酚醛塑料粉 139

3．4．7 耐酸(S)类酚醛塑料粉 140

3．4．8 耐湿热(H)类酚醛塑料粉 141

3．4．9 耐冲击(J)类酚醛塑料粉 143

3．4．10 耐热(E)类酚醛塑料粉 144

3．4．11 特种(T)类酚醛塑料粉 145

3．4．12 耐电弧酚醛塑料粉 147

3．4．13 注射模塑酚醛塑料粉 148

3．5 粒状模塑料制造 151

3．5．1 长纤维型粒料的制造工艺 151

3．5．2 短纤维型粒料的制造工艺 154

3．6 预浸料的质量控制 155

3．6．1 生产线上的质量控制 155

3．6．2 原材料的质量控制 156

3．6．3 环境控制 156

3．6．4 预浸料成品的质量控制 157

第4章 复合材料低压成型技术 159

4．1 手糊成型技术 159

4．1．1 概述 159

4．1．2 模具 160

4．1．3 脱模剂与工具 162

4．1．4 成型工艺过程 164

4．1．5 手糊成型技术的应用 174

4．2 喷涂成型 184

4．2．1 概述 184

4．2．2 喷射设备 185

4．2．3 要求 187

4．2．4 喷射工艺过程 188

4．2．5 喷射制品的缺陷分析 189

4．2．6 喷射成型技术的应用 190

4．3 铺层成型技术 195

4．3．1 工艺过程 195

4．3．2 铺层加压固化方法 197

4．3．3 加压设备 199

4．3．4 铺层成型技术的应用 200

4．4 纤维缠绕成型技术 207

4．4．1 概述 207

4．4．2 缠绕设备 208

4．4．3 芯模 218

4．4．4 缠绕成型工艺 221

4．4．5 纤维缠绕成型实例 236

第5章 压制成型技术 248

5．1 模压成型技术 248

5．1．1 成型设备 248

5．1．2 模压成型模具 251

5．1．3 模压成型工艺 253

5．1．4 模压成型中易出现的问题与解决方法 261

5．1．5 不同树脂基复合材料制品的模压成型 270

5．1．6 模压成型技术的应用 279

5．2 层压成型技术 285

5．2．1 底材的制备 286

5．2．2 层压成型工艺过程 289

5．2．3 其他层压制品的制造 297

5．3 挤塑成型技术 302

5．3．1 挤塑成型模具 303

5．3．2 挤塑成型工艺 307

5．3．3 低压塑封成型工艺 314

第6章 挤拉成型技术 322

6．1 概述 322

6．1．1 基本原理与特点 322

6．1．2 挤拉成型的特性 323

6．1．3 挤拉制品的应用 323

6．1．4 挤拉成型工艺发展 324

6．2 挤拉成型设备 325

6．2．1 挤拉成型机形式 325

6．2．2 装置说明 326

6．3 挤拉成型模具 331

6．3．1 模具结构与特点 331

6．3．2 模具的工况及要求 333

6．3．3 模具材料的选择 334

6．3．4 模具的设计 334

6．4 成型工艺过程 335

6．4．1 适用的原材料 335

6．4．2 挤拉成型加工 336

6．4．3 挤拉工艺过程 337

6．4．4 挤拉过程中的主要工艺参数与控制 339

6．4．5 挤拉成型制品的性能 339

6．4．6 挤拉成型注意事项和常见缺陷及改进方法 341

6．5 挤拉成型工艺中的影响因素与控制 342

6．5．1 树脂基体的室温固化特性的影响 342

6．5．2 成型工艺条件的影响 342

6．5．3 引发剂的影响 342

6．5．4 挤拉模具内三段加热温度的设置及其影响 344

6．6 挤拉成型技术的应用与发展 345

6．6．1 适于加工的制品形式 345

6．6．2 曲面型材的挤拉工艺 346

6．6．3 横截面积可变的挤拉工艺 346

6．6．4 挤拉后成型技术 346

6．6．5 热塑性基体复合材料的挤拉技术 347

第7章 树脂传递模塑(RTM) 348

7．1 概述 348

7．1．1 RTM工艺基本原理和工艺特点 348

7．1．2 RTM工艺优点 350

7．1．3 与其他工艺的比较 350

7．1．4 RTM工艺发展中的关键技术 352

7．2 原材料及工装设备 353

7．2．1 原材料 353

7．2．2 设备 360

7．2．3 工艺参数 361

7．3 预成型工艺 362

7．3．1 缝合法 362

7．3．2 喷涂法 362

7．3．3 冲压法 363

7．4 树脂传递模塑(RTM)工艺过程 363

7．5 RTM主要成型参数及其对成型加工的影响 367

7．6 RTM成型技术的应用 369

7．6．1 汽车用防护罩 369

7．6．2 赛车车架 370

第8章 树脂基复合材料的注射成型技术 373

8．1 热塑性树脂基复合材料的注射成型 374

8．1．1 热塑性树脂基复合材料的特性 374

8．1．2 热塑性树脂基复合材料的工艺特点 375

8．1．3 热塑性树脂基复合材料用注射机与制品及模具设计 377

8．1．4 注射成型工艺 379

8．1．5 注射成型中常见问题 386

8．2 热固性树脂基复合材料注射成型 389

8．2．1 热固性注射成型树脂 391

8．2．2 热固性复合材料注射成型设备 395

8．2．3 注射成型过程 398

8．2．4 注射成型工艺参数 399

8．2．5 团状模塑料注射成型 400

8．2．6 制品强度下降的原因及补救措施 401

8．2．7 热固性复合材料注射制品缺陷及产生原因 402

8．3 反应注射成型(RIM)与增强反应注射成型(RRIM) 405

8．3．1 RIM与RRIM成型工艺 406

8．3．2 RIM与RRIM工艺的应用 410

第9章 其他成型技术 416

9．1 热固性树脂基复合材料旋转模塑技术 416

9．1．1 概述 416

9．1．2 旋转模塑成型设备 418

9．1．3 旋转成型模具 424

9．1．4 成型工艺 428

9．1．5 热固性树脂基复合材料的旋转模塑成型 433

9．1．6 旋转模塑成型与其他工艺的比较及局限性 434

9．2 挤拉-缠绕复合工艺 435

9．2．1 拉挤-缠绕系统 436

9．2．2 模具 436

9．3 树脂基超混杂复合材料成型技术 437

9．3．1 原材料准备 437

9．3．2 超混杂复合板材层压成型工艺 438

9．4 热塑性树脂基复合材料的热成型技术 440

9．5 发展中的成型技术 444

9．5．1 树脂膜注入成型技术(RFI) 444

9．5．2 西脉复合材料树脂注入模塑技术 446

9．5．3 软模成型法 447

9．5．4 离心成型技术 448

第10章 树脂基复合材料的选材与设计 451

10．1 选材 451

10．1．1 选材的基本原则 451

10．1．2 选材的一般程序 452

10．1．3 选材的步骤 454

10．1．4 选材的途径 455

10．2 配方设计 464

10．2．1 树脂基复合材料的组成、功能与组分设计 464

10．2．2 注意事项 465

10．3 树脂基复合材料的结构设计 466

10．3．1 结构设计的基本内容 466

10．3．2 结构设计的方法 467

10．3．3 结构设计中的注意事项 468

10．4 树脂基复合材料制品设计 469

10．4．1 设计的一般程序 469

10．4．2 一般设计原则 470

10．4．3 纤维增强树脂基复合材料制品的设计特点 470

10．4．4 树脂基复合材料的制品设计 471

10．5 制品的后处理 476

10．6 飞(废)边的清除 477

10．6．1 飞边产生的部位 477

10．6．2 清除 477

10．7 抛光 480

10．7．1 抛光用设备 480

10．7．2 抛光的主要类型 480

10．8 机械加工 481

10．8．1 孔的加工 481

10．8．2 切螺纹 482

10．9 热固性树脂基复合材料制品的连接 482

10．9．1 机械连接法 482

10．9．2 树脂基复合材料的胶粘剂粘接 486

第2篇 碳/碳复合材料制备 494

第1章 概述 494

1．1 碳/碳复合材料制备技术的发展 495

1．2 碳/碳复合材料的应用 497

第2章 碳/碳复合材料的原材料 500

2．1 碳纤维 500

2．1．1 碳纤维的分类与制造方法 500

2．1．2 碳/碳复合材料用碳纤维的选择 505

2．2 碳/碳复合材料的基体前驱体 506

2．2．1 沥青 507

2．2．2 树脂 510

第3章 碳/碳复合材料的制备工艺 513

3．1 预成型坯体 513

3．1．1 坯体的特点 513

3．1．2 碳纤维坯体的制造 514

3．1．3 模压工艺 515

3．1．4 注意事项 516

3．2 碳/碳复合材料致密化、热解和热氧化处理 516

3．2．1 致密化处理 516

3．2．2 浸渍热解工艺 520

3．2．3 热氧化处理 521

3．2．4 抗氧化涂层的研制与改进 524

3．3 碳/碳复合材料的切削加工 528

3．3．1 刀具磨损原理 528

3．3．2 切削速度 529

3．3．3 刀具材料 529

第4章 碳/碳复合材料制备技术的应用 530

4．1 几种碳/碳复合材料的制备 530

4．1．1 碳纤维毡增强碳/碳复合材料的制备 530

4．1．2 预氧化PAN基碳纤维增强酚醛树脂碳/碳复合材料的制备 532

4．1．3 高致密化碳/碳复合材料的制备 533

4．1．4 硼酚醛前驱体二维碳/碳复合材料的制备 534

4．1．5 应用树脂传递模塑(RTM)制备碳/碳复合材料 536

4．2 碳/碳复合材料固体火箭发动机(SRM)喷管的制造 537

4．2．1 碳/碳复合材料喷管的性能与作用 537

4．2．2 整体碳毡碳/碳复合材料喉管衬的制造 538

4．2．3 碳/碳复合材料新型低成本快速制造工艺 540

4．3 航空用碳/碳复合材料刹车盘 540

4．4 碳/碳复合材料的生物应用 544

4．4．1 相容性 544

4．4．2 碳/碳复合材料牙根种植体的制备 547

4．4．3 制备过程中的控制因素 549

第5章 碳/碳复合材料性能的影响因素与金相样品的制造 550

5．1 制造过程中对材料性能的影响 550

5．1．1 氧化处理对碳/碳复合材料性能的影响 550

5．1．2 增强材料织物结构对性能的影响(以针刺结构为例) 552

5．1．3 浸渍次数对碳/碳复合材料的影响(以整体毡为例) 553

5．1．4 界面对碳/碳复合材料性能的影响(以滴织销钉碳/碳材料为例) 555

5．2 碳/碳复合材料金相样品的制备方法与步骤 557

第3篇 功能复合材料制备 559

第1章 导电复合材料 559

1．1 概述 559

1．1．1 掺杂型导电复合材料 559

1．1．2 填充型导电复合材料 560

1．1．3 共混型导电复合材料 561

1．1．4 纳米导电复合材料 562

1．1．5 导电复合材料的发展 562

1．2 掺杂型导电复合材料 564

1．2．1 概述 564

1．2．2 聚苯乙炔(PPV) 569

1．2．3 聚苯胺(PAV) 572

1．2．4 聚吡咯(PPY) 576

1．2．5 聚噻吩 582

1．2．6 聚乙烯基咔唑(PVK) 585

1．2．7 结构型导电复合材料的应用 586

1．3 填充型导电复合材料 592

1．3．1 制备 594

1．3．2 应用 607

1．4 共混型导电复合材料 611

1．4．1 类型与制备 611

1．4．2 导电复合材料的性能 614

1．5 纳米导电复合材料 615

1．5．1 纳米聚吡咯 615

1．5．2 TiQ/聚乙烯吡咯烷酮导电复合材料 618

1．5．3 自组装制备对—巯基苯胺—聚苯胺纳米导电复合材料膜 619

1．5．4 尼龙/石墨纳米导电复合材料 620

1．5．5 纳米炭黑/PVC导电复合材料 622

1．5．6 纳米导电纤维填充天然乳胶导电复合材料 625

第2章 压、热电塑料及其复合材料 627

2．1 压电塑料概述 627

2．1．1 基本概念 627

2．1．2 应用 628

2．1．3 压电塑料的发展 629

2．2 聚偏氟乙烯(PDFE)压电塑料 629

2．2．1 制备方法 629

2．2．2 性能 629

2．2．3 应用 630

2．3 芳香族聚脲压电塑料 631

2．3．1 芳香族聚脲(PU)压电塑料的制备 631

2．3．2 压电性能和介电性能 632

2．4 压电复合材料 634

2．4．1 压电陶瓷/聚合物复合材料设计 635

2．4．2 压电陶瓷/聚合物复合材料的制备工艺 636

2．4．3 压电陶瓷/聚合物复合材料的性能 640

2．5 热电塑料 642

2．5．1 PVDF热电薄膜 642

2．5．2 聚[3，3—双(氯甲基)氧杂环丁烷]系列塑料热电薄膜 644

第3章 磁性复合材料 646

3．1 概述 646

3．1．1 分类 646

3．1．2 性能 647

3．1．3 应用 647

3．2 铁氧体类磁性复合材料 647

3．2．1 制备方法 648

3．2．2 性能 649

3．2．3 用途 650

3．3 稀土型磁性复合材料 650

3．3．1 制备方法 651

3．3．2 性能 651

3．3．3 用途 653

3．4 纳米永磁塑料 654

3．4．1 永磁塑料用纳米磁粉 654

3．4．2 纳米磁性塑料用树脂基体 657

3．4．3 纳米永磁塑料的成型技术 659

第4篇 纳米复合材料制备 660

第1章 树脂基纳米复合材料插层制备技术 660

1．1 概述 660

1．1．1 插层方法 660

1．1．2 特点 660

1．1．3 纳米粘土 661

1．2 热固性树脂基纳米复合材料 667

1．2．1 纳米粘土/环氧树脂复合材料 667

1．2．2 纳米粘土/聚氨酯复合材料插层的制备 674

1．3 工程树脂基纳米复合材料的插层制备技术 675

1．3．1 纳米粘土/尼龙复合材料 675

1．3．2 纳米粘土/PET复合材料 681

1．4 其他树脂基纳米复合材料 686

1．4．1 纳米蒙脱土/聚苯乙烯插层复合材料 686

1．4．2 纳米粘土/硅橡胶复合材料 687

1．4．3 纳米粘土/聚苯胺插层复合材料 689

第2章 树脂基纳米复合材料的共混技术 692

2．1 概述 692

2．1．1 共混技术概念 692

2．1．2 共混技术分析 693

2．1．3 生产设备 694

2．2 热固性树脂基纳米复合材料的共混技术 695

2．2．1 纳米SiO2/环氧树脂复合材料 695

2．2．2 纳米TiO2/环氧树脂复合材料 697

2．2．3 纳米不饱和聚酯 699

2．2．4 纳米碳粉/酚醛复合材料 703

2．3 通用树脂基纳米复合材料的共混技术 707

2．3．1 概述 707

2．3．2 聚乙烯纳米复合材料 708

2．3．3 聚丙烯纳米复合材料 724

2．3．4 纳米聚氯乙烯(PVC)复合材料 729

2．3．5 纳米TiO2/聚苯乙烯复合材料 737

2．3．6 丙烯酸类纳米复合材料 742

2．4 特种工程树脂基纳米复合材料共混技术 746

2．4．1 纳米聚四氟乙烯 746

2．4．2 纳米TiO2改性双马来酰亚胺 748

2．4．3 纳米SiC/聚醚醚酮复合材料 751

2．5 玻璃纤维增强纳米复合材料 752

2．5．1 制备过程 752

2．5．2 性能测试方法 753

2．5．3 性能 753

第3章 树脂基纳米复合材料在位分散聚合技术 755

3．1 概述 755

3．1．1 基本概念 755

3．1．2 基本原理 755

3．1．3 应用目标 757

3．2 通用树脂基纳米复合材料在位分散聚合技术 758

3．2．1 纳米级纤维棒石粘土改性超高分子量聚乙烯复合材料 758

3．2．2 聚甲基丙烯酸甲酯/SiQ纳米复合材料 760

3．2．3 双酚A环氧丙烯酸酯/SiQ纳米复合材料的在位分散紫外光固化技术 764

3．3 通用工程树脂基纳米复合材料 766

3．3．1 纳米凹凸棒土/尼龙6复合材料在位分散聚合技术 766

3．3．2 碳纳米管改性尼龙6复合材料 768

3．4 聚氨酯硬质泡沫/碳酸钙纳米复合材料的在位分散聚合技术 770

第4章 树脂基纳米复合材料的溶胶—凝胶技术 773

4．1 概述 773

4．1．1 基本原理 773

4．1．2 纳米复合材料的制备与性能 774

4．2 聚酰亚胺(PI)/SiO2纳米复合材料溶胶—凝胶技术 776

4．2．1 制备过程 777

4．2．2 溶胶—凝胶转变过程 777

4．2．3 性能 778

4．3 SiO2/聚碳酸酯纳米复合材料的溶胶—凝胶技术 780

4．3．1 制备工艺 780

4．3．2 性能分析 780

4．4 溶胶—凝胶法制备纳米TiQ2/聚乙烯吡咯烷酮导电复合材料 781

4．4．1 制备过程 782

4．4．2 制备过程注意事项 782

4．4．3 性能 782

第5章 树脂基纳米复合材料的其他制备技术 784

5．1 分子自组装(MSA)技术 784

5．1．1 概述 784

5．1．2 无机纳米粉体在树脂中的组装技术 785

5．1．3 自组装法在有机薄膜中的应用 787

5．2 模板合成方法与纳米功能复合材料 791

5．2．1 模板合成方法 791

5．2．2 模板合成法制备的纳米功能复合材料 793

第6章 微米、纳米级粘土/橡胶复合材料的制备 796

6．1 概述 796

6．1．1 微米级粘土/橡胶复合材料 796

6．1．2 纳米级粘土/橡胶复合材料 797

6．2 丁腈橡胶基纳米粘土复合材料 800

6．2．1 原材料 800

6．2．2 纳米复合材料的制备 800

6．2．3 性能分析 800

6．3 粘土/羧基丁腈橡胶纳米复合材料 803

6．3．1 制备方法 803

6．3．2 性能分析 803

第7章 陶瓷基纳米复合材料 806

7．1 概述 806

7．1．1 陶瓷基复合材料(纳米颗粒复合陶瓷)的力学性能 806

7．1．2 纳米颗粒复合陶瓷的强韧化机制 808

7．1．3 陶瓷基纳米复合材料性能 809

7．1．4 接近实用化的纳米复合陶瓷 810

7．2 纳米陶瓷粉体的制备技术 810

7．2．1 纳米SiC、Si3N4、Si/C/N和ZrO2粉体的制备技术 811

7．2．2 激光气相合成技术 814

7．3 陶瓷基纳米复合材料制备工艺 818

7．3．1 纳米粉体的分散技术 818

7．3．2 陶瓷基纳米复合材料的成型和烧结 821

7．4 制备实例 822

7．4．1 沉淀法制备高性能Al2O3/SiC纳米复合陶瓷 822

7．4．2 纳米Al2O3陶瓷基复合材料的添加制备方法 824

7．4．3 纳米Al2O3/ZrO2(3Y)复合陶瓷的微波烧结技术 826

7．4．4 纳米氮化硅复合材料的制备工艺 828

7．4．5 陶瓷基纳米复合材料的原位生成法 828

7．4．6 纳米AL2O2/亚微米TiC陶瓷刀具材料 828

参考文献 831