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第1章 绪论 1

1.1复合材料的基本概念 1

1.1.1复合材料的定义与命名 1

1.1.2复合材料的分类 2

1.2复合材料的历史沿革 3

1.2.1天然复合材料阶段 3

1.2.2人造复合材料阶段 3

2.3聚合物基复合材料的发展历史 3

1.3聚合物基复合材料的定义和特点 4

1.3.1聚合物基复合材料的定义 4

1.3.2聚合物基复合材料的特点 5

1.4聚合物基复合材料的现状与展望 6

1.4.1聚合物基复合材料的类型 6

1.4.2聚合物基复合材料的现状 7

1.4.3聚合物基复合材料的地位 8

1.4.4聚合物基复合材料的展望 8

1.5小结 9

思考题 9

第2章 基体树脂 10

2.1概述 10

2.2树脂的分类 10

2.2.1热塑性树脂 10

2.2.2热固性塑料 11

2.2.3工程树脂 13

2.2.4无定形树脂和结晶型树脂 13

2.3热塑性树脂的结构与性能 13

2.3.1热塑性树脂的基本性能 14

2.3.2聚烯烃树脂的结构与性能 17

2.3.3聚氯乙烯树脂的结构与性能 23

2.3.4聚苯乙烯树脂的结构与性能 24

2.3.5 ABS树脂的结构与性能 25

2.3.6聚甲基丙烯酸甲酯的结构与性能 26

2.3.7聚四氟乙烯树脂的结构与性能 27

2.3.8聚酰胺树脂的结构与性能 28

2.3.9聚碳酸酯树脂的结构与性能 29

2.3.10热塑性聚酯树脂的结构与性能 30

2.3.11聚醚类树脂的结构与性能 32

2.3.12聚砜树脂的结构与性能 35

2.3.13聚酰亚胺树脂的结构与性能 37

2.4热固性树脂的结构与性能 37

2.4.1热固性树脂的基本性能 37

2.4.2热固性树脂结构与性能的关系 38

2.4.3酚醛树脂的结构与性能 39

2.4.4环氧树脂的结构与性能 40

2.4.5脲醛树脂的结构与性能 43

2.4.6不饱和聚酯树脂的结构与性能 44

2.4.7有机硅树脂的结构与性能 45

2.5小结 46

思考题 46

第3章 填料 47

3.1概述 47

3.1.1填料的定义 47

3.1.2填料的分类 47

3.2填料的性质 48

3.2.1粒状填料的几何形态及表征 48

3.2.2粒径的作用及其表征 49

3.2.3表面形态与性质 49

3.2.4物理性质 49

3.2.5热化学效应 53

3.3增量填料的种类与特性 53

3.3.1碳酸盐 54

3.3.2硅酸盐 57

3.3.3硫酸盐 60

3.3.4氧化物和氢氧化物 60

3.3.5单质 61

3.3.6有机物 63

3.3.7工业废渣 64

3.3.8晶须 68

3.3.9纳米级填料 68

3.4增强填料的种类与特性 69

3.4.1玻璃纤维 69

3.4.2碳纤维 77

3.4.3芳纶纤维 82

3.4.4超高相对分子质量聚乙烯纤维 85

3.4.5陶瓷纤维 88

3.4.6硼纤维 92

3.4.7晶须 93

3.5小结 95

思考题 95

第4章 填料的表面处理 96

4.1概述 96

4.2填料表面处理的机理及原则 96

4.2.1无机填料表面处理的作用机理 96

4.2.2无机填料表面处理应遵循的原则 98

4.3无机填料表面处理方法 98

4.3.1干法处理 98

4.3.2湿法处理 101

4.3.3气相表面处理法 102

4.3.4加工现场处理法 104

4.4表面处理剂的种类和特性 105

4.4.1表面活性剂 105

4.4.2偶联剂 109

4.4.3有机高分子处理剂 116

4.4.4无机物处理剂 117

4.5表面处理剂的应用 117

4.5.1硅烷偶联剂 117

4.5.2钛酸酯偶联剂 119

4.5.3铝酸酯偶联剂 120

4.6小结 123

思考题 124

第5章 聚合物基复合材料界面 125

5.1概述 125

5.2聚合物基复合材料的结构形态 125

5.2.1宏观结构形态 125

5.2.2填料流动取向对复合材料宏观结构形态的影响 126

5.2.3树脂基体的微观结构形态 127

5.3树脂与填料之间的界面 129

5.3.1界面的形成 129

5.3.2界面的结构 130

5.3.3界面的作用及作用机理 132

5.3.4界面破坏机理 137

5.3.5界面破坏与宏观破坏的关系 138

5.4树脂-填料界面作用的表征 138

5.4.1接触角法 138

5.4.2界面张力法 139

5.4.3粘度法 140

5.4.4机械强度法 141

5.4.5动态力学法 141

5.4.6界面酸碱效应法 141

5.4.7其他表征方法 141

5.5小结 142

思考题 142

第6章 聚合物基复合材料的力学性能及其表征 143

6.1概述 143

6.2拉伸力学性能 143

6.2.1拉伸曲线 143

6.2.2弹性模量 144

6.2.3拉伸屈服强度 146

6.2.4拉伸断裂强度 148

6.2.5拉伸断裂伸长率 149

6.3冲击力学性能 150

6.3.1玻璃纤维增强体系 150

6.3.2无机粒子填充体系 151

6.4弯曲力学性能 152

6.4.1弯曲模量 152

6.4.2弯曲强度 153

6.5动态力学性能 153

6.5.1 DMA曲线 153

6.5.2储能模量 154

6.5.3损耗模量 154

6.5.4力学阻尼 155

6.6力学性能的定量表征 156

6.6.1弹性模量 156

6.6.2影响因素分析 159

6.6.3拉伸强度 160

6.6.4刚性粒子增韧理论 166

6.6.5储能模量 167

6.6.6力学阻尼因子 168

6.7小结 169

思考题 169

第7章 聚合物基复合材料的加工性能及其表征 170

7.1概述 170

7.2流动性质 170

7.2.1剪切粘度对填料含量的依赖性 170

7.2.2剪切粘度对剪切应力、剪切速率的依赖性 171

7.2.3剪切粘度对温度的依赖性 174

7.2.4组分对剪切粘度的影响 175

7.2.5填料粒度对粘度的影响 177

7.3流动性质的定量表征 178

7.3.1剪切粘度与填料含量的关系 178

7.3.2粘度与剪切应力、剪切速率的关系 179

7.3.3粘度与填料粒度的关系 180

7.3.4复合体系熔体剪切粘度的一般表示 181

7.4弹性特性及表征 181

7.4.1挤出胀大与填料含量的关系 181

7.4.2挤出胀大与剪切应力的关系 182

7.4.3挤出胀大对温度的依赖性 183

7.4.4挤出胀大与填料粒径的关系 183

7.4.5挤出胀大与口模直径比的关系 184

7.5流变性能与成型加工的关系 185

7.6小结 186

思考题 187

第8章 聚合物基复合材料的设计方法与原理 188

8.1概述 188

8.2界面形态的主要表征 188

8.2.1界面区的组成和结构 188

8.2.2界面强度 189

8.2.3界面粘附状态 189

8.2.4界面层厚度 190

8.3影响界面粘接强度的主要因素 191

8.3.1界面反应性对界面粘接强度的影响 192

8.3.2浸润性对界面粘接强度的影响 192

8.3.3填料形态对界面粘接强度的影响 193

8.4界面设计的基本概念 197

8.4.1界面的作用 197

8.4.2复合材料的界面工程 198

8.4.3界面设计的基本原则 199

8.5聚合物基复合材料的界面设计 200

8.5.1界面设计方法 200

8.5.2界面设计 202

8.6聚合物基复合材料结构设计的方法与原理 205

8.6.1结构设计的类型与内容 205

8.6.2结构设计的方法 206

8.6.3结构设计中的注意事项 208

8.7小结 208

思考题 209

第9章 聚合物基复合材料的设计 210

9.1概述 210

9.2组分设计的基本概念与方法 210

9.2.1组分设计的基本概念 210

9.2.2组分设计的基本原则 211

9.2.3组分设计的基本方法 212

9.3粒子填充热塑性树脂复合材料的设计 216

9.3.1阻燃型HDPE复合材料的设计 216

9.3.2聚氯乙烯人造革复合材料的设计 219

9.4纤维增强热塑性树脂复合材料的设计 222

9.4.1玻璃纤维增强ABS复合材料的设计 222

9.4.2纳米碳酸钙填充聚甲醛复合材料的设计 223

9.5粒子填充热固性树脂复合材料的设计 224

9.5.1环氧树脂基人造大理石复合材料的设计 224

9.5.2耐磨性不饱和聚酯复合材料的设计 226

9.6纤维增强热固性树脂复合材料的设计 227

9.6.1玻璃纤维增强酚醛复合材料的设计 227

9.6.2环氧树脂超混杂复合材料的设计 229

9.7小结 230

思考题 230

第10章 聚合物基复合材料的制备 231

10.1概述 231

10.2无机粒子填充热塑性聚合物基复合材料的制备方法 231

10.2.1无机粒子的表面处理 231

10.2.2复（混）合设备 231

10.2.3制备工艺 243

10.3纤维增强热塑性聚合物基复合材料的制备方法 243

10.3.1短纤维增强热塑性聚合物基复合材料的制备 243

10.3.2长纤维增强热塑性聚合物基复合材料的制备 244

10.4聚合物基纳米复合材料的制备方法 248

10.4.1纳米粒子直接填充分散法 249

10.4.2溶胶-凝胶法 249

10.4.3层间插入法 250

10.4.4离子交换法 250

10.4.5自组装法 251

10.4.6其他制备方法 251

10.5聚丙烯／蒙脱土纳米复合材料的制备 251

10.5.1溶液插层法 251

10.5.2熔融插层法 252

10.5.3原位聚合法 252

10.5.4两步法 253

10.6小结 253

思考题 254

第11章 热塑性聚合物基复合材料的加工成型 255

11.1概述 255

11.2纤维增强热塑性聚合物基复合材料 255

11.2.1玻璃纤维增强热塑性树脂基复合材料 256

11.2.2碳纤维增强热塑性树脂基复合材料 256

11.2.3芳纶纤维增强热塑性树脂基复合材料 256

11.2.4天然纤维增强热塑性树脂基复合材料 256

11.3长纤维增强热塑性聚合物基复合材料的加工方法 258

11.3.1浸渍法 258

11.3.2熔体包覆法 262

11.3.3直接挤出法 262

11.4长纤维增强热塑性聚合物基复合材料的成型工艺 262

11.4.1模压成型 263

11.4.2挤出成型 263

11.4.3注射成型 263

11.4.4拉挤成型 263

11.4.5树脂传递模塑 264

11.4.6纤维缠绕成型 265

11.4.7在线配混直接注射成型 265

11.4.8隔膜成型 265

11.4.9片材成型工艺 266

11.4.10纤维增强热塑性树脂管成型工…艺 267

11.4.11其他成型工艺 268

11.5小结 269

思考题 269

第12章 热固性聚合物基复合材料的加工成型 270

12.1概述 270

12.2层压成型 270

12.2.1增强材料的浸胶工艺 271

12.2.2层压板成型工艺 275

12.2.3复合材料卷管成型工艺 281

12.3模压成型 284

12.3.1模压料的制备 286

12.3.2片状模塑料及团状模塑料 292

12.3.3短纤维模压料的成型工艺 300

12.3.4片状模塑料的模压成型工艺 305

12.3.5片状模塑料制品的常见缺陷 306

12.4手糊成型 307

12.4.1原材料 308

12.4.2模具 310

12.4.3手糊成型工艺 312

12.4.4喷射成型 318

12.4.5袋压成型工艺 320

12.4.6复合材料夹层结构的制造 322

12.4.7复合材料夹层结构的成型工艺 329

12.5缠绕成型 331

12.5.1缠绕规律 332

12.5.2缠绕成型工艺 343

12.6拉挤成型 346

12.6.1拉挤成型工艺 346

12.6.2拉挤成型工艺的影响因素 348

12.7传递模塑成型 350

12.7.1原材料 351

12.7.2 RTM成型工艺 351

12.8小结 352

思考题 352

参考文献 353