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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