聚合物基增强材料

浅析聚合物基增强材料

关键字：聚合物基增强材料纤维

摘要：增强材料，是聚合物基复合材料的骨架。它是决定复合材料强度和刚度的主要因素。就象树木中的纤维，混凝土中的钢筋一样，它的存在必不可少。相应的，复合材料的性能在很大程度上取决于增强材料的性能，含量及使用状态。

1、概念

在聚合物基复合材料中，填充材料和增强材料都是必不可少的组成，一般，我们习惯上将仅对聚合物基体起到增量及降低成本作用的固体粉粒状物质称为该聚合物复合组成成分中的填充材料，而把可对树脂基体起到增强作用的长纤维或短纤维状物质称为该聚合物复合组成中的增强材料。而现在，随着表面处理技术的提高以及填充材料种类的扩展，大多数粉粒体填充材料也起到一定的增强作用。

1.1基本特征

作为聚合物基复合材料中的增强材料，应具有以下基本特征：

1.能明显提高基体某种所需的性能，如比强度、比模量、耐热性、耐磨性或

低膨胀性等；

2.良好的化学稳定性；

3.与树脂有良好的浸润性和适当的界面反映；

4.价格低廉。

1.2分类

从不同的物理状态出发，我们可将聚合物基增强材料分为纤维增强材料，片状增强材料颗粒状增强材料等。其中，纤维状增强材料是作用最明显，应用最广泛的一类增强材料。例如玻璃纤维，碳纤维等。这是由纤维状材料的拉伸强度和拉伸弹性模量比同一块状材料要大几个数量级，用纤维材料可对基体材料进行增强可得到高强度、高模量的复合材料。下面，介绍几种常见的纤维增强材料。

2.纤维增强材料

2.1玻璃纤维glassfiber

玻璃纤维，由熔融的玻璃液以极快的速度拉成细丝而成。它的质地柔软，具有弹性，可并股、加捻、纺织成各种玻璃布，玻璃带等织物。也基于其成本低、性能好等种种优点，玻璃纤维是目前使用量最大的一种增强纤维。

图1-1以SiO2为基本骨架玻璃纤维的一次结构

从物理性质来看，玻璃纤维外观呈现表面光滑的圆柱体，横截面几乎都是完整的原型，这样有利于提高玻璃纤维的堆密度。，从而增强玻璃钢制品中的玻璃含量。而在化学性质方面，

除去浓碱、浓磷酸和氢氟酸外几乎耐所有的无机和有机化学药品。

2.1.1玻璃纤维的制造方法

目前，生产玻璃纤维最常用的方法有坩埚拉丝法和池窑拉丝法。坩埚拉丝法需将熔融的玻璃溶液先制成玻璃球，再将玻璃球放入坩埚中有拉丝机制成直径很细的（3~20um）玻璃纤维。（如图1-1）而池窑拉丝法则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，与前者相比，它省去了制球工艺，生产能力高，还可自动化控制，产品质量稳定；但另一方面，由于工艺的简化，纤维直径较大，所以此法比较适用于生产粗玻璃纤维。玻璃纤维的生产工艺也造就了它突出的缺点，即较脆而且不耐磨，纤维之间的摩擦系数大。在拉丝和纺织过程中，纤维就难免出现断裂现象；同时刚拉出的纤维容易受到空气中水蒸汽的侵蚀，使其强度下降。

2.1.2玻璃纤维的应用

玻璃纤维几乎应用与我们生活的各个角落，比如玻璃布，玻璃纱，输变电塔架、街灯灯柱、下水道窨井盖等，这些皆是由于其轻质、高强和耐久性。此外，玻璃纤维还正在被用来建造桥梁——H型梁和工字梁以及桥面。钢筋正在被玻璃纤维取代，它具有钢的强度但耐腐蚀。悬吊桥的跨度太大时如果用钢材建造会因自身重量而断裂，玻璃纤维护拦业已证明比钢质护拦强度更高。

2.2碳纤维

碳纤维是指由有机纤维如黏胶纤维、聚丙烯腈纤维或沥青纤维在保护气氛下热处理碳化成为含碳量90~99%的纤维。碳纤维属于过渡形式碳，其微观结构基本类似于石墨，但层面的排列并不规整，属于乱层结构。（如图2-1）

图2-1石墨晶体结构与乱层结构图

a—石墨晶体的重叠状态；b—乱层结构的重叠状态

碳纤维具有低密度，高强度，高模量，耐高低温，耐化学腐蚀，低电阻，低热膨胀系数，耐辐射等种种优异的性能。但同时他也存在多种缺陷，这些缺陷大致可分为表面和内部缺陷两大类型。如表面裂纹，成绩无，机械损伤，毛纤，内裂纹，没孔洞等。

2.2.1碳纤维的制造

碳纤维的主要制造方法是热解有机纤维。以含C量高的有机纤维作为先驱纤维（precursor）,在N2、Ar气氛保护和施加张力牵伸下，通过加热（碳化）去除大部分非碳元素，得到碳的石墨晶体结构为主体的纤维材料。

2.2.2碳纤维的应用

目前碳纤维的主要在体育，航空，工业三方面应用。在钓竿，球棒，飞机，铁路制造等领域中都有其广泛的使用量。其他的包括机器元件、家用电器、微机、及与半导体相关的设备的复合材料的生产，另外，在X射线仪器市场上，碳纤维的应用可以减少人体住X射线下的暴露。

随着碳纤维成本的连续降低，和世界范同内的环保要求的提高，碳纤维也开始被应用于汽车领域，将来它们会被应用做尾部沸腾器，发动机，传动轴和燃料箱材料，在未来将有很好的前景。

2.3芳纶

芳纶，一种人工合成的长链聚酰胺纤维，其中至少85%的酰胺键直接与两个苯环基团连接。具有超高强度、高模量和耐高温、耐酸耐碱、重量轻等优良性能,其强度是钢丝的5～6倍，模量为钢丝或玻璃纤维的2～3倍，具有良好的绝缘性、抗老化性能和很长的生命周期。芳纶的发现，被认为是材料界一个非常重要的历史进程。

2.3.1芳纶的分类

芳纶按化学式可分为有间位和对位两种，间位的（间位芳香族聚酰胺，如图3-1）因其高温性能好；绝热性能好；尺寸稳定性好等特点，成为了作夹层结构中使用最多的夹芯材料。而对位的（如图3-2）被用作先进复合材料。如Kevlar 纤维。Kevlar 纤维的制备过程简要可分为缩聚和纺丝两步：首先，制备出高分子量的对苯二甲酰氯对苯二胺聚合物；再通过干喷湿纺的液晶纺丝工艺制备纤维。

图3-1间位芳香族聚酰胺图3-2 聚对苯甲酰胺

2.3.2芳纶的应用

随着欧美地区开展禁止使用石棉的环境保护运动，芳纶浆粕纤维得到了迅速的发展，逐步取代石棉成为刹车片、离合器片、密封垫的主要材料。此外，它在工业领域和民用领域中也得到了广泛的应用，如光纤防护、高温过滤袋、汽车胶管、防火毯、逃生绳、阻燃窗帘、微波炉手套等。芳纶还能做成芳纶纸，用于电机、变压器、电子电器的绝缘，还可进一步加工成蜂窝结构材料，用于飞机、游艇、高铁、动车的次受件。

小结

除去以上介绍的三种，还有陶瓷纤维，碳化硅纤维，金属纤维，晶须等等性能各异却又用途广泛的纤维增强材料。此外，还有碳酸钙，碳化硅为代表的粉体增强材料，新颖的碳纳米管增强材料等等。相信随着科技的进步和社会的发展，还会有越来越多的聚合物基增强材料被应用于祖国的建设，服务于我们的生活。

参考资料：

1、《聚合物复合材料》作者：黄丽陈晓红宋怀河中国轻工业出版社2012年1月

2、《聚合物基复合材料》作者：陈宇飞郭艳宏戴亚杰化学工业出版社2010年5月

3、网络网址：https://www.360docs.net/doc/1712853286.html,/databases/7_16_iacakquaymvjtrwt.html

复合材料的界面改性

界面及界面改性方法界面结合强度低，则增强纤维与基体很容易分离，在材料的断面可观察到脱粘、纤维拔出、纤维应力松弛等现象，起不到增强作用；但界面结合强度太高，则增强纤维与基体之间应力无法松弛，形成脆性断裂。在研究和设计界面时，不应只追求界面粘结而应考虑到最优化和最佳综合性能。 1、聚合物基复合材料界面界面结合有机械粘接与润湿吸附、化学键结合等。大多数界面为物理粘结，结合强度较低，结合力主要来自如色散力、偶极力、氢键等物理粘结力。偶联剂与纤维的结合（化学反应或氢键）也不稳定，可能被环境（水、化学介质等）破坏。一般在较低温度下使用，其界面可保持相对稳定。增强剂本身一般不与基体材料反应。聚合物基复合材料界面改性原则： 1）在聚合物基复合材料的设计中，首先应考虑如何改善增强材料与基体间的浸润性。一般可采取延长浸渍时间，增大体系压力、降低熔体粘度以及改变增强体织物结构等措施。２）适度的界面结合强度３）减少复合材料中产生的残余应力４）调节界面内应力和减缓应力集中聚合物基体复合材料改性方法１、颗粒增强体在热塑性聚合物基体加入两性相溶剂(增容剂)，则能使液晶微纤与基体间形成结合良好的界面２、纤维增强体复合材料界面改善 a)纤维表面偶联剂 b)涂覆界面层 c)增强体表面改性 2、金属基复合材料界面金属基体在高温下容易与增强体发生不同程度的界面反应，金属基体多为合金材料，在冷却凝固热处理过程中还会发生元素偏聚、扩散、固溶、相变等。金属基复合材料界面结合方式有化学结合、物理结合、扩散结合、机械结合。总的来讲，金属基体复合材料界面以化学结合为主，有时也会出现几种界面结合方式共存。金属基体复合材料的界面有3种类型：第一类界面平整、组分纯净，无中间相。第二类界面不平直，由原始组分构成的凸凹的溶解扩散型界面。第三类界面中含有尺寸在亚微米级的界面反应物。多数金属基复合材料在制备过程中发生不同程度的界面反应。金属基复合材料的界面控制研究方法： 1）对增强材料进行表面涂层处理在增强材料组元上预先涂层以改善增强材料与基体的浸润性，同时涂层还应起到防止发生反应的阻挡层作用。 2）选择金属元素改变基体的合金成分，造成某一元素在界面上富集形成阻挡层来控制界面反应。尽量避免选择易参与界面反应生成脆硬界面相、造成强界面结合的合金元素 3）优化制备工艺和参数金属基体复合材料界面反应程度主要取决于制备方法和工艺参数，因此优化制备工艺和严格控制工艺参数是优化界面结构和控制界面反应的有效途径。 3、陶瓷基复合材料的界面陶瓷基体复合材料指基体为陶瓷材料的复合材料。增强体包括金属和陶瓷材料。界面结合方式与金属基体复合材料基本相同，有化学结合、物理结合、机械结合和扩散结合，其中以化学结合为主，有时几种结合方式同时存在。陶瓷基体复合材料界面控制方法

聚合物基复合材料知识点总结

第二章增强材料 1.增强材料的品种： 1）无机纤维：（1）玻璃纤维（2）碳纤维：①聚丙烯腈碳纤维②沥青基碳纤维（3）硼纤维，（4）碳化硅纤维，（5）氧化铝纤维 2）有机纤维：（1）刚性分子链——液晶（干喷湿纺）： ①对位芳酰胺②聚苯并噁唑③聚芳酯（2）柔性分子链：①聚乙烯②聚乙烯醇 2.玻璃纤维的分类： 1）按化学组成份：有碱玻璃纤维，碱金属含量>12%；中碱玻璃纤维，碱金属含量6%~12%；低碱玻璃纤维，碱金属含量2%~6%；微碱玻璃纤维，碱金属含量<2% 2）按纤维使用特性分：普通玻纤（A-GF）；电工玻纤（E玻纤）；高强玻纤（S玻纤或R玻纤）；高模玻纤（M-GF）；耐化学药品玻纤（C玻纤）…… 3）按产品特点分：长度（定长玻纤<6-50mm>，连续玻纤）；直径（粗纤维30μm，初级纤维20μm，中级纤维10-20μm，高级纤维3-9μm）；外观（连续纤维，短切纤维，空心玻纤，磨细纤维和玻璃粉） 3.玻璃纤维的制备：目前生产玻璃纤维最多的方法有坩埚拉丝法（玻璃球法）和池窑拉丝法（直接熔融法） 4.玻璃纤维的力学特性： 1）玻璃纤维的拉伸应力--应变关系：玻璃纤维直到拉断前其应力-应变关系为一条直线，无明显的屈服、塑性阶段，呈脆性材料特征 2）玻璃纤维的拉伸强度较高，但模量较低；解释：（1）Griffith微裂纹理论：玻璃在制造过程中引入许多微裂纹，受力后裂纹尖端应力集中。当应力达到一定值时，裂纹扩展，材料破坏。所以，缺陷尺寸越大，越多，应力集中越严重，导致强度越低（2）分子取向理论：玻纤在制备过程中，受到定向牵引力作用，分子排列更规整，所以玻纤强度更大。 3）玻璃纤维强度特点：单丝直径越小，拉伸强度σb越高；试样测试段长度L越大，拉伸强度σb越低。这两点结果被称为玻璃纤维强度的尺寸效应和体积效应，即体积或尺寸越大，测试的强度越低 4）缺点：①强度分散性大，生产工艺影响②强度受湿度影响，吸水后，湿态强度下降③拉伸模量较低（70GPa），断裂伸长率约为2.6% 5.玻璃纤维纱的常用术语、参数：（填空） 1）原纱：指玻璃纤维制造过程中的单丝经集束后的单股纱 2）表示纤维粗细的指标：①支数β：指1g原纱的长度(m)，支数越大表示原纱越细②特(tex)：指1000m长原纱的质量(g)，tex数越大，纱越粗③旦、袋(den)：指9000m长原纱的质量(g)，den 数越大纱越粗 3）捻度：表示纱的加捻程度，指每米长原纱的加捻数，即捻/m。S：右捻，Z：左捻。增加抱合力 4）股数N：指由几根原纱合股组成。纱的合股数指以一根原纱为一股，几根原纱合并起来的原纱根数即为合股纱的合股数N。玻璃纱的公称支数为原纱支数除以股数（β=β0/N） 6.预氧化阶段施加张力的目的，是使纤维中形成的梯形结构取向。热定型后的聚丙烯纤维在温度高于玻璃化温度后，在纤维长轴方向上会发生收缩。预氧化过程前期为物理收缩，表现为取向度

支持生物基新材料产业发展若干政策

支持生物基新材料产业发展若干政策生物基新材料是指利用可再生生物质资源加工生产的有机高分子材料，具有可再生、可降解、绿色环保等特点。发展以聚乳酸为代表的生物基新材料产业对推动材料工业绿色转型，增加绿色产品供给，降低对化石资源依赖，加快生态文明建设具有重要意义。为推动我省生物基新材料产业高质量发展，制定如下政策。一、加强规划引导。统筹全省生物基新材料产业基础、资源环境承载、创新能力等条件，研究编制全省生物基新材料产业发展规划，明确重点发展方向、路径、布局、保障措施等，引导推动生物基新材料产业科学有序加快发展。二、支持研发产业化创新项目。在生物基高分子材料、生物基材料助剂、生物基复合材料、天然生物材料创新型增效利用等领域，支持相关企业与科研院所、下游用户联合实施研发产业化创新项目。经评审认定的项目，对研发及关键设备投入按照10%比例给予补助，单个项目最高补助3000万元，特别重大项目纳入“三重一创”建设“一事一议”支持范畴。三、支持创新能力建设。充分发挥生物基可降解材料安徽省技术创新中心等创新平台作用，加快突破行业关键技术瓶颈，支撑生物基

新材料产业加快发展。支持相关企业、高校院所等围绕生物基新材料菌种定制与构建、材料合成、材料加工成型、产品应用等环节组建创新平台，对符合条件的运用“三重一创”等政策予以支持。鼓励相关企业联合上下游企业、高校院所、检验检测机构、行业协会等组建省级生物基新材料产业发展联盟，常态化组织开展供需合作、技术对接、行业交流等活动。四、支持产业集群发展。支持有条件的市围绕“龙头+配套”推动生物基新材料链式发展，打造产学研用有机结合、引领示范作用显著、集聚程度高、创新能力强的产业集群。鼓励产业集群内部产业链上下游优势互补与协同合作，推动延链、补链、强链，加快提升产业链现代化水平。对符合条件的集群，及时认定为省级重大新兴产业基地，积极推荐争取国家级产业集群。支持相关企业围绕产业链招引上下游企业，对引入上下游企业实施总投资（不含土地价款）1亿元及以上新建项目按“三重一创”政策给予补助。每成功招引1个注册资本金（实际到位，下同）1—10亿元且年主营业务收入超过5000万元生物基新材料企业，给予招引企业一次性100万元奖励；每成功招引1个注册资本金10亿元及以上且年主营业务收入超过1亿元的，给予招引企业一次性200万元奖励；单个招引企业最高奖励1000万元。五、支持推广应用。鼓励有条件的市在包装材料、农用地膜、纺织化纤材料、卫生材料等重点领域开展生物基新材料示范应用，支持

聚合物基复合材料的发展现状和最新进展

聚合物基复合材料的发展现状和最新进展摘要聚合物基复合材料以聚合物为基体，玻璃纤维、碳纤维、芳纶等为增强材料复合而成。主要包括热固性复合材料和热塑性复合材料。本文先介绍聚合物基复合材料的最新性能研究，再简单介绍下最近几年的研究热点，最后从应用角度谈一谈聚合物基复合材料的发展现状和最近进展。关键词聚合物基复合材料发展现状最近进展一、引言我国聚合物基复合材料的研究始于1958 年，第一个产品就是我们所熟知的玻璃钢。我国热塑性树脂基复合材料开始于20世纪80年代末期，近20年来取得了快速发展。迄今，我国已经成功将碳纤维、芳纶纤维、高强度玻璃纤维三大增强纤维增强高性能聚合物基复合材料实用化，其中高强度玻璃纤维增强复合材料已达到国际先进水平，形成了年产500t的规模[1]。随着科技的高速发展，传统聚合物基复合材料已不能满足使用需求，对高性能、耐高温、耐磨损、耐老化性能的研究不断深入。新型复合材料的出现也给该领域带来了更大的发展前景，进而在军事、航空航天、交通，乃至日常生活中的广泛运用也使得该领域具有巨大的发展空间和良好的市场前景[2]。二、性能研究进展常见的高性能耐高温聚合物材料有聚四氟乙烯(PTFE)、聚醚醚酮(PEEK)、聚苯硫醚(PPS)、聚酰亚胺(PI)等。研究发现液晶材料能很好的提高PTFE的耐磨损性能，将PEEK与其它聚合物共混或采用碳纤

维(CF)、玻璃纤维(GF)、无机纳米粒子等复合增强，已成为制备摩擦学性能和力学性能更优异的PEEK复合材料的首选[3]。美国一家PI复合材料供应商，主要生产不含MDA型PI／碳纤维、玻璃纤维、石英纤维单向带、织物以及预制品。该公司开发的900HT材料的瓦约为426℃，使用温度最高816℃，可采用热压罐、模压以及某些液体模塑工艺加工[4]。该材料还具有十分优异的热氧化稳定性，因此尤其适用于制造在高温氧气环境中长期工作的发动机以及机身部件[5]。聚合物基复合材料在自然环境下使用，性能会受到许多环境因子（如紫外辐射、臭氧、氧、水、温度、湿度、微生物、化学介质等）的影响。这些环境因子通过不同的机制作用于复合材料，导致其性能下降、状态改变、直至损坏变质，通常称之为“腐蚀”或“老化”[6]。环境因素对复合材料性能的影响主要是通过树脂基体、增强纤维以及树脂/纤维粘接界面的破坏而引起性能的改变。陈跃良等分析了湿热老化、化学侵蚀和大气老化对复合材料的作用机理及对其力学性能的影响[7]，也提出了复合材料老化寿命预测方法。对于大多数聚合物材料而言，阻燃性能不佳，加入阻燃剂往往是必须的。从阻燃剂发展趋势来看,以高效、价廉、无卤素、无污染为特征的无机类阻燃剂符合世界各国发展环保型材料,推进可持续发展战略的政策要求。无机阻燃剂可以单独使用,也可以与有机阻燃剂复配使用,产生协同效应,起到很好的阻燃效果,是目前阻燃剂发展的主流。而其中的氢氧化物阻燃剂被认为是最有发展前途的、环境友好的无机阻燃剂, 成为近几年各国研究的热点[8]。Kazuki等研究发现了含

国内生物基材料的现状及发展

国内生物基材料的现状及发展姓名：吕远班级：生工A1101 学号：2011018099 摘要：随着人们对气候变化和化石资源枯竭等问题的关注，低碳、环保，可持续的经济发展模式日益为世界各国政府所重视。将可再生的原料转化为生物高分子材料或者单体，进而开发各种产品，获得环境友好的功能性材料，能够降低碳排放，缓解石油危机，已经成为全球研究的热点领域。本文将对我国生物基材料的现状以及未来发展做出阐明。生物基材料是指利用可再生生物质，包括农作物、树木和其它植物及其残体和内含物为原料，通过生物、化学以及物理等手段制造的一类新型材料。主要包括生物塑料、生物基平台化合物、生物质功能高分子材料、功能糖产品、木基工程材料等产品，具有绿色、环境友好、原料可再生以及可生物降解的特性。新材料产业是我国战略性新兴产业主要内容。利用丰富的农林生物质资源，开发环境友好和可循环利用的生物基材料，最大限度地替代塑料、钢材、水泥等材料，是国际新材料产业发展的重要方向。新世纪以来，生物基材料受到发达国家广泛重视，呈现快速发展的势头，以农林生物质为原料转化制造的生物塑料、节能保温材料、木塑复合材料、热固性树脂材料、功能高分子材料等生物基材料和生物基单体化合物、生物基助剂、表面活性剂等生

物基大宗精细化学品快速增加，产品经济性正在逐步增强。拜耳、巴斯夫、埃克森美孚、三星道达尔、杜邦化工等跨国公司长期致力于生物基材料的研发，推动了全球生物基材料的商业化进程。对于一异戊二烯来说，因其可生产轮胎，在工业发展上十分重要。目前，美国丹尼斯克公司与固特异公司正在合作开辟生物基异戊二烯工艺路线，以部门替换石油(petro)基橡胶和苯乙烯基弹性体工艺。生物基异戊二烯可以出产轮胎用的合成橡胶和其他弹性体，可使轮胎产业更少地依靠石油衍生物产物。同样，另一种生物基材料丁二醇也已获得大量工业化生产。目前，我国生物基材料产业科技取得了显著的成效，形成了如全降解生物基塑料、木基塑料、聚合超大分子聚乳酸、农用地膜等一大批具有自主知识产权的技术。全国性的“木塑热”正逐渐兴起，木塑制品年产销量已超过20万吨，并以20%以上的年增长率高速增长。生物基材料作为石油基材料的升级替代产品，正朝着以绿色资源化利用为特征的高效、高附加值、定向转化、功能化、综合利用、环境友好化、标准化等方向发展。与国际先进水平相比，在产品性能、制造成本、关键技术、技术集成与产业化规模等方面还存在差距，必须加快突破生物基材料制造过程的生物合成、化学合成改性及树脂化、复合成型等关键技术，促进重要生物基材料低成本规模化生产与示范，构建生物基材料研发平台，提升生物基材料企业科技创新能力，实现化石资源的有效替代，为生物基材料产业培育提供科技支撑。

生物基涂料以植物油为原料的涂料

生物基涂料 ——以植物油为原料的涂料摘要：随着人们对气候变化和化石资源枯竭等问题的关注，低碳、环保、可持续的经济发展模式日益为世界各国政府所重视。将可再生的原料转化为生物高分子材料或者单体，进而开发各种产品，获得环境友好的功能性材料，能够降低碳排放，缓解石油危机，已经成为全球研究的热点领域。本文主要对植物油涂料进行了概述，总结了植物油涂料当前的研究进程，并对植物油涂料进行了期望和展望。关键词：资源枯竭、可再生、生物高分子、植物油涂料 1、前言目前，传统的有机高分子材料大部分是石油基产品，其利用的是不可再生资源且使用后的废物几乎不具备降解性，这造成了一系列的环境问题。所以，在全球气候变化严重影响着人类生存和发展的背景下，以低能耗、低排放、低污染为基础的低碳发展，日益成为全球热点和世界潮流。同时，生活涂料尤其是内墙涂料，主要有害物质包括VOC（有机挥发物）、重金属（铅、镉、汞、铬）、游离的甲醛、苯类。这造成了涂料是现代社会的第二大污染源的状况。严重影响着人们的生活，对人们的健康问题造成了很大的威胁。现在人们越来越重视涂料对环境的污染问题。所以，利用可再生的绿色环保的生物资源为原料生产的生物能源及生物基材料逐渐受到人们的关注。 2、植物油涂料的概述生物基材料，通常是指用可再生原料通过生物转化获得生物高分子材料或单体，然后进一步聚合形成的高分子材料。植物油涂料是生物基涂料的一个重要组成部分。 2.1植物油涂料的发展史植物油作为涂料的来源并不是新兴产业。植物油作为涂料成膜物的历史至少可以追溯到2000多年前，我国的桐油占有特殊的重要地位，从明清开放门户以来，桐油成为出口商品的重要门类，可以说近代涂料成膜物植物油是主体，因此，从前的涂料称之为油漆。近百年来，随着化学工业的快速发展，单一的植物油不能满足涂料对干性，装饰性和耐久性的要求，因而开展了广泛的深入的化学改性研究。由简单的加热预聚合的熬炼油，到植物油和脂肪酸改性的聚酯醇酸树脂，从20世纪30年代至60年代迎来了醇酸树脂的全盛时期，占据涂料成膜物一半以上的份额。我国在20世纪50年代至80年代醇酸树脂和涂料占溶剂型涂料的70%——80%的市场。与此同时，丙烯酸改性醇酸，聚氨酯改性醇酸氨脂油，有机硅改性醇酸、水性醇酸、醇酸氨基等高性能工业涂料用成膜物树脂的开发业全面铺开，为醇酸产品的升级换代奠定了坚实的基础。近几十年来，随着石化燃料（石油、煤为基础的化工原料）在能源危机的驱

聚合物基复合材料制备方法

摘自课本《聚合物基复合材料》,针对的是聚合物基纳米复合材料的制备方法。 1、溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是最早用来制备纳米复合材料的方法之一。所谓的溶胶-凝胶工艺过程是将前驱物在一定的有机溶剂中形成均质溶液，均质溶液中的溶质水解形成纳米级粒子并成为溶胶，然后经溶剂挥发或加热等处理使溶胶转化为凝胶。溶胶-凝胶中通常用酸、碱和中性盐来催化前驱物水解和缩合，因其水解和缩合条件温和，因此在制备上显得特别方便。根据聚合物与无机组分的相互作用情况，可将其分为以下几类：（1）直接将可溶性聚合物嵌入到无机网络中把前驱物溶解在形行成的聚合物溶液中，在酸、碱或中性盐的催化作用下，让前驱化合物水解，形成半互穿网络。（2）嵌入的聚合物与无机网络有共价键作用在聚合物侧基或主链末端引入能与无机组分形成共价键的基团，就可赋予其具有可与无机组分进行共价交联的优点，可明显增加产品的弹性模量和极限强度。在良好溶解的情况下，极性聚合物也可与无机物形成较强的物理作用，如氢键。（3）有机-无机互穿网络在溶胶-凝胶体系中加入交联单体，使交联聚合和前驱物的水解与缩合同步进行，就可形成有机-无机同步互穿网络。用此方法，聚合物具有交联结构，可减少凝胶的收缩，具有较大的均匀性和较小的微区尺寸，一些完全不溶的聚合物可以原位生成均匀地嵌入到无机网络中。溶胶-凝胶法的特点是可在温和条件下进行，可使两相分散均匀，通过控制前驱物的水解-缩合来调节溶胶-凝胶化过程，从而在反应早期就能控制材料的表面与界面性能，产生结构极其精细的第二相。存在的问题是在凝胶干燥过程中，由于溶剂、小分子、水的挥发可能导致材料内部产生收缩应力，从而会影响材料的力学和机械性能。另外，该法所选聚合物必须是溶解于所用溶剂中的，因而这种方法受到一定限制。 2、层间插入法层间插入法是利用层状无机物(如粘土、云母等层状金属盐类)的膨胀性、吸附性和离子交换功能，使之作为无机主体，将聚合物(或单体)作为客体插入于无机相的层间，制得聚合物基有机-无机纳米复合材料。层状无机物是一维方向上的纳米材料，其粒子不易团聚且易分散，其层间距离及每层厚度都在纳米尺度范

聚合物基复合材料精彩试题

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 -TΔS M <0 2、聚合物间的相互作用参数χ 12 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。什么是嵌段共聚物的微相分离？如何控制嵌段共聚物的微相分离结构？微相分离：由化学键相连接的不同链段间的相分离控制溶剂、场诱导、特殊基底控制、嵌段分子量来控制 *简述聚合物合金界面层的特性及其在合金中所起的作用。特性：1、两种分子链的分布是不均匀的，从相区到界面形成一浓度梯度；2、分子链比各自相区内排列松散，因而密度稍低于两相聚合的平均密度；3、界面层内易聚集更多的表面活性剂、其他添加剂、分子量较低的聚合物分子。作用：力的传递效应；光学效应；诱导效应。第三章简述橡胶增韧塑料的形变机理及形变特点。形变机理：银纹化和剪切带形变特点：1、橡胶的存在有利于发生屈服形变；2、力学性能受形变机理影响简述橡胶增韧塑料形变机理的研究方法及影响形变机理的因素。定量研究：高精度的蠕变仪同时测定试样在张应力作用下的纵向和横向形变影响因素：树脂基体；应力和应变速率；温度；橡胶含量；拉伸取向简述橡胶增韧塑料的增韧机理，并列举实例加以说明。多重银纹化增韧理论：在橡胶增韧的塑料中，由于橡胶粒子的存在，应力场不再是均匀的，橡胶粒子起着应力集中的作用。（脆性玻璃态高聚物受外力作用发生银纹形变时材料韧性很差）银纹-剪切带增韧机理：银纹和剪切到之间存在着相互作用和协同作用。（ABS 拉伸过程中既有发白现象，又有细颈形成）试比较橡胶增韧塑料和刚性粒子工程塑料的异同点。 1、增韧剂种类不同； 2、增韧的对象不同； 3、增韧剂含量对增韧效果的影响不同； 4、改善聚合物合金性能的效果不同； 5、增韧机理不同； 6、对两相界面黏结强度的要求是相同第四章

生物基材料需求明年翻四番

特别关注【生物基材料需求明年翻四番】《“十二五”国家战略性新兴产业发展规划》（下称《规划》）将生物育种工程列为新兴战略之一，要求到2015年，突破一批分子育种关键技术和装备，具有自主知识产权的主要农作物和畜禽新品种市场占有率明显提高。据统计，2010～2011年，转基因农作物种业销售额为156.85亿美元，占种子市场总量45.5%，增长率达21.9%。而同期非转基因农作物种业销售增长率仅为4.8%。另一个重点工程——生物基材料工程则提出，到2015年，突破一批生物基材料开发和产业化技术，与化石原料相比具有竞争力的一批生物基材料实现规模化增产。据Freedonia集团去年发布的一份报告称，生物塑料需求正在迅速增长中。该报告预测说，到2013年全球对生物塑料的需求有望增加四倍。生物育种工程：关键技术和装备有待集中突破目前越来越多的国家已将推进生物育种作为转变农业发展方式、实现传统产业升级、培育新的经济增长点的国家战略和重要举措，农业结构、产业布局、耕作制度、生产经营体系等正在发生一系列变革。自《种子法》实施及中国加入WTO以来，中国种业进入快速发展阶段，市场容量迅速扩张，种业产值由2000 年的250亿元增加到2008年的550亿元。随着种业市场化、产业化进程的推进，未来市场容量有望达到900亿元。生物育种的优势逐渐显现，未来我国的生物育种产业任重道远。农业产业链前端受益农业在我国占重要地位，中国以不足世界10%的耕地养活了多于世界20%的人口。然而我国农业科研的投资、农业生产效益率相比发达国家差距还很大，目前的生产方式、发展方式还是属粗放型，对生物多样性、生态环境、自然资源都有一定危害。在这样的背景下，农业产业不断被管理层提上日程。作为“十二五”战略新兴产业之一的生物产业就对生物农业产业做出了明确的规划，其中特别指出要对生物育种技术的研发和产业化逐步推进。而之前“破题”的生物育种重大项目就着力于增强生物育种能力、推动主要作物、畜禽水产品种丰富等，为农业产业明确了重要的发展方向，研究、拥有杂交、基因技术的上市公司能够

聚合物基复合材料

聚合物基复合材料摘要：聚合物基复合材料以其特有的性能近年来越来越受到人们的青睐。本文简单的介绍了聚合物基复合材料，描述了其作为一种新材料的性能特点，并详细描述了其发展历史及应用。关键词：聚合物、复合材料、应用、历史 1、聚合物基复合材料复合材料是指：两个或两个以上独立的物理相，包括粘接材料（基体）和粒料纤维或片状材料所组成的一种固体物。 (1) 复合材料的组分材料虽然保持其相对独立性，但复合材料的性能却不是各组分材料性能的简单加和，而是有着重要的改进。（2）复合材料中通常有一相为连续相，称为基体；另一相为分散相，称为增强材料。（3）分散相是以独立的形态分布在整个连续相中，两相之间存在着界面。分散相可以是增强纤维，也可以是颗粒状或弥散的填料。聚合物基复合材料（PMC）是以有机聚合物（主要为热固性树脂、热塑性树脂及橡胶）为基体，连续纤维为增强材料组合而成的。聚合物基体材料虽然强度低，但由于其粘接性能好，能把纤维牢固地粘接起来，同时还能使载荷均匀分布，并传递到纤维上去，并允许纤维承受压缩和剪切载荷。而纤维的高强度、高模量的特性使它成为理想的承载体。纤维和基体之间的良好的结合，各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求，充分展示各自的优点，并能实现最佳结构设计、具有许多优良特性。实用PMC通常按两种方式分类。一种以基体性质不同分为热固性树脂基复合材料和热塑性树脂基复合材料；另一种按增强剂类型及在复合材料中分布状态分类。如：玻璃纤维增强热固性塑料(俗称玻璃钢)、短切玻璃纤维增强热塑性塑料、碳纤维增强塑料、芳香族聚酰胺纤维增强塑料、碳化硅纤维增强塑料、矿物纤维增强塑料、石墨纤维增强塑料、木质纤维增强塑料等。这些聚合物基复合材料具有上述共同的特点，同时还有其本身的特殊性能。通常意义上的聚合物基复合材料一般就是指纤维增强塑料。而聚合物基复合材料一般都具有以下特性： 1. 比强度、比模量大。比强度和比模量是度量材料承载能力的一个指标，比强度越高，同一零件的自重越小；比模量越高，零件的刚性越大。复合材料的比强度和比模量都比较大，例如碳纤维和环氧树脂组成的复合材料，其比强度是钢的

生物基琥珀酸

生物基琥珀酸发表于：2015-05-22 | 关键词：木器涂料,树脂,苯,醇酸树脂,聚氨酯涂料, ——一种可再生结构单元用于高可再生含量聚氨酯分散体和高性能水性聚氨酯油可利用的有限石化资源对环境的影响以及价格波动，一直以来都是石化行业公认的事实，同时社会和消费者常常讨论其不可再生性。社会对石化产品的“生态足迹”的了解越来越多，人们更深刻意识到肆无忌惮地使用这些材料，将会导致耗尽地球上的自然资源，进一步对子孙后代的生活环境造成破坏。这种认知推动了在纺织品、材料和涂料行业发起的一项运动，即要以更可持续的方式生产产品。斯塔尔（Stahl），皮革和其它基材化学品处理行业的领导者，很早就认识到这一趋势，他们开发了各种水性产品，即通过利用类似高性能聚氨酯技术来开发新型产品，这些产品在满足甚至超过客户预期性能的同时降低对环境的影响。与合作伙伴，如BioAmber一起，斯塔尔正在开发新的产品，这些产品中的石油基多元醇将被可再生替代物全部或部分更换。使用BioAmber的生物基琥珀酸（SA）（见图1）作为聚酯多元醇（PEPs）的重要结构单元生成了一类重要的物质，这样就能形成具有优异性能的涂料用聚氨酯（PUs）和聚氨酯分散体（PUDs）。它们能以可持续的方式生产，从而减少碳排放和能源消耗。

作为一种化学品平台，生物基琥珀酸为研究人员和产品开发人员提供了一种可持续性化学结构单元，能研发新型、高性能、用途广泛的产品，从个人护理品到非邻苯二甲酸酯增塑剂，以及聚氨酯、聚酯和醇酸树脂技术中使用的聚合物衍生物。在过去的几年中，BioAmber和合作伙伴如斯塔尔一起，已经投入大量资源来研究生物基琥珀酸在聚氨酯、热塑性聚酯塑料和聚酯醇酸树脂使用的聚酯多元醇中的结构——性能关系。这些努力推动了在各种领域中的广泛应用，如聚氨酯涂料和树脂。使用生物基琥珀酸（SA）的新产品作为树脂配方的一个重要组成部分的情况不断出现，它们既能增强最终配方性能，也能提高其可持续性。许多应用研究已经发表1-4,7，这有助于在PU和CASE市场领域促进生物基琥珀酸（SA）的市场应用。此外，2015年以后，BioAmber在萨尼亚的生产设施将开始为市场提供一致高品质的生物基琥珀酸5。结果与讨论

生物基塑料不再雷声大雨点小

生物基塑料不再雷声大雨点小发布时间:2012-7-16 巴西国家化学公司（Braskem）近日公布的数据显示，全球生物基聚合物年产量已突破100万吨，迈过一个具有标志性的门槛。随着技术的不断进步，现在生物基聚烯烃和聚对苯二甲酸乙二酯（PET）产品性能已经与石油基产品不相上下，聚碳酸酯（PC）等工程塑料的生物基产品商业化也已提上议程。弗里多尼亚（Freedonia）集团最新研究报告也显示，全球生物塑料需求量将显著增加，比如2016年前美国生物塑料需求量年均增长率就将达到20%，到2016年，美国生物塑料需求量将达到25万吨，超过2011年的两倍，其中非降解生物塑料需求量将近一半。生物基塑料工业的发展似乎不再是雷声大雨点小。聚烯烃成本开始具有竞争力生物基聚乙烯（PE）是目前商业化进展最顺利的生物塑料产品，也是全球产量最大的生物基塑料。目前，生物基E约占生物塑料28%的市场份额。尽管与石油基PE相比，目前生物基PE因生产成本较高，使其售价高出石油基产品5％~20％，不过对于一些特定的目标市场，这样的价格仍然可以被接受。有业内人士表示，随着越来越多的生物基E生产商进入市场以及技术的进一步发展，生物基PE售价偏高的问题有望得以解决。比如，美国陶氏化学和日本三井化学分别出资50%，计划在巴西建设世界上最大的生物聚合物投资项目，该厂将于2015年投产，每年生产35万吨的PE树脂将用于软包装、保健和医疗市场。有分析认为，该合资公司的经营范围涵盖从甘蔗到生物高分子的整个产业链，因此生产成本有望接近石油基产品。 Braskem除利用当地的甘蔗乙醇为原料来生产乙烯和PE之外，还积极推进生物基聚丙烯（PP）商业化生产，目前正在建设的3万~5万吨/年的生产厂，预计2013年投产。德国朗盛公司此前表示，将采用Braskem公司的生物基丙烯生产合成橡胶。目前日本马自达公司已经开始探索将生物PP应用于汽车行业，计划到2013年推出部分采用纤维素PP 材料的汽车。随着生物基聚烯烃应用范围的扩大，其商业化进程将稳步推进，业内人士指出，由于具有和石油基产品相同的性能，生物基聚烯烃产能未来将持续扩大，并稳居全球生物塑料产量第一的宝座。 PLA 应用范围有望扩大聚乳酸（PLA）是全球应用最广的可降解生物基材料。作为聚苯乙烯的绿色替代产品，PLA已经被用于制造酸奶杯和其他食品容器、塑料袋等。由于有稳定的应用，PLA装置的规模也普遍在10万吨级，NatureWorks位于美国的14万吨/年PLA生产装置已平稳运行多年，普拉克公司在泰国7.5万吨/年PLA生产装置今年2月也已投产。此外，NatureWorks 还将在泰国建设一个14万吨/年的PLA生产装置，计划于2015年投产。尽管性能稍差和生产成本较高仍制约着PLA的进一步商业化推广，但业内依然比较看好PLA的前景。不少专家认为，目前PLA的成本依然有下降空间，而通过与石油基产品共混或者添加改性剂，可以提高PLA的性能。技术的不断改进，也让PLA自身的性能有了很大提高。比如，在今年4月，普拉克公司宣布，采用该公司独有技术后，PLA产品可以在80℃~150℃保持稳定，从而使PLA在食品包装的应用范围进一步扩大。

[高分子材料] 宁波材料所在高阻隔生物可降解聚酯材料领域取得进展

由不可降解塑料造成的“白色污染”已经蔓延到地球上的每一个角落。据报道，全世界每年使用的塑料袋数量多达5万亿个，如果将它们并排展开，可以覆盖相当于2个法国的面积。然而迄今为止，世界上生产的90亿吨塑料中，只有9%被回收利用，剩余的都被扔进了填埋场、垃圾场或自然环境中。发展生物基生物可降解材料，不仅可以从根本上解决“白色污染”问题，还可以减少材料产业对石油的消耗，缓解石化资源压力。石油基PBAT聚酯在可降解农用地膜、包装、塑料袋等领域有较好的应用，但其阻隔性能差、抗撕裂强度低、强度模量不足的缺陷限制其进一步发展。呋喃二甲酸基聚酯因含有呋喃环结构而展示出优异的阻隔、力学、耐热等性能被认为是最有发展前景的生物基芳香聚酯。近期，中科院宁波材料所生物基高分子团队的张若愚研究员与朱锦研究员以呋喃二甲酸基聚酯为基体，通过引入短链二元酸、乳酸、聚乙二醇等一系列可降解结构，在探索呋喃基共聚酯阻隔、力学、结晶、降解等性能与结构组成关系方面进行多种尝试和探究，取得了系列研究进展，为制备新型高阻隔生物可降解聚酯材料提供了新的方法和途径。 1.通过引入短链二元脂肪酸实现高阻隔可降解材料的制备高分子材料较高的链段刚性以及较小的自由体积是确保其具有优异阻隔性能的结构基础。研究人员利用丁二酸（DMS）、丙二醇

（PDO）以及呋喃二甲酸（FDCA）制备了具有潜在纺丝、包装等用途的共聚酯PPSF，其CO2和O2阻隔性能分别达到PBAT 的10倍及20倍以上（European Polymer Journal 2018, 102, 101-110.）。更进一步，团队利用DMS\新戊二醇（NPG）以及FDCA制备了综合性能非常优异的共聚酯PNSF。这种共聚酯具有非常有趣的性质，即在很宽的组成范围内，其阻隔性能基本维持不变，这种性质也被称为智能阻隔性（Smart Barrier Property），如图1a（ACS Sustainable Chemistry & Engineering 2019, 7, (4), 4255-4265.）。本团队把二氧化碳来源的碳酸二甲酯（DMC）、丁二醇（BDO）、FDCA进行共聚，得到了降解性能良好且相结构均一的共聚物PBCF，如图1b。这种共聚物的特点是其机械性能可以通过热处理，在一个较大范围内进行调节，如图1c（ACS Sustainable Chemistry & Engineering 2018, 6, (6), 7488-7498.）。此外，利用环己二甲酸（CHDA）、BDO以及DMC合成了具有较强结晶能力和快速降解的PBCCE共聚酯（Polymer Chemistry 2019, DOI: C9PY00083F），拓展了生物可降解材料在组织工程领域的潜在应用。图1 (a)PNSF共聚酯单体侧链影响示意图；(b)聚酯薄膜气体阻隔示意图； (c)PBCF共聚酯循环示意图 2.通过引入羟基脂肪酸大幅提升芳香族聚酯的降解性能聚乳酸（PLA）是近年来生物基、生物可降解领域研究比较热门的绿色高分子材料。乳酸作为PLA的组成单元，可以在酶催化及水解条件下发生水解，实现聚合物链段的断裂，最终实现材料降

聚合物基复合材料的界面研究进展

大学研究生课程论文题目聚合物基复合材料的界面研究进展成绩专业材料工程课程名称、代码1512011080405 年级姓名学号时间年月任课教师

聚合物基复合材料的界面研究进展【摘要】界面的好坏是直接影响复合材料性能的关键因素之一。当复合材料受到外力作用时，除增强材料和基体受力外，界面亦起着极其重要的作用。本文主要综述无机刚性粒子增强复合材料、无机纳米粒子增强复合材料、纤维增强复合材料、原位复合材料的界面特性及其改性方法，并简要介绍了各种复合材料的增强机理，界面相容性。【关键词】聚合物；复合材料；综述；增强 1 前言界面是复合材料极为重要的微观结构，它作为增强体与基体连接的“桥梁”，对复合材料的物理机械性能有至关重要的影响。复合材料一般是由增强相、基体相和它们的中间相(界面相)组成，它们各自都有其独特的结构、性能与作用，增强相主要起承载作用，基体相主要起连接增强相和传载作用，界面是增强相和基体相连接的桥梁，同时是应力的传递者[1]。目前对增强相和基体相的研究已取得了许多成果，但对作为复合材料三大微观结构之一的界面问题的研究却不够深入，其原因是测试界面的精细方法运用起来较困难，描述的理论尚不完整，尤其从力学的角度研究界面的性质、作用及其对复合材料力学性能的影响和破坏机理等方面的工作正在开展。界面的性质直接影响着复合材料的各项力学性能[2]，尤其是层间剪切、断裂、抗冲击等性能，因此随着复合材料科学和应用的发展，复合材料界面及其力学行为将越来越受到重视。复合材料的强度、刚性及韧性是代表其物理机械性能的重要指标，对复合材料进行界面改性使两相界面具有合适的粘附力，形成一个相互作用匹配且能顺利传递应力的中间模量层，以提高聚合物基复合材料的力学性能一直是高分子材料科学的重要研究领域[3]。 2 无机刚性粒子增强聚合物基复合材料及其界面无机刚性粒子增强聚合物是近年来研究的热点，它克服了以往用弹性体、热塑性树脂增韧聚合物时在韧性提高的同时刚性下降的缺点。常用的无机刚性粒子[4]有CaCO3、SiC、BaSO4、滑石、硅石灰、蒙脱土以及煤灰等。欧玉春[5]等提出刚性粒子增强增韧聚合物的界面结构模型，即在均匀分散的刚性粒子周围嵌入具有良好界面结合和一定厚度的柔性界面相，以便在材料经受破坏时能引发银纹，终止裂缝的扩展。在一定形态结构下它还可引发基体剪切屈服，从而消耗大量冲击能，又能较好地传递所承受的外应力，达到既增强又增韧的目的。在PP/CaCO3复合体系中用酯酸类偶联剂在刚性粒子表面引入柔性或弹性界面层，降低

聚合物复合材料课后总结

聚合物复合材料课后总结什么是复合材料？这个概念很难说清。由于缺乏严格的定义以及近年来人们用词的随意，模糊了复合材料的概念。关于复合材料有许多种定义。一种定义为：“a mixture of two or more materials that are distinct in composition and form, each being present in significant quantities (e.g., >5%)” (两种或多种不同组成、不同存在形式材料的混合物，各以显著的量存在)。另一定义为：“the union of two or more diverse materials to attain synergistic or superior qualities to those exhibited by individual members”（两种或多种不同材料的结合体，可获得协同的或优于个别材料的质量）。美国ASM的工程材料手册中的定义为：“a combination of two or more materials differing in form or composition on a macroscale. The constituents retain their identities…and can be physically identified.”（两种或多种不同组成、不同存在形式在宏观水平上的结合体。各组分保持各自的特征，并可用物理方法鉴别）。这里“宏观”、“各自特征”是两个关键。不符合这两个关键词的混合物将不被视为复合材料。例如固溶体，是两种材料在原子水平上的混合物，不能算作复合材料。但“宏观”是个什么概念？毫米级还是微米级还是纳米级？橡胶与塑料的混合一般不认为复合材料，原因有二。第一因为橡胶分散相的尺寸在微米级以下，不能视为宏观存在；第二因为橡胶与塑料同属高分子材料，不能视为不同材料的混合。但近年来又出现了“纳米复合材料”，其中有一种是纳米尺寸的无机粒子在塑料中的混合物。纳米尺寸能够称得上“宏观”吗？人们近年来还提出“分子复合材料”，即同系列聚合物棒状分子与线团状分子的混合物。既是分子水平的混合，又是同一种材料，也称为复合材料。但在本书的学习中，我们不必理会复合材料的确切定义，只将讨论的内容限定在ASM规定的材料范围之内。人类从很早的时期起就认识到将两种或多种材料混合使用的益处。13世纪的蒙古包就是将动物筋、木头和丝用粘合剂粘在一起制成的。在更早的时期，人们就懂得将稻草混入泥巴来盖房子，这一技术直到今日还在我国农村使用。古埃及人已懂得制造轻便坚固的三合板，中世纪的欧洲人用合层的金属片制造盾牌。大自然也创造了不少天然复合材料：如木材、竹子、骨头等。第二次世界大战期间，诞生了玻璃纤维与聚酯树脂的复合材料。这标志着先进复合材料时代的到来。最早的复合材料被用于制造飞机的门的档板，还用于制造导弹外壳。人们从这种高比强度（强度/密度）、高比刚度（模量/密度）的材料中看到了巨大的前途，开始有意识地开发复合材料，希望能够替代铝和钛等金属。从五十年代起，开始致力于纤维的研制，并开发出高性能的S型玻璃纤维。1963年，硼纤维问世，以后又相继开发出碳纤维、二氧化铍纤维、石墨纤维、芳香尼龙纤维、氧化铝纤维等。纤维可以加入到聚合物基体，也可以加入到金属基体或陶瓷基体，开创出一代高性能的复合材料。为有别于传统的与天然的复合材料，我们称此类材料为先进复合材料。复合材料可以金属、陶瓷、聚合物中任一种材料为基体，可以三种材料中的任一种为增强材料，如图4-1所示。一种复合材料的分类法就是以基体分类，将复合材料分为三大类：金属基复合材料（MMC），陶瓷基复合材料（CMC）和聚合物基复合材料（PMC）。碳材料比较特殊，所以可以单列一类，称为碳基复合材料。本章中我们着重介绍聚合物基复合材料，简单介绍碳基复合材料，陶瓷基和金属基复合材料将放到陶瓷和金属的专章中介绍。

生物基化学纤维的研发现状浅探

龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/1712853286.html, 生物基化学纤维的研发现状浅探作者：程德宝来源：《科学导报·学术》2018年第27期摘要：生物基化学纤维及其原料是我国战略性新兴生物基材料产业的重要组成部分，具有生产过程环境友好、原料可再生以及产品可生物降解等优良特性，有助于解决当前经济社会发展所面临的严重的资源和能源短缺以及环境污染等问题，同时能满足消费者日益提高的物质生活需要，增加供给侧供应，促进消费回流。关键词：生物基化学纤维；研发现状；发展趋势尽管生物基合成纤维正在持续高效地发展，仍不能取代现有的石油基材料，生物基高分子材料的实用性研究尚处于初期阶段，生物可降解聚合物的开发也面临着诸多挑战，生物基纤维材料不仅是服装、家纺、产业用纺织品的原料，还是重要的基础材料和工程材料，在很多领域可以有更多更广的应用。一、生物基化学纤维的研发现状 1.PLA纤维 PLA纤维是一种可生物降解的热塑性脂肪族聚酯，它来源于可再生资源，如玉米淀粉、甘蔗等。它最大的优点在于环保性，可完全生物降解，兼有天然纤维和合成纤维的特点，作为纺织材料，具有吸湿排汗均匀、快干、阻燃性低、烟尘小、热散发小、无毒性、熔点低、回弹性好、折射指数低、色彩鲜艳、不滋长细菌和气味、保留指数低等优点。20世纪90年代，生物发酵制备PLA技术进入快速发展时期。目前，国内PLA的生产规模较大的公司是海正集团。 2.PTT纤维 PTT纤维具有初始模量低、弹性回复性好、伸缩性好、手感柔软、悬垂性好、染色性好、耐氯性好、抗污性好等优点。PTT纤维的玻璃化转变温度低，为45—65℃，故其染色性能优于PET纤维，能够在无载体的条件下，用分散染料常压浮染。PTT纤维广泛应用于非织造布领域，PTT基的非织造布可以用PTT短纤维做原料，通过针刺法或水刺法制造，也可以采用纺粘法或熔喷法直接制造。熔喷法制造的PTT薄型非织造布与相同类型的聚丙烯（PP）非织造布相比，柔软性好、抗紫外线能力强，更适合于医用纺织品的要求。此外，PTT纤维在卫生巾、一次性尿布、棉胎、外衣、装饰布、汽车坐垫和建筑安全网等方面发展潜力巨大。 3.壳聚糖纤维