高二化学 3.3.5《复合材料》素材 苏教版选修1

第三单元 功能高分子材料和复合材料第5节 复合材料复合材料的历史可追溯到很久以前。人们打泥砖，往泥中掺入禾秸，晒干后的泥砖可以称为复合材料。为什么要掺禾秸呢？人们从实践中懂得这样可以提高泥砖的强度。砂子、砾石与水泥加在一起也是复合材料，它比单纯水泥的强度大得多。钢筋水泥是复合材料。将增强体与基体结合在一起，形成一种能发挥两者各自优点的材料，称为复合材料。高分子（塑料、树脂）、金属、陶瓷等材料都可以作为基体，掺入增强体后便成为复合材料。若按增强体的形状分类，复合材料可分为：颗粒增强复合材料、夹层增强复合材料和纤维增强复合材料，如下图所示。目前发展较快、应用较广的是纤维增强复合材料，若按基体分类，也可分为三类：树脂基复合材料、金属基复合材料和陶瓷基复合材料。纤维增强树脂基复合材料玻璃钢 它是由玻璃纤维与聚酯类树脂复合而成的材料。玻璃是非常易碎的脆性材料，但如果将玻璃熔化并以极快的速度拉成细丝，这种玻璃纤维异常柔软，可以纺织。玻璃纤维的强度很高，比天然纤维或化学纤维高出5～30 倍。在制造玻璃钢时，可将直径为5～10μm 的玻璃纤维制成纱、带材或织物加到树脂中，也可以把玻璃纤维切成短纤维加入基体。玻璃钢具有优良的性能，它的强度高、质量轻、耐腐蚀、抗冲击、绝缘性好。增强体除了用普通玻璃外，还可以根据具体用途调整玻璃成分，制取耐化学腐蚀、耐高温、高强度和高模量的玻璃纤维。玻璃钢已经广泛用于飞机、汽车、船舶、建筑和家具等行业。除了用聚脂类作为玻璃纤维增强树脂基体外，还可用尼龙、聚乙烯、聚丙烯、环氧、酚醛和有机硅树脂等作为玻璃纤维增强树脂基体。碳纤维增强塑料 碳纤维的发明可以追溯到爱迪生时代，他在发明电灯过程中选用多种材料做灯丝都失败了，后来他将竹子烘烤后制成碳丝，终于使电灯亮了。碳丝可以说是当今碳纤维的前身。目前制备碳纤维的方法是将聚丙烯腈合成纤维在200～300℃的空气中加热使其氧化，然后在1000～1500℃的惰性气体中碳化，即可得到强度很高的碳纤维。用沥青为原料也可制成碳纤维，成本比用聚丙烯腈降低约50％。碳纤维原料来源广、成本低、性能好，是很有发展前途的增强材料。碳纤维增强塑料可以根据使用温度的不同选择不同的树脂基体。如环氧树脂使用温度为150～200℃；聚双马来酰亚胺为200～250℃；而聚酰亚胺在300℃以上。这类热固性树脂的碳纤维复合材料较多应用于制造航天飞行器外壳或火箭喷管的耐烧蚀材料中。新一代的...