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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