聚合物复合材料

20. 21. 22.

23. 24. 25. 26. 27. 28. 29.

30. 31. 32. 33. 34. 35. 36. 37. 38. 39. 40. 41. 42.

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练习与思考

4-1. 4-2. 4-3.

以芳香尼龙为增强纤维，重新设计例4-2中的棒材。已知芳香尼龙的模量为124GPa，密度为1.44Mg/m3，价格为$44/kg。

欲制造聚乙烯/粘土复合材料，弹性模量不低于0.8GPa，拉伸强度高于14MPa。在10kg聚乙烯中应加入多少粘土？数据见图4－22及例4-3。

将空心玻璃微珠加入环氧树脂以制造轻质绝热材料。玻璃珠的外径为1.6mm，壁厚为0.25mm。欲得到密度为0.65Mg/m3的材料，问在1kg环氧树脂中应加入多少重量的玻璃微珠，多少颗微珠？ 已知玻璃的密度为2.5 Mg/m3，环氧树脂的密度为1.25 Mg/m3。 4-4. 4-5. 4-6. 4-7. 4-8. 4-9.

以聚酰亚胺为基体，以高强碳纤维增强，欲制备5kg连续单维复合材料，平行纤维的模量不低于170GPa。需要多少重量的纤维？

聚酯基体的拉伸强度为90MPa，用氧化铝纤维进行增强。需要多大体积才能使纤维承受75％的外力？

环氧树脂基体中含60vol%的高模碳纤维，单维取向。环氧树脂的拉伸强度为100MPa，求纤维所承担的外力分数。

为什么碳纤维与环氧树脂基体间的结合必须很好，而碳化硅纤维与碳化硅基体间的结合必须较差？

纤维增韧的机理很多，列举其二。

一种聚酰亚胺基体与70vol%碳纤维复合材料的模量为275GPa。推荐一种生产所需碳纤维的过程，估计所得碳纤维的拉伸强度。

4-10. 一个电容器由19层0.02mm厚的聚四氟乙烯与20层0.08mm厚的银组成。计算该电

容平行于迭层方向与垂直于迭层方向的电导率。银与聚四氟乙烯的电导率分别为68?106和10

－18

ohm1?m1。

－

－

4-11. 一种Arall迭层复合材料由5片0.4mm厚的铝与4片0.2mm厚的芳香尼龙单维增强

的环氧树脂，芳香尼龙在环氧树脂中的体积分数为55％。求这种复合材料平行和垂直于芳香尼龙纤维取向的模量。讨论这种迭层材料与普通铝相比的优势。‘ 4-12. 列举至少三种人体中的复合材料。 4-13. 碳纤维与石墨纤维有何区别，哪种模量高？

4-14. 纤维的增强效果取决于其尺寸与长度，二者之间有何联系？ 4-15. 热塑性复合材料与热固性复合材料相比有哪些优势，反过来又如何？ 4-16. 用哪种工艺制造热塑性的复合材料管材？ 4-17. 为什么很少用金属作为聚合物的增强材料？

4-18. 绝大多数复合材料的延展性都很差，能否设计一种复合材料用大量的纤维增强，还具

有20％的伸长率？

4-19. 碳碳复合材料与其它复合材料相比的主要优势是什么？其主要用途是什么？ 4-20. 以环氧树脂树脂为基体，在下列三种情况下选择适当的增强纤维：（1）拉伸强度最重

要；（2）弹性模量最重要；（3）二者同等重要。 4-21. 比较聚合物加工的挤出方法与复合材料加工的拉挤法。

4-22. 一种军用护甲是在陶瓷基体中添加碳化硼（B4C）纤维、玻璃纤维与芳香尼龙无纺布

制成的，试讨论为什么选择这一材料组合？