《高分子复合材料》教学大纲一、课程基本信息课程名称（中、英文）：《高分子复合材料》（PolymerComposites）课程号（代码）：300017030课程类别：专业选修课学时：48学分：3二、教学目的及要求作为大材料学科交叉和前沿的复合材料，在航天航空，尖端科技，军事工业中的广泛应用，有巨大的发展潜力。高分子复合材料是目前研究最为深入，工艺最为成熟，品种最为齐全，应用最为广泛的一类复合材料，它已成为航空，航天，兵器工业等领域的骨干材料之一，其在化工，船舶，桥梁，体育用品，建筑等领域已经获得广泛的应用。高新技术的发展要求高分子材料与工程专业的学生必须具备设计高分子材料学科交叉和前沿的高分子复合材料的基础知识。本课程重点介绍高分子复合材料的设计思想，方和方法，兼具理论性和实用性。从复合材料的基本概念出发，全面系统地阐述高分子复合材料的组成，结构，性能，成型工艺，复合效应及应用。使学生从原理上认识高分子复合材料的基本特性，并能够应用高分子复合材料基础理论知识，并通过文献分析解决高分子复合材料及其相关领域工程问题。二、教学基本要求1.本课程重点介绍复合材料设计思想、步骤和方法，兼具理论性与实用性。系统介绍高分子复合材料的基本原理、基本制备方法和研究方法，以及材对毕业要求及其分指标点支撑情况：（1）毕业要求1，分指标点1.4和1.5；（2）毕业要求2，分指标点2.3和2.5；（3）毕业要求3，分指标点3.1和3.3。三、教学内容（含各章节主要内容、学时分配，并红字方式注明重点难点）第一章绪论（2学时）简要介绍复合材料的定义，命名及分类，高分子复合材料的基本内容。使学生对本
《高分子复合材料》教学大纲 一、课程基本信息 课程名称（中、英文）： 《高分子复合材料》 （Polymer Composites） 课程号（代码）：300017030 课程类别：专业选修课 学时： 48 学分：3 二、教学目的及要求 作为大材料学科交叉和前沿的复合材料，在航天航空，尖端科技，军事工业中的广 泛应用，有巨大的发展潜力。高分子复合材料是目前研究最为深入，工艺最为成熟，品 种最为齐全，应用最为广泛的一类复合材料，它已成为航空，航天，兵器工业等领域的 骨干材料之一，其在化工，船舶，桥梁，体育用品，建筑等领域已经获得广泛的应用。 高新技术的发展要求高分子材料与工程专业的学生必须具备设计高分子材料学科交叉 和前沿的高分子复合材料的基础知识。本课程重点介绍高分子复合材料的设计思想，方 和方法，兼具理论性和实用性。从复合材料的基本概念出发，全面系统地阐述高分子复 合材料的组成，结构，性能，成型工艺，复合效应及应用。使学生从原理上认识高分子 复合材料的基本特性，并能够应用高分子复合材料基础理论知识，并通过文献分析解决 高分子复合材料及其相关领域工程问题。 对毕业要求及其分指标点支撑情况： （1） 毕业要求 1，分指标点 1.4 和 1.5； （2） 毕业要求 2，分指标点 2.3 和 2.5； （3） 毕业要求 3，分指标点 3.1 和 3.3。 三、教学内容（含各章节主要内容、学时分配，并红字方式注明重点难点） 第一章 绪论 （2 学时） 简要介绍复合材料的定义，命名及分类，高分子复合材料的基本内容。使学生对本
课程的学习内容和学习方法建立整体概念。要点：复合材料的定义和分类高分子复合材料的分类和命名高分子复合材料的结构和性能特性高分子复合材料的发展历史及趋势第二章复合材料的结构型式与复合效应（4学时）从复合材料的结构形式出发、利用简化的材料结构模型，分析复合材料各组元之间的相互作用和结合方式，采用细观力学方法，预测复合材料组分性能与复合材料性能的相互关系。使学生对复合材料组分性能（成分）与复合材料结构及性能的内在联系有较系统、深刻的理解。1、复合材料的基本结构形式与模型（1学时）要点：同心球壳模型同轴园柱模型片状模型单向板中纤维分布模型2、复合材料的复合效应（2学时）要点：组份效应与混合定律几何尺寸效应界面效应乘积效应3、复合材料性能的复合规律（3学时）要点：复合规律的基本性质复合规律的基本性质复合材料力学性能的复合规律复合材料物理性质的复合规律第三章增强材料（6学时）增强材料是高分子复合材料的主要组成部分，增强材料不仅能提高复合材料的强度和弹性模量，而且能降低收缩率，提高热变形温度，并可在热、电、磁等方面赋予复合材料新的性能。从几种增强材料的基本性质出发，阐述常用的聚合物增强材料的制备，结构和性能特点。使学生使学生较系统地掌握不同类型增强材料对制备各种用途的高分
课程的学习内容和学习方法建立整体概念。 要点：复合材料的定义和分类 高分子复合材料的分类和命名 高分子复合材料的结构和性能特性 高分子复合材料的发展历史及趋势 第二章 复合材料的结构型式与复合效应（4 学时） 从复合材料的结构形式出发、利用简化的材料结构模型，分析复合材料各组元之间 的相互作用和结合方式，采用细观力学方法，预测复合材料组分性能与复合材料性能的 相互关系。使学生对复合材料组分性能（成分）与复合材料结构及性能的内在联系有较 系统、深刻的理解。 1、复合材料的基本结构形式与模型（1 学时） 要点：同心球壳模型 同轴园柱模型 片状模型 单向板中纤维分布模型 2、复合材料的复合效应（2 学时） 要点：组份效应与混合定律 几何尺寸效应 界面效应 乘积效应 3、复合材料性能的复合规律（3 学时） 要点：复合规律的基本性质 复合规律的基本性质 复合材料力学性能的复合规律 复合材料物理性质的复合规律 第三章 增强材料（6 学时） 增强材料是高分子复合材料的主要组成部分，增强材料不仅能提高复合材料的强度 和弹性模量，而且能降低收缩率，提高热变形温度，并可在热、电、磁等方面赋予复合 材料新的性能。从几种增强材料的基本性质出发，阐述常用的聚合物增强材料的制备， 结构和性能特点。使学生使学生较系统地掌握不同类型增强材料对制备各种用途的高分
子复合材料的适应性及其特点。1、玻璃纤维（3学时）要点：玻璃纤维及其织物制备和发展；玻璃纤维的结构及化学组成：玻璃纤维的物理性能：玻璃纤维的化学性能。2、碳纤维的制备（2学时）要点：原材料及制造过程碳纤维的结构碳纤维的主要性能3、有机纤维（2学时）要点：PPTA树脂的合成和kevlar纤维的制备kevlar纤维的结构与性能超高分子量聚乙烯纤维的制备和性能4、其他增强体（2学时）要点：硼纤维晶须颗粒第四章高分子复合材料基体（12学时）本章内容较多，涉及的领域十分广泛。在复合材料中，基体与增强材料等组分相互取长补短形成厂具有更为突出的新特性能。此时，基体的作用主要有：（1）在力学性能方面，基体起着传递载荷、均衡载荷和支承增强材料的作用；②在某些理化性能方面，基体往往起着决定性的作用，如耐热性、防腐蚀性；③基体的工艺性决定着复合材料成型性，即复合材料的成型方法及工艺参数的选择主要由基体所决定。本章主要介绍高分子复合材料中的几种主要聚合物基体的合成，改性，结构和性能特点。使学生掌握基体材料结构与复合材料性能关系的基本规律，了解不同类基体材料结构与性能特征，为高分子复合材料设计和制备奠定基础。1、不饱和聚酯（3学时）要点：不饱和聚酯的结构与性能不饱和聚酯的合成不饱和聚酯的固化其他不饱和聚酯2、环氧树脂（3学时）
子复合材料的适应性及其特点。 1、玻璃纤维（3 学时） 要点：玻璃纤维及其织物制备和发展； 玻璃纤维的结构及化学组成； 玻璃纤维的物理性能； 玻璃纤维的化学性能。 2、碳纤维的制备（2 学时） 要点：原材料及制造过程 碳纤维的结构 碳纤维的主要性能 3、有机纤维（2 学时） 要点：PPTA 树脂的合成和 kevlar 纤维的制备 kevlar 纤维的结构与性能 超高分子量聚乙烯纤维的制备和性能 4、其他增强体（2 学时） 要点：硼纤维 晶须 颗粒 第四章 高分子复合材料基体（12 学时） 本章内容较多，涉及的领域十分广泛。在复合材料中，基体与增强材料等组分相互 取长补短形成了具有更为突出的新特性能。此时，基体的作用主要有：①在力学性能方 面，基体起着传递载荷、均衡载荷和支承增强材料的作用；②在某些理化性能方面，基 体往往起着决定性的作用，如耐热性、防腐蚀性；③基体的工艺性决定着复合材料成型 性，即复合材料的成型方法及工艺参数的选择主要由基体所决定。本章主要介绍高分子 复合材料中的几种主要聚合物基体的合成，改性，结构和性能特点。使学生掌握基体材 料结构与复合材料性能关系的基本规律，了解不同类基体材料结构与性能特征，为高分 子复合材料设计和制备奠定基础。 1、不饱和聚酯（3 学时） 要点：不饱和聚酯的结构与性能 不饱和聚酯的合成 不饱和聚酯的固化 其他不饱和聚酯 2、环氧树脂（3 学时）
要点：环氧树脂的结构及分类缩水甘油醚类环氧树脂缩水甘油酯类环氧树脂缩水甘油胺类环氧树脂脂环族环氧树脂脂肪族环氧树脂环氧树脂的固化反应环氧树脂稀释剂和增韧剂3、酚醛树脂（2学时）要点：酚醛树脂的合成原理酚醛树脂的合成方法酚醛树脂的固化酚醛树脂的改性4、高性能树脂（3学时）要点：聚酰亚胺树脂聚苯并咪唑树脂聚醚醚酮树脂聚矾和聚芳醚矾聚苯硫醚5、小结（1学时）归纳、讨论第四章作业中的问题第五章复合材料界面改性和界面设计（6学时）从增强材料的表面特性出发，讲述增强材料的表面改性原理和主要改性方法，由复合材料界面结构与复合材料性能关系特点，讲述复合材料界面设计方法。使学生在了解基体材料和增强材料基本知识的基础上，深入理解复合材料界面的作用，为复合材料制备奠定基础。1、增强材料的表面特性（1学时）要点：表面物理特性表面化学特性表面浸润性2、增强材料表面处理剂的作用机理（2学时）要点：有机硅烷偶联剂有机酸铬络合物类偶联剂偶联剂的品种及其应用范围3、增强材料的表面改性工艺（1学时）
要点：环氧树脂的结构及分类 缩水甘油醚类环氧树脂 缩水甘油酯类环氧树脂 缩水甘油胺类环氧树脂 脂环族环氧树脂 脂肪族环氧树脂 环氧树脂的固化反应 环氧树脂稀释剂和增韧剂 3、酚醛树脂（2 学时） 要点：酚醛树脂的合成原理 酚醛树脂的合成方法 酚醛树脂的固化 酚醛树脂的改性 4、高性能树脂（3 学时） 要点：聚酰亚胺树脂 聚苯并咪唑树脂 聚醚醚酮树脂 聚砜和聚芳醚砜 聚苯硫醚 5、小结（1 学时） 归纳、讨论第四章作业中的问题 第五章 复合材料界面改性和界面设计（6 学时） 从增强材料的表面特性出发，讲述增强材料的表面改性原理和主要改性方法，由复 合材料界面结构与复合材料性能关系特点，讲述复合材料界面设计方法。使学生在了解 基体材料和增强材料基本知识的基础上，深入理解复合材料界面的作用，为复合材料制 备奠定基础。 1、增强材料的表面特性（1 学时） 要点：表面物理特性 表面化学特性 表面浸润性 2、增强材料表面处理剂的作用机理（2 学时） 要点：有机硅烷偶联剂 有机酸铬络合物类偶联剂 偶联剂的品种及其应用范围 3、增强材料的表面改性工艺（1 学时）
要点：玻璃纤维的表面改性碳纤维的表面改性硼纤维的表面改性有机纤维的表面改性无机粉体的表面改性4、复合材料界面设计与控制（2学时）要点：复合材料的界面结合理论树脂基复合材料的界面设计第六章高分子复合材料成型工艺（9学时）对于复合材料，材料的形成与制品成型同时完成，一般情况下复合材料的生产过程，也就是制品的成型过程，这一特点是复合材料区别于其他材料的主要特征之一。本章介绍聚合物基复合材料的主要成型工艺原理和过程。使学生在了解复合材料成型工艺的特殊性和方便性，开拓了材料成型方法的视野，为各种复合材料制品的制备工艺设计奠定基础。1、接触成型工艺（2学时）要点：手糊成型的原材料和模具手糊成型工艺过程喷射成型工艺袋压成型工艺复合材料夹层结构2、模压成型工艺（2学时）要点：模压料的制备片状模塑料，团装模塑料短纤维模压料的成型工艺复合材料夹层结构片状模塑料的成型工艺3、层压成型工艺（1学时）要点：增强材料的浸胶工艺层压成型工艺复合材料卷管成型工艺4、缠绕成型工艺（1学时）要点：缠绕成型工艺概述缠绕规律的分析缠绕成型工艺5、树脂传递模塑（RTM）成型工艺（0.5学时）要点：传递模塑工艺的原料要求
要点：玻璃纤维的表面改性 碳纤维的表面改性 硼纤维的表面改性 有机纤维的表面改性 无机粉体的表面改性 4、复合材料界面设计与控制（2 学时） 要点：复合材料的界面结合理论 树脂基复合材料的界面设计 第六章 高分子复合材料成型工艺（9 学时） 对于复合材料，材料的形成与制品成型同时完成，一般情况下复合材料的生产过程， 也就是制品的成型过程，这一特点是复合材料区别于其他材料的主要特征之一。本章介 绍聚合物基复合材料的主要成型工艺原理和过程。使学生在了解复合材料成型工艺的特 殊性和方便性，开拓了材料成型方法的视野，为各种复合材料制品的制备工艺设计奠定 基础。 1、接触成型工艺（2 学时） 要点：手糊成型的原材料和模具 手糊成型工艺过程 喷射成型工艺 袋压成型工艺 复合材料夹层结构 2、模压成型工艺（2 学时） 要点：模压料的制备 片状模塑料，团装模塑料 短纤维模压料的成型工艺 复合材料夹层结构 片状模塑料的成型工艺 3、层压成型工艺（1 学时） 要点：增强材料的浸胶工艺 层压成型工艺 复合材料卷管成型工艺 4、缠绕成型工艺（1 学时） 要点：缠绕成型工艺概述 缠绕规律的分析 缠绕成型工艺 5、树脂传递模塑（RTM）成型工艺（0.5 学时） 要点：传递模塑工艺的原料要求