高分子材料与复合材料的区别

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高分子材料与复合材料的区别范文第1篇

关键词：双语教学 材料科学与工程 教学模式

在世界进入21世纪的今天，随着中国加入WTO，我国改革开放日趋深化，中国正走向世界，世界也在向中国走来，国家和社会发展使得对双语人才的需求程度迅速提高。如何在材料学科本科教学中培养学生专业英语的应用能力，使之具备综合素质，是当前高分子材料与复合材料专业教育与教学改革中需要深入探讨的问题之一。

我校自1997年开始招收复合材料专业，每年基本上招生2个本科班，在原有的高分子材料基础上进行有机整合，分为高分子材料与工程专业与复合材料与工程专业。从共性知识体系中提炼出基本问题，建立起材料科学与工程的基础教学体系，从宽基础角度加强专业基础课教学，使一部分专业课趋于向专业基础课的调整，在这样的教改思路下，原来各专业方向的专业外语课程面临着向大材料专业的过渡，从而产生了一门新的课程――《材料科学与工程基础》，并设为双语教学示范课程，作为高分子材料与工程专业与复合材料与工程专业六大平台课程之一，材料科学与工程基础的内容因双语教学而偏向于基本概念和基本应用，为避免重复，材料科学与工程基础将不涉及各材料方向的具体理论。

一、材料科学与工程基础双语教学的必要性与目的

专业外语(实际上多为专业英语)是以往的专业设置下各专业开设的一门专业必修课，其目的在于提高学生对外文文献的阅读与理解能力，而主要以专业英语作为整班授课内容。目前，由于高校近年来开设了双语教学课程，所以专业外语面临着被取消的可能或过渡为双语教学课程。我校高分子材料科学与工程专业即以双语教学的《材料科学与工程基础》课程来代替专业外语，但两者之间又存在着本质的区别。

以高分子材料科学与工程专业为例，专业外语课程为32学时，分两部分在第五和第六学期两期授课，其学习内容主要涉及的是专业基础常识和后续专业课程的部分内容，如高分子化学中的合成部分，高分子物理中的结晶部分等，而上课主要以翻译形式为主，课上一般较为单调。由于所涉及的内容学生还没有学过，对学生来讲内容较深，学生不能够以英语完全了解本专业，而从专业外语课程中学生对专业内容的领会往往不完整，因此专业外语课程一般难以取得非常良好的授课效果。为了让学生能够理解并应用外语进行专业知识的表达，并实现宽基础教学，《材料科学与工程基础》首先从授课内容上进行了大幅度调整。考虑到双语教学的《材料科学与工程基础》将被安排在第五学期教学，是最早与学生接触的一门专业基础课，学生还未接触各方向的基础理论，所以本课程计划从材料基本结构出发，根据材料的不同结构特点分类，介绍三大材料及功能和复合材料的主要品种及其应用，其内容自成体系，不再依赖各专业方向。从以上意义上讲，以双语教学的《材料科学与工程基础》代替专业外语是必然的趋势。

二、材料科学与工程基础双语教学的基本模式存在的问题

双语教学是近年来出现的一种新的教学模式，它所遇到的问题在其它课程的双语教学中已经体现出来，就我校高分子材料科学与工程专业来讲，所遇到的问题可能还来自于以下这方面：就是不能找到合适的授课教师精通所有三个专业方向的内容，我校的现任教师分别来自于高分子、无机和金属三大材料专业，不具备全部专业方向的材料基础知识的能力，每位只能讲授自己专业熟悉的一部分内容，而学生要接受至少三位教师的讲课，这样一来课程缺乏系统性，但从另一角度讲，授课教师分别来自于三大材料专业，所以他们会对本材料十分了解，而使得学生可以学到更充实的知识。

三、材料科学与工程基础双语教学模式

针对双语教学存在问题，我们首先采取了分章节专业教学模式，即每部分专业知识都有该专业教师授课。我们学院整合全院的教师资源，形成了材料加工、金属材料、高分子材料、复合材料及无机非金属材料五个专业教师组成的教学团队，负责该课程的全院教学，合理安排教学时间与内容，各专业的知识都有该专业的老师授课，通过几年的实践，获得了很好效果。

其次，课堂形式主要采用多媒体教学，用将课堂的主要内容以全部英文的形式演示给学生，并且配备了与原版教材相配套的多媒体课件，以图文并茂的方式对学生进行授课，使学生从视觉听觉多角度来获取知识信息，增强了学生的学习兴趣。为了充分发挥主体性参与学习的使用，在教学过程中我们积极开发学生的学习潜力，在资料的查询、英文写作与翻译、语言的表达方面进行了培养锻炼，注重培养学生的综合能力的提高。

在教学中结合材料科学最前沿科学与研究领域，将学生分成若干小组，且给各小组分好一个关于最新研究成果的英文题目，指导学生主动利用图书馆和网络等资源搜索所需信息对该英文题目进行分析与评价，并提出问题与展望未来研究发展趋势，培养学生对材料信息的收集能力、阅读能力、理解能力与写作能力。学生可以根据自己的个人情况将论成形式上台进行演讲，使学生锻炼了胆量，提高了表达能力。这样大大增强了学生英语的思维能力，提高了学生们英语学习本专业的兴趣，拓宽了学生们的专业知识视野，为他们未来从事本专业的科学研究奠定了坚实的基础。

通过材料科学与工程课程双语教学实践，发现无论对学生还是教师在英语水平的考验和专业知识的讲授和学习都是一个考验，只要采用适当的方法，教师具有驾驭英语和专业知识的能力，积极调动学生的学习积极性，变被动学习为主动学习，用双语进行专业课的教学是可以完全达到用中文讲课的同样目的。

参考文献：

[1]王英.黑龙江教育. 2007.7-8.126-128.

[2]张津，刘兰宵，石国梁.重庆工学院学报，2006.20.154-156。

高分子材料与复合材料的区别范文第2篇

关键词： 聚合物材料 成型加工 教学改革 课程建设

聚合物的成型加工是获取高分子材料制品、体现材料特性和开发新材料、新产品的重要手段，是高分子学科的重要组成部分，已形成独特的理论体系和技术方法[1]。因此，聚合物成型加工课程与高分子化学和高分子物理课程一起，成为高分子材料专业学生最重要的专业基础课程。为使学生以大工程的整体观来了解和掌握聚合物的成型加工，这门课程将涉及诸多内容，包括影响聚合物性能的物理化学因素、添加剂的分类和作用、配方设计方法、聚合物流变学、成型加工设备、成型工艺条件及控制等。如何使学生通过本课程的学习，具备高分子材料科学的专业知识和专业素养；培养学生解决实际问题和创新科研的能力，为以后从事高分子材料制品的研发、设计和生产工作奠定坚实的理论与实践基础，一直是广大高分子专业教师在教学过程中关注的重点[2]。这需要我们在多方面进行改革。

1.课堂教学改革

1.1明确培养目标，强化理论基础。

江苏大学高分子材料与工程专业成立于2002年，最初聚合物成型加工课程主要围绕塑料和橡胶的主要品种及其制品的生产原料、成型工艺、加工方法、材料、性能和产品质量控制等内容开展教学。我们在总结前几届毕业生从事工作的实际情况和企业对本专业毕业生在知识结构、能力要求的基础上，于2012年再次修订了本科生培养计划。本科院校需要培养既有一定理论基础，又具备较强实践能力的高素质应用型人才，这与高职类院校主要培养服务于生产一线的操作型、技能型人才不同。具体到聚合物成型加工这门与实践联系紧密的课程，在教学过程中，仍然要重视对基础理论知识的讲解，让学生不仅“知其然”，更“知其所以然”。除了高分子物理、高分子化学及聚合物流变学等聚合物成型加工的基础理论外，成型加工技术本身也存在系统的原理知识，不容忽视。教师在课程教学中应注意结合本学科前沿研究领域和最新研究动态、介绍重点科技成果，丰富和活化教学内容，使教学跟上时代的步伐，让学生能够掌握更多、更新的专业知识。

1.2围绕课程主线，精心组织教学内容。

在成型加工课程学习中，学生需要系统学习和掌握聚合物的加工流变性能、聚合物加工过程中的物理化学变化、助剂的作用及配方设计原理、各种物料的混合和分散机理，以及成型加工的设备和工艺等。与其他课程相比，聚合物成型加工的课程内容较为庞杂而分散，理论知识的半经验性较强，这给课堂教学带来了一定的困难。因此，抓住课程内容的主线，突出理论重点就显得尤为重要。

根据聚合物成型加工涉及的主体内容，本课程主要围绕“高分子材料—成型加工—制品性能”这条主线来组织教学内容。教学过程中，要着重讲明高分子材料的成型加工不是简单的工艺操作，高分子材料、成型加工、制品性能这三方面是相互关联的，制品的性能取决于高分子材料和成型加工方法及工艺的选择，而制品的性能又反过来指导聚合物的改性、应用及加工，优化成型工艺。因此，如何抓住教学主线，让学生全面掌握高分子材料、成型加工及制品性能各自特性及相互关系，使学生融会贯通、举一反三，是这门课程教学的重点。

在教学过程中，始终围绕教学主线，从高分子材料的结构与性能和材料的加工原理出发，以成型加工的工程观点为着眼点，剖析各种高分子材料成型加工的共性和区别，这样可以使原本较为分散的理论知识相对集中并系统化，让学生更为清楚地了解和掌握抽象概念和半经验理论所反映的实质问题。比如在讲解聚合物材料的压制成型时，分别介绍了适用的热固性塑料、橡胶及复合材料的特性及成型工艺性能，不同加工方法和成型工艺条件生产制品的特点及控制条件，并通过具体的例子说明了成型加工工艺与制品性能的相互关系。这样的讲解生动地体现了“高分子材料—成型加工—制品性能”这条高分子材料成型加工的主线，使教学内容由庞杂繁多变得简单易懂，通过理论结合实际，强化了学生的专业知识，教学效果良好。

1.3结合课程特征，采取灵活教学方法。

聚合物材料制品的性能既与聚合物本身的性质有关，同时又在很大程度上受到成型加工过程的影响。这其中不但涉及很多高分子化学和物理的理论问题，而且与生产实际密切相关。因此，本课程是一门理论性和实际性都很强的课程，如何在教学过程中将基础理论和生产实际结合起来，用理论知识来解释具体生产中遇到的实际问题，或以实验和实际生产中的具体例子来说明基础理论，使学生在学习过程中掌握专业知识，是本课程教学的核心问题。

因此，我们根据聚合物成型加工课程具有很强的综合性和实践性的特点，借助于江苏大学目前多数教室都安装了多媒体教学设备的优势，将图像、声音、动画和视频等各种多媒体信息引入到教学过程中，利用工厂和车间的场景图像、成型设备的实物照片、加工工艺过程的动画仿真模拟等信息对授课内容进行补充和深化。这样不但可以丰富课堂内容，增加信息量，而且可以大大加深学生对基础知识的理解和印象，使学生对成型加工原理和工艺获得理性和感性的双重认识，从而提高教学效率。

为进一步将课堂教学与实际生产结合起来，在教学中紧密贴近工厂实际，江苏大学高分子材料与工程专业专门安排了两门为期各两周的课程设计，即高分子材料生产工艺设计和聚合物反应工程及设备设计。让学生在专业教师的指导下，针对具体的通用或特种高分子材料（如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚氨酯等）及其制品，设计出相关聚合物材料及其产品项目内容，包括原料品种、型号选择、工艺流程及设备确定、产品质量检测，以及厂房布局和规模，等等。通过课程设计，可以有效地让学生系统地掌握所学知识，并获得一定的灵活应用的能力，为后期的毕业设计乃至毕业后走上工作岗位打下基础。

2.实验实践教学改革

前面已经谈到，聚合物材料成型加工是一门实践性很强的专业课程，仅凭课堂教学是难以真正实现教学目标的，并且容易使学生学习时感觉枯燥，实际工作时不能学以致用。因此，这门课程的实验是不可缺少的。只有让学生在实验室和工厂中实地了解和直观认识成型设备、工艺控制和生产线管理，对聚合物成型加工的整个工艺流程进行整体和全面的认知，他们才有可能创造性地利用学习的理论知识来真正解决生产中遇到的具体问题[3]。

目前江苏大学高分子材料与工程专业建有约200m2的专业实验室，购置有注塑机、挤出成型机、高速混合机、平板硫化仪等成型加工设备，以及拉伸实验机、冲击实验仪、硬度仪、紫外老化仪、高低温实验箱等各种材料及制品性能检测仪器。利用这些仪器设备，我们围绕课程主线，将聚合物材料的制备、成型加工、结构表征及性能测试等方面有机地联系起来，开设了一系列的综合性实验。比如，在聚合物的注射模塑成型实验中，要求学生从原料的选择开始，分析原料的结构和性能特点，有针对性地设定成型加工工艺参数，并在注塑成型得到制品后，对其熔点、熔融指数、热变形温度及力学性能等进行表征和测试。通过对这些聚合物原料—成型加工工艺—制品性能数据之间关系的分析与总结，使学生形成科学研究的思路，掌握解决实际问题的方法。

此外，聚合物材料成型加工具有很强的工程应用性，需要学生建立起大工程的整体观。要达到这样的教学水平和目标，仅靠课堂的学习和实验室实验是不够的，还应该让学生到工厂、车间参观实践，实地了解成型设备、工艺控制及生产线管理等，使学生对工业化生产有具体、直观的感受。

针对这样的问题和现状，本专业积极与周边高分子材料企业加强联系和交流，目前已建成近10个实习实践基地，涉及聚合物成型加工领域的各个方面，包括模压发泡成型、压延成型、注射成型、挤出成型等。通过与这些企业的合作，学生可以现场实地对各种成型加工涉及的原料准备和处理、设备、工艺流程、质量控制等实际生产过程进行近距离的感受。在此基础上，组织学生针对成型过程中的某一感兴趣的内容，或参观实践中发现的具体问题进行资料查阅和文献调研，对涉及该内容和问题的基本原理和基础知识进行更深入的学习，在此基础上提出解决问题的思路和方案并验证。这样就使学生真正将基础理论与实际应用结合起来，掌握科研的方法，培养科学的思维，成为真正有创造力的人才。

参考文献：

[1]周达飞，唐颂超.高分子材料成型加工（第二版），北京：中国轻工业出版社，2006.

[2]李宝铭，张星，郑玉婴.高分子材料成型与加工课程建设初探，化工高等教育，2010，3：39-42.

[3]程丝，王新波.高分子材料专业聚合物加工实验的改进与探索，高校实验室工作研究，2009，2：50-51.

高分子材料与复合材料的区别范文第3篇

关键词：聚氨酯复合材料；杆塔；配电线路；应用

中图分类号：TM75 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2013） 24-0000-01

复合材料杆塔的耐雷性能和绝缘性能十分优越，能够有效防雷，减少雷击破坏电网配电线路的事故，并增强带电作业的安全性，应扩大其在配电线路中的推广和应用。基于此，笔者结合自身工作实践，做出以下分析。

一、聚氨酯复合材料的特点

（一）显著的机械性能

聚氨酯复合材料比传统材料具有更高的刚度、横向性能和螺丝拔出强度，同时其耐磨性和冲击性也极好，材料表面十分光滑。

（二）优越的稳定性

聚氨酯复合材料的吸水率极低，能够有效提高绝缘安全，而且耐腐蚀性能十分优越。同时，其还具有优越的光稳定性以及温度性。

（三）经济适用

在新型聚氨酯复合材料中，含有高达80%的玻纤含量，不但能够大大减少工程成本，而且可以有效降低壁厚，减轻杆塔的自身重量，使得施工更加简便。

（四）阻燃性能十分突出

主要取决于聚氨酯复合材料的低发烟率以及高氧指数的独特性能。

（五）环境友好

该复合材料不含过氧化物、苯乙烯等化学物质，所含的树脂中生物基的含量为10%，因此，根据安全、健康和环保。因此，聚氨酯复合材料凭借其优异的经济效益、环保性能、绝缘性能、耐腐蚀性能、抗冲击性能、抗老化性能，十分适合现代化杆塔的制造[1]。

二、聚氨酯复合材料杆塔优势

（一）有效防雷，降低雷击事故发生率

聚氨酯新型复合材料杆塔的绝缘性能优越，可以大幅度降低甚至防止发生雷击事故，从而实现防污、防雷目标。

（二）降低寿命周期成本

虽然聚氨酯新型复合材料杆塔和普通杆塔相比较，其原材料成本相对略高，不过如果全面考虑其运行维护成本、防雷击破坏性能、基建、环保成本、使用寿命等方面因素，那么从总体而言，复合材料杆塔的寿命周期成本绝对比普通杆塔的低。

（三）减少线路走廊宽度

聚氨酯新型复合材料杆塔具有极好的电气绝缘性能，因此能够有效减少塔身和导线二者之间的空隙，让配电线路的结构设计更紧凑，使得线路走廊的宽度也实现了有效的减少，从而缓解了土地资源稀缺对配电线路建设的限制影响。

（四）材料的可设计性

聚氨酯新型复合材料杆塔的材料可设计性是其和其他杆塔的最大区别点。新型杆塔能够按照结构的特殊需要来挑选相应的纤维材料、基体、铺层方向，然后通过合理的设计确保配电线路对杆塔的产品色彩、耐疲劳性、刚度、强度、硬度等要求的满足[2]。

三、聚氨酯新型复合材料在配电线路中的应用

随着科学技术的创新和发展，相关技术人员对电气应用技术、高分子材料技术、力学结构设计、工艺制造技术的研究越来越深入，开发并改善了聚氨酯复合材料的性能，材料结构更紧密、使用寿命更长。到目前为止，聚氨酯复合材料杆塔生产已经具备完善的制备技术和优化的科学工艺流程，其最佳工艺参数也得以明确，为新型复合杆塔的推广和应用打下了稳固的基础。

在位于我国某地的1000kV特高压试验基地，聚氨酯复合材料杆塔的真型试验取得了巨大的成功。测试证明，聚氨酯复合材料杆塔的确具有优异的机械性能、绝缘性能、耐腐蚀性能，其在正常工作状况下的挠度完全足以达到规程要求，它的承载能力是极限工况下承载力的6倍，能够绝对满足杆塔稳定和安全运行的需要。

聚氨酯新型复合材料杆塔的技术优势显著，不但防雷、防污闪，还耐化学腐蚀，其一旦在配电线路中获得广泛应用，将能有效解决气候变化多端、多雷发、污染严重地区的传统杆塔的易发生闪络事故、易腐蚀、易污染、常常遭雷击破坏、维护工作量大、维护成本高等问题，有利配电线路的改造和升降，提高电网运行的安全性。因此，聚氨酯新型复合材料杆塔的应用前提十分良好，具体表现如下：

一是能够大大减少输电线路的维护成本投入。例如在100千米的双回10kV杆塔线路维护中，聚氨酯杆塔的全周年建设成本，能比水泥杆塔节约120万元，能比铁塔少投入40万元，经济效益高。二是其绝缘性极佳，能够大幅度减少并防止配电线路的闪络、雷击破坏事故的发生。三是其绝佳的材料可设计性，能够有效提高杆塔的机械强度，增强杆塔外力抵抗性能，对冬季冰雪灾害多发地区电网建设维护意义重大。四是其耐腐蚀性极好，能够延长杆塔的使用寿命，且不会发生被锈蚀问题[3]。

四、结束语

综上所述，加强对聚氨酯复合材料杆塔在配电线路中的应用分析具有重要的现实作用。鉴于聚氨酯复合材料杆塔的优良耐腐蚀性、低维护成本、高机械性能等优势，应在环境腐蚀严重、气候变化多段、雷电多发的地区进行推广和应用，以提高当地电网架设可靠性、增强线路运行的安全稳定性，并有效减少维护成本，提高企业的经济收益。

参考文献：

[1]杨永昆.聚氨酯复合材料杆塔在配电线路中的应用[J].云南电力技术，2013（02）：50-52.

高分子材料与复合材料的区别范文第4篇

关键词:木塑复合材料，力学性能，破坏特性，试验分析

中图分类号:TU502 文献标识码:A DOI:10.13719/14-1279/tu.2016.06.054

木塑复合材料以木屑、竹屑、稻壳、麦秸等木纤维为主要骨料，在高温状态下与聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)等［1］热塑性高分子材料相互渗入，经注塑或挤塑成型的一种新型复合材料，其英文缩写为WPC。木塑复合材料的起源可以追溯到20世纪初期，1907年LeoHBend博士利用热固性酚醛树脂与木粉复合成了一种新材料，所制得的纤维板应用为房屋等建筑材料［2］。但是由于木粉和塑料的相容性较差，直到最近几十年，有关方面的研究才有所突破，木塑复合材料得以迅速发展。木塑复合材料集木材和塑料的优点于一身，不仅有像天然木材的雅致外观，而且克服了其不足，具有耐腐蚀、防潮、防霉、防虫蛀、尺寸稳定性高、不开裂、不翘曲、耐火、耐高温等优点;同时又比纯塑料硬度高，有类似木材的加工性，可进行切割、粘结，用钉子或螺栓固定连接，可涂漆等优点。此外，木塑复合材料可以充分利用废旧塑料和木材下脚料等废弃材料，提高废弃木材、塑料的回收利用率，是一种绿色、低碳、环保、可持续的新型建材，符合绿色建筑、可持续发展理念。正因其制作工艺简单，造价低廉，同时具备塑料木材二者的优点，综合性能优良［3］，近十几年来受到了国内外专家学者的广泛研究。木塑复合材料的力学性能会随着木粉、塑料基含量以及外加偶联剂等不同产生较大差异。本试验旨在研究其材料力学性能，根据测试所得的试验结果，对比Tamrakar等［4］、Alvarez-Valencia等［5］、李思远［6］、冯嘉［7］、徐朝阳等［8］得出的结论以及国内杨木速生材的力学性能，探讨木塑复合材料应用于建筑结构的可能性。

1材料力学性能试验

1．1试验试件

本试验所测试的试件均由苏州洲联材料科技有限公司提供。试件原料包括稻壳、秸秆、棕榈纤维等植物纤维，与PE基经改性复合而成。试件尺寸选取参考GB/T1040—2006［9］塑料拉伸性能试验方法和GB/T29418—2012［10］塑木复合材料产品物理力学性能测试两本规范，具体规格见表1。

1．2设备仪器

1)电子万能试验机，WDW-50E;2)微机控制电液伺服万能试验机，WAW-600-G;3)静态应变测试仪，DH3816N。

1．3试验方法

本试验所用试验方法参考了美国材料测试协会(ASTM)D7032—10a［11］，D7031—11［12］，D4761—13［13］以及中国国家规范GB/T1040—2006［9］，GB/T29418—2012［10］等国内外规范材料。根据所查阅的国内外规范材料，所有规范均推荐木塑复合材料试验加载速率均以每分钟1%(±10%)的变形为宜;各规范所规定的试件尺寸要求也基本相同，轴压试件的长度与其截面最小尺寸宜在3倍～4．5倍之间，弯曲试件跨度与厚度应满足L=(16h+50)mm±2mm;国内与国外的规范仅在实验前准备及弯曲试验加载点布置上存在细微区别。综合考虑，本试验最终以国内规范为准。轴向拉伸强度及弹性模量测量按GB/T1040—2006［9］进行，轴向压缩强度及弹性模量测量按GB/T29418—2012［10］进行，弯曲强度及弹性模量测量按GB/T29418—2012［10］进行。根据GB/T29418—2012［10］要求，试验前，所有的试件放入温度为(23±2)℃、相对湿度为50%±10%的恒温室中72h，保持木塑材料质量和内部湿度平衡。试验加载速率均为每分钟1%的变形，弯曲试验按照1/3点加载，四点弯曲方式。

2试验结果与分析

2．1破坏形态轴向

拉伸试验过程中，构件没有明显伸长。试验力达到最大值前，试验力—位移曲线几乎呈线性增长;破坏前，试件表面并未出现微裂缝。荷载达到最大值时，试件突然发生脆性断裂，断裂声清脆响亮。试件被拉断后，试验力瞬间下降，受拉承载力降为0，一裂就坏，属于脆性破坏。受拉破坏试验力—位移曲线见图1。试件断裂面呈不规则的锯齿状，破坏面基本垂直于试件表面。其中个别试件断裂面在某些区域出现明显的凹进、凸出，这是由于这些区域边缘挤压相对不密实造成，断裂面易向薄弱部位发展。相对于轴向拉伸破坏和受弯破坏，轴向压缩试验中，试件塑性变形明显。从开始加载到试件最终受压破坏，试件的轴向变形值很大，压缩量明显。试验力小于30kN时，试验力—位移近似呈线性增长;超过30kN时，试验力—位移曲线开始出现非线性增长，试验力增长速率逐渐小于位移增长速率;试验力接近最大试验力时，试件承载力不再提高，轴向变形进一步加大，材料表现出较好的延性。此时，若控制加压设备以固定的位移变化速率加载，荷载将逐渐下滑;变形到达临界值后，试件表面向四周鼓出，不再平整，并在试件侧表面中间部位出现纵向裂缝，试件承载力急剧下降;最终，试件出现竖向贯通裂缝，试件端部被压溃，试件丧失承载力，发生受压破坏，属于延性破坏。受压破坏试验力—位移曲线见图2。弯曲强度试验加载过程中，试件跨中部位下挠并不明显。试验力小于500N时，试验力—位移近似呈线性增长;大于500N时，试验力的增长速率逐渐慢于位移增长速率，试验力—位移曲线开始出现非线性增长。试件即将破坏时，跨中挠度值不大，试件底面也并未出现微裂缝。荷载达到最大值时，试件突然发生脆性断裂，断裂声清脆响亮。试件受弯破坏后，试验力瞬间下降，受弯承载力降为0，属于脆性破坏。试件的断裂面与受拉破坏的断裂面相似。受弯破坏时，下部受拉区先于受压区达到极限拉应变发生破坏。由于木塑材料是由粒状木质纤维材料与塑料基复合热熔挤出成型，其内部没有纤维联结作用，一旦出现裂缝，便迅速发展，发生一裂就断的脆性破坏。受弯破坏时，受压区压应变远小于材料极限压应变。受弯破坏试验力—位移曲线见图3。

2．2试验结果

本次试验共测得木塑复合材料的轴拉、轴压、弯曲强度值及相应弹性模量值各一组，其中每组共5个试件。具体试验结果见图4～图9。

2．3结果分析

根据上述试验结果，得到材料轴向拉伸、压缩、弯曲强度及相应弹性模量的平均值，详见表2。此外，表2中还列出了国内外研究学者测得的木塑材料力学性能结果以及国内杨木速生材的力学性能测试结果。由表2可知，本次试验测得木塑材料的抗拉、抗压和抗弯强度平均值均大于20MPa，且各强度值较为相近。其中，试件抗压强度相对较大，为25．88MPa。此外，抗压强度值的离散率也是三类强度试验结果中最低的，变异系数仅为2．00%，材料抗压性能较稳定。拉伸和弯曲强度相对较小、离散率较大。本试验测得各种荷载作用下的弹性模量差异较大。其中，拉伸弹性模量相对较大，为4．63GPa。此外，拉伸弹性模量离散率也为三类弹性模量试验结果中最低，变异系数仅为1．93%。相对于拉伸弹性模量值，材料的压缩模量值较低，仅为1．51GPa，且其数据离散率也较大，变异系数高达11．28%。由试验结果可得，木塑复合材料为各向异性材料。实际测得其压缩模量较低，材料在承受轴向压力时，变形较大，试验现象与测试结果相吻合。此外，材料拉伸弹性模量较大，拉伸强度较低，材料的极限拉应变较低，其值远小于极限压应变。故材料在受弯破坏时，受拉区首先达到极限拉应变而破坏，此时受压区还处于弹性变形范围内，压应变远小于极限压应变。实际测得的弯曲强度与拉伸强度十分接近，正验证了这一点。对比国内外学者得到的相似试验结果，由于试验所用木塑材料、试验方法不同，试验结果存在较大差异。木塑材料组成以及外加剂添加不同对材料力学性能造成较大影响。各试验在测量拉伸强度其弹性模量时，试验方法基本相同，由于操作简单，测试结果的差异主要受材料本身影响。对比发现，木塑材料拉伸强度最大为20．3MPa，与国内应用较为普遍的杨木速生材的拉伸强度存在较大差距，但是木塑材料变异系数远低于速生材，材料性能相对稳定。相对于拉伸强度，木塑材料的压缩强度达到了速生材压缩强度的63%，变异系数更是远低于速生材。在弯曲强度以及弯曲模量的测量中，各试验所得结果相差较大，除试件材料本身差异外，加载方式的不同以及试件跨高比不同均对结果产生较大影响。表2中木塑复合材料弯曲强度最大为40．1MPa，达到速生材的68%，弯曲弹性模量最大为3．6GPa，为速生材的67%，两者的变异系数均小于速生材。尽管木塑材料的力学性能有了很大改进，但受其界面相容性影响，相对于其他结构材料，其强度较低;此外，由于木塑材料本身存在粘弹性，在长期使用过程中会产生较大的蠕变。因此，木塑材料很难单独应用于建筑结构，成为梁、柱等承重构件。虽然近年来在界面改进剂的研究中有重大突破，但是Raj等［15］和Lu等［16］研究表明，单独改善塑料和木材的界面相容性对木塑复合材料强度的提高十分有限，难以产生根本性变化。为显著提高木塑构件的强度和刚度，改善其力学性能，使其能应用于建筑结构，目前较为常用的方法有两种，一是在木塑型材内部复合铝合金材料，在生产制作的过程中与木塑共同挤出，铝合金材料能够有效提高其强度和刚度;另一种办法是在木塑板材外包裹FRP材料，研究表明在木塑板材外包裹FRP材料后，其拉伸强度最高提高3倍，拉伸模量最高提高2倍［4］。

3结语

1)材料受拉和受弯破坏均为明显的脆性破坏。受压破坏则表现出延性破坏的特征。2)材料拉伸模量高，拉伸强度低，受拉破坏时，极限拉应变很小;材料压缩模量高，压缩强度相对较大，极限压应变相对较大。3)材料受弯破坏本质上是受拉区的拉伸破坏，其强度与材料抗拉强度相近。4)试验测得的数据离散率不大，材料性能较为稳定，但是由于其强度和刚度均较低，不建议单独用作建筑结构，可复合其他材料，改善其力学性能。

参考文献:

［1］王月．PVC基木塑复合材料性能的研究［D］．天津:河北工业大学，2014．

［2］RajRG，KoktaBV．Reinforcinghighdensitypolyethylenewithcellulosicfibers．I:Theeffectofadditivesonfiberdispersionandmechanicalproperties［J］．PolymerEngineering＆Science，1991，31(18):1358-1362．

［3］王成云，张伟亚，杨左军，等．环保型塑木材料的生产及性能［J］．新型建筑材料，2004(6):11-12．

［4］TamrakarS，ShalerSM，Lopez-AnidoRA，etal．MechanicalPropertyCharacterizationofFiber-ReinforcedPolymerWood-PolypropyleneCompositePanelsManufacturedUsingaDoubleBeltPressingTechnology［J］．JournalofMaterialsinCivilEngi-neering，2012，24(9):1193-1200．

［5］Alvarez-ValenciaD，DagherHJ，DavidsWG，etal．StructuralPerformanceofWoodPlasticCompositeSheetPiling［J］．Jour-nalofMaterialsinCivilEngineering，2010，22(12):1235-1243．

［6］李思远．木塑复合材料的制备、结构与性能［D］．成都:四川大学，2004．

［7］冯嘉．新型木塑复合材料建筑模板的研究［D］．青岛:青岛理工大学，2010．

［8］徐朝阳，朱宇宏，李大纲，等．木塑型材与木塑复合材料抗弯性能比较研究［J］．包装工程，2009(3):28-30．［9］GB/T1040—2006，塑料拉伸性能试验方法［S］．

［10］GB/T29418—2012，塑木复合材料产品物理力学性能测试［S］．

［11］ASTMD7032—10a，StandardSpecificationforEstablishingPerformanceRatingsforWood-PlasticCompositeDeckBoardsandGuardrailSystems(GuardsorHandrails)［S］．

［12］ASTMD7031—11，StandardGuideforEvaluatingMecha-nicalandPhysicalPropertiesofWood-PlasticCompositePro-ducts［S］．

［13］ASTMD4761—13，StandardTestMethodsforMechanicalPropertiesofLumberandWood-BaseStructuralMaterial［S］．

［14］岳孔，刘伟庆，卢晓宁．化学改性对速生杨木木材力学性能和天然耐久性的影响［J］．安徽农业大学学报，2011，38(3):453-457．

［15］R．G．Raj，B．V．Kokta，G．Grouleau，etal．TheInfluenceofCouplingAgentsOnMechanicalPropertiesofCompositesCon-tainingCellulosicFillers［J］．Polymer-PlasticsTechnologyandEngineering，1990，29(4):339-353．

高分子材料与复合材料的区别范文第5篇

一、 化学材料与奥运

化学材料为奥运不仅能雪中送炭，而且会锦上添花.

1. 建筑

2012年伦敦奥运会主场馆“伦敦碗”所用的钢材量只有2008年北京主场馆“鸟巢”钢材量的1/3，堪称物美价廉，为奥运史留下了一笔宝贵的遗产.

例：下列关于钢筋的说法中错误的是（ ）

A． 钢筋是混合物

B． 钢筋属于金属材料

C． 钢筋的韧性优于生铁

D． 钢筋混凝土就是钢筋和混凝土的合成材料

解析 钢筋是钢制产品之一，而钢是铁的一种合金，是含碳量在0.03%～2%之间的混合物，属金属材料，其韧性、可塑性等性能优良，生铁则硬而脆，易折断；钢筋混凝土是钢筋与水泥沙浆凝固后形成的建筑构件，属于复合材料.故选D.

2. 吉祥物

2012年奥运吉祥物“温洛克”和“曼德维尔”，向世界传递着友谊、和平、积极进取的奥运精神.

例 为儿童的安全考虑，制作吉祥物的外部材料为纯羊毛纤维，内充物为无毒的合成纤维（聚酯纤维，化学式为（COC6H4COOCH2CH2O）n ，简称PET）.下列说法正确的是（ ）

A． 制作温洛克的内充物是引起白色污染的主要物质？摇

B． 纯羊毛和合成纤维可用燃烧法区别

C． 制作温洛克的外部材料属于有机合成材料

D． 合成纤维的吸水性和透气性比纯羊毛好

解析 制作吉祥物的外部材料纯羊毛属于天然有机高分子，内充无毒的合成纤维属于合成材料.造成“白色污染”的主要物质是大量废弃的、不易降解的塑料制品，而不是无毒的合成纤维.区别天然纤维和人造纤维的简便方法是燃烧法，天然纤维燃烧时有种烧焦羽毛的特殊气味，灰烬较多，用手一压就变成粉末，而人造纤维燃烧时无焦糊味，且燃烧后的剩余物较硬，用手挤压不成粉末.纯羊毛的吸水性和透气性都比合成纤维的好.故选B.

3. 火炬

奥运火炬是奥林匹克圣火的载体.2012年伦敦奥运会火炬采用轻薄高品质的航天铝合金材料制造，火炬长800mm，重800克，是历届奥运会最为轻盈的一支火炬，选用航天和汽车制造领域常用的一种铝合金材料制造火炬，铝合金重量轻，但延展性和抗热性都非常好.

例 铝是一种重要的轻金属，常以氧化铝、硫化铝（Al2S3）等形式存在，其中Al2S3中硫元素的化合价为，铝元素的质量分数为.工业上常用电解氧化铝的方法制取铝，同时还生成氧气，化学方程式为，该反应的基本类型为.

解析 （1）根据化合价原则，化合物中各元素化合价的代数和为零，铝元素只有一种化合价+3价，可知硫元素的化合价为-2价.

（2） 铝元素的质量分数＝■×100％＝36％

（3） 电解氧化铝的化学方程式为2Al2O3 ■4Al + 3O2，属于分解反应.

二、 化学材料与生活

化学材料伴随着人们的“衣、食、住、行”，让人们的生活更加美好.

1. 衣

例： 右图是某短大衣标签的部分内容，下列认识错误的是（ ）

A. 该短大衣是由两种材料制成的

B. 羊毛和涤纶均属于有机高分子材料

C. 涤纶属于天然纤维

D. 可以通过灼烧来区别涤纶和羊毛

解析 羊毛属于天然纤维，涤纶属于合成纤维，但都是有机高分子；涤纶和羊毛在燃烧时气味和灰烬的硬度都有所不同，通过灼烧的方法可以区分两类纤维.故选C.

2. 食

家庭厨房就是一个化学小世界，“锅碗瓢盆”和“柴米油盐酱醋茶”中包含着许多化学知识.

例： （1） 下列厨房用品所使用的主要材料，属于金属材料的是（填序号，下同）；属于有机合成材料的是；属于天然纤维的是.

①紫砂锅 ②陶瓷碗 ③不锈钢水瓢 ④塑料盆 ⑤纯棉围裙

⑥腈纶桌布 ⑦橡胶手套 ⑧塑料保鲜膜

（2） 塑料保鲜膜需要用无毒的聚乙烯制成，有不法商贩为牟取暴利而用劣质聚氯乙烯塑料生产保鲜膜，对人体健康带来极大伤害.你有办法简单区分它们吗？

解析 （1）属于金属材料的是③；属于有机合成材料的是④⑥⑦⑧；属于天然材料的是⑤.

（2） 聚乙烯组成中只含C、H元素，易燃烧，完全燃烧时只生成CO2和H2O，而聚氯乙烯组成中除含C、H元素外，还含有Cl元素，不太容易燃烧，且燃烧时还会有HCl气体产生，有刺激性气味.故利用塑料薄膜的燃烧现象和燃烧时放出气体的气味不同，简易鉴别它们.

3. 住

例 上海静安区高层住宅发生大火，本次火灾得以在短时间内急速蔓延烧透整栋建筑物，元凶极有可能是施工队所使用的保温材料聚氨酯（PU）材料.事故现场违规使用大量尼龙网、聚氨酯泡沫等易燃材料，由四个无证电焊工违章操作引起.试回答下列问题：

（1） 聚氨酯泡沫塑料属于（填“有机”或“无机”）材料.请根据这次火灾，回答聚氨酯泡沫塑料的一点化学性质_______________.

（2） 聚氨酯材料的保温性能好，但阻燃性能差，易燃加速火势蔓延，且快速释放出有毒气体.燃烧速度快导致火势加速蔓延，燃烧时产生的烟气中含有一种能与血液中血红蛋白结合的有毒气体，该气体的化学式为________.

（3） 氢氧化镁是一种新型的阻燃剂.当温度达到380℃时，氢氧化镁开始分解出水蒸气，同时生成耐高温的氧化镁固体.利用氢氧化镁这一性质，将它添加在塑料等易燃性材料中能起阻燃作用.根据灭火原理初步分析氢氧化镁能作阻燃剂的原因为______________，则氢氧化镁受热分解的化学方程式为，发生反应的基本类型为.

解析 （1） 塑料属于有机合成材料；有可燃性等；

（2） 可燃物不完全燃烧时，其中的碳、氢元素会转变为有毒的CO、碳氢化合物等气体，其中CO会与血液中血红蛋白结合，使之失去携氧能力，导致中毒甚至死亡；

（3） 氢氧化镁高温下分解产生的水蒸气和耐高温的氧化镁固体，覆盖在燃烧物的表面，阻止其与氧气接触，使燃烧停止.Mg（OH）2 ■ MgO＋H2O，属于分解反应.

4. 行

2012 年京沪高铁全线通车，全程运行时间仅需4个多小时，正线全长1318公里，技术标准为I级双线电气化，时速380公里.在轨道系统上创造了多项世界及中国第一，为满足列车安全、高速、平稳的运行，京沪高铁正线采用了世界最先进的中国铁路Ⅱ型板式轨道系统，该轨道系统以混凝土道板、底座结构代替传统铁路的道砟，可以减小高速运行下的列车振动噪声小，而且轨道几何平顺性好，乘客舒适度好.

高温例：在施工建设中，工程技术人员常用点燃铝热剂（铝粉和氧化铁粉末的混合物，反应能释放大量的热量）的方法来生成熔融状态的铁，从而焊接钢轨间的缝隙，同时得到另一种氧化物.反应的化学方程式为，其中还原剂是，反应过程中转化为热能，属于反应.

解析 Fe2O3+2Al＝Al2O3+2Fe；Al ；化学能；置换反应

三、 化学材料与航天

神九载人，“飞吻”天宫，为中国航天史上掀开极具突破性的一章.为未来中国空间站的建立，奠定了坚实的基础.中国计划2020年将建成自己的太空家园，届时中国空间站将成为世界唯一的空间站.

例： 用镍钛合金制成的宇宙飞船自展天线，在低温下被折叠，进入太空后，在阳光照射下可重新展开，恢复成原状.镍钛合金被人们称为“形状记忆合金”，关于此天线制作材料的描述错误的是（ ）

A． 具有形状记忆功能

B． 具有很低的熔点

C． 具有良好的延展性