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科技前沿

复合材料英文经典著作(十七)《复合材料成型工艺》
来源:武汉理工王继辉教授课题组2016-12-28  2017-01-04 12:56:53
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原文:http://chinacompositesexpo.com/cn/news.php?show=detail&c_id=288&news_id=4246  编者:Raju S. Dave,Alfred C. Loos
出版社:Carl Hanser Verlag, Hanser/Gardner Publications, Inc.


  

前言
自二战以来,聚合物材料行业得到了快速发展。其中新型先进聚合物体系在20世纪六、七十年代发展迅速,聚合物体系的使用领域进一步扩大。随后合成的特种聚合物体系,均具有独特的性能优势。尤其是茂金属催化技术的产生,极大的推动了特种聚合物体系的发展。区别于金属和玻璃等传统制造行业,聚合物材料的最终使用依赖于聚合物的合成、沉积、定位等新技术。然而,聚合物的加工成型工艺对于整个聚合物行业的蓬勃发展所做出的贡献往往被人们低估。

聚合物成型工艺(例如挤出、注塑、热成型和铸造)用于制造具有特定形状和尺寸的部件和产品。聚合物具有高分子量,且易于结晶,必须采用特有技术对其进行加工成型,以充分发挥聚合物材料独特且优异的性能。聚合物加工技术能够控制聚合物分子链取向和树脂结晶度,这将决定制品的最终使用性能。在某些加工工艺中,聚合物加工过程往伴随有聚合物的合成反应,例如本书的主题——连续纤维增强复合材料成型工艺。热压罐成型,拉挤成型和缠绕成型均可通过一个步骤或一系列步骤同时完成聚合物的加工和合成,表明了复合材料行业的日益复杂性和先进性。综上所述,一名合格的聚合物加工研究人员和工程师必须对加工工艺的基本原理和解决方案有深刻的认识和广泛的理解。
近几年来,一些聚合物加工方法在大型工业领域已经兴起,例如合成纤维纺丝。然而,大部分工艺源于发达国家和新型发展中国家的中小型企业。他们的精力和才智使聚合物在这些领域中的加工工艺持续发展,但未来属于那些逐步适应新的科学知识和工程原理的行业。数学建模、在线过程控制和产品监管以及基于最新科学技术的表征将是这些组织在未来保持竞争力的重要工具。
聚合物加工协会于1985年在俄亥俄州阿克伦成立,旨在对国际范围内聚合物加工新技术研发和改进的发展、学术讨论和宣传。该协会每年举办数次例会,并出版《国际聚合物加工》杂志及《聚合物加工进展》系列丛书来推进工作。该系列文章致力于将杰出学者和行业精英的学术成果和专业知识汇集在一起。来自于世界各地不同领域的专家为本行业的兴起做出了重要的贡献。为了达到这些目标,我们需要作者和图书编辑具有深思熟虑的洞察力及持续不断的努力,同时需要编委会的关键性概述及出版商的高效率生产。
本书为连续纤维增强聚合物基复合材料的工艺原理和制造工艺提供解决方案。该加工方法已成功应用于加工复杂工程零部件,这些产品在航空航天领域中有着重要应用。该成果表明聚合物材料已进入高性能传统材料(如金属和陶瓷)的应用领域。这些成就依赖于化学动力学、流变学和相变学等知识在多尺度复杂环境中的综合应用,从而达到所需要的各向异性性能。过去十年里已经开发出许多新型的连续纤维增强复合材料成型工艺,这些工艺的先进性和具体步骤有待进一步优化。本书受到美国、欧洲和亚洲许多企业和机构的捐助,他们为该领域的发展做出了重要的贡献。

序言
复合材料被誉为“未来的材料”。一个关键的问题是“未来”是否已经来临。先进聚合物基复合材料,曾经特指定用于隐形军用飞机或航空航天领域的复合材料,现已开始用于民用领域,如桥梁、建筑物和高速公路。然而,在其广泛使用过程中仍存在相当大的障碍,复合材料制造商需要在复合材料的开发和制造中取得巨大进步。
复合材料的成型工艺相当复杂,其原因是在成型过程中,涉及热量,质量和动量的同步传递,以及具有时间依赖性的材料和边界条件的多相系统的化学反应。复合材料生产需要化学、聚合物科学、材料科学、流变学、动力学、传导学、力学和控制系统的知识。因此,复合材料生产过程显得复杂而神秘,因为它需要从业者有非常多样化的知识。我们现在更能理解复合材料成型工艺的不同原理,因此本书需由众多复合材料人员共同撰写。
本书简要概述了复合材料成型工艺的基本原理,并总结了复合材料成型的几种重要工艺。本书适用于想要了解复合材料成型基础知识的读者,同时可作为研究生课程教材和相关领域的专业参考书。
感谢所有章节的作者,每一章内容都是他们不懈努力的成果,没有他们的贡献,这本书就无法完成。此外,感谢聚合物加工学会的前任主席、来自Monsanto的Lloyd Goettler的指导。同时感谢对我们工作作出贡献的其他朋友和导师,包括Monsanto的Robert L. Kruse、 Kishore Udipi和Allen Padwa,华盛顿大学的John L.Kardos教授。我们还要感谢丛书编辑Warren Baker教授的监督和指导。
当然,我们可能忽视了在这四年里帮助我们编辑本书的其他人员,在此向他们致以诚挚的歉意,希望他们在阅读本书时能够看到他们的卓越贡献。最后,我们感谢家人的耐心和陪伴。欢迎广大读者对本书进行批评指正。
简介
复合材料被誉为“未来的材料”。先进聚合物基复合材料现已开始用于民用领域,如桥梁、建筑物和高速公路。本书简要概述复合材料成型工艺的基本原理,并总结了复合材料成型的几种重要工艺。

目录
Foreword
Contributors
Preface
Part I Theory
1. Chemistry, Kinetics, and Rheology of Thermoplastic Resins Made by Ring Opening Polymerization
2. Thermoset Resin Cure Kinetics and Rheology
3. Phase Separation and Morphology Development during Curing of Toughened Thermosets
4. In Situ Frequency Dependent Dielectric Sensing of Cure
5. A Unified Approach to Modeling Transport of Heat, Mass, and Momentum in the Processing of Polymer Matrix Composite Materials
6. Void Growth and Dissolution
7. Consolidation during Thermoplastic Composite Processing
8. Processing-Induced Residual Stresses in Composites
9. Intelligent Control of Product Quality in Composite Manufacturing
Part II Process
10. Autoclave Processing
11. Pultrusion
12. Principles of Liquid Composite Molding
13. Filament Winding
14. Dieless Forming of Thermoplastic-Matrix Composites
15. Intelligent Processing Tools for Composite Processing
Index 文章来源:http://chinacompositesexpo.com/cn/news.php?show=detail&c_id=288&news_id=4246