热固性复合材料与热塑性复合材料
1热固性树脂基复合材料
热固性树脂基复合材料是应用十分广泛的复合型材料，这种材料是经过复合而成，在多高科技产品中都得到了广泛的应用与研究，例如在大型客运机的应用中，其不仅减轻了重量，并且还优化了飞机的性能，减轻了飞机在飞行过程中的阻碍，热固性树脂具有非常优异的开发潜能，其应用领域也会在其改性后得到更大的发展。
典型的热固性树脂复合材料分为以下几种：
（1）酚醛树脂复合材料:随着对阻燃材料的强烈需求，美国西化学公司，道化学公司等一系列大型化学公司都先后研制成功了新一代的酚醛树脂复合材料。其具有优异的阻燃、低发烟、低毒雾性能和更加优异的热机械物理性能。在制备这种具有阻燃效果的材料上，研究人员重新设计思路，在加入不饱和键等其他基团条件下，提高了反应速度，减少了挥发组分。使酚醛树脂复合材料在其应用领域得到大力发展。
(2)环氧树脂复合材料:由于环氧树脂本身的弱点，研究人员对其进行了两面的改性研究，一面是改善湿热性能提高其使用温度;另一面则是提高韧性，进而提高复合材料的损伤容限。含有环氧树脂所制备的复
合材料己经大力应用到机翼、机身等大型主承力构件上。
(3)双马来酞亚胺树脂复合材料:在双马来酞亚胺树脂复合材料中，由于双马来酞亚胺树脂具有流动性和可模塑性，良好的耐高温、耐辐射、耐湿热、吸湿率低和热膨胀系数小等优异性能，所以这种树脂则会广泛运用在绝缘材料、航空航天结构材料、耐磨材料等各个领域中。(4)聚酰亚胺复合材料:聚酰亚胺复合材料具有高比强度，比模量以及优异的热氧化稳定性。其在航空发动机上得到了广泛应用，主要可明显减轻发动机重量，提高发动机推重比。所以在航天航空领域得到了大力的发展和运用。
2热塑性树脂基复合材料
热塑性树脂基复合材料:其自身中的基体是热塑性树脂，该类复合材料是由热塑性树脂基体、增强相以及一些助剂组成。在热塑性复合材料中最典型和最常见的热塑性树脂有聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚酯树脂、聚碳酸树脂、聚甲醛树脂、聚醚酮类、热塑性聚酰亚胺、聚苯硫醚、聚飒等。
而热塑性树脂复合材料具有很多的特点，以下概述了一些热塑性树脂复合材料的特点。
1)比强度高热塑性聚合物基复合材料的密度为1.1-1.9g/cm3，仅为钢材的1/7-1/4,铝合金的2/5-2/3,钦合金的1/4-2/5左右。另外，热塑性树脂复合材料的力学强度一般低于以上的材料，但是由于其密度较低，因而热塑性树脂复合材料具有较高的比强度，能够用较小的单位质量承受更高的外加应力。
2)性能可设计性自由度大热塑性树脂复合材料力学性能、物理性能和化学性能都可以通过合理选择原材料种类、配比以及适当的加工法进行设计。由于热塑性树脂复合材料的基体材料种类比热固性复合材料多得多，因此其选材设计自由度也要大很多。
3)热学性能优异由于引入了无机填料，热塑性树脂复合材料具有优异的热学性能。一般热塑性塑料的使用温度在50-100℃，用玻璃纤维增强后，可提高到100℃以上。热塑性聚合物复合材料的线膨胀系数比未增强的塑料低1/4-1/2，从而能够降低制品成型过程中的收缩率，提高制品尺寸精度。
4)耐化学腐蚀性热塑性树脂基的种类很多，一般都有耐化学腐蚀性的特点，热塑性聚合物基复合材料和他们的基体一般都会具有化学腐蚀性的优点。
5)电性能一般热塑性聚合物复合材料都具有良好的介电性能，不反
射无线电电波，透过微波性能良好。
6)优异的抗疲劳性能热塑性聚合物基复合材料部存在大量的界面，使用过程中即使过载而造成少量纤维断裂。一面，热塑性树脂基体一般具有一定的阻碍裂纹扩展的能力，从而在短期不会使整个构件丧失承载能力，具有优异的破损安全性。
7)废料回收利用由于热塑性塑料具有遇热可熔融的特点，所以这种复合材料可以重复加工成型，废品、边角料以及旧品都可以回收利用，进行再加工，这样对于环境起到了很好的保护作用。在以上优异性能和特点上，科研人员看准了热塑性树脂复合材料的性能可以与热固性树脂复合材料相媲美。同时，热塑性基体的良好韧性是它重要的技术优势，更吸引人的一面就是其具有降低制备成本的潜力。
3、热固性树脂基复合材料与热塑性树脂复合材料的比较
在加工过程中，热固性树脂材料是经过化学反应和邻近的支链通过共价键结合在一起，所以在此受热时是不会熔融变软的;而热塑性树脂材料则具有较高的分子质量和较大的熔体茹滞度，所以在制备相应的复合材料的时候，制备温度很大程度上要高于其自身的玻璃化转变温度。在比较了热固性树脂与热塑性树脂的不同后，表1.2阐述了热
固性树脂复合材料与热塑性复合材料的不同点。
4、热固性树脂预浸料的制备法
在制备热固性树脂预浸料的过程中，通常采用两种工艺法，分别为溶液浸渍法和热熔法。
（1）溶液浸渍法:溶液浸渍法则是要把树脂基体中的各个组份按规定的比例溶解到较低沸点的溶剂中，从而使溶液达到一定的溶度，接下来将纤维束或织物按设定的浸渍速度通过树脂基体溶液，使碳纤维布上浸渍上一定量的树脂基体。而溶液浸渍法又可以分为滚筒缠绕法和多数纤维连续浸渍法。①滚筒缠绕法是要把纤维束通过树脂基体的溶液槽中，经过几组导向辊以除去多余的树脂，随后平行缠绕在滚筒上，并沿着辊筒纵向切开，才可以得到单向的预浸料。②多丝束连续浸渍法的工艺过程是要将纱架引出纤维束，用以调节丝束纤维力基本相等，经过整径、分散、展平、进入浸胶槽等工序，通过挤胶除去多余的树脂，最后再放进烘干炉中，使溶剂充分挥发。溶液浸渍法的优点则是可以很大程度上增强树脂基体浸透到材料中，可以制备薄型的预浸料，也可以制备厚型的预浸料;在设备上其造价相对较低，可以很好的节省成本。
表2 热固性与热塑性复合材料的比较
图2 连续浸渍法制备预浸料工艺
2)热熔法:热熔法可以分为直接热熔法和膜胶压延法。①直接热熔法是把树脂基体放于胶槽中，在加热到一定的温度下从而使树脂熔融，然后再将纤维束依次通过展开机构、胶槽、几组挤胶辊、重排机构上。这种制备工艺要求所用的树脂基体具有良好的流动性，在不高的温度下就可以呈现出很好的流动态有利于纤维束的浸渍。②膜胶压延法包含有制膜和预浸两个步骤。就是要把树脂基体放在混合器中充分混合，等到加热到最佳涂膜温度后，用电机枢机的计量泵将树脂基体输送到
涂胶辊上，调节涂胶辊的间距并且使离型纸的运动呈线速度，制备得到不同膜厚的膜。再取出纤维，调节力后，通过蓖子集束、展平到规定的宽度，从上、下胶膜辊引出预先制备出的胶模，并和纤维形成夹心结构，再通过几组热压辊，使树脂基体达到熔融温度，使树脂基体充分浸渍到纤维中。这种热熔法制备预浸料其具有线速度大、效率较高、树脂的含量更容易控制掌握;没有溶剂，预浸料挥发含量则较低，工艺操作步骤也很安全，对于环境的污染较小，是目前采用比较多的热固性预浸料制备法。
图3 直接热熔法工艺示意图
图4膜胶压延法预浸示意图
5、热塑性树脂预浸料的制备法
通过研究得知一系列的热塑性树脂都具有熔点较高，熔融粘度都较大一般大于100Pas，并且粘度都会随温度的变化很小，这就给热塑性树脂基复合材料的制备产生了很大的困难，所以热塑性树脂预浸料就成了制备热塑性树脂基复合材料非常重要的研究向和研究目标。
1)溶液浸渍法
这种法可以运用热固性树脂溶液法预浸料设备及其工艺，但是需要增加熔融炉，使树脂熔融并且可以粘附在增强材料上。
2)泥浆法
此种法是要把树脂粉末悬浮在具有规定特性的液体介质中，树脂粉末应尽量的细，可以很好的分布均匀从而使纤维浸透。而工艺的制备过程和上述的溶液浸渍法相类似。这种法可以充分使树脂浸渍但是如果增稠剂处理添加不适当，会影响所得到的复合材料的性质。
3)热压工艺
热压工艺的设备则是热压机，是要将定量的树脂粉末均匀涂覆在热压
板上，并用增强纤维织物盖在树脂上，接下来放上第二块热压板，加热到树脂的加热温度，使其熔融，随后缓慢施加压力，使树脂充分的浸渍到纤维布的织物中。此种法更多的应用在纤维织物所制备的预浸料中。但是制备单向预浸料过程中，由于施加的压力会使纤维在树脂的带动下产生移位，很难保证预浸料的质量问题。
图5热压法制备预浸料示意图
4)热熔法
热塑性树脂的热熔法与热固性树脂的热熔法非常相似，就是要把增强纤维通过树脂熔融浴中，再利用刮刀或计量辊筒控制树脂的含甲纤维混杂法纤维混杂法首先把热塑性树脂纺成纤维或膜带，然后根据含胶量的多少中的具体情况再将增强纤维和树脂纤维按规定的配比紧密的合成混合纱。接下来把纤维制备成所需要的形状，最后则是通过高温的情况下将树脂熔融在纤维中。这种法是可以很好的掌握树脂所需要
的含量并且可以使树脂充分均匀的浸渍在纤维束中。
5)粉末法
粉末法就是制备热塑性预浸料比较常用的法。而粉末法根据设备和条件不同可以分为多种法，其中包括粉末浸渍法、流态化床工艺、FIT，预浸法、静电流化床预浸工艺。概括粉末法主要是把带有静电的树脂粉末沉积在被吹散的纤维上，然后通过高温的作用把树脂熔融在纤维中。这种法最大的优点则是不需要采用溶剂，材料形式简单易得，制备工艺简单，纤维不会受损，成本较低。针对热固性树脂预浸料来说，在加工过程中，运送过程中，储存过程中都会使树脂产生一系列的化学反应变化，所以在这几面对比热固性树脂预浸料的影响很大。而热塑性树脂预浸料由于其自身是高聚合物所以不容易在上述情况下发生化学反应和变化，但是热塑性高聚合的分子质量，分子质量的分布，纯度等等各种因素也会对制备成的热塑性树脂预浸料产生很大的影响。通过热塑性树脂和热固性树脂预浸料的制备中，都会有很多因素对于制备过程和制备成型的预浸料产生影响，进而对所要制备成型的复合材料进行影响，因此，我们要对热固性树脂和热塑性树脂所制备的预浸料进行格的把控，这样才能保证预浸料的质量，制备成性能优异的复合材料。
6连续纤维增强复合材料的制备工艺
近来复合材料的工业化得到了快速的发展，但是在工业化过程中复合材料也存在多的问题。在复合材料的制备成型上存在了很多有待解决的问题，这些问题会直接影响到复合材料制备成型后产品的质量。而在选择复合材料制备成型的工艺条件时应该满足以下几点.①在技术层面上，我们要做到在符合市场要求的基础上，提升产品本身的质量;②在制备过程中，要做到操作简单，成本要适当降低，安全效率提高;③在生产过程中要尽量减小对环境的污染。而要满足上述的复合材料要求，就要了解复合材料的制备工艺和发展历程。近年来复合材料的制备工艺得到了大幅度提升，越来越能满足对于产品的高要求。接下来我们介绍几种连续纤维增强复合材料的制备工艺。
1)RTM成型工艺:由于复合材料工业上己经进入大产量、大消费的
阶段，所以树脂传递模塑(RTM)工艺正好符合这一趋势的发展。
这一工艺灵活，适应性较高，在与其他工艺结合性好，所以其得到了大规模的应用。闭模模塑工艺使用的模具是上下的对称模具，下模具一般是厚实、刚硬的，而上模具则是分为两种，一种是与下模具一样厚实、刚硬的;另一种则是比较薄、比较软的或
者真空膜
。
图6 RTM成型工艺
这种制备工艺具有很多优点，所以在很多领域得到了广泛的应用和研究，例如:可选用的树脂和增强体材料比较多;制备出的产品隙率低，机械性能高，尺寸稳定性强，生产效率高;设备和制备的产品成本较低等等优异的性能。缠绕成型工艺:缠绕成型工艺的原理是要把浸胶以后的连续纤维等增强体材料，按照规定的缠绕法缠绕到芯模上，最后再固化成型。这种成型工艺采用的增强体材料多数为纤维或者布带。在使用这种成型工艺条件时不仅对其增强体的种类有所要求外，对于树脂基体也有明确要求，对于采用的树脂基体应该具有对纤维良好的润湿性和粘附能力;固化之后应该具有局域较高的强度和伸长率;在开始时树脂基体应该有较低的粘度;毒性要尽量的低，不能对人体产生毒性。利用缠绕成型工艺制备的复合材料拥有纤维向整齐、准确率高、比强度和比刚性都要较强等优异性能。拉挤成型工艺:这种制备工艺的原理则是把己经湿润的树脂胶液的连续的纤维在牵引结构的拉力作用
下再通过模具成型，最后在模具中固化，连续生长出长度不受限制的复合材料。在这种工艺条件下则要求树脂基体粘度较低，而纤维则要求与树脂基体相匹配的。
图7拉挤成型工艺示意图
拉挤成型工艺其生产效率较高，制备出的产品质量稳定性较高。但是这一工艺使制品的横向强度很差，制备所用的设备繁琐，在生产过程中带来很多的不便。
2)手糊成型工艺:手糊成型工艺另一个名称叫接触成型工艺，在人工操作下将玻璃纤维织物和树脂基体进行交替性的铺附在模具中，两者进行粘附后再进行固化，进而成型。这种工艺其优点在于设备的简单，人工很容易掌握。但是制备出的产品达不到所要求的标准，产品性能差，稳定性得不到提升，力学性能较低，对于环境的污染重，气味较大，对于身体的伤害重，粉尘较多，容易造成危险等因素。所以近些
年来，研究人员对这种成型工艺进行了大量的研究，改善了其产生的产品不足等缺点。
3)模压成型工艺:这种成型工艺是把一定量的将要混合的材料或者预料加入到金属对模的部，然后再进行加热，加压的处理，在进行加热，加压处理过程中进行固化的一种工艺法。这种法的优点是制备过程中生产的效率较高，可以降低制备的成本问题，尽可能的实现现代化，专业的生产流程，制备出的产品尺寸精度高，重复性好，可以一次制备出成型比较复杂的制品。但是在这些优点的基础上还是会产生一些缺点，例如模具的制备过程比较复杂无形中增加了生产的成本等一系列不足之处。在近些年来，模压成型工艺主要在长短纤维增强材料，热塑性树脂，热固性树脂基体的复合材料中得到大力发展和应用。在航空航天通讯电子设备上贡献了很大的作用。
4)铺放成型工艺:其是自动铺丝束成型技术与自动窄带铺放成型技术的统一名称。自动铺带技术主要采用了隔离衬纸的带向预浸带，在铺带前就己经完成了设定好的形状的切割和定位。然后再通过加热处理按照规定的设计向在压辊中进行操作，并且可以直接铺叠到半径较大的模具表面。由于这种技术利用的材料成熟度较高，设计成型法可以完成数字化和自动化的生产，所以近年来在国外被应用到很多复合材
料大型构件的制备中。在上述的制备法下制备成型的复合材料都应用到各个领域中。总的来说复合材料具有优异的性能，才能受到国外的广泛应用与关注。复合材料具有以下优点:一面，其具有质量轻，力学性能优异，由于树脂基体的加入使复合材料具有比强度高，比模量大，抗疲劳性能优异。例如高模量的碳纤维/环氧树脂的比强度是钢材料的5倍;其比模量是铜的4倍。第二点则是在设计面，树脂基复合材料具有成型灵活，在结构和性能上都拥有优异的可设计性。在加入增强体纤维中我们可以通过改变纤维的各个性质，从而使增强体的材料得到最大的发挥，这样就可以提高复合材料的力学性能。其次则是改变树脂基体的性能，引入各种官能团来改变复合材料的化学性质，例如加入卤素聚合物可以使复合材料有优异的阻燃性能。第三点则是耐化学的腐蚀性，在电解质溶液中不会产生离子，所以在一般的介质情况下都具有很高的化学稳定性，抗腐蚀性。第四点则是电性能稳定，树脂基复合材料拥有较高的绝缘性质，所以可以运用到很多绝缘性能要求较高的领域。最后一点则是树脂基复合材料的热性能良好，其自身的热导率要明显低于绝大多数材料，在一定温度的围，复合材料表现出良好的热稳定性。
树脂加热后产生化学变化，逐渐硬化成型，再受热也不软化，也不能溶解。热固性树脂其分子结构为体型，它包括大部分的缩合树脂，热固性树脂的优点是耐热性高，受压不易变形。其缺点是机械性能较差。热固性树脂有酚醛、环氧、氨基、不饱和聚酯以及硅醚树脂等。 指在加热、加压下或在固化剂、紫外光作用下，进行化学反应，交联固化成为不溶不熔物质的一大类合成树脂。这种树脂在固化前一般为分子量不高的固体或粘稠液体；在成型过程中能软化或流动，具有可塑性，可制成一定形状，同时又发生化学反应而交联固化；有时放出一些副产物，如水等。此反应是不可逆的，一经固化，再加压加热也不可能再度软化或流动;温度过高,则分解或碳化。这也就是与热塑性树脂的基本区别。 在塑料工业发展初期,热固性树脂所占比例很大,一般在50%以上。随着石油化工的发展，热塑性树脂产量剧增，到80年代，热固性树脂在世界合成树脂总产量中仅占10%～20%。 热固性树脂在固化后，由于分子间交联，形成网状结构，因此刚性大、硬度高、耐温高、不易燃、制品尺寸稳定性好，但性脆。因而绝大多数热固性树脂在成型为制品前，都加入各种增强材料，如木粉、矿物粉、纤维或纺织品等使其增强，制成增强塑料。在热固性树脂中，加入增强材料和其他添加剂，如固化剂、着色剂、润滑剂等,即能制成热固性塑料，有的呈粉状、粒状,有的作成团状、片状，统称模塑料。热固性塑料常用的加工方法有模压、层压、传递模塑、浇铸等，某些品种还可用于注射成型。 热固性树脂多用缩聚（见聚合）法生产。常用热固性树脂有酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰胺－甲醛树脂、环氧树脂、不饱和树脂、聚氨酯、聚酰亚胺等。热固性树脂主要用于制造增强塑料、泡沫塑料、各种电工用模塑料、浇铸制品等，还有相当数量用于胶粘剂和涂料。 从发展看，热固性树脂还在进一步改进质量，研制新品种，以满足新加工工艺开发的要求。用弹性体和热塑性树脂进行改性、开发注塑级热固性模塑料以及反应注射成型用专用树脂及配方，近年来已受到很大重视。采用互穿聚合物网络技术将为热固性树脂的合成开辟新途径。[1] 固化和玻璃化是两个完全不同的过程，热固型树脂固化温度以上才能发生交联反应，而玻璃态到高弹态转变是相变问题。一个是化学过程、一个是物理过程，研究玻璃化的时候可以不理固化的问题。对应到工程上就是固化的时候看固化温度，树脂的最高工作温度看玻璃化温度。 环氧树脂溶解液固化剂
热塑性树脂和热固性树脂的概念和区别 集团公司文件内部编码：（TTT-UUTT-MMYB-URTTY-ITTLTY-
热塑性树脂和热固性树脂的概念和区别 热固性树脂简介 树脂加热后产生，逐渐硬化成型，再受热也不软化，也不能溶解。热固性树脂其分子结构为体型，它包括大部分的缩合树脂，热固性树脂的优点是耐热性高，受压不易变形。其缺点是较差。热固性树脂有酚醛、环氧、氨基、不饱和聚酯以及硅醚树脂等。 指在加热、加压下或在固化剂、紫外光作用下，进行化学反应，交联固化成为不溶不熔物质的一大类。这种树脂在固化前一般为分子量不高的固体或粘稠液体；在成型过程中能软化或流动，具有可塑性，可制成一定形状，同时又发生化学反应而交联固化；有时放出一些副产物，如水等。此反应是不可逆的，一经固化，再加压加热也不可能再度软化或流动;温度过高,则分解或碳化。这也就是与热塑性树脂的基本区别。 在塑料工业发展初期,热固性树脂所占比例很大,一般在50%以上。随着石油化工的发展，热塑性树脂产量剧增，到80年代，热固性树脂在世界合成树脂总产量中仅占10%～20%。 热固性树脂在固化后，由于分子间交联，形成网状结构，因此刚性大、硬度高、耐、不易燃、制品尺寸稳定性好，但性脆。因而绝大多数热固性树脂在成型为制品前，都加入各种，如木粉、矿物粉、或纺织品等使其增强，制成增强塑料。在热固性树脂中，加入增强材料和其他添加剂，如固化剂、着色剂、润滑剂等,即能制成热固性塑料，有的呈粉状、粒状,有的作成团状、片状，统称模塑料。热固性塑料常用的加工方法有模压、层压、传递模塑、浇铸等，某些品种还可用于。 热固性树脂多用缩聚（见聚合）法生产。常用热固性树脂有酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰胺－甲醛树脂、环氧树脂、不饱和树脂、聚氨酯、聚酰亚胺等。热固性树脂主要用于
热塑性树脂和热固性树脂的概念和区别 热固性树脂简介 树脂加热后产生，逐渐硬化成型，再受热也不软化，也不能溶解。热固性树脂其分子结构为体型，它包括大部分的缩合树脂，热固性树脂的优点是耐热性高，受压不易变形。其缺点是较差。热固性树脂有酚醛、环氧、氨基、不饱和聚酯以及硅醚树脂等。 指在加热、加压下或在固化剂、紫外光作用下，进行化学反应，交联固化成为不溶不熔物质的一大类。这种树脂在固化前一般为分子量不高的固体或粘稠液体；在成型过程中能软化或流动，具有可塑性，可制成一定形状，同时又发生化学反应而交联固化；有时放出一些副产物，如水等。此反应是不可逆的，一经固化，再加压加热也不可能再度软化或流动;温度过高,则分解或碳化。这也就是与热塑性树脂的基本区别。 在塑料工业发展初期,热固性树脂所占比例很大,一般在50%以上。随着石油化工的发展，热塑性树脂产量剧增，到80年代，热固性树脂在世界合成树脂总产量中仅占10%～20%。 热固性树脂在固化后，由于分子间交联，形成网状结构，因此刚性大、硬度高、耐、不易燃、制品尺寸稳定性好，但性脆。因而绝大多数热固性树脂在成型为制品前，都加入各种，如木粉、矿物粉、或纺织品等使其增强，制成增强塑料。在热固性树脂中，加入增强材料和其他添加剂，如固化剂、着色剂、润滑剂等,即能制成热固性塑料，有的呈粉状、粒状,有的作成团状、片状，统称模塑料。热固性塑料常用的加工方法有模压、层压、传递模塑、浇铸等，某些品种还可用于。 热固性树脂多用缩聚（见聚合）法生产。常用热固性树脂有酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰胺－甲醛树脂、环氧树脂、不饱和树脂、聚氨酯、聚酰亚胺等。热固性树脂主要用于制造增强塑料、泡沫塑料、各种电工用模塑料、浇铸制品等，还有相当数量用于胶粘剂和涂料。 从发展看，热固性树脂还在进一步改进质量，研制新品种，以满足新加工工艺开发的要求。用弹性体和热塑性树脂进行改性、开发注塑级热固性模塑料以及用专用树脂及配方，近年来已受到很大重视。采用互穿网络技术将为热固性树脂的合成开辟新途径。 热固性树脂的分类 除不饱和聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂外，热固性树脂主要有以下品种。 一、三聚氰胺甲醛树脂 三聚氰胺甲醛树脂是由三聚氰胺和甲醛缩聚而成的热固性树脂。用玻璃纤维增强的三聚氰胺甲醛层压板具有高的力学性能、优良的耐热性和电绝缘性及自熄性。 二、呋喃树脂 由糠醛或糠醇本身进行均聚或与其它单体进行共缩聚而得到的缩聚产物，习惯上称为呋喃树脂。这类树脂的品种很多，其中以糠醛苯酚树脂、糠醛丙酮树脂及糠醇树脂较为重要。 （1）糠醛苯酚树脂。糠醛可与苯酚缩聚生成二阶热固生树脂，缩聚反应一般用碱性催化剂。常用的碱性催化剂有氢氧化钠、碳酸钾或基它碱土金属的氢氧化物。糠醛苯酚树脂的主要特点是在给定的固化速度时有较长的流动时间，这一工艺性能使它适宜用作模塑料。用糠醛苯酚树脂制备的压塑粉特别适于压制形状比较复杂或较大的制品。模压制品的耐热性比酚醛树脂好，使用温度可以提高10～20℃，尺寸稳定性、电性能也较好。 （2）糠醛丙酮树脂。糠醛与丙酮在碱性条件下进行缩合反应形成糠酮单体缤纷可与甲醛在酸性条件下进一步缩聚，使糠酮单体分子间以次甲基键连接起来，形成糠醛丙酮树脂。 （3）糠醇树脂。糠醇在酸性条件下很容易缩聚成树脂。一般认为，在缩聚过程中糠醇分子中的羟甲基可以与另一个分子中的α氢原子缩合，形成次甲基键，缩合形成的产物中仍有羟甲基，可以继续进行缩聚反应，最终形成线型缩聚产物糠醇树脂。 呋喃树脂的性能及应用——未固化的呋喃树脂与许多热塑性和热固性树脂有很好的混容性能，因此可与环氧树脂或酚醛树脂混合来加以改性。固化后的呋喃树脂耐强酸（强氧化性的硝酸
环氧树脂复合材料 复合材料是由基体材料和增强材料复合而成的多相体系固体材料。它充分发挥了各组分材料的特点和潜在能力，通过各组分的合理匹配和协同作用，呈现出原来单一材料(均质材料、单相材料)所不具有的优异的新性能，从而达到对材料某些性能的综合要求。复合材料的出现在材料发展史上具有划时代的意义。受到国内外的极大重视。其发展之迅猛在历史上是空前的。已在工业、农业、交通、军事、科学技术和人民生活等各个领域广为应用。尤其是在航空、航天等尖端技领域中已成为不可缺少的重要的结构材料。无怪乎有人认为21世纪将进入“复合材料时代”。 热固性树脂基复合材料是目前研究得最多、应用得最广的一种复合材料。它具有质量轻、强度高、模量大、耐腐蚀性好、电性能优异、原料来源广泛，加工成型简便、生产效率高等特点，并具有材料可设计性以及其他一些特殊性能，如减振、消音、透电磁波、隐身、耐烧蚀等特性，已成为国民经济、国防建设和科技发展中无法取代的重要材料。在热固性树脂基复合材料中使用最多的树脂仍然是酚醛树脂、不饱和聚酪树脂和环氧树脂这三大热固性树脂。这三种树脂阶性能各有特点：酚醛树脂的耐热性较高、耐酸性好、固化速度快，但较脆、需高压成型；不饱和聚酪树脂的工艺性好、价格最低，但性能较差；环氧树脂的粘结强度和内聚强度高，耐腐蚀性及介电性能优异，综合性能最好，但价格较贵。因此，在实际工程中环氧树脂复合材料多用于对使用性能要求高的场合，如用作结构材料、耐腐蚀材料、电绝缘材料及透波材料等。 1、环氯树脂复合材料的分类 环氧树脂复合材料(简称环氧复合材料，也有人称为环氧增强塑料)的品种很多，其名称、含义和分类方法也没有完全统一，但大体上讲可按以下方法分类。 (1)按用途可分为环氧结构复合材料、环氧功能复合材料和环氧功能型结构复合材料。结构复合材料是通过组成材料力学性能的复合，使之能用作受力结构材料，并能按受力情况设计和制造材料，以达到材料性能册格比的最佳状态。功能复合材料是通过组成材料其他性能(如光、电、热、耐腐蚀等)的复合，以得到具有某种理想功能的材料。例如环氧树脂覆铜板、环氧树脂电子塑封料、雷
先进树脂基复合材料研究进展 摘要：本文介绍了颗粒增强、无机盐晶须增强、光固化等类型的树脂基复合材料，亦指出热固性、环氧树脂基复合材料，并简述了制备方法和新技术的应用。 关键词：树脂基复合材料，颗粒增强，无机盐晶须增强，光固化，制备方法，新技术ADVANCE THE RESEARCH OF POLYMER MATRIX COMPOSITES ABSTRACT: The particulate reinforced、inorganic salt whisker, light-cured of resin matrix composites were introduced in this paper,the thermosetting and thermoplastic resin matrix composites was also show in the paper.This paper also discussed the application of new preparation method and technology. Keywords: resin matrix composites,particulate reinforced,inorganic salt whisker, light-cured,preparation method,new technology 先进树脂基复合材料是以有机高分子材料为基体、高性能连续纤维为增强材料、通过复合工艺制备而成，并具有明显优于原组分性能的一类新型材料。目前航空航天领域广泛应用的先进树脂基复合材料主要包括高性能连续纤维增强环氧、双马和聚酞亚胺基复合材料[1]。树脂基复合材料具有比强度高、比模量高、力学性能可设计性强等一系列优点，是轻质高效结构设计最理想的材料[2]。用复合材料设计的航空结构可实现20％一30％的结构减重；复合材料优异的抗疲劳和耐腐蚀性，能提高飞机结构的使用寿命，降低飞机结构的全寿命成本；复合材料结构有利于整体设计和制造，可在提高飞机结构效率和可靠性的同时，采用低成本整体制造工艺降低制造成本。可见复合材料的应用和发展是大幅提高飞机安全性、经济性等市场竞争指标的重要保证，复合材料的用量已成为衡量飞机先进性和市场竞争力的重要标志。 纤维增强树脂基复合材料是在树脂基体中嵌人高性能纤维，比如碳纤维、超高分子量聚乙烯纤维和芳纶纤维等所制得的材料[3]。树脂基体可以分为热塑性树脂和热固性树脂两种，常用的热塑性树脂有聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)等;常用的热固性树脂有酚醛树脂、环氧树脂和聚醋树脂等。由于纤维增强复合材料具有高强度、高模量、低密度等一系列优良特性，其在航空航天、汽车、建筑、防护、运动器材和包装等领域已有广泛的应用。然而新材料新技术的发展使人们对纤维增强复合材料的性能有了更高的期望，所以高性能纤维增强树脂基复合材料依然是近年来的研究热点。 1 先进树脂基复合材料体系 1.1 纤维增强 纤维增强树脂基复合材料由纤维和树脂基体两部分组成，纤维起承担载荷的作用，树脂均匀传递应力，界面在应力传递的过程中起到关键的作用，是纤维与树脂问应力传递的纽带．随着对复合材料界面性能研究的不断的深入，人们发现纤维的浸润性能、纤维与树脂间的键台及纤维与树脂间的机械嵌合作用等因素对复合材料的性能影响显著，并以此设计出一系列提高界面粘接强度的方法，有效地提高了纤维复合材料的界面性能[4]． 1.1.1碳纤维(CF)增强树脂基复合材料 碳纤维以热碳化方式由聚丙烯睛、沥青或粘胶加工而成，具有高强度、高模量、优异的耐酸碱性和抗蠕变性[4J。对碳纤维增强树脂基复合材料的研究主要集中在对纤维进行改性、对树脂基体进行改性和改善纤维和树脂基体的粘接性能这几个方面。 1.1.2超高强度聚乙烯纤维(uHMPE)， 超高分子量聚乙烯纤维(UHMWPE)是1975年由荷兰DSM公司采用凝胶纺丝一超拉伸技术研制成功并实现工业化生产的高强高模纤维。UHMWPE纤维中大分子具有很高的取向度和结晶程度，纤维大分子几乎处于完全伸直的状态，赋予最终纤维高强度、高模量、低密度、耐酸碱
热固性复合材料的回收利用 2010-2-3 来源：网络文摘【全球塑胶网2010年2月3日网讯】 过去，废旧复合材料主要采用焚烧处理，后来其回收利用主要用作粉末填料，但最近人们利用裂解法裂解聚合物复合材料，使有机聚合物裂解生成油状烃化合物、气体等，残留的纤维也可用于复合材料的再生产。 复合材料解体要经裁剪（切断）、破碎、粗碎（粒径2?10mm)、细碎，甚至微粉碎（粒径＞200目）后，再加以利用。解体可用油压式压碎机压坏，也可用爆破技术。切断可用回转刀等技术切断，一般尺寸为1?2ｍ；破碎是将1ｍ左右的废料破碎成15cm左右的加工碎粒。这里主要介绍废旧的玻璃纤维增强塑料(GFRP)回收利用。 ＧＦＲＰ材料的回收利用有几种方法：①将ＦＲＰ材料如ＳＭＣ或BMC(片状模塑料或团状模塑料）废料粉碎，在SMC和BMC模压料中用作填料或用在热塑性塑料配方中作填料；②将废料进行化学回收利用，如把SMC等废料进行裂解，回收油和填料。 1.物理回收方法 SMC经粉碎可以用作热固性树脂或热塑性树脂的增强材料或填料。当100%原始填料或增强材料被回收SMC替代时，制得的复合材料的力学性能要比标准复合材料的性能差，但在某些场合是可以使用的。优化配方或优化加工过程，如粒状SMC用偶联剂上胶，可以改善复合材料的性能。 回收SMC可再用在SMC中。用粉碎SMC(微粉）替代部分CaCO3,可见粉碎料完全可以部分替代CaCO3，产品的最终性能没有太大变化。 回收的SMC废料也可用在BMC中。固化的SMC废料被粉碎成粒子，根据粗细不同（粗9.5mm，细4.8mm)混入BMC配方中，可替代10%~20% 标准填料。可见拉伸强度和模量有较大的损失，加粗粒SMC填料的损失更大。冲击强度也受填料的影响。 粉碎的SMC也可以加入到聚乙烯和聚丙烯中，量可达50%。可见拉伸模量、弯曲模量都有提高，热变形温度有较大提高，缺口冲击强度有所改善。用短纤维增强PP作为对比，后者的热变形温度大大提高，缺口冲击强度、拉伸模量成倍提高，这说明SMC粒子在PP 中仅作填料，而不是作增强料。 若将SMC废料粉碎成更小的粒子（30μm)，可以用于替代SMC配方中的碳酸钙。每100份树脂可加到88份细粉末，但黏度要求所加的量不能太高。在低份量时，SMC的性能不受影响；在高份量时，一些性能有所降低，但影响不是非常严重；当用量高于30%时，表面质量将受影响。例如印刷电路板通过分离铜材料后，粉碎成各种尺寸的粒子，可用于热塑性塑料的填料。 2.化学回收方法 SMC裂解产物有气体、液体和残留物。裂解气可直接用于燃烧，液体可作汽油和燃油，残留物可用于BMC作部分填料。裂解温度在400~600℃之间比较好，温度低获得的液体具
热固性复合材料与热塑性复合材料 1热固性树脂基复合材料 热固性树脂基复合材料是应用十分广泛的复合型材料，这种材料是经过复合而成，在多高科技产品中都得到了广泛的应用与研究，例如在大型客运机的应用中，其不仅减轻了重量，并且还优化了飞机的性能，减轻了飞机在飞行过程中的阻碍，热固性树脂具有非常优异的开发潜能，其应用领域也会在其改性后得到更大的发展。 典型的热固性树脂复合材料分为以下几种： （1）酚醛树脂复合材料:随着对阻燃材料的强烈需求，美国西化学公司，道化学公司等一系列大型化学公司都先后研制成功了新一代的酚醛树脂复合材料。其具有优异的阻燃、低发烟、低毒雾性能和更加优异的热机械物理性能。在制备这种具有阻燃效果的材料上，研究人员重新设计思路，在加入不饱和键等其他基团条件下，提高了反应速度，减少了挥发组分。使酚醛树脂复合材料在其应用领域得到大力发展。 (2)环氧树脂复合材料:由于环氧树脂本身的弱点，研究人员对其进行了两面的改性研究，一面是改善湿热性能提高其使用温度;另一面则是提高韧性，进而提高复合材料的损伤容限。含有环氧树脂所制备的复
合材料己经大力应用到机翼、机身等大型主承力构件上。 (3)双马来酞亚胺树脂复合材料:在双马来酞亚胺树脂复合材料中，由于双马来酞亚胺树脂具有流动性和可模塑性，良好的耐高温、耐辐射、耐湿热、吸湿率低和热膨胀系数小等优异性能，所以这种树脂则会广泛运用在绝缘材料、航空航天结构材料、耐磨材料等各个领域中。(4)聚酰亚胺复合材料:聚酰亚胺复合材料具有高比强度，比模量以及优异的热氧化稳定性。其在航空发动机上得到了广泛应用，主要可明显减轻发动机重量，提高发动机推重比。所以在航天航空领域得到了大力的发展和运用。 2热塑性树脂基复合材料 热塑性树脂基复合材料:其自身中的基体是热塑性树脂，该类复合材料是由热塑性树脂基体、增强相以及一些助剂组成。在热塑性复合材料中最典型和最常见的热塑性树脂有聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚酯树脂、聚碳酸树脂、聚甲醛树脂、聚醚酮类、热塑性聚酰亚胺、聚苯硫醚、聚飒等。 而热塑性树脂复合材料具有很多的特点，以下概述了一些热塑性树脂复合材料的特点。
HFUT Polymer Matrix Composites 1HFUT Polymer Matrix Composites 2 6.1 概述 1、定义： 热塑性复合材料是以热塑性树脂为基体，以纤维为增强材料制成的复合材料。 2、分类： ①按性能分： 普通型复合材料 高性能热塑性复合材料 HFUT Polymer Matrix Composites 3②按增强材料形状分： 短纤维增强热塑性复合材料连续纤维增强热塑性复合材料 3、特性： 韧性、加工速度、废料的回收等 HFUT Polymer Matrix Composites 4 HFUT Polymer Matrix Composites 5 4、热塑性复合材料的成型方法分类： 短纤维增强热塑性树脂的成型方法：注塑和挤出连续纤维增强热塑性树脂成型方法： 片状模塑料冲压成型工艺预浸料模压成型工艺片状模塑料真空成型工艺预浸纱缠绕成型工艺拉挤成型工艺 HFUT Polymer Matrix Composites 6 6.2 预浸料或片状模塑料的制备 关键技术：热塑性树脂的浸渍技术1、预浸渍技术： 预浸渍后浸渍 主要特征：增强材料的完全浸润和浸渍，无缺陷，树脂 分布均匀。
HFUT Polymer Matrix Composites 7①熔融浸渍： ②溶剂辅助浸渍： 缺点：树脂粘度高，浸渍效果难达到；优点：无需溶剂缺点：溶剂沸点高，难除去；留在树脂中有增塑作用。优点：粘度小，可采用类似热固性树脂的浸渍技术。 HFUT Polymer Matrix Composites 8 2、后浸渍技术： ——仅是纤维和树脂的物理混合 包括：薄膜层叠、粉末涂料、包裹、共纺织、混杂 HFUT Polymer Matrix Composites 93、热塑性片状模塑料的制备： （国外简称GMT 或AZDEL ）①GMT 的干法工艺： HFUT Polymer Matrix Composites 10 优点： 增强材料可以任意设计、铺层，并可选择多种增强材料，生产不污染环境。 常用：PP 、PVC 、尼龙等。 工艺： 熔融浸渍法，即将连续纤维毡和PP 塑料片叠合后，在加热加压下使PP 浸透玻纤毡，排除气泡，冷却定型后制成GMT 。HFUT Polymer Matrix Composites 11②GMT 的湿法工艺：HFUT Polymer Matrix Composites 12 特点： 纤维和树脂分布均匀，纤维含量高。但该工艺不能用连续纤维，增强材料不能按需要铺设，生产过程有污水排放。 工艺： 将粉末树脂和短纤（10-15mm ）在拌浆槽内加水或泡沫悬浮剂搅拌成均匀的悬浮料浆，用泵输送到传送网带上，经减压脱水，形成湿毡，再干燥，收卷成坯料，在复合机内加热、加压、冷却、切断成GMT 。
热塑性复合材料在飞机上的应用 张磊杨卫平张丽 （中航工业一飞院，西安） Ｔhe applications of Thermoplastic matrix Composite on aircraft 摘要：阐述了热固性复合材料的缺点，分析了热塑性复合材料的优势，并介绍了其在国内、外军用飞机和民用飞机上的应用情况，指出了国内外的差距，最后对国内纤维增强热塑性复合材料的发展提出了建议。 Abstract: In this study we analyzed the disadvantage of thermosetting matrix composites, the advantage of thermoplastic matrix composites and introduced the applications of thermoplastic matrix composites on aircraft. In addition we pointed out the gap and summarized the research orientation of thermoplastic matrix composites. 关键词：热塑性、热固性、聚醚醚酮、聚苯硫醚、抗冲击性 Keywords: Thermoplastic、Thermosetting、PEEK、PPS、impact resistance 复合材料按树脂类型可分为热固性复合材料和热塑性复合材料。目前国内外飞机上，大量使用的复合材料为热固性复合材料，包括机翼、机身等主要承力构件。但是热固性复合材料通常采用热压罐生产工艺，成型时间长，而且在材料运输、存储、工艺准备、实施等方面要求都比较严格，因此生产成本比较高。另外热固性复合材料对冲击比较敏感，设计和使用时要重点考虑冲击对结构性能的影响。而热塑性复合材料在这些方面都有一定优势，所以近年来其逐步受到重视[1]。 1 热塑性复合材料的优点 与热固性复合材料相比，热塑性复合材料主要有以下优点[2～5]： （1）韧性、损伤容限性能、抗冲击，抗裂纹扩展等性能较好。由于热塑性树脂分子链的运动能力比热固性树脂强得多，因此热塑性树脂的韧性普遍要高很多，有利于改善复合材料的抗冲击损伤能力。以碳纤维/聚醚醚酮(PEEK)树脂复合材料为例，其压缩后冲击强度（CAI）值高达342 MPa，与第一代环氧复合材料170 MPa，增韧环氧复合材料250 MPa的平均水平相比，优势明显； （2）成型周期短，生产效率高，节约成本。热固性复合材料主要的成型方法是预浸料/热压罐工艺，热压罐固化消耗大量的能源和时间，增加制造成本，而热塑性复合材料的成型过程仅仅发生加热变软和冷却变硬的物理变化，只需升温、加压成型、冷却即可完成制备过程，可采用热压成型工艺，故成型周期短、生产效率高、成本低。另外，热塑性复合材料在材料运输、存储、工艺准备、实施等比热固性复合材料要求低，因此生产成本更低。两种材料生产制造对比见下表1； 表1 热固性和热塑性复合材料对比 属性热固性复合材料热塑性复合材料 材料运输材料低温运输，并需要温度监控材料普通运输 材料存储1、低温存储，-18℃以下存储； 2、材料力学性能寿命，一般12个月； 3、工艺性能寿命，一般240小时； 1、室温存储，一般库房即可； 2、材料力学性能寿命无要求； 3、工艺实施无特殊要求；
热塑性复合材料 一、热塑性复合材料的现状和发展趋势 热塑性复合材料可在熔融状态下可成为无定形状的制品，并可再加热熔融而制成另一种形状的制品，还可重复多次再生使用而其物理机械性能不发生显著的变化。另外，它可一次性制成形状十分复杂而尺寸十分精密的制品，生产周期仅需数分钟。由于热塑性塑料经过增强后，性能大为提高，有些机械性能已跨进了金属强度的范围，从而大大扩展了复合材料的使用范围，可以代替金属和木材。 热塑性复合材料抗冲击损伤容限高，冲击后残余压缩强度比热固性复合材料大，并且热塑性复合材料具有好的热压缩强度。由于热塑性复合材料加工中的高温和高粘度，所使用的模具成本高，而且热塑性树脂高温强度和化学稳定性不如热固性树脂，加上使用经验不足，应用还不十分广泛。 在过去5年里，全球热塑性复合材料（TPC）市场需求显著增长，预计未来5年全球TPC出货量将以5.9%的速度增长，2014年TPC市场将达到62亿美元。 全球领先的管理咨询和市场研究机构Lucintel公司对世界TPC市场进行全面分析后，发表了一份题为《2009~2014年全球热塑性复合材料市场的机遇：趋势、展望与机会分析》的研究报告。按照这项研究，最近5年TPC的热点是LFT 即长纤维增强TPC应用。运输行业成为TPC最大的市场，超过了消费品市场。为了获得竞争优势，材料供应商已经将技术开发重点放在客户定制解决方案上，秉承以客户需求为导向、以创新为推动的发展战略，从而实现更广泛的市场渗透。文中还指出，TPC供应商必须理顺价格，改善加工性能、产品性能，提高生产效率以及产品回收率。 二、热塑性复合材料的应用 （1)作为金属材料的取代物 多年以来，热塑性复合材料正在替代轿车和轻型货车上的金属部件，这不仅仅是为了获得美观的外壳，更主要的是集成起来的组件可以降低重量和成本，并且大大简化了生产线的操作。具体说来其优点如下： 降低成本—用热塑性复合材料制造零件部件，使原先需组合的零件简化成一个整体部件，从而提高生产效率，降低废/次品率，最终降低成本。 降低重量—热塑性复合材料的密度一般为0.9g/cm^3-1.6g/cm^3，大大低于金属材料，用这种材料制造汽车零配件，可减轻汽车重量，节省燃料，提高燃料使用率，亦符合环保要求，减轻汽车重量100Kg，可降低燃料消耗8-11.5L；减轻200Kg，则可降低燃料消耗21-26L，效果明显。 提高生产效率—采用热塑性复合材料制造零部件，从设计到投产所需的时间缩短，原先需花4年作一个小的设计变动，用8年来引进一个新的工艺，现在更新一条生产线平均只需24个月。 降低噪音，增加舒服感—顾客需要汽车内部的舒适，这就需要更多的塑料制品（包括仪表板，座椅，汽车内部装潢部件）。热塑性复合材料的内部阻尼很高，消音效果良好；并且着色容易，如可连续染色、涂漆、镀金属等。
创作编号： GB8878185555334563BT9125XW 创作者：凤呜大王* 热塑性树脂和热固性树脂的概念和区别 热固性树脂简介 树脂加热后产生化学变化，逐渐硬化成型，再受热也不软化，也不能溶解。热固性树脂其分子结构为体型，它包括大部分的缩合树脂，热固性树脂的优点是耐热性高，受压不易变形。其缺点是机械性能较差。热固性树脂有酚醛、环氧、氨基、不饱和聚酯以及硅醚树脂等。 指在加热、加压下或在固化剂、紫外光作用下，进行化学反应，交联固化成为不溶不熔物质的一大类合成树脂。这种树脂在固化前一般为分子量不高的固体或粘稠液体；在成型过程中能软化或流动，具有可塑性，可制成一定形状，同时又发生化学反应而交联固化；有时放出一些副产物，如水等。此反应是不可逆的，一经固化，再加压加热也不可能再度软化或流动;温度过高,则分解或碳化。这也就是与热塑性树脂的基本区别。 在塑料工业发展初期,热固性树脂所占比例很大,一般在50%以上。随着石油化工的发展，热塑性树脂产量剧增，到80年代，热固性树脂在世界合成树脂总产量中仅占10%～20%。 热固性树脂在固化后，由于分子间交联，形成网状结构，因此刚性大、硬度高、耐温高、不易燃、制品尺寸稳定性好，但性脆。因而绝大多数热固性树脂在成型为制品前，都加入各种增强材料，如木粉、矿物粉、纤维或纺织品等使其增强，制成增强塑料。在热固性树脂中，加入增强材料和其他添加剂，如固化剂、着色剂、润滑剂等,即能制成热固性塑料，有的呈粉状、粒状,有的作成团状、片状，统称模塑料。热固性塑料常用的加工方法有模压、层压、传递模塑、浇铸等，某些品种还可用于注射成型。 热固性树脂多用缩聚（见聚合）法生产。常用热固性树脂有酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰胺－甲醛树脂、环氧树脂、不饱和树脂、聚氨酯、聚酰亚胺等。热固性树脂主要用于制造增强塑料、泡沫塑料、各种电工用模塑料、浇铸制品等，还有相当数量用于胶粘剂和涂料。 从发展看，热固性树脂还在进一步改进质量，研制新品种，以满足新加工工艺开发的要求。用弹性体和热塑性树脂进行改性、开发注塑级热固性模塑料以及反应注射成型用专用树脂及配方，近年来已受到很大重视。采用互穿聚合物网络技术将为热固性树脂的合成开辟新途径。
纤维增强热塑性材料FRTP简述 张月 20090546 材料科学与工程学院090201 摘要： 热塑性复合材料是以玻璃纤维，碳纤维，芳烃纤维及其他材料增强各种热塑性树脂的总称，国外称其为FRTP。先进的纤维增强热塑性复合材料纤维增强热塑性树脂复合材料，具韧性耐蚀性和抗疲劳性高，成型工艺简单周期短，材料利用率高（无废料），预浸料存放环境与时间无限制等优异性能而得到快速发展。近20年来，随着刚性、耐热性及耐介质性能好的芳香族热塑性树脂基体的出现，以及具有高强度、高模量、耐高温、耐腐蚀等优异性能碳纤维、芳伦纤维、碳氟纤维（PTFE）等高性能纤维的发展，使先进热塑性复合材料克服了一般FRTP使用温度低，模量小，强度差等缺点，使其在航空航天等高科技领域获得越来越多的应用。 关键字：浸渍、成型工艺 Fiber Reinforced Thermoplastic Material FRTP Briefly ZhangYue 20090546 Material science and engineering college 090201 Abstract: Thermoplastic composite material is glass fiber, carbon fiber, aromatic fiber and other materials increase the floorboard of all sorts of thermoplastic resin, foreign called the FRTP. Advanced fiber reinforced thermoplastic composite fiber reinforced thermoplastic resin composites, with toughness corrosion resistance and fatigue resistance is high, the molding process simple cycle short, material utilization high (no waste), prepreg deposit environment and time unlimited superior performance and got rapid development. Over the past 20 years, with rigidity, heat resistance and
环氧树脂基复合材料 1.前言 环氧树脂是聚合物基复合材料中应用最广泛的热固性树脂之一，对环氧树脂的改性及应用技术研究也一直没有停止过。环氧树脂是先进复合材料应用最广泛的树脂体系。它可以适用于多种成型工艺，可配制成不同配方。可调节粘度范围大以便适用于不同的生产工艺。它的存储寿命长，固化不释放出挥发物，固化收缩率低，固化后的制品具有极佳的尺寸稳定性、良好的耐热、耐湿性能和高的绝缘性，因此，目前环氧树脂统治着高性能复合材料的发展。 2.环氧树脂简介 2.1环氧树脂的性质 环氧树脂是泛指分子中含有两个或两个以上环氧基团的有机高分子化合物，除个别外，它们的相对分子质量都不高。环氧树脂的分子结构是以分子链中含有活泼的环氧基团为其特征，环氧基团可以位于分子链的末端、中间或成环状结构。由于分子结构中含有活泼的环氧基团，使它们可与多种类型的固化剂发生交联反应而形成不溶、不熔的具有三向网状结构的高聚物。环氧树脂具有以下的性质： (1) 力学性能高。环氧树脂具有很强的内聚力，分子结构致密，所以它的力学性能高于酚醛树脂和不饱和聚酯等通用型热固性树脂。 (2) 附着力强。环氧树脂固化体系中含有活性极大的环氧基、羟基以及醚键、胺键、酯键等极性基团，赋予环氧固化物对金属、陶瓷、玻璃、混凝士、木材等极性基材以优良的附着力。 (3) 固化收缩率小。一般为1%～2%。是热固性树脂中固化收缩率最小的品种之一(酚醛树脂为8%～10%；不饱和聚酯树脂为4%～6%；有机硅树脂为4%～8%)。线胀系数也很小，一般为6×10-5/℃。所以固化后体积变化不大。 (4) 工艺性好。环氧树脂固化时基本上不产生低分子挥发物，所以可低压成型或接触压成型。能与各种固化剂配合制造无溶剂、高固体、粉末涂料及水性涂料等环保型涂料。(5) 优良的电绝缘性。环氧树脂是热固性树脂中介电性能最好的品种之一。 (6) 稳定性好，抗化学药品性优良。不含碱、盐等杂质的环氧树脂不易变质。
除不饱和聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂外，热固性树脂主要有以下品种。 一、三聚氰胺甲醛树脂 三聚氰胺甲醛树脂是由三聚氰胺和甲醛缩聚而成的热固性树脂。用玻璃纤维增强的三聚氰胺甲醛层压板具有高的力学性能、优良的耐热性和电绝缘性及自熄性。 二、呋喃树脂 由糠醛或糠醇本身进行均聚或与其它单体进行共缩聚而得到的缩聚产物，习惯上称为呋喃树脂。这类树脂的品种很多，其中以糠醛苯酚树脂、糠醛丙酮树脂及糠醇树脂较为重要。 （1）糠醛苯酚树脂。糠醛可与苯酚缩聚生成二阶热固生树脂，缩聚反应一般用碱性催化剂。常用的碱性催化剂有氢氧化钠、碳酸钾或基它碱土金属的氢氧化物。糠醛苯酚树脂的主要特点是在给定的固化速度时有较长的流动时间，这一工艺性能使它适宜用作模塑料。用糠醛苯酚树脂制备的压塑粉特别适于压制形状比较复杂或较大的制品。模压制品的耐热性比酚醛树脂好，使用温度可以提高10～20℃，尺寸稳定性、电性能也较好。 （2）糠醛丙酮树脂。糠醛与丙酮在碱性条件下进行缩合反应形成糠酮单体缤纷可与甲醛在酸性条件下进一步缩聚，使糠酮单体分子间以次甲基键连接起来，形成糠醛丙酮树脂。 （3）糠醇树脂。糠醇在酸性条件下很容易缩聚成树脂。一般认为，在缩聚过程中糠醇分子中的羟甲基可以与另一个分子中的α氢原子缩合，形成次甲基键，缩合形成的产物中仍有羟甲
基，可以继续进行缩聚反应，最终形成线型缩聚产物糠醇树脂。 呋喃树脂的性能及应用——未固化的呋喃树脂与许多热塑性和热固性树脂有很好的混容性能，因此可与环氧树脂或酚醛树脂混合来加以改性。固化后的呋喃树脂耐强酸（强氧化性的硝酸和硫酸除外）、强碱和有机溶剂的侵蚀，在高温下仍很稳定。呋喃树脂主要用作各种耐化学腐蚀和耐高浊的材料。 （1）耐化学腐蚀材料呋喃树脂可用来制备防腐蚀的胶泥，用作化工设备衬里或其它耐腐材料。 （2）耐热材料呋喃玻璃纤维增强复合材料的耐热性比一般的酚醛玻璃纤维增强复合材料高，通常可在150℃左右长期使用。 （3）与环氧树脂或酚醛树脂混合改性将呋喃树脂与环氧树脂或酚醛树脂混休整使用，可改进呋喃玻璃纤维增强复合材料的力学性能以及制备时的工艺性能。这类复合材料已广泛用来制备化工反应器的搅拌装置、贮槽及管道等化工设备。 三、聚丁二烯树脂 聚丁二烯树脂是一种分子量不高的液体，大分子主链上主要包含1，2-结构，又称为1，2-聚丁二烯树脂。这种树脂的大分子链上具有很多乙烯基侧链，所以，在游离基引发剂存在下，可进一步交联成三向网络结构的体型高聚物。
热固性复合材料纤维缠绕工艺的关键技术 玻璃纤维缠绕是玻璃钢结构生产中的一种重要的成型工艺。由于这种工艺易于实现机械化、自动化，与其它成型工艺相比，劳动强度低，产品的质量稳定，成本低，因此得到了广泛的应用。 1、纤维缠绕工艺 纤维缠绕工艺一般可分为干法缠绕和湿法缠绕两类。所谓干法缠绕，是将干纤维束缠绕在芯模上，然后喷涂树脂，并用压辊滚压浸透的工艺方法。采用这种方法缠绕，设备清洁，可改善劳动条件，但对连续纤维的无捻性、浸透性要求较严，并需要充分滚压，否则容易发生干裂现象。 湿法缠绕是将浸胶后的玻璃纤维集束，在一定张力控制下直接缠绕在芯模上的工艺方法。采用这种方法可使不同规格纤维有较强的适应性，无需滚压即可使纤维充分浸透。使用这种方法生产的产品质量稳定，气密性能好。但对缠绕过程的各个环节需要严格的人工维护，从而增加了劳动强度。例如，导丝头、浸胶槽等装置在每次缠绕结束后必须认真刷洗，使其保持良好的清洁状态 无论采用上述哪一种缠绕工艺，选择纤维缠绕方向是十分重要的，因为纤维缠绕方向可以决定其结构在不同方向的强度比，可使玻璃钢结构获得合理的强度分配。内压圆筒是一个典型的例子，采用接近缠绕角θ=55°，就可使结构在环向与轴向的强度比（2：1），恰好与实际受力状态一致。 缠绕制品多为圆柱体、球体等，本讲座以管、罐为例讨论纤维缠绕工艺。 2、缠绕成型工艺原理 2.1 缠绕规律的分类： 2.1.1环向缠绕 这是圆柱体圆周方向的缠绕。缠绕时，芯模绕自己轴线作匀速转动，导丝头在平行于芯模轴线方向的筒身区间运动，芯模每转一周，导丝头移动一个纱片宽度，如此循环下去，直至纱片布满芯模圆筒段表面为止。 环向缠绕的特点是：缠绕只能在筒身段进行，不能缠封头（曲面体）。邻近纱片之间相接而不相交。纤维的缠绕角通常在85～90°之间。 为使纱片能一束挨一束地布满芯模表面，必须保证芯模旋转与导丝头平移，使这两个运动相互协调。 2.1.2 螺旋缠绕 芯模绕自己轴线匀速转动，导丝头按特定速度沿芯模轴线方向往复运动。于是，在芯模的筒身和封头上就实现了螺旋缠绕，其缠绕角约为12-70°。 在螺旋缠绕中，纤维缠绕不仅在圆筒段进行，而且在封头(曲面体)上也可进行。纤维从容器一端的极孔圆周上某点出发（或从圆筒体上），随后，按螺旋线轨迹经过圆筒段，进入另一端封头，如此循环下去，直至芯模表面均匀布满纤维止。由此可见，纤维缠绕的轨迹是由圆筒段的螺旋线和封头上与极孔相切的空间曲线所组成。在缠绕过程中，纱片若以右旋螺纹缠到芯模上，返回时，则以左旋螺纹缠到芯模上。 螺旋缠绕的特点是每条纤维都对应极孔圆周上的一个切点，相同方向邻近纱片之间相接而不相交，不同方向的纤维则相交。这样，当纤维均匀缠满芯模表面时，就构成了双层纤维层。 2.1.3纵向缠绕
热塑性树脂和热固性树脂的概念和区别 集团标准化办公室：[VV986T-J682P28-JP266L8-68PNN]
热塑性树脂和热固性树脂的概念和区别 热固性树脂简介 树脂加热后产生，逐渐硬化成型，再受热也不软化，也不能溶解。热固性树脂其分子结构为体型，它包括大部分的缩合树脂，热固性树脂的优点是耐热性高，受压不易变形。其缺点是较差。热固性树脂有酚醛、环氧、氨基、不饱和聚酯以及硅醚树脂等。 指在加热、加压下或在固化剂、紫外光作用下，进行化学反应，交联固化成为不溶不熔物质的一大类。这种树脂在固化前一般为分子量不高的固体或粘稠液体；在成型过程中能软化或流动，具有可塑性，可制成一定形状，同时又发生化学反应而交联固化；有时放出一些副产物，如水等。此反应是不可逆的，一经固化，再加压加热也不可能再度软化或流动;温度过高,则分解或碳化。这也就是与热塑性树脂的基本区别。 在塑料工业发展初期,热固性树脂所占比例很大,一般在50%以上。随着石油化工的发展，热塑性树脂产量剧增，到80年代，热固性树脂在世界合成树脂总产量中仅占10%～20%。 热固性树脂在固化后，由于分子间交联，形成网状结构，因此刚性大、硬度高、耐、不易燃、制品尺寸稳定性好，但性脆。因而绝大多数热固性树脂在成型为制品前，都加入各种，如木粉、矿物粉、或纺织品等使其增强，制成增强塑料。在热固性树脂中，加入增强材料和其他添加剂，如固化剂、着色剂、润滑剂等,即能制成热固性塑料，有的呈粉状、粒状,有的作成团状、片状，统称模塑料。热固性塑料常用的加工方法有模压、层压、传递模塑、浇铸等，某些品种还可用于。 热固性树脂多用缩聚（见聚合）法生产。常用热固性树脂有酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰胺－甲醛树脂、环氧树脂、不饱和树脂、聚氨酯、聚酰亚胺等。热固性树脂主要用于制造增强塑料、泡沫塑料、各种电工用模塑料、浇铸制品等，还有相当数量用于胶粘剂和涂料。 从发展看，热固性树脂还在进一步改进质量，研制新品种，以满足新加工工艺开发的要求。用弹性体和热塑性树脂进行改性、开发注塑级热固性模塑料以及用专用树脂及配方，近年来已受到很大重视。采用互穿网络技术将为热固性树脂的合成开辟新途径。 热固性树脂的分类 除不饱和聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂外，热固性树脂主要有以下品种。 一、三聚氰胺甲醛树脂 三聚氰胺甲醛树脂是由三聚氰胺和甲醛缩聚而成的热固性树脂。用玻璃纤维增强的三聚氰胺甲醛层压板具有高的力学性能、优良的耐热性和电绝缘性及自熄性。 二、呋喃树脂 由糠醛或糠醇本身进行均聚或与其它单体进行共缩聚而得到的缩聚产物，习惯上称为呋喃树脂。这类树脂的品种很多，其中以糠醛苯酚树脂、糠醛丙酮树脂及糠醇树脂较为重要。 （1）糠醛苯酚树脂。糠醛可与苯酚缩聚生成二阶热固生树脂，缩聚反应一般用碱性催化剂。常用的碱性催化剂有氢氧化钠、碳酸钾或基它碱土金属的氢氧化物。糠醛苯酚树脂的主要特点是在给定的固化速度时有较长的流动时间，这一工艺性能使它适宜用作模塑料。用糠醛苯酚树脂制备的压塑粉特别适于压制形状比较复杂或较大的制品。模压制品的耐热性比酚醛树脂好，使用温度可以提高10～20℃，尺寸稳定性、电性能也较好。 （2）糠醛丙酮树脂。糠醛与丙酮在碱性条件下进行缩合反应形成糠酮单体缤纷可与甲醛在酸性条件下进一步缩聚，使糠酮单体分子间以次甲基键连接起来，形成糠醛丙酮树脂。