复合材料工艺及设备概论
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复合材料及其聚合物基体概论
材料界资深专家、两院院士师昌绪在?材料大 词典?中给出比较全面完整的定义：复合材料是由 有机高分子、无机非金属或金属等几类不同的材 料通过复合工艺组合而成的新型材料，它既能保 存原组分材料的主要特色，又通过复合效应获得 原组分所不具备的特殊性能。可以通过材料设计 使各组分的性能互相补充并彼此关联。从而获得 新的优越性能，与一般材料简单混合有本质的区 别。
• 酚醛树脂〔PH〕：2006年我国酚醛树脂产量达45万吨，
居世界第三位；近几年以15%左右的速度增长，预计 2021年将到达78.7万吨 。
船艇 3%
其他 11%
车辆与地面设 施 3%
管道与贮罐 40%
工业器材 10%
建筑 33%
当前我国主要玻璃钢产品市场比例
“十五〞末期我国GF/UPR各类成型工艺产品比例
溶、不熔的三向网络构造，加热不能改变 其形状。
热塑性： 分子链呈线形或支化、局部交联形态存
在，可以通过加热改变其形状。
问题3 热固性与热塑性的本质区别是什么？
1.5 聚合物的开展概述
• 1907年酚醛树脂成为第一种合成树脂 • 1927年聚氯乙烯〔PVC〕 • 1931年聚甲基丙烯酸甲酯〔PMMA〕 • 1938年尼龙66纤维 • 1939年三聚氰胺-甲醛树脂 • 1941年不饱和聚酯树脂 • 1942年环氧树脂
2、助剂 改进工艺性能、或降低本钱。 如：固化剂〔引发剂/促进剂〕、稀释剂、增 韧剂〔增塑剂〕、触变剂、填料和颜料等。
1〕固化剂〔引发剂/促进剂〕：固化成形， 使聚合物由线型构造变成体型构造。
2〕稀释剂：降低树脂粘度。有活性与非 活性之分。
3〕增韧剂：降低脆性，提高韧性。有活 性与非活性之分。
4〕触变剂：提高树脂在静态下的粘度。 用于立面成型。
• 酚醛树脂〔PH〕：2006年我国酚醛树脂产量达45万吨，
居世界第三位；近几年以15%左右的速度增长，预计 2021年将到达78.7万吨 。
船艇 3%
其他 11%
车辆与地面设 施 3%
管道与贮罐 40%
工业器材 10%
建筑 33%
当前我国主要玻璃钢产品市场比例
“十五〞末期我国GF/UPR各类成型工艺产品比例
溶、不熔的三向网络构造，加热不能改变 其形状。
热塑性： 分子链呈线形或支化、局部交联形态存
在，可以通过加热改变其形状。
问题3 热固性与热塑性的本质区别是什么？
1.5 聚合物的开展概述
• 1907年酚醛树脂成为第一种合成树脂 • 1927年聚氯乙烯〔PVC〕 • 1931年聚甲基丙烯酸甲酯〔PMMA〕 • 1938年尼龙66纤维 • 1939年三聚氰胺-甲醛树脂 • 1941年不饱和聚酯树脂 • 1942年环氧树脂
2、助剂 改进工艺性能、或降低本钱。 如：固化剂〔引发剂/促进剂〕、稀释剂、增 韧剂〔增塑剂〕、触变剂、填料和颜料等。
1〕固化剂〔引发剂/促进剂〕：固化成形， 使聚合物由线型构造变成体型构造。
2〕稀释剂：降低树脂粘度。有活性与非 活性之分。
3〕增韧剂：降低脆性，提高韧性。有活 性与非活性之分。
4〕触变剂：提高树脂在静态下的粘度。 用于立面成型。
【复合材料概论】复习重点应试宝典
【复合材料概论】复习重点应试宝典第⼀章总论1、名词：复合材料基体增强体结构复合材料功能复合材料复合材料(Composite materials)，是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的⽅法，在宏观上组成具有新性能的材料。
包围增强相并且相对较软和韧的贯连材料，称为基体相。
细丝(连续的或短切的)、薄⽚或颗粒状，具有较⾼的强度、模量、硬度和脆性，在复合材料承受外加载荷时是主要承载相，称为增强相或增强体。
它们在复合材料中呈分散形式，被基体相隔离包围，因此也称作分散相。
结构复合材料：⽤于制造受⼒构件的复合材料。
功能复合材料：具有各种特殊性能（如阻尼，导电，导磁，换能，摩擦，屏蔽等）的复合材料。
2、在材料发展过程中，作为⼀名材料⼯作者的主要任务是什么？（1）发现新的物质，测试其结构和性能；（2）由已知的物质，通过新的制备⼯艺，改变其显微结构，改善材料的性能；（3）由已知的物质进⾏复合，制备出具有优良性能的复合材料。
3、简述现代复合材料发展的四个阶段。
第⼀代：1940-1960 玻璃纤维增强塑料第⼆代：1960-1980 先进复合材料的发展时期第三代：1980-2000 纤维增强⾦属基复合材料第四代：2000年⾄今多功能复合材料（功能梯度复合材料、智能复合材料）4、简述复合材料的命名和分类⽅法。
增强材料+（/）基体+复合材料按增强材料形态分：连续纤维复合材料，短纤维复合材料，粒状填料复合材料，编织复合材料；按增强纤维种类分类：玻璃纤维复合材料，碳纤维复合材料，有机纤维复合材料，⾦属纤维复合材料，陶瓷纤维复合材料，混杂复合材料（复合材料的“复合材料”）；按基体材料分类：聚合物基复合材料，⾦属基复合材料，⽆机⾮⾦属基复合材料；按材料作⽤分类：结构复合材料，功能复合材料。
5、简述复合材料的共同性能特点。
(1)、综合发挥各组成材料的优点，⼀种材料具有多种性能；(2)、复合材料性能的可设计性；(3)、制成任意形状产品，避免多次加⼯⼯序。
复合材料概论
什么是纺织复合材料 advanced composite
• 纺织复合材料是用纺织纤维、纱线或织物，特
别是指用纺织的方法所形成的织物，与基体， 例如：树脂、陶瓷、金属、碳等相结合所形成 的复合材料。也称做先进或高级复合材料。
• 纺织复合材料预制件或预成型件preform：
纺织复合材料中的纤维组合体（纤维束/纱线、 织物等），特别是指织物这种纤维的组合体。
通过关键词“composites”就可以查到有关复合 材料的其它信息。
什么是复合材料
• 定义有多个，如何精确地定义是一件不容易的事情。
• 定义1：“复合材料是由两种或两种以上不同材料 复合而成的新材料”。
这个定义最简单、最常见，但不精确。 根据这个定义，复 合材料包括的范围很广： 从天然材料到人工材料，从生物材料到无生命材料，都可 以举出许多复合上述定义的材料。 • 天然材料中：属于生物材料的有木材、竹子、骨骼、肌肉与 动物角等； 属于非生物材料的有岩石、云母等。 • 人工材料中：混凝土、共晶态金属等。 因此，这个定义范围太广，并没有明确提出我们当前所要 研究的主要内容
5）良好的抗疲劳性能
金属基复合材料的抗疲劳性能与纤维类型、金属基体的性能、生产工 艺和界面状况等密切相关。当纤维与基体在界面上结合得合适时， 界面能有效地阻止裂纹扩展。纤维增强金属基复合材料的抗拉、 抗疲劳性能，明显高于金属基休材料。
6）不吸湿和不放气 7）其他性能
金属基复合材料不吸湿，没有分解和污染系统的物质产生。这对卫星 仪表的稳定和可靠运行是十分重要的。
什么是复合材料
说明：
1）制作复合材料系统的目的是为了控制各相的分布和几何 结构，从而得到各相所不具备的一种或多种优良的性能， 所以复合材料决不是几种不同材料的简单组合。 2）一相通常是连续的 ，被称为“基体”matrix 3）其它相分布在基体中，它们可能是纤维或颗粒，被称为 增强相（fibrous-or-particulate reinforcement）。 4）在一些复合材料中，可能有两种交叉的连续相，有些复 合材料中则可能没有连续相。 5）“复合材料”应是很容易被设计。从材料－细观结构－ 界面等方面。
复合材料概论 复习 重点
第一章总论一．复合材料是由两种或两种以上物理和化学性质不同的物质组合而成的一种多相固体材料。
★二．复合材料的命名和分类★1．按增强材料形态分类(1)连续纤维复合材料:作为分散相的纤维，每根纤维的两个端点都位于复合材料的边界处;(2)短纤维复合材料:短纤维无规则地分散在基体材料中制成的复合材料;(3)粒状填料复合材料:微小颗粒状增强材料分散在基体中制成的复合材料;(4)编织复合材料:以平面二维或立体三维纤维编织物为增强材料与基体复合而成的复合材料。
2. 按增强纤维种类分类(1)玻璃纤维复合材料;(2)碳纤维复合材料;(3)有机纤维(芳香族聚酰胺纤维、芳香族聚酯纤维、高强度聚烯烃纤维等)复合材料;(4)金属纤维(如钨丝、不锈钢丝等)复合材料;(5)陶瓷纤维(如氧化铝纤维、碳化硅纤维、硼纤维等)复合材料。
如果用两种或两种以上纤维增强同一基体制成的复合材料称为混杂复合材料3．按基体材料分类(1)聚合物基复合材料:以有机聚合物(主要为热固性树脂、热塑性树脂及橡胶)为基体制成的复合材料;(2)金属基复合材料:以金属为基体制成的复合材料，如铝基复合材料、钛基复合材料等;(3)无机非金属基复合材料:以陶瓷材料(也包括玻璃和水泥)为基体制成的复合材料。
4.按材料作用分类(1)结构复合材料:用于制造受力构件的复合材料;(2)功能复合材料:具有各种特殊性能(如阻尼、导电、导磁、换能、摩擦、屏蔽等)的复合材料。
三．复合材料是由多相材料复合而成，其共同的特点是:★(1)可综合发挥各种组成材料的优点，使一种材料具有多种性能，具有天然材料所没有的性能。
(2)可按对材料性能的需要进行材料的设计和制造。
例如，针对方向性材料强度的设计，针对某种介质耐腐蚀性能的设计等。
(3)可制成所需的任意形状的产品，可避免多次加工工序。
四．影响复合材料性能的因素很多，主要取决于①增强材料的性能、含量及分布状况，②基体材料的性能、含量，以及③增强材料和基体材料之间的界面结合情况，作为产品还与④成型工艺和结构设计有关。
机电工程常用材料及工程设备概论
机电工程常用材料及工程设备概论首先，机电工程中常用的材料包括金属材料、塑料材料、复合材料和其他特种材料。
金属材料常用于制造机械设备的结构部件，如钢材、铝材、铜材等。
塑料材料则常用于制造电气产品的外壳及零部件，具有轻质、绝缘和成型性好的特点。
复合材料常用于制造轻量化和高强度要求的工程设备，如碳纤维复合材料、玻璃钢复合材料等。
此外，还有一些特种材料，如陶瓷材料、橡胶材料等，用于特定的工程设备和环境中。
其次，机电工程中常用的工程设备包括各种机械设备、电气设备、自动控制设备等。
机械设备包括各种机床、起重设备、输送设备等，广泛应用于工业生产中。
电气设备包括发电设备、电力配电设备、电动机、变压器等，用于电力系统和电气控制系统。
自动控制设备包括各种传感器、执行器、控制器等，用于实现工程设备和系统的自动化控制。
总的来说，机电工程领域涉及广泛的材料和工程设备，这些材料和设备的选择和应用对工程项目的质量、成本和效率都有着重要的影响。
因此，在机电工程设计和施工过程中，需要充分考虑材料和设备的特性和要求，从而实现工程项目的设计、制造和运行的最佳效果。
机电工程是一门综合性较强的学科，涉及机械、电子、控制、材料等多个领域，因此在实际工程项目中会涉及到各种不同类型的材料和设备。
下面将就部分常用的机电工程材料和设备进行介绍。
首先是金属材料。
金属材料是机械制造中最为常用的材料之一，通常用于制造结构部件、轴承、齿轮等。
常见的金属材料有碳素钢、合金钢、铝合金、铜合金等。
碳素钢强度高、韧性好，通常用于制造各种机械零部件；而铝合金具有较轻的密度和良好的耐腐蚀性，适合用于制造航空航天设备和汽车零部件；铜合金具有良好的导热性和导电性，常用于电气设备的导线、换热器等。
其次是塑料材料。
塑料材料具有良好的成型性和绝缘性能，通常用于电气设备的外壳、绝缘材料等。
常见的塑料材料有聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等。
这些塑料材料具有轻质、耐腐蚀、成型性好的特点，适合用于制造各种工程设备的零部件和外壳。
【精品精品课件】先进复合材料概论
【精品精品课件】先进复合材料概论一、教学内容本节课我们将探讨《先进复合材料概论》这本教材的第三章“复合材料的结构与性能”以及第四章“先进复合材料的制备技术”。
具体内容包括复合材料的微观结构特征、力学性能、热性能以及复合材料的成型工艺、表面处理技术等。
二、教学目标1. 理解复合材料的基本结构与性能关系，掌握复合材料的设计原则。
2. 掌握先进复合材料的制备技术，了解各种技术的优缺点。
3. 培养学生的创新意识和实践能力，提高学生对先进复合材料的认识。
三、教学难点与重点难点：复合材料微观结构与性能的关系，先进复合材料制备技术的理解。
重点：复合材料的结构设计原则，制备工艺的选择与应用。
四、教具与学具准备1. 教具：PPT课件、实物样品、显微镜、投影仪等。
五、教学过程1. 导入：通过展示一些先进的复合材料制品，如航空航天器、汽车零部件等，引发学生对先进复合材料的兴趣。
2. 知识讲解：1) 复合材料的结构与性能：讲解复合材料的微观结构特征，分析其与力学、热性能等的关系。
2) 先进复合材料的制备技术：介绍各种制备技术，如热压成型、树脂传递模塑等，并分析其优缺点。
3. 例题讲解：以具体复合材料制品为例，讲解如何根据需求选择合适的复合材料及制备工艺。
4. 随堂练习：让学生根据所学知识，设计一种复合材料制品，并选择合适的制备工艺。
5. 小组讨论：学生分成小组，针对某一复合材料制品，讨论其结构与性能的关系，以及可能的制备技术。
六、板书设计1. 复合材料的结构与性能1) 微观结构特征2) 力学性能3) 热性能2. 先进复合材料的制备技术1) 热压成型2) 树脂传递模塑3) 其他制备技术七、作业设计1. 作业题目：设计一种复合材料制品，并说明其结构与性能特点，以及采用的制备工艺。
2. 答案：略。
八、课后反思及拓展延伸1. 反思：本节课学生对复合材料的基本概念和制备工艺有了更深入的了解，但在实际应用中，还需加强对各种复合材料性能及制备工艺的掌握。
复合材料期末复习资料
复合材料期末复习资料————————————————————————————————作者: ————————————————————————————————日期:复合材料C 复习第一章概论1. 复合材料的定义？复合材料是由两种或两种以上物理和化学性质不同的物质组合而成的一种多相固体材料。
三要素：基体(连续相）增强体(分散相）界面（基体起粘结作用并起传递应力和增韧作用）复合材料的特点：（明显界面、保留各组分固有物化特性、复合效应，可设计性）(嵌段聚合物、接枝共聚物、合金：是不是复合材料？？)2、复合材料的命名ｆ（纤维）,ｗ(晶须）,p(颗粒) 比如: ＴiO2p/Aｌ3. 复合材料的分类:1) 按基体材料类型分为:聚合物基复合材料;金属基复合材料;无机非金属基复合材料(陶瓷基复合材料)。
2)按增强材料分为:玻璃纤维增强复合材料;碳纤维增强复合材料;有机纤维增强复合材料;晶须增强复合材料;陶瓷颗粒增强复合材料。
3) 按用途分为：功能复合材料和结构复合材料。
结构复合材料主要用做承载力和此承载力结构，要求它质量轻、强度和刚度高，且能承受一定温度。
功能复合材料指具有除力学性能以外其他物理性能的复合材料,即具有各种电学性能、磁学性能、光学性能、声学性能、摩擦性能、阻尼性能以及化学分离性能等的复合材料。
第二章增强体１、增强体定义:结合在基体内、用以改进其力学等综合性能的高强度材料。
要求：1) 增强体能明显提高基体某种所需性能；2) 增强体具有良好的化学稳定性;３) 与基体有良好润湿性。
分类：f，w,p２、纤维类增强体特点：长径比较大；柔曲性；高强度。
❖玻璃纤维主要成分:ＳiO２性能：拉伸强度高；较强耐腐蚀;绝热性能好。
（玻璃纤维高强的原因(微裂纹)及影响因素(强度提升策略:减小直径、减少长度、降低含碱量,缩短存储时间、降低湿度等）)分类：无碱（Ｅ玻璃）、有碱（Ａ玻璃）制备: 坩埚法（制球和拉丝)、池窑法(熔融拉丝)。
湖大材料工程基础复合材料制备工艺PPT教案
36
影响再结晶过程
➢ 小尺寸颗粒会钉扎大 角度晶界，如果颗粒 尺寸较大，则会促进 再结晶形核。
➢ 再结晶过程对增强相 的体积分数非常敏感。
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MMC界面问题
特点
➢ 在界面处会出现材料的物理性质(弹性模量、 膨胀系数、热导率、热力学参数)和化学性 质等的不连续性。
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11
（3）纤维与基体之间应该有高的且合适的结合强度。 结合强度高，不仅直接有利于整个材料的强度，更重要的 是便于将基体所承受的载荷传递给纤维，以充分发挥纤维 的增强作用。结合强度过低，界面很难传递载荷，纤维无 法增强，整体强度下降。结合强度过高也不利，使复合材 料断裂时失去纤维从基体拔出的过程，降低复合材料的强 度，在载荷过大时可能导致危险的脆性断裂。
材料复合的目的是获得最佳的强度、刚度等机械性能。 （1）纤维是材料的主要承载组成，因此应该具有最高的强
度和刚度。 弹性模量E愈高，在同样应变量下，按照虎克定律，所 承受的应力愈大，工作中能承受的载荷愈大，更能充分发 挥对材料的增强作用。此外，刚度高，比重小，热稳定性 高也是保证结构稳定性所必要的。 （2）基体起粘结纤维的作用，因此必须： ①对纤维有润湿性，以便在界面上有必要的粘结力，而 将纤维粘结为一个整体； ②具有一定的塑性和韧性，对裂纹起致偏和控制作用； ③能保护纤维表面，不引入裂纹，不发生损伤纤维表面 的反应。
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若颗粒直径小于100Å，这时材料结构接近于固 溶体结构，位错容易绕过，难以对位错起障碍 作用，增强作用不大。若颗粒直径大于1000Å， 在载荷作用下，颗粒周围将造成应力集中，或 基体本身破裂，导致强度降低。为使弥散增强 复合材料的性能达到最佳，除要求颗粒坚硬、 稳定、与基体不发生化学反应外，颗粒的尺寸、 形状、体积分数以及同基体结合能力均是必须 加以考虑的因素。实践表明，复合材料的性能 显著受到颗粒大小的影响，为提高增强效果， 通常选择尺寸较小的颗粒，并且尽可能地使其 均匀分布在基体中。
复合材料概论第2章--复合材料的基体材料[研究材料]
调研学习
1
2.1 金属材料
现代科学技术的发展对材料性能的要求越来 越高，特别是航天航空、军事等尖端科学技术的 发展，使得单一材料难以满足实际工程的要求， 这促进了金属基复合材料的迅猛发展。
调研学习
2
1
与传统金属材 料相比，金属 基复合材料具 有较高的比强 度、比刚度和 耐磨性
2
3
与树脂基复合材
与陶瓷材料相
抗弯强度
度（℃） （室温三点）Mpa
密度 /g·cm-3
反应烧结SiC 1600～ 1700
159~424
3.09~3.12
热压SiC
1800～ 2000
718~760
3.19~3.2
CVD SiC涂层 1200～ 1800
重结晶SiC 1600～ 1700
烧结SiC 1950～ （掺SiC－B4C ） 2100
调研学习
17
如何增强基体 与增强物的相
容性？
A 对增强纤维进行表面处理改性
B 在金属基体中添加其他成分
C 选择适宜的成型方法
调研学习
18
注意：在用铁、镍作为基体时，不适宜用碳（石墨） 纤维作为增强物。
因为，铁、镍元素在高温时能有效促使碳纤维石墨化， 破坏了碳纤维的结构，使其丧失原有的强度，而不能 提高复合材料的综合性能。
烧结SiC （掺B）
1950～ 2100
731~993 2.95~3.21
~170
2.6
~280
3.11
~540
3.1
调研学习
弹性模量 /MPa
380~420×103
440×103
480×103 206×103
－
复合材料概论
复合材料概论
复合材料是指由两种或两种以上的基体构成的综合材料，具有单体材料无法比拟的机械性能及其它物理性能。
复合材料大致可分为有机复合材料、无机复合材料和特殊复合材料三大类。
有机复合材料是指由有机无机混合物、聚合物、天然高分子或其它有机材料构成的复合材料，如树脂基复合材料、橡胶复合材料、植物维纶复合材料等。
无机复合材料是指由非金属无机金属基体、非金属无机非金属基体、金属无机金属基体等构成的复合材料，其中矿物复合材料是最常用的类型，它由无机矿物和高分子的共混体构成。
特殊复合材料是指特定用途的复合材料，比如水性复合材料、芯片复合材料等。
复合材料和许多其它传统材料不同，它具有非常糟糕的机械性能，能有效保护结构性能，并保证了质量和外观的美观性。
它的定义不仅是有效利用存在的资源，还可以开发新的功能，可以使复合材料成为许多行业的必备材料。
近年来，由于现代技术的进步，复合材料获得了大量的研究，可以用于汽车、航空航天、海洋等行业，并且复合材料还在不断地发展和改进，使用户可以获得更好的性能和效率。
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（1）类型多 树脂组成、固化剂和改性剂的不同，
产品性能、用途差异很大，其形态可从极 低的粘度到高熔点的固体.
1. 环氧树脂的特性
（2）固化容易 根据实际要求选用不同的固化剂和环
氧体系，可在0--180°C范围内快速或缓慢 固化。
1. 环氧树脂的特性
（3）成型收缩率低 固化时无水或挥发物发生，因而收缩
聚烯烃、氟树脂、聚酰胺、聚酯、聚碳酸酯 、聚甲醛、聚丙烯-丁二烯-苯乙烯（ABS树脂） 、聚苯乙烯-丙烯腈等。
2. 1. 1 不饱和聚酯树脂
• 常用的基体材料，主要用于玻璃纤维复 合材料。
• 占玻璃纤维复合材料用树脂总量的80％ 以上。
不饱和聚酯是不饱和二元羧酸（或
酸酐）或它们与饱和二元羧酸（或酸酐 ）组成的混合酸与多元醇缩聚而成的。
通用型树脂主要是邻苯型不饱和聚 酯树脂，亦包括部分间苯型不饱和聚酯 树脂，它们大多用于手糊玻璃纤维增强 塑料制品。
(2)耐热型树脂
要求不饱和聚酯树脂在高温下应用 ，热变形温度较低的通用型树脂就不适 用。
耐热型树脂的热变形温度应不小于 110℃。
(3)耐化学型树脂
这类树脂具有优异的耐腐蚀性能和 耐水性能，商品树脂主要有双酚A型不 饱和聚酯树脂、乙烯基树脂、间苯型不 饱和聚酯树脂和卤代聚酯树脂等。
2.1.6 高性能树脂
高性能树脂通常具有优良的力学、 电学、热学、耐化学腐蚀等综合性能， 其中尤以耐高温性能最重要。
它们的问世给复合材料提供了高性 能的基体材料，促进了复合材料迅速地 向高性能复合材料（Advanced Composite Materials, ACM）的发展， 从而促使宇航、航空、太空武器、先进 军事武器、电子技术等以更惊人的速度 发展。
⑶耐化学腐蚀性能
不饱和聚酯树脂耐水、稀酸、稀碱 的性能较好，耐有机溶剂的性能差，
⑷介电性能
不饱和聚酯树脂的介电性能良好。
化学性质
• 不饱和聚酯是具有多功能团的线型高分 子化合物，在其骨架主链上具有酯键和 不饱和双键，而在大分子链两端各带有 羧基和羟基。
2.商品树脂
不饱和聚酯树脂的品种很多。
(1)通用型树脂
(9)其它类型树脂
这是近年来的新品种，如注射、 RTM、拉挤等成型工艺专用树脂。
2.1. 2 环氧树脂
环氧树脂是一类含有两个或两个以上 环氧基团的聚合物。
环氧树脂
由于活泼环氧基的存在，环氧树脂可 与多种类型的固化剂发生交联反应形成三 元网状结构的、不溶不熔的体型高分子化 合物。
1. 环氧树脂的特性
(4)阻燃型树脂
阻燃性能
(5)耐候型树脂
添加紫外光吸收剂，提高了树脂的耐 气候性和光稳定性。
(6)高强型树脂
这类树脂具有高的强度和坚韧性， 主要用于纤维缠绕工艺制备的复合材料。
(7)胶衣树脂
用于复合材料 的胶衣层，以提 高制品的外观（ 美观）、质量和 使用寿命。
(8)SMC或BMC专用树脂
2、呋喃树脂
由糠醛或糠醇本身进行均聚或与其 它单体进行共聚而得到的产物，称为呋 喃树脂。
3. 有机硅树脂
用这类树脂制造的玻璃纤维增强复 合材料，在较高的温度范围内（200～ 250℃）长时间连续使用后，仍能保持 优良的电性能，同时，还具有良好的耐 电弧性能及憎水防潮性能。
（1）热稳定性 热稳定性范围可达200～250℃
温度范围内有良好的 介电性能、介电强度 高，耐电弧、耐表面 漏电。
2. 分类
根据分子结构，环氧树脂大体上可 分为五大类：
(1)缩水甘油醚类环氧树脂 (2) 缩水甘油酯类环氧树脂 (3) 缩水甘油胺类环氧树脂 (4)线型脂肪族类环氧树脂 (5)脂环族类环氧树脂
复合材料工业上使用量最大的环氧 树脂品种是上述第一类缩水甘油醚类环 氧树脂。
率极小,环氧树脂是热固性树脂中收缩性最 小的一种（一般都小于2%）。
1. 环氧树脂的特性
（4）粘结力强 对金属、非金属材料有很高的粘合力。
1. 环氧树脂的特性
（5）力学性能好
1. 环氧树脂的特性
（6）化学稳定性好 耐酸、碱、溶剂、耐水，耐大多数霉菌。
1. 环氧树脂的特性
（7）电绝缘性好 在宽广的频率和
• 酚醛树脂复合材料尤其在宇航工业方面（空间飞 行器、火箭、导弹等）作为瞬时耐高温和烧蚀的 结构材料有着非常重要的用途。
2.1.4 其它热固性树脂
1. 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。
第二章 原材料
原材料：基体材料 增强材料 添加剂
聚合物基 复合材料
金属基 复合材料
基体材料
无机非金属基 复合材料
聚合物基体材料： 热固性树脂、热塑性树脂、橡胶
增强材料：
各种纤维，如玻璃纤维、碳纤维、芳纶 纤维、高密度聚乙烯纤维等。
2、1 基体材料
热固性树脂
1.不饱和聚酯树脂 2．环氧树脂 3. 酚醛树脂 热塑性树脂
（2）力学性能 有机硅树脂固化后的力学性பைடு நூலகம்不高
（3）电性能
有机硅树脂具有优良的电绝缘性能， 它的击穿强度、耐高压电弧及电火花性 能均较优异。
（4）憎水性 有机硅树脂的吸水性很低
2.1.5 热塑性树脂
热塑性树脂： 聚烯烃、氟树脂、聚酰胺、聚酯、
聚碳酸酯、聚甲醛、聚丙烯-丁二烯-苯 乙烯（ABS树脂）、聚苯乙烯-丙烯腈等 。
双酚A型环氧树脂
2.1.3 酚醛树脂
• 酚类和醛类的缩聚产物通称为酚醛树脂。 • 一般常指由苯酚和甲醛经缩聚反应而得的
合成树脂。
酚醛树脂
• 酚醛树脂是工业上最早生产的一种合成树 脂。
• 由于原料的组份用量比以及催化剂的不同， 酚醛树脂可分为热塑性树脂和热固性树脂 两大类。
酚醛树脂
• 酚醛树脂虽然是最老的一类热固性树脂，但由于 它原料易得，合成方便，以及酚醛树脂具有良好 的机械强度和耐热性能，尤其具有突出的瞬时耐 高温烧蚀性能，而且树脂本身又有广泛改性的余 地，所以目前酚醛树脂仍广泛用于制造玻璃纤维 增强塑料、碳纤维增强塑料等复合材料。
不饱和聚酯树脂
主链上同时具有重复酯键和 不饱和双键的一类线型聚合物。
1. 不饱和聚酯树脂的物理和化学性质
物理性质
不饱和聚酯树脂的密度在1.11～1.20 左右。
⑴热性能
绝大多数不饱和聚酯树脂的热变形 温度都在50～60℃，一些耐热性好的树 脂则可达120℃。
⑵力学性能
不饱和聚酯树脂具有较高的拉伸、 弯曲、压缩等强度。
产品性能、用途差异很大，其形态可从极 低的粘度到高熔点的固体.
1. 环氧树脂的特性
（2）固化容易 根据实际要求选用不同的固化剂和环
氧体系，可在0--180°C范围内快速或缓慢 固化。
1. 环氧树脂的特性
（3）成型收缩率低 固化时无水或挥发物发生，因而收缩
聚烯烃、氟树脂、聚酰胺、聚酯、聚碳酸酯 、聚甲醛、聚丙烯-丁二烯-苯乙烯（ABS树脂） 、聚苯乙烯-丙烯腈等。
2. 1. 1 不饱和聚酯树脂
• 常用的基体材料，主要用于玻璃纤维复 合材料。
• 占玻璃纤维复合材料用树脂总量的80％ 以上。
不饱和聚酯是不饱和二元羧酸（或
酸酐）或它们与饱和二元羧酸（或酸酐 ）组成的混合酸与多元醇缩聚而成的。
通用型树脂主要是邻苯型不饱和聚 酯树脂，亦包括部分间苯型不饱和聚酯 树脂，它们大多用于手糊玻璃纤维增强 塑料制品。
(2)耐热型树脂
要求不饱和聚酯树脂在高温下应用 ，热变形温度较低的通用型树脂就不适 用。
耐热型树脂的热变形温度应不小于 110℃。
(3)耐化学型树脂
这类树脂具有优异的耐腐蚀性能和 耐水性能，商品树脂主要有双酚A型不 饱和聚酯树脂、乙烯基树脂、间苯型不 饱和聚酯树脂和卤代聚酯树脂等。
2.1.6 高性能树脂
高性能树脂通常具有优良的力学、 电学、热学、耐化学腐蚀等综合性能， 其中尤以耐高温性能最重要。
它们的问世给复合材料提供了高性 能的基体材料，促进了复合材料迅速地 向高性能复合材料（Advanced Composite Materials, ACM）的发展， 从而促使宇航、航空、太空武器、先进 军事武器、电子技术等以更惊人的速度 发展。
⑶耐化学腐蚀性能
不饱和聚酯树脂耐水、稀酸、稀碱 的性能较好，耐有机溶剂的性能差，
⑷介电性能
不饱和聚酯树脂的介电性能良好。
化学性质
• 不饱和聚酯是具有多功能团的线型高分 子化合物，在其骨架主链上具有酯键和 不饱和双键，而在大分子链两端各带有 羧基和羟基。
2.商品树脂
不饱和聚酯树脂的品种很多。
(1)通用型树脂
(9)其它类型树脂
这是近年来的新品种，如注射、 RTM、拉挤等成型工艺专用树脂。
2.1. 2 环氧树脂
环氧树脂是一类含有两个或两个以上 环氧基团的聚合物。
环氧树脂
由于活泼环氧基的存在，环氧树脂可 与多种类型的固化剂发生交联反应形成三 元网状结构的、不溶不熔的体型高分子化 合物。
1. 环氧树脂的特性
(4)阻燃型树脂
阻燃性能
(5)耐候型树脂
添加紫外光吸收剂，提高了树脂的耐 气候性和光稳定性。
(6)高强型树脂
这类树脂具有高的强度和坚韧性， 主要用于纤维缠绕工艺制备的复合材料。
(7)胶衣树脂
用于复合材料 的胶衣层，以提 高制品的外观（ 美观）、质量和 使用寿命。
(8)SMC或BMC专用树脂
2、呋喃树脂
由糠醛或糠醇本身进行均聚或与其 它单体进行共聚而得到的产物，称为呋 喃树脂。
3. 有机硅树脂
用这类树脂制造的玻璃纤维增强复 合材料，在较高的温度范围内（200～ 250℃）长时间连续使用后，仍能保持 优良的电性能，同时，还具有良好的耐 电弧性能及憎水防潮性能。
（1）热稳定性 热稳定性范围可达200～250℃
温度范围内有良好的 介电性能、介电强度 高，耐电弧、耐表面 漏电。
2. 分类
根据分子结构，环氧树脂大体上可 分为五大类：
(1)缩水甘油醚类环氧树脂 (2) 缩水甘油酯类环氧树脂 (3) 缩水甘油胺类环氧树脂 (4)线型脂肪族类环氧树脂 (5)脂环族类环氧树脂
复合材料工业上使用量最大的环氧 树脂品种是上述第一类缩水甘油醚类环 氧树脂。
率极小,环氧树脂是热固性树脂中收缩性最 小的一种（一般都小于2%）。
1. 环氧树脂的特性
（4）粘结力强 对金属、非金属材料有很高的粘合力。
1. 环氧树脂的特性
（5）力学性能好
1. 环氧树脂的特性
（6）化学稳定性好 耐酸、碱、溶剂、耐水，耐大多数霉菌。
1. 环氧树脂的特性
（7）电绝缘性好 在宽广的频率和
• 酚醛树脂复合材料尤其在宇航工业方面（空间飞 行器、火箭、导弹等）作为瞬时耐高温和烧蚀的 结构材料有着非常重要的用途。
2.1.4 其它热固性树脂
1. 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。
第二章 原材料
原材料：基体材料 增强材料 添加剂
聚合物基 复合材料
金属基 复合材料
基体材料
无机非金属基 复合材料
聚合物基体材料： 热固性树脂、热塑性树脂、橡胶
增强材料：
各种纤维，如玻璃纤维、碳纤维、芳纶 纤维、高密度聚乙烯纤维等。
2、1 基体材料
热固性树脂
1.不饱和聚酯树脂 2．环氧树脂 3. 酚醛树脂 热塑性树脂
（2）力学性能 有机硅树脂固化后的力学性பைடு நூலகம்不高
（3）电性能
有机硅树脂具有优良的电绝缘性能， 它的击穿强度、耐高压电弧及电火花性 能均较优异。
（4）憎水性 有机硅树脂的吸水性很低
2.1.5 热塑性树脂
热塑性树脂： 聚烯烃、氟树脂、聚酰胺、聚酯、
聚碳酸酯、聚甲醛、聚丙烯-丁二烯-苯 乙烯（ABS树脂）、聚苯乙烯-丙烯腈等 。
双酚A型环氧树脂
2.1.3 酚醛树脂
• 酚类和醛类的缩聚产物通称为酚醛树脂。 • 一般常指由苯酚和甲醛经缩聚反应而得的
合成树脂。
酚醛树脂
• 酚醛树脂是工业上最早生产的一种合成树 脂。
• 由于原料的组份用量比以及催化剂的不同， 酚醛树脂可分为热塑性树脂和热固性树脂 两大类。
酚醛树脂
• 酚醛树脂虽然是最老的一类热固性树脂，但由于 它原料易得，合成方便，以及酚醛树脂具有良好 的机械强度和耐热性能，尤其具有突出的瞬时耐 高温烧蚀性能，而且树脂本身又有广泛改性的余 地，所以目前酚醛树脂仍广泛用于制造玻璃纤维 增强塑料、碳纤维增强塑料等复合材料。
不饱和聚酯树脂
主链上同时具有重复酯键和 不饱和双键的一类线型聚合物。
1. 不饱和聚酯树脂的物理和化学性质
物理性质
不饱和聚酯树脂的密度在1.11～1.20 左右。
⑴热性能
绝大多数不饱和聚酯树脂的热变形 温度都在50～60℃，一些耐热性好的树 脂则可达120℃。
⑵力学性能
不饱和聚酯树脂具有较高的拉伸、 弯曲、压缩等强度。