热固性聚合物基复合材料介绍

【专业讲堂】纤维增强热固性聚合物基复合材料术语“复合”是指由两个或多个分开的部分组成。

复合材料是由两种或多种成分组成的材料，这些成分在宏观上彼此化学分离，并且这些成分之间存在界面。

从概念上讲，自从以色列人在公元前800年左右使用稻草作为砖的增强材料以来，就已经存在纤维增强的复合材料。

在1930年代，美国开始使用短玻璃纤维增强材料和纤维增强复合材料来粘结水泥。

纤维增强聚合物复合材料结构具有许多优点，包括：o优异的力学性能，例如拉伸、弯曲、压缩和冲击强度；o与单位面积重量的未增强塑料和金属相比，可提供更高的强度值；o通过在各种机械和环境压力下提供尺寸稳定性来保持其形状和功能；o高耐腐蚀性；o成本低；o具有断裂韧性；o为设计和应用提供了便利。

复合材料已经使用了很长时间，但是在1960年代，随着聚合物基复合材料的引入，这些材料开始引起了业界的关注。

通过用纤维增强聚合物基复合材料代替钢，可以降低60-80％的重量，而替换铝时可以降低20-50％的重量。

如今，这些结构在能源领域到航空业都有广泛的应用。

纤维增强材料是复合结构中的基本承载元件。

用于纤维增强的聚合物复合结构中，增强纤维的效率取决于所使用的纤维类型、纤维长度、体积含量和纤维取向。

玻璃纤维、碳纤维和芳族聚酰胺纤维通常会用于聚合物复合材料的增强材料。

增强材料的选择取决于最终产品的预期用途、生产管理和成本。

复合材料结构中聚合物基体的主要作用如下：•保持纤维结构在一起；•保护纤维结构不受外界因素影响；•确保结构上的张力以均匀的方式在纤维之间传递。

聚合物基体直接影响基本工艺特性，并对其复合材料结构机械性能的贡献。

例如，在包含热固性聚合物基体的复合材料应用中，成型时间直接取决于聚合物基体的化学反应时间。

此外，热固性聚合物基体的粘度是决定模具流动/加工时间的非常重要的因素。

增强纤维和聚合物基质的热膨胀系数互不相同，聚合物基体的热膨胀系数通常会高于纤维结构。

因此，当复合材料结构开始从加工温度冷却至环境温度时，聚合物基体中发生的高拉伸（收缩）会在纤维结构上和周围产生额外的应力。

聚合物基复合材料高分子专业考试复习资料现已完结，另有小抄版本稍后更新第四章热固性复合材料成型工艺4.1手糊成型工艺4.1.1定义：用手工或在机械辅助下将增强材料和热固性树脂铺覆在模具上，树脂固化形成复合材料的一种成型方法。

4.1.2工序：①增强材料剪裁②模具准备③涂擦脱模剂④喷涂胶衣⑤成型操作⑥固化⑦脱模⑧修边⑨装配⑩制品。

4.1.3优点：操作简便，操作者容易培训；设备投资少，生产费用低；能生产大型的和复杂结构的制品；制品的可设计性好，且容易改变设计；模具材料来源广；可以制成夹层结构。

缺点：劳动密集型的成型方法，生产效率低—喷射成型工艺；制品质量与操作者的技术水平有关；生产周期长；制品力学性能较其他方法低—袋压成型工艺。

4.1.4原材料：玻璃纤维及其织物选择依据：容易被树脂浸润；有较好的形变性；满足制品的性能要求；价格便宜。

种类：无捻粗纱；无捻粗纱布；短切原丝毡；加捻布；玻璃布袋。

4.1.4.1热固性树脂：要求：①能够配制成黏度适宜的胶液②能在室温或较低温度下凝胶、固化，固化时无低分子物产生③无毒或低毒④价格便宜，来源广泛。

4.1.2辅助材料脱模剂：应具备的条件：（1）不腐蚀模具，不影响固化，与树脂粘附力小；（2）成膜迅速、均匀、光滑；（3）使用简便、安全，价格便宜。

按用途分为：内脱模剂（用于模压和热固化）；外脱模剂（用于手糊和冷固化）。

按性状分为：薄膜型脱模剂；混合溶液型脱模剂；油蜡型脱模剂。

4.1.2.1 薄膜型脱模剂：最常用的有：聚酯薄膜、玻璃纸、聚氯乙烯薄膜、聚乙烯薄膜等。

其中聚酯薄膜应用最普遍，使用厚度一般为0.04 mm 、0.02 mm。

使用方法：铺在模具上，或用凡士林贴在模具上。

优点：脱模效果好，使用方便，材料易得。

缺点：薄膜的柔韧性、帖服性差，不能用于形状复杂的制品。

4.1.2.2混合溶液型脱模剂（1）聚乙烯醇脱模剂的配制：在搅拌状态下，用水将聚乙烯醇加热溶解（水温约95℃），冷却到室温，往里滴加乙醇或丙酮（边加边搅拌）。

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。

聚合物基复合材料
聚合物基复合材料是一种由聚合物基体（如聚合物树脂）和强化材料（如纤维、颗粒等）组成的复合材料。

这种复合材料结合了聚合物的可塑性和强度，以及强化材料的刚度和强度，具有优异的力学性能和工程性能。

聚合物基复合材料的制备通常包括以下几个步骤：
1. 选择合适的聚合物基体，常用的包括聚丙烯、聚酯、环氧树脂等。

2. 选择适当的强化材料，常用的有玻璃纤维、碳纤维、纳米颗粒等。

3. 基体和强化材料进行混合，可以通过热压、挤出、注塑等方法将它们混合在一起。

4. 根据需要进行后续的加工和成型，如冷却、切割、修整等。

聚合物基复合材料具有许多优点，包括：
1. 轻质高强度：与金属相比，聚合物基复合材料具有较低的密度和较高的强度，可以实现轻量化设计。

2. 耐腐蚀性：聚合物基复合材料对化学品和湿气的腐蚀性能较好，不容易受到腐蚀和氧化。

3. 良好的耐热性：聚合物基复合材料通常具有较高的耐热性和耐高温性能。

4. 良好的绝缘性能：聚合物基复合材料具有良好的绝缘性能，适用于电气和电子领域。

5. 自润滑性：聚合物基复合材料中的聚合物基体可以提供良好的自润滑性能，减少了摩擦和磨损。

由于聚合物基复合材料具有以上优点，因此广泛应用于航空航天、汽车、建筑、电子、医疗等领域，成为现代工程材料中的重要一类。

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，在许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，美国西方化学公司，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方面的改性研究，一方面是改善湿热性能提高其使用温度;另一方面则是提高韧性，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。

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，在许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，美国西方化学公司，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方面的改性研究，一方面是改善湿热性能提高其使用温度;另一方面则是提高韧性，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。

聚合物基复合材料1. 引言聚合物基复合材料是一种由聚合物基质和填充物组成的复合材料。

它具有优异的物理和化学性质，被广泛应用于各个领域，如航空航天、汽车制造、建筑和电子行业等。

本文将介绍聚合物基复合材料的概念、制备方法、性能特点以及应用领域。

2. 聚合物基复合材料的概念聚合物基复合材料是指由聚合物基质和其中添加的填充物或增强剂共同构成的复合材料。

聚合物基质可以是热固性树脂或热塑性聚合物，填充物可以是纤维、颗粒或片状材料。

复合材料的制备过程中，通过改变基质和填充物的组成和结构，可以调节复合材料的性能，满足不同的工程应用需求。

3. 聚合物基复合材料的制备方法聚合物基复合材料的制备方法包括浸渍法、注塑法、挤出法和压延法等。

其中，浸渍法是最常用的制备方法之一。

它的基本过程是将填充物浸渍到聚合物基质中，然后通过热固化或化学固化使基质和填充物形成牢固的结合。

注塑法和挤出法适用于制备纤维增强的复合材料，通过将熔融的聚合物基质注塑或挤出到预定的模具中，再经过固化得到复合材料。

压延法适用于制备片状复合材料，通过将预先加热的聚合物基质和填充物经过辊压成型，再进行固化得到复合材料。

4. 聚合物基复合材料的性能特点聚合物基复合材料具有以下几个突出的性能特点：•轻质高强：由于复合材料中填充物的加入，能够明显降低材料的密度，同时保持较高的强度，从而达到轻质高强的特点。

这使得聚合物基复合材料在航空航天和汽车制造等领域中具有广泛应用的潜力。

•优异的机械性能：聚合物基复合材料的机械性能由聚合物基质和填充物的特性共同决定。

填充物可以增加复合材料的刚度和强度，提高其抗拉强度和冲击韧性等性能指标。

与传统材料相比，聚合物基复合材料在机械性能方面表现出色。

•良好的耐热性：聚合物基复合材料中的聚合物基质通常具有良好的耐热性。

这使得复合材料可以在高温环境下工作，例如航空发动机和火箭推进系统中的应用。

•耐腐蚀性好：聚合物基复合材料对大多数化学物质都具有较好的耐腐蚀性。

热固性工程塑料介绍及用途(1)酚醛塑料(PF)它是最早、产量最高的热固性塑料。

其成本低、易模塑。

有低蠕变和良好刚性。

耐酸和溶剂，但不耐碱。

仅能着暗色，冲击强度差。

以酚醛树脂为基体的酚醛塑料品种很多。

如玻璃纤维填充的酚醛玻璃钢制品，强度高并有良好耐热和耐腐蚀性能。

木粉充填的酚醛塑料，俗称胶木。

成本低且易成型，用于制造普通的电气开关。

石棉纤维增强的酚醛塑料用于化工防腐和摩擦制动。

近年来开发的新品种，有快速固化的酚醛塑料、浅色无氨酚醛塑料和阻燃耐电弧酚醛塑料等。

(2)环氧塑料(EF)它是以环氧树脂为基体的各种复合材料。

有良好的力学、化学阻抗和电绝缘性能。

工作温度可达130℃，耐盐水且耐候性好。

成型收缩率小，易模塑成型各种电工学和机械零件。

环氧树脂与金属、无机材料和各种纤维有好的黏结性能，因此用于微电子器件的塑封，并制造覆铜箔的印刷电路板。

(3)脲醛塑料(UF)它是以脲甲醛树脂为基体，纤维素为填料，有多种添加剂的塑料。

可制成半透明和不透明塑料，色泽如玉，俗称电玉塑料。

容易着色，难燃、电绝缘性比PF好，使用温度100 0C。

用于瓶盖、纽扣、日用品和电工零件。

但抗冲能力差，吸水率高，易吸潮变形开裂。

(4)三聚氰胺甲醛塑料(MF)它是以三聚氰胺甲醛树脂为基体，纤维素为填料，有多种添加剂的塑料。

耐水和耐热比UF好，使用温度可达150℃，刚硬且表面有玻璃质感，无毒且不易沾污。

用于制造餐具、桌面层压板和电器零件，但尺寸稳定性和强度低。

(5)聚氨酯(UP)它是由异氰酸酯与多元醇反应合成。

它可以制成低密度的泡沫制品密度，用于包装、床具和装潢。

硬质的低密度泡沫，是绝热材料，用于保温冷藏，也用于防振和包装。

软质的高密度泡沫，用于汽车和家具的装饰皮革。

硬质的高密度泡沫，用于家具外壳和鞋底。

(6)不饱和聚酯(UPE)用玻璃纤维增强的不饱和聚酯制品在复合材料工业中应用最多，此种不饱和聚酯玻璃钢制品，质轻强度高，又能在室温下固化．便于手糊法加工船体等大型壳体。