聚合物树脂基复合材料

4.2有机纤维
4.3无机纤维及晶须
Contents
5.1、聚合物(树脂)基复合材料 5.1.1 聚合物基体 5.1.2 聚合物复合材料 5.2、金属基复合材料 5.2.1 金属基体 5.2.2 金属基复合材料
5.1
聚合物基复合材料
5.1.1聚合物基体
(1)概述 (2)聚合物基体的作用及类型 (3)热固性树脂 (4)热塑性树脂
超细聚酰亚胺树脂粉--结合剂
3.2 热固性树脂的基本性质
3.2.2 酚醛树脂
蚀性能以及广泛的改性余地。 固化：热固化或酸固化 改性途径：封锁酚羟基、引入其他组份隔离或包围酚羟基。 应用领域： ◆ 环氧改性酚醛树脂（高强度玻璃钢、涂层、模压等）；
特点：耐高温、不熔性、阻燃性、突出的瞬时高温耐烧
◆ 有机硅改性酚醛树脂（高温使用、耐烧蚀材料）；
3.2 热固性树脂的基本性质
不饱和聚酯树脂性能：
● 物理性质：
耐 热 性 － 热变形温度、膨胀系数 力学性能 － 较高的拉伸、弯曲和压缩强度 介电性能 － 良好
● 化学性能： 耐酸耐水性较好、耐碱性和耐有机溶剂性能次之；
耐化学腐蚀性受化学结构和几何形态的影响。
3.2 热固性树脂的基本性质
● 应用（乙烯基酯树脂）： １、粘合剂 ２、耐化学腐蚀玻璃钢制品 ３、浴室管道胶衣层 ● 发展方向
种类：耐高温、耐辐射以及耐热性能优良的树脂
图为热固性树脂、热塑性树脂、硫和硫加树脂三套工艺包膜控释肥产品
3.3 高性能热固性树脂
3.3.1 聚酰亚胺(PI)
特点：耐高温，对热和氧非常稳定，有突出的耐辐射和良 好的导电性能和耐腐蚀特点。 类型：缩聚型（c型PI）－－ PMR聚酰亚胺 加聚型（a型PI）－－ PMR－11、15、20聚酰亚胺
聚双马来酰亚胺（BMI）
BMI性能
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BMI树脂密度低(1.35—1.4g／cm3)； 玻璃转变温度介于EP和PI之间(250-300℃)； 成型温度比PI低，可在EP的固化温度内固化； 无挥发物，无小分子，是酸性加成反应； 需后固化(250℃)，后固化之后的性能比EP好； 耐老化性能好，制品在220℃经1000 h老化后，各项重 要性能基本保持不变； 在250℃经5000 h热老化后，强度下降50％； 耐辐射性好，经Y射线5x109tad剂量照射，力学性能 无明显变化。
浸渍玻璃布的层压制品和浸渍漆等； ★ 在航空航天工业中，BMI树脂层压件制成航天器的隔热层、导弹耐烧蚀壳体、 飞机雷达罩、尾舵部件、各种耐热电子元件等；
★ 在电气工业中，作为F级(155℃，复合硅有机聚酯漆)、H级(180℃，复合薄
膜、聚酰亚胺漆) 绝缘材料； ★ 在机械工业中，作为刹车片、减震器、轴承、垫圈、密封件等。
◆ 硼改性酚醛树脂（空间技术领域的耐烧蚀材料）
3.2 热固性树脂的基本性质
3.2.3 不饱和聚酯树脂(UPR,UP)
不饱和聚酯树脂特点：
（1）由不饱和聚酯与交联单体构成，具有酯键和不饱和双 键；
（2）不饱和聚酯：不饱和二元酸和饱和二元酸混合成； （3）交联单体：苯乙烯、乙烯基甲苯、二乙烯甲苯、甲基 丙烯酸甲酯和邻苯二甲酸二烯丙酯。
(2)聚合物基体的作用及类型
2.1、聚合物的作用
① 固结分散的增强体以形成复合材料整体和赋予制做的形状； ② 保护增强体不受或少受环境的不利影响； ③ 在复合材料受力时向增强体传递载荷使他们发挥承力功能； ④ 决定复合材料的加工性能.
2.2、聚合物的类型
① 热固性
包括环氧树脂、不饱和聚酯树脂以及热固性酚醛树脂等；
② 热塑性
包括聚酰亚胺、双马来酰亚胺、热塑性酚醛树脂、聚醚醚酮以及聚醚醚 酮等。
(3) 热固性树脂
3.1 基本概念
热固性： 在加热或固化剂、引发剂、促进剂的作用下 发生交联而变成不溶不熔的网状结构。交联反应 不可逆，只能一次成型加工。
3.2 热固性树脂的基本性质 3.2.1 环氧树脂 特点：具有优异的力学、电学、化学稳定性和 尺寸稳定性、环境耐久性；品种多、固化方便、 粘附力强、固化收缩率低.
1) 致力于开发低苯乙烯或无苯乙烯树脂; 2) 以汽车为中心的FRP的再循环利用; 3) 将大型的手工铺汽车成型方法改换为充气膨胀法或RTM成 型法; 4) 挖掘产品的新用途(如防水衬里材料等)。
3.3 高性能热固性树脂
特点：具有优良的物理、力学、电学、热学和耐化学腐蚀等 性能。如：使用温度范围宽、阻燃、尺寸稳定等。
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3.3 高性能热固性树脂
BMI性能
BMI分子端基含有活泼双健，它可以进行游离基自聚 或共聚反应形成均聚物或共聚物。
● ●
与PI相比，它们的性能不相上下，但BMI的合成工艺
简单，后加工容易，成本低，可以方便地制成各种复合 材料制品。但是BMI固化物较脆。
BMI树脂的应用
★ 在聚合物基复合材料制备中，BMI用作纤维增强和无机粒料填充的模塑料、
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3.2 热固性树脂的基本性质
分 类：缩水甘油醚、缩水甘油酯、缩水甘油胺、线性 脂肪族、环形脂肪族； 工业指标：环氧值、环氧当量、室温粘度、软化点、 氯含量、挥发分、适用期、贮存期等；
固化途径：★加入固化剂（反应或催化）交联；
★环氧基团之间直接交联； ★环氧基团与芳香和脂肪羟基交联。 应用领域： 电气绝缘材料、固态或热态涂料、层压复合材料。
第五章 结构复合材料
Review of HPF
4.1碳纤维
碳纤维的制造（聚丙烯腈先驱丝法、纤维素先驱丝法以及沥青基碳纤维） 碳纤维的性能及应用 芳纶（PPTA、PBA的制备及性能） 超高分子量聚乙烯纤维 特种玻璃纤维（制备方法、性能与应用） 硼纤维 氧化铝纤维 碳化硅纤维 晶须 （制备方法） （制备方法、性能与应用） （制备方法、性能与应用） （制备方法）
5.1.2聚合物基体复合材料
(1)复合材料的制造 (2)复合材料的结构和性能
树脂基体及其复合材料
冷却塔
玻璃钢水箱
风力发电机叶片
(1)概述
1.1 聚合物的结构特征与性能
聚合物是巨型的链状分子，骨架由碳原子共价键结 合形成； 分子链可由相同或不同的结构单元构成； 聚合反应：缩合反应、加聚（加成）反应； 结 构：线型、支链型、网状或梯型