复合材料工艺及设备概论
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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。