高分子基复合材料
复合材料中的基体材料
复合材料中的基体材料复合材料是由两种或更多种不同材料组成的材料，其中一种材料称为基体材料。
基体材料在复合材料中起到支撑和固定增强材料（通常是纤维或颗粒）的作用。
基体材料的选择对复合材料的性能和应用起着至关重要的作用。
下面将介绍一些常见的基体材料及其特点。
1.金属基体材料：金属基体材料主要是指铝、镁、钛等金属材料。
金属基复合材料具有高强度、高刚度、优良的导热性、良好的耐腐蚀性和可加工性等优点。
金属基复合材料广泛应用于航空航天、汽车工业、船舶制造和建筑等领域。
2.高分子基体材料：高分子基体材料主要是指树脂类材料，如环氧树脂、聚酯树脂、聚酰亚胺等。
高分子基复合材料具有重量轻、绝缘性能好、抗腐蚀性能好等特点。
高分子基复合材料广泛应用于航空航天、汽车工业、电子电器等领域。
3.陶瓷基体材料：陶瓷基体材料主要是指氧化铝、氧化硅、碳化硅等无机材料。
陶瓷基复合材料具有高硬度、高耐磨性、抗高温等特点。
陶瓷基复合材料广泛应用于制造耐火材料、摩擦材料和高温结构材料等领域。
4.碳基体材料：碳基体材料主要是指碳纤维、炭黑等碳材料。
碳基复合材料具有重量轻、高强度、高刚度、耐高温、导电性能好等特点。
碳基复合材料广泛应用于航空航天、汽车工业、体育器材等领域。
5.纳米基体材料：纳米基体材料主要是指纳米颗粒、纳米管、纳米片等纳米材料。
纳米基复合材料具有独特的物理、化学和力学性能，如高强度、高硬度、低摩擦系数等。
纳米基复合材料在材料科学领域具有重要的应用前景。
总之，基体材料是复合材料中重要的组成部分，其种类和性能直接影响着复合材料的性能和应用范围。
随着科技的发展，不断有新型的基体材料涌现，为复合材料的开发和应用带来了新的可能性。
高分子材料的分类
高分子材料的分类高分子材料分类标准有：①按来源分类②按应用分类③按应用功能分类④高分子主链结构分类等等高分子材料按来源分类:高分子材料按来源分为天然高分子材料和合成高分子材料。
高分子材料按应用分类:高分子材料按特性分为橡胶、纤维、塑料、高分子胶粘剂、高分子涂料和高分子基复合材料等。
①橡胶是一类线型柔性高分子聚合物。
其分子链间次价力小，分子链柔性好,在外力作用下可产生较大形变，除去外力后能迅速恢复原状。
有天然橡胶和合成橡胶两种。
②纤维分为天然纤维和化学纤维。
前者指蚕丝、棉、麻、毛等。
后者是以天然高分子或合成高分子为原料，经过纺丝和后处理制得.纤维的次价力大、形变能力小、模量高，一般为结晶聚合物.③塑料是以合成树脂或化学改性的天然高分子为主要成分,再加入填料、增塑剂和其他添加剂制得。
其分子间次价力、模量和形变量等介于橡胶和纤维之间。
通常按合成树脂的特性分为热固性塑料和热塑性塑料;按用途又分为通用塑料和工程塑料。
④高分子胶粘剂是以合成天然高分子化合物为主体制成的胶粘材料。
分为天然和合成胶粘剂两种。
应用较多的是合成胶粘剂。
⑤高分子涂料是以聚合物为主要成膜物质,添加溶剂和各种添加剂制得。
根据成膜物质不同，分为油脂涂料、天然树脂涂料和合成树脂涂料。
⑥高分子基复合材料是以高分子化合物为基体，添加各种增强材料制得的一种复合材料。
它综合了原有材料的性能特点，并可根据需要进行材料设计。
高分子复合材料也称为高分子改性，改性分为分子改性和共混改性。
⑦功能高分子材料。
功能高分子材料除具有聚合物的一般力学性能、绝缘性能和热性能外，还具有物质、能量和信息的转换、磁性、传递和储存等特殊功能。
已实用的有高分子信息转换材料、高分子透明材料、高分子模拟酶、生物降解高分子材料、高分子形状记忆材料和医用、药用高分子材料等。
高聚物根据其机械性能和使用状态可分为上述几类。
但是各类高聚物之间并无严格的界限，同一高聚物，采用不同的合成方法和成型工艺,可以制成塑料,也可制成纤维，比如尼龙就是如此。
高分子复合材料在航天领域的应用研究
高分子复合材料在航天领域的应用研究导言航天工程是人类追求科技进步和探索未知的重要途径之一。
作为航天领域的重要组成部分，材料科学的发展对于提升航天工程的性能和可靠性起着至关重要的作用。
高分子复合材料以其优异的物理性能和化学特性，成为了航天领域的首选材料之一。
本文将探讨其在航天领域的应用研究以及未来的发展趋势。
第一章高分子复合材料的基本概述1.1 高分子复合材料的定义高分子复合材料是由高分子基体和增强材料（如纤维、颗粒等）组成的材料。
高分子基体是指具有高分子结构的聚合物，增强材料则是在基体中起到增强作用的材料。
高分子复合材料具有轻质、高强度、高耐热、耐腐蚀等优点，被广泛应用于航天工程中。
1.2 高分子复合材料的特点高分子复合材料具有多样的物化性能，适应了航天领域对材料的多方面需求。
其独特的特点包括：- 轻质高强度：由于增强材料的加入，高分子复合材料具有优异的强度-重量比。
这使得航天器的负载能力更高，且重量更轻。
- 耐高温、耐低温性能：高分子复合材料具有较低的热膨胀系数和良好的热稳定性，能够在极端温度条件下保持其性能稳定。
- 耐腐蚀性：高分子复合材料对酸、碱、盐等腐蚀物质具有良好的抵抗能力，可以保护航天器不受外界环境的损害。
第二章高分子复合材料在航天领域的应用2.1 航天器结构件高分子复合材料在航天器的结构件中有着广泛的应用。
例如，航天器外壳、机翼、蒙皮等结构件可以采用高分子复合材料制造，以提高航天器的强度和耐热性能。
同时，高分子复合材料的轻质特性可以降低航天器总体重量，提高整体性能。
2.2 航天器隔热材料由于在航天过程中面临极端的温度条件，航天器的隔热材料对于保护其内部设备的正常运作至关重要。
高分子复合材料具有良好的隔热性能，因此被广泛应用于航天器的隔热材料中。
例如，碳纤维复合材料能够有效降低热量传导，保护航天器免受高温的影响。
2.3 航天器绝缘材料在航天器中，电子设备的正常运行需要有良好的电气绝缘材料。
高分子复合材料的研究和应用
高分子复合材料的研究和应用随着科技的不断进步，高分子复合材料在各个领域中应用越来越广泛。
高分子复合材料是由高分子基质和多种纤维增强材料、无机材料等加工制成的材料。
这种材料的优点是具有潜在的机械性能、耐腐蚀性能、热稳定性能、振动耐受性能等，因此在汽车、飞机、船舶、纺织、建筑、医疗、电子、环境保护、水净化等领域得到广泛应用。
本文将简要介绍高分子复合材料的种类、特点以及应用。
高分子复合材料种类高分子复合材料包括热固性塑料增强材料、热塑性塑料增强材料、橡胶增强材料、粘结增强材料、纤维增强材料等。
其中，纤维增强材料是最常见和应用最广泛的。
常见的纤维增强材料有碳纤维、玻璃纤维、芳纶等。
碳纤维的强度和模量比钢铁更高，因此在航空航天和赛车等领域中得到广泛应用。
采用碳纤维增强材料制造的飞机和赛车，能减轻重量，提高速度和性能。
玻璃纤维的使用范围更广泛。
它是一种低成本的增强材料，具有优异的生物相容性和化学稳定性。
采用玻璃纤维制成的船舶、管道和储罐等能够耐受海水、化学物质等环境的腐蚀和侵蚀。
芳纶是一种聚酰亚胺纤维，具有高强度和高温稳定性能。
采用芳纶增强材料制成的防弹衣、防火服、高温设备等能够保护人员和设备的安全。
高分子复合材料特点高分子复合材料的特点主要体现在以下几个方面：1.轻质：高分子复合材料具有较低的密度，比金属轻。
2.高强度：由于增强材料的加入，高分子复合材料的强度比单一高分子材料高数倍。
3.耐腐蚀性：高分子复合材料在酸碱、盐水等环境下有较强的耐腐蚀性。
4.耐磨性：高分子复合材料具有良好的耐磨性，适用于易磨损的物品。
5.耐高低温性：高分子复合材料在高温和低温环境下也能保持高强度和稳定性。
高分子复合材料应用高分子复合材料在各个领域中广泛应用。
以汽车工业为例，高分子复合材料可以用于车身和车架的制造，比常规钢铁结构减轻60%的重量，减少了燃料消耗和废气排放，同时提高了车身的刚性和安全性。
在医疗领域，高分子复合材料可以用于制造人工器官、骨骼修复材料等，这些材料具有生物相容性，可以更好的适应人体环境。
新型复合材料的种类有哪些
新型复合材料的种类有哪些复合材料是由两种或以上不同性质的材料组合而成，形成了新的材料。
在新材料领域，复合材料具有许多独特的特性，如轻质、高强度、耐腐蚀、耐磨损、导电、导热、隔热、阻燃等。
因此，复合材料在许多领域中得到了广泛应用，如航空、汽车、建筑、体育用品、医疗设备等。
下面是常见的新型复合材料种类及其特点。
一、纳米复合材料纳米复合材料是由纳米颗粒和基质材料组成的。
纳米颗粒的尺寸在1-100纳米之间，因其具有高比表面积和量子效应等独特的性质，可以在材料基质中形成新的界面和相互作用。
这些特性使得纳米复合材料具有优异的力学性能、导电性能、热稳定性和化学稳定性等。
例如，纳米碳管复合材料在导电性和力学性能方面具有优异的表现，可用于电子器件和结构材料。
二、高分子基复合材料高分子基复合材料是以高分子材料为基体，添加其他材料而形成的材料。
这种复合材料具有高分子材料的特性，如可塑性、韧性、耐化学性、耐热性等，并且由于添加了其他材料，具有更高的强度、硬度、导电性、导热性等性能。
例如，碳纤维增强聚合物复合材料在航空、航天等领域中得到了广泛应用。
三、金属基复合材料金属基复合材料是由金属基体和其他材料组成的。
这种复合材料通常具有优异的力学性能和导热性能，但也容易发生热膨胀不匹配和腐蚀等问题。
为解决这些问题，近年来出现了许多新型金属基复合材料，如纳米晶金属复合材料、金属基纤维复合材料、金属基碳纤维复合材料等。
四、陶瓷基复合材料陶瓷基复合材料是以陶瓷为基体，添加其他材料而形成的材料。
陶瓷基复合材料具有优异的耐磨性、耐腐蚀性和高温稳定性等特性，因此在航空航天、能源、化工、医疗等领域中得到了广泛应用。
例如，碳化硅纤维增强陶瓷复合材料可以用于高温部件和高速机械设备。
五、纤维增强复合材料纤维增强复合材料是由纤维和基质组成的。
纤维可以是碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维等，基质可以是聚合物、金属、陶瓷等。
纤维增强复合材料具有高强度、高刚度、轻质等特性，因此广泛应用于汽车、航空、体育器材等领域。
高分子及复合材料
高分子及复合材料
一、高分子材料基本概念
有机高分子物质包括天然和人工合成两大类 高分子化合物是指分子量很大的化合物。高分子物质与低分 子物质之间并没有严格的界限，一般把分子量低于500的化 合物称为低分子化合物，而分子量高于5000的化合物称为高 分子化合物。
二、 高分子材料的性能
1、重量轻 2.高弹性 滞弹性
械强度低，刚性差，易老化。
2.橡胶：橡胶具有良好的物理、力学性能和耐腐蚀性能，可 作为金属设备的衬里或复合衬里中的防渗层。橡胶和盐酸生 成固有的保护膜，许多年来橡胶衬里的钢管、容器已成为盐 酸输送、贮运的“标准”设备。
四、复合材料
1．复合材料的性能特点
(1)比强度和比刚度高 (2)抗疲劳性能好 (3)减振能力强 (4)高温性能好 (5)断裂安全性高
高分子及复合材料
2．分类
(1)玻璃纤维复合材料 (2)碳纤维复合材料 (3)硼纤维复合材料 (4)金属纤维复合材料
高分子及复合材料
环保设 备
1)蠕变 2)应力松弛 3)滞后与内耗
4．塑性与受迫弹性
5．强度与断裂
高分子及复合材料
高分子及复合材料
二、 高分子材料的性能（续）
6．韧性 7．减摩、耐磨性 8．绝缘性 9．耐热性 10．耐蚀性 11．老化
高分子及复合材料
三、常见高分子非金属材料种类
1.常用塑料：大多数塑料具有良好的化学稳定性，在酸、碱、 盐等化学介质中相当稳定，有些塑料的耐腐蚀性甚至优于金 属材料。塑料易于加工成型，具有良好的耐腐性和自润滑性， 具有优良的电绝缘性。但塑料耐热性低，热膨胀系数大，机
高分子复合材料的研究与应用
高分子复合材料的研究与应用1. 前言高分子复合材料是一种重要的新型材料，由多种功能材料复合而成，不仅具有优异的力学性能，而且还具有优越的化学、热学、电学和光学性能，被广泛应用于航空、汽车、建筑、电子、医疗、环保等领域。
本文主要介绍高分子复合材料的研究与应用。
2. 高分子复合材料的定义和分类高分子复合材料是多种功能材料在高分子基体中复合而成的一种材料。
根据高分子所占的比例可以将其分为高分子增强复合材料和复合高分子材料两类。
高分子增强复合材料是一类以高分子为主要载体，加入纤维增强材料或者颗粒填料，使其在强度、刚性及耐温、抗腐蚀等性能方面得到提升；复合高分子材料则是以两种不同的高分子复合而成，使其具有不同的性质及功能。
3. 高分子复合材料的性能和制备方法高分子复合材料具有优异的物理化学性能和力学性能。
其中，根据其应用领域的不同，对其性能需求也不同。
例如，航空领域对材料的轻质化、高强度、高温性能有很高的要求，而医疗领域则对其生物相容性要求较高。
制备高分子复合材料的方法包括热压法、注塑法、石墨烯增强高分子复合材料等。
其中，注塑法制备的高分子复合材料可以达到良好的成型效果和结构性能，但其生产成本较高。
热压法制备的高分子复合材料具有高度的机械性能和成型效果，但在大规模生产时可能存在一定的困难。
石墨烯增强高分子复合材料具有超强的物理化学性能，热稳定性和导电性能，被广泛应用于领域，但其生产成本也较高。
4. 高分子复合材料的应用领域高分子复合材料具有优异的性能，在很多领域都有广泛的应用。
以下将介绍一些主要应用领域：4.1 航空领域高分子复合材料具有轻量化、高强度、高刚度、优异的热稳定性、耐腐蚀性和良好的阻燃性等特点，使其成为航空领域的研究热点。
其主要应用于航空器的结构件和引擎零部件，如机身、翼面、尾翼、桨叶、轮框等，可以显著提高飞机的性能和安全性。
4.2 汽车领域高分子复合材料在汽车领域的应用也非常广泛，包括车身结构、发动机罩、内饰装饰板、燃油箱等。
高分子复合材料的制备及性能研究
高分子复合材料的制备及性能研究高分子复合材料是由高分子材料与其他物质（如纤维增强材料、填充物等）混合制备而成的一种新型材料。
其具有很强的韧性、刚性和耐磨性等性能，在各个领域都有广泛的应用。
本文将从制备方法和性能研究两方面探讨高分子复合材料的相关内容。
一、制备方法高分子复合材料的制备方法多种多样，常见的包括溶液法、热压法、挤出法和共混法等。
其中，溶液法是最常用的一种制备方法。
首先将高分子材料和其他添加剂（如纤维增强材料、填充物等）溶解在适当的溶剂中，制备成溶液。
然后将溶液倒入模具中，通过蒸发溶剂使溶液凝胶化，最后将凝胶进行热处理，得到高分子复合材料。
此外，热压法也是制备高分子复合材料常用的方法之一。
在这种方法下，高分子材料和其他添加剂在高温高压下经过热压而形成。
热压法制备的高分子复合材料具有较高的密度和较好的机械性能，适用于一些对材料密度要求较高的领域。
挤出法是一种较为简便的制备方法。
通过将高分子材料与其他添加剂在一定温度下混合熔融，然后将熔融物通过挤出机进行挤出而制备成型。
挤出法制备的高分子复合材料表面光滑，密度均匀，广泛应用于塑料制品的制备中。
共混法是将高分子材料与其他添加剂通过机械混合等方式进行制备。
与传统的填充法相比，共混法不需要对添加剂进行表面处理，简化了制备工艺，提高了生产效率。
共混法制备的高分子复合材料具有较好的加工性能和良好的力学性能。
二、性能研究高分子复合材料的性能研究是评价其优劣的关键，常见的性能指标包括力学性能、热学性能和电学性能等。
力学性能是高分子复合材料最基本的性能之一，包括强度、韧性、刚度等。
强度是指材料抵抗外力破坏的能力，韧性是指材料在受力下发生塑性变形并能恢复原状的能力，刚度是指材料抵抗形变的能力。
研究人员通过拉伸、压缩、弯曲等实验研究高分子复合材料的力学性能，并通过测试仪器得到相关数据进行分析。
热学性能是指材料在高温下的性能表现，包括热稳定性、热导率和膨胀系数等。
高分子复合材料的改性研究及其工业应用
高分子复合材料的改性研究及其工业应用高分子复合材料是由两个或更多种材料组合而成的材料，其中至少有一种是高分子。
通过改性研究，高分子复合材料可以获得更好的性能和应用。
一. 高分子复合材料的基本组成和分类高分子复合材料由高分子基质和填充物组成。
填充物常见的有玻璃纤维、碳纤维、硅酸盐、培养细胞等。
按照基质的类型分，高分子复合材料可以分为塑料基复合材料、橡胶基复合材料、树脂基复合材料等。
二. 高分子复合材料的改性方法高分子复合材料的改性方法可以分为物理改性和化学改性两种。
物理改性主要指填料改性，如添加填料增强强度、改善耐热性等。
化学改性则是通过化学反应实现改性，如改变基质分子结构、控制反应条件等。
1.填料改性填料改性是高分子复合材料改性的主要方法之一。
填料可以增加材料的强度、刚度、耐腐蚀性、耐磨性等，因为填料是一种坚硬的、细小的、形态规则的颗粒。
例如，炭黑可以增加轮胎的耐磨性和降低橡胶的热膨胀系数；纳米氧化铝可以增强压电性能；玻璃纤维可以提高塑料的强度和刚度。
填料改性的影响主要取决于填料的种类、形态、含量以及高分子基质的种类和特性。
因此，选取适当的填料和反应条件是必须的。
2.分子改性分子改性是通过改变高分子分子结构来提高材料的性能。
一些常见的改性方法包括交联、共聚、接枝和交止反应。
例如，通过交联使得材料的热膨胀系数降低，强度和刚度增加。
共聚改性可以改变材料的热性能、耐氧化性能和化学稳定性等。
而接枝和交止反应则可以改善材料的界面相容性和降低分子量。
三. 高分子复合材料的工业应用高分子复合材料的应用非常广泛，包括汽车制造、建筑、航空航天、电子电器等领域。
汽车制造中使用的高分子复合材料主要是增强塑料和复合材料，用于车身、底盘、悬挂系统等部件。
在建筑行业中，高分子复合材料被广泛应用于导电材料、冷却材料、墙板和隔热材料等。
在航空航天领域，高分子复合材料用于制造航空器件，如飞机的机身、翼、尾等部件。
由于高分子复合材料具有很强的轻量化和强度耐久性，因此被广泛应用于此领域。
复合材料的制备及力学性能研究
复合材料的制备及力学性能研究复合材料是由两种或以上的材料组合而成，具有比单一材料更优异的力学、物理和化学性质。
近年来，随着工业技术的进步，复合材料正在成为各种领域中最受欢迎的材料之一。
在本文中，我们将探讨复合材料的制备及力学性能研究。
一、复合材料的制备制备复合材料的一般方法是将两种或以上的材料按一定比例混合，加入适当的填料和增强材料以增强材料的机械性能。
其中最常用的制备方法是高分子基复合材料（PMC）、金属基复合材料（MMC）和陶瓷基复合材料（CMC）。
这些复合材料制备的基本过程如下：（一）高分子基复合材料（PMC）PMC是由高分子基料与增强材料、填充材料及各种添加剂组成的。
最常见的制备方法是树脂浸渍法、自动化纺织和注塑成型。
早期的高分子基复合材料是玻璃纤维增强的聚酯材料（GRP），如今已经广泛应用于航空、航天、汽车等领域。
GRP材料具有比金属轻、强度高、耐腐蚀性好等优点。
（二）金属基复合材料（MMC）MMC是由金属基物质与增强材料和填充材料组成的。
制备方法包括浆料冶金法、机械复合法、电浆喷涂和熔融覆盖等。
与PMC相比，MMC具有更高的强度、耐磨性、耐高温性和抗疲劳性。
目前，MMC材料被广泛应用于航空、航天、能源等领域。
（三）陶瓷基复合材料（CMC）CMC是由陶瓷基物质、增强材料、填充材料和添加剂等组成的。
CMC制备技术的发展也非常快速，包括了各种复杂的工艺。
目前，CMC材料被广泛应用于航空、航天、能源和国防等领域，已成为当今复合材料领域的研究热点之一。
二、复合材料力学性能研究复合材料的力学性能是其应用价值的关键。
复合材料的主要力学性能包括强度、韧性、硬度和耐磨性等。
这些性能可以通过一系列的常规测试来进行评价，如拉伸试验、压缩试验、弯曲试验、冲击试验和疲劳试验等。
在评价复合材料的力学性能时，需要重点考虑增强材料和基材的特性。
针对不同的增强材料和基材的特性，应选择不同的测试方法和模型。
例如，对于高分子基复合材料而言，通常使用拉伸试验和弯曲试验进行综合评价，而对于金属基复合材料而言，压缩试验和疲劳试验则更具有代表性。
高分子基复合材料
2. 复合材料的界面形成过程
PMC 、 MMC 、 CMC 、 C/C 等复合材料体系对界面要求各 不相同，它们的成型加工方法与工艺差别很大，各有特点， 使复合材料界面形成过程十分复杂，理论上可分为三个阶段。 （1）第一阶段：增强体表面预处理或改性阶段。 i) 界面设计与控制的重要手段 ii) 改性层成为最终界面层的重要组成部分 iii) 为第二阶段作准备 （2）第二阶段：增强体与基体在一组份为液态（或粘流态） 时的接触与浸润过程 i) 接触—吸附与浸润—交互扩散—化学结合或 物理结合。化学结合可看作是一种特殊的浸 润过程 ii) 界面形成与发展的关键阶段
基体内、增 强体内和层 面 层 上 均 存 在力场或外界环 微裂纹和缺陷按本身的 规律发展，并消散能量 在 微 裂 纹 、 境（如介质、水） 气孔、内应 力
（2）破坏形式
i) 基体断裂 ii) 纤维断裂 5种基本破坏形 iii) 纤维脱粘 式 iv) 纤 维 拔 出 ( 摩 ——————— 擦功) → v) 裂纹扩展与偏 转 5种形式 ———— → 综合体现
引入相的“连通性”概念，理论上可将复合材料结构划分 为 0-3型、1-3型2-2型、2-3型、3-3型等几种典型结构
三维编织纤维结构
三维正交非织造的纤维结构
(a)非线性法平面增强 (b) 一种开式格状结构 (c）一种柔性结构
管、容器的螺旋缠绕平面缠绕线型
各种玻 璃夹层 结构
单向及准各向同性板的铺层结构
聚合物基复合材料（ PMC）的组成
(1) 基体 热固性基体(thermosetting matrix)： i) 熔体或溶液粘度低，易于浸渍与浸润，成型工艺性好 ii) 交联固化后成网状结构，尺寸稳定性好耐热性好，但性脆
iii) 制备过程伴有复杂化学反应
高中化学第三单元《高分子材料和复合材料》知识点归纳
高中化学第三单元《高分子材料和复合材料》
知识点归纳
一、塑料
1、聚合反应：加聚反应（如制聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯）
缩聚反应（如制酚醛树脂）
聚氯乙烯薄膜不能用来包装食品，应该用聚乙烯
不粘锅内壁涂敷的是聚四氟乙烯
2、单体：用来制备聚合物的物质，两种以上单体间的加聚反应就是共聚反应。
二、纤维
1、天然纤维：植物纤维（如棉花，成分为纤维素，属于糖类）
动物纤维（如羊毛、蚕丝，成分为蛋白质）
2、化学纤维：人造纤维（对天然纤维的加工，如粘胶纤维）
合成纤维（完全由人制造，如尼龙），尼龙又称锦纶，是人类第一次采用非纤维材料，通过化学合成方法得到的化学纤维。
三、橡胶
1、天然橡胶：以天然乳胶（主要从橡胶树取得）为原料，成分为聚异戊二烯，是线形分子。
硫化橡胶，当中含有二硫键，使线形分子转变为体型网状分子，有弹性且不易变形。
2、合成橡胶：如丁苯橡胶等
塑料、合成纤维、合成橡胶并称三大合成材料
四、功能高分子材料
种类很多，如高吸水性材料，可用于制作纸尿布、农林业保水剂、石油化工脱水剂
五、复合材料
1、定义：由两种或两种以上性质不同的材料组合而成的复合材料，通常具有比原材料更优越的性能。
如钢筋混凝土、石棉瓦、玻璃钢
2、组成：基体材料、增强材料，如碳纤维增强材料。
高分子复合材料的研究
高分子复合材料的研究高分子复合材料是一种由高分子基体和填充物组成的材料，具有优异的力学性能、热性能和化学稳定性。
近年来，随着科学技术的不断发展，高分子复合材料的研究得到了广泛关注。
本文将从材料的制备方法、性能表征以及应用领域等方面对高分子复合材料的研究进行探讨。
一、制备方法高分子复合材料的制备方法多种多样，常见的方法包括浸渍法、熔融法、溶液法和反应注塑法等。
浸渍法是将填充物浸渍在高分子基体中，然后通过热处理使其固化。
熔融法是将高分子基体和填充物一起加热熔融，然后通过冷却使其固化。
溶液法是将高分子基体和填充物溶解在溶剂中，然后通过溶剂的挥发使其固化。
反应注塑法是将高分子基体和填充物一起注入模具中，然后通过化学反应使其固化。
不同的制备方法适用于不同的材料和应用需求，研究人员可以根据具体情况选择合适的方法。
二、性能表征高分子复合材料的性能表征是研究的重要内容之一。
常见的性能表征方法包括力学性能测试、热性能测试和化学稳定性测试等。
力学性能测试可以通过拉伸试验、弯曲试验和冲击试验等方法来评估材料的力学性能。
热性能测试可以通过热重分析、差示扫描量热法和热导率测试等方法来评估材料的热性能。
化学稳定性测试可以通过溶解度测试、酸碱性测试和耐腐蚀性测试等方法来评估材料的化学稳定性。
通过对高分子复合材料的性能表征，可以了解材料的优缺点，为进一步的研究和应用提供参考。
三、应用领域高分子复合材料在各个领域都有广泛的应用。
在航空航天领域，高分子复合材料可以用于制造飞机和航天器的结构件，具有重量轻、强度高和耐腐蚀等优点。
在汽车工业领域，高分子复合材料可以用于制造汽车的车身和零部件，具有减轻车重、提高燃油效率和降低排放等优势。
在电子电气领域，高分子复合材料可以用于制造电子元器件和电缆，具有绝缘性能好、耐高温和耐腐蚀等特点。
在建筑领域，高分子复合材料可以用于制造建筑材料和装饰材料，具有耐候性好、防火性能好和耐久性强等特性。
高分子复合材料的应用领域还在不断扩展，未来有望在更多领域发挥重要作用。
chap5 高分子基复合材料
复 合 材 料
纤维状分散 相复合材料
单向纤维强化复合材料 非编织纤维层 2维，3维编织纤维层
连续纤维 增强复合材料
不连续纤维 增强复合材 料 功能复合材料 具有一定特殊功能：导热、导电、导磁、 光导、阻尼性能等
承力构件复合材料，对力学性能要 求高：质轻、高强度、高模量
高性能纤维增强混凝土，取代钢筋
4）在治理环境中可起的作用 复合材料
降低污染
整体成形
降低原材料用量 节约加工能耗
利用废弃物
材料互补
矿渣 木屑
“绿色”材 料
自然降解 提高性能
延长设施寿命
功能膜支撑网格 碳纤维缠绕气瓶 废水治理厂管道
废塑料
麦杆 稻草 野生植物
利用天然纤维
三、复合材料的基本结构模式
复合材料由基体和增强剂(体)两个组分构成： 复合材料结构通常一个相为连续相，称为基体； 而另一相是一以独立的形态分布在整个基体中的分散 相，这种分散相的性能优越，会使材料的性能显著改 善和和增强，称为增强剂（增强相、增强体）。 增强剂（相）一般较基体硬，强度、模量较基体大， 或具有其它特性。 增强剂（相）可以是纤维状、颗粒状或弥散状。 增强剂（相）与基体之间存在着明显界面。
二、复合材料的命名
1. 俗称：
玻璃钢、混凝土
2.根据增强材料和基体材料名称命名：
增强材料＋基体材料＋“复合材料” 玻璃纤维环氧树脂复合材料
3.仅写增强材料和基体材料缩写，外加“/”：
玻璃/环氧复合材料 碳/碳复合材料（碳纤维和碳复合材料）
4.突出增强材料和基体材料，根据强调组分不同，可简称：
它由两种或两种以上性质不同的材料组合而成，各组分 之间性能“取长补短”，起到“协同作用”，可以得到 单一材料无法比拟的优秀的综合性能，极大地满足了人 类发展对新材料的需求。因此，复合材料是应现代科学 技术而发展出来的具有极大生命力的材料。现代科学技
高分子材料的分类
精品文档.高分子材料的分类高分子材料分类标准有：①按来源分类②按应用分类③按应用功能分类④高分子主链结构分类等等高分子材料按来源分类：高分子材料按来源分为天然高分子材料和合成高分子材料。
高分子材料按应用分类：高分子材料按特性分为橡胶、纤维、塑料、高分子胶粘剂、高分子涂料和高分子基复合材料等。
①橡胶是一类线型柔性高分子聚合物。
其分子链间次价力小，分子链柔性好，在外力作用下可产生较大形变，除去外力后能迅速恢复原状。
有天然橡胶和合成橡胶两种。
②纤维分为天然纤维和化学纤维。
前者指蚕丝、棉、麻、毛等。
后者是以天然高分子或合成高分子为原料，经过纺丝和后处理制得。
纤维的次价力大、形变能力小、模量高，一般为结晶聚合物。
③塑料是以合成树脂或化学改性的天然高分子为主要成分，再加入填料、增塑剂和其他添加剂制得。
其分子间次价力、模量和形变量等介于橡胶和纤维之间。
通常按合成树脂的特性分为热固性塑料和热塑性塑料；按用途又分为通用塑料和工程塑料。
④高分子胶粘剂是以合成天然高分子化合物为主体制成的胶粘材料。
分为天然和合成胶粘剂两种。
应用较多的是合成胶粘剂。
⑤高分子涂料是以聚合物为主要成膜物质，添加溶剂和各种添加剂制得。
根据成膜物质不同，分为油脂涂料、天然树脂涂料和合成树脂涂料。
⑥高分子基复合材料是以高分子化合物为基体，添加各种增强材料制得的一种复合材料。
它综合了原有材料的性能特点，并可根据需要进行材料设计。
高分子复合材料也称为高分子改性，改性分为分子改性和共混改性。
⑦功能高分子材料。
功能高分子材料除具有聚合物的一般力学性能、绝缘性能和热性能外，还具有物质、能量和信息的转换、磁性、传递和储存等特殊功能。
已实用的有高分子信息转换材料、高分子透明材料、高分子模拟酶、生物降解高分子材料、高分子形状记忆材料和医用、药用高分子材料等。
高聚物根据其机械性能和使用状态可分为上述几类。
但是各类高聚物之间并无严格的界限，同一高聚物，采用不同的合成方法和成型工艺，可以制成塑料，也可制成纤维，比如尼龙就是如此。
高分子基复合材料
高分子基复合材料
说起这高分子基复合材料啊，在我们四川这儿，虽然听起来高端大气上档次，但讲起来也得接地气才行。
这玩意儿，就像是咱们四川的火锅底料，看着简单一锅红油，里头学问大着呢！
高分子嘛，就像是火锅里的牛油，是基础，得选好料，纯度高，耐得住高温，还得能跟各种调料（也就是增强体、填料这些）完美融合。
复合材料，那就是往这牛油里头加辣椒、花椒、香料，一样样精挑细选，为的是提升整体的味道和口感，哦不对，是性能！
你看那汽车上的保险杠，轻飘飘的，硬邦邦的，撞了车都不带变形的，那就是高分子基复合材料的功劳。
就像咱们四川人性格，外柔内刚，经得起事儿。
还有航天飞机上的零件，要能耐高温、抗腐蚀，还得轻如鸿毛，这不就是咱们高分子基复合材料的拿手好戏吗？就像是咱们四川的竹编，看似柔弱，实则坚韧无比，能编出各种花样，上天入地都不在话下。
所以说啊，这高分子基复合材料，在咱们生活中虽然不常直接提起，但它无处不在，默默地为咱们的生活、为科技进步添砖加瓦。
就像咱们四川的美食，虽然平时不总说它有多高科技，但每一口都是匠心独运，让人回味无穷。
高分子复合材料
优异特性
优异的附着力：高分子渗透形成分子之间的作用力，使其与修复部件形成范德华力和氢键链接。 优异的机械性能：分析了机械设备在运行过程中所产生的各种复合力的要求，在材料的合成过程中实现了各 种数据的均衡性，并具有良好的机械加工性能和延展性能。 抗化学腐蚀性能：解决了大多数高温下的有机酸、无机酸及混合酸的腐蚀。 材料的安全性：100%固体，材料没有挥发性；无毒无害，可以和皮肤直接接触。
高分子复合材料护栏在经历了二十世纪的大发展之后高分子材料对整个世界的面貌产生了重要的影响。《时 代杂志》认为塑料是二十世纪人类最重要的发明。高分子材料在文化领域和人类的生活方式方面也产生了重要的 影响。
分类
《高分子复合材料研究新进展》高分子复合材料分为两大类：高分子结构复合材料和高分子功能复合材料。 以前者为主。高分子结构复合材料包括两个组分：①增强剂。为具有高强度、高模量、耐温的纤维及织物，如玻 璃纤维、氮化硅晶须、硼纤维及以上纤维的织物。②基体材料。主要是起粘合作用的胶粘剂，如不饱合聚酯树脂、 环氧树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺等热固性树脂及苯乙烯、聚丙烯等热塑性树脂，这种复合材料的比强度和比模量 比金属还高，是国防、尖端技术方面不可缺少的材料。高分子功能复合材料也是由树脂类基体材料和具有某种特 殊功能的材料构成，如某些电导、半导、磁性、发光、压电等性质的材料，与粘合剂复合而成，使之具有新的功 能。如冰箱的磁性密封条即是这类复合材料。
应用
高分子材料是由相对分子质量较高的化合物构成的材料。我们接触的很多天然材料通常是高分子材料组成的， 如天然橡胶、棉花、人体器官等。人工合成的化学纤维、塑料和橡胶等也是如此。一般称在生活中大量采用的， 已经形成工业化生产规模的高分子为通用高分子材料，称具有特殊用途与功能的为功能高分子。高分子是生命存 在的形式，所有的生命体都可以看作是高分子的集合。树枝、兽皮、稻草等天然高分子材料是人类或者类似人类 的远古智能生物最先使用的材料。在历史的长河中，纸、树胶、丝绸等从天然高分子加工而来的产品一直同人类 文明的发展交织在一起。
高分子复合材料标准规范
高分子复合材料标准规范随着化学品行业的不断发展，高分子复合材料已经成为了一种不可或缺的材料。
高分子复合材料具有轻质、高强度、耐腐蚀、耐磨损、隔热隔音等优点，逐渐被应用于航空、汽车、建筑等领域。
然而，由于生产制造过程中的差异性和材料性能的多样性，高分子复合材料的标准规范也显得尤为重要。
一、高分子复合材料的标准制定高分子复合材料的标准制定是合理规范其使用和生产的必要步骤。
标准制定需要相关专业的人员集结专家、企业代表以及学者，共同制定具体的标准要求。
其中，标准制定的步骤包括确定标准分类、标准编号、标准界面、标准编制、标准修订等等。
高分子复合材料的标准制定依据材料生产的各个方面，比如原材料的选取和使用、制造的工艺流程、产品的使用、使用中的安全及环境保护等，需要考虑到各个方面的问题，从而确保这些材料在实际使用时的效果和安全性。
具体地说，标准制定的过程中也需要考虑到产品国内和国际市场的需要以及实际的使用情况和成本因素，最终确定适当的标准检测方法和适用范围，从而推进高分子复合材料行业的持续发展。
二、高分子复合材料标准规范的应用高分子复合材料标准规范的应用，可以让企业在生产流程中更加标准化，保证产品质量和安全性。
同时，也可以作为产品质量的基准，进一步提高这些材料的品质。
比如，在制造无人机的材料中使用的复合材料，需要性能达到相关标准规范才可以进行使用。
通过对这些复合材料进行相关测试，可以更好地发现其材料以及制造过程中的问题，从而及时解决问题，提高产品的质量。
为了能够更加全面有效地运用高分子复合材料标准规范，我们需要做到以下几点：1. 材料生产企业应以标准规范为基础建立质量管理体系，规范产品实施和质量控制。
2. 使用高分子复合材料的生产企业应在原料与加工生产中，根据标准规范来选择原材料和工艺，确保产品符合标准规范要求。
3. 产品认证机构或者第三方检验机构应该按照相应的标准规范要求，对高分子复合材料的合格证、普通合格证、安全生产许可证及各项检测报告等进行审查和评价。
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交联
固化反应时，由于树脂黏度极大，致使固化反应不完全、 不均匀，固化树脂结构复杂、不均匀，实际强度远低于理论 值
双马树脂（BMI）——加工性能类似环氧树脂，耐热性和耐
辐射性优于EP
O
O
R’=-CH2-， -O-，
N
R'
N
-SO2等
固化活性基团 O
O
（由马来酸酐和二元胺缩聚而成） 固化活性基团
BMI树脂固化物性能：
优良的耐热性和力学性能， Tg=250-300oC， 不溶不熔、刚性大、脆性大 密度高（1.35-1.4g/cm3), 吸湿率与EP相当
OH
3
CH2OH + R'Si(OR)3
CH2OH
O
OH
R' Si OCH2
O
+ 3ROH
CH2OH
改性方法：有机硅单体先与酚醛混合，在浸渍、烘干及压制过 程中完成交联
硼改性酚醛
（1）引进柔性-B-O-键，树脂韧性改善；
（2）固化物中有含硼三维网络，制品耐烧蚀性能和耐中子性
能提高
（3）热稳定性好
（4）玻纤增强复合材料的耐高温性能和耐烧蚀性能优良
热塑性酚醛树脂的固化
常用的固化剂：六次甲基四胺、多聚甲醛、适当交联的热固 性酚醛
热塑性酚醛广泛用于制备模压料，主要采用六次甲基四 胺固化（固化速度快、固化物刚度及尺寸稳定性好，固化时 无水分子放出，制品电性能好）
3、酚醛树脂的改性
改性缘由：
（1）热固性树脂性脆；（2）酚羟基易吸水，制品的耐潮 湿性差，致使其介电性能、机械性能下降；（3） 酚羟基 易热及紫外氧化；（4）与树脂的粘结性能不高
O
OH
OH
CH2OH + CH CH OH
OH
CH2O
+ H2O
CH
O H2C
OH
CH2OCH2 CH OH
有机硅改性酚醛——利用有机硅树脂优良的耐热性和耐潮湿性 改性酚醛，以制备耐热性和耐水性酚醛
如：用Si(OR)4改性酚醛制备的 玻纤复合材料在200oC仍有良好 的热稳定性
改性目的：
提高韧性、改善与增强材料的粘结性能、提高耐潮湿性能、 耐温性能
改性思路：
封锁酚羟基；引入第三组分
聚乙烯醇缩醛改性酚醛——提高粘结力、改善韧性、降低固化
速率以降低成型压力
OH
CH2 CH CH2 CH CH2 CH CH2 CH
OH
O CH O
+ OH
CH2OH
R
CH2OH
CH2 CH CH2 CH CH2 CH CH2 CH
O
O CH O
O
OH CH2
R
OH CH2
CH2
CH2
O
O
CH2 CH CH2 CH CH2 CH CH2 CH
O CH O
R
双酚A环氧改性酚醛——集环氧优良的粘结性和酚醛优良的耐
（共混改性）
热性于一体。用于层压、模压制品、 涂层、结构粘结剂、浇注料等。
OH + CH2 CH O
OH
CH2OH + CH2 CH
四、 酚醛树脂
• 由酚和醛缩聚而成，分线型酚醛树脂和体型酚醛树脂 • 原料易得、合成方便、应用广泛、大多应用在量大价廉的
场合。如：（1）纸质层压（模压）板、磨阻材料、绝缘 材料、砂轮粘结剂等；（2）玻纤增强塑料 • 良好的力学性能、瞬时耐高温耐烧蚀性能突出，在宇航领 域用作空间飞行器、火箭、导弹等方面 • 良好的可改性性能
1、酚醛树脂的合成
+ 酚（苯酚、甲酚、
二甲酚等）
醛（甲醛、乙醛、 酸
糠醛、丙烯醛等） 或碱
酚醛树脂
热固性酚醛 （一阶酚醛）的合成
甲醛（2官能度） 苯酚（3官能度）= 1.1-1.5
碱性条件（NaOH、Ba（OH）2、氨 水等）
苯酚与甲醛加成反应生成羟甲酚，羟甲酚之间缩聚形 成体型酚醛
热塑性酚醛 （二阶酚醛）的合成
芳香二酐和芳香二胺在强极性溶剂中缩聚形成聚酰胺 酸预聚物，再高温环化形成PI
CO N
CO
CO N
CO
不溶不熔，加工困难
n
加聚型PI——克服了缩聚型PI加工上的困难
（1）加聚型PI是指端基带有不饱和基团的低相对分子量PI， 如：双马来酰亚胺树脂（BMI树脂，双马树脂）、降冰片烯 封端酰亚胺。
（2）成型加工时通过不饱和端基进行固化，固化时无小分子 放出，利于复合材料成型加工
2、酚醛树脂的固化
热固性酚醛树脂的固化
首先，澄清碱性酚醛合成过程中的几个概念： （1）A阶酚醛：可熔、可溶 （凝胶前） （2） B阶酚醛：半溶 （凝胶化） （3）C阶酚醛：不溶、不熔的体型结构 （4）凝胶速度：由A阶转化为B阶的速度 （5）固化速度：由B阶转化为C阶的速度
热固化——加热（~175oC)、加压
结构，固化前低粘度（工艺性好）， 固化时无小分子放出
O NR
CH3
O
C
O
N
CH3
N
苯并噁嗪
O N
CH3
O
C
N
CH3
五、高性能树脂
1. 聚酰亚胺（ PI）树脂
CO N
CO N
CO
CO
n
突出的热稳定性（长期使用温度250oC）和氧化性能； 优异的耐辐射性和介电性能； 分缩聚型、加聚型、热塑性三种
缩聚型PI——不溶不熔，加工困难，需两步法加工
二苯醚改性酚醛——优良的耐热性和绝缘性，良好的耐辐
射性和耐氟利昂性能
芳烷基醚甲醛树脂
CH3 OH
Cl2 CH3
ClCH2
CH3OH
CH2Cl
CH3OCH2
CH2OCH3
OCH2 OH - CH2O
热固性树脂
CH2O H+ CH2O 热塑性树脂
优良的耐热老化性能 良好的耐酸碱性能
聚苯并噁嗪树脂——苯并噁嗪单体开环聚合生成酚醛树脂
甲醛（2官能度）
＜
苯酚（3官能度）
1
强酸性条件（PH＜3）
强酸性条件下，苯酚与甲醛缩聚生成二酚基甲烷，二 酚基甲烷间通过酚羟基的对位间连接（缩聚）形成线型酚 醛；
中等酸性条件并在锌、镉、锰、钴等特殊金属盐催化下， 酚环可通过邻位间连接形成高邻位热塑性酚醛树脂。
热塑性酚醛需加固化剂（如：六次甲基四胺）固化，才可 形成体型酚醛
（5）但湿态性能下降，可用双酚A （或部分）代替苯酚制备
酚醛树脂来改善
CH2OH
OH
3
+ H3BO3
O BO O
(CH2O)n
O BO O
CH2OH CH2OH
CH2OH
鉬改性酚醛——制备新型耐烧蚀性树脂，热分解温度460-
560oC,用以制备火箭、导弹等耐烧蚀、热防护材料
二甲苯改性酚醛——改善耐水性和耐碱性