聚合物基体
2.2聚合物基体解析
CH3 C CH3 CH2 CH CH2 O
CH3 HO C CH3 OH
+
CH2 O
CH CH2Cl
碱
33
环氧树脂中固有的极性羟基 环氧树脂与固化剂的反 和醚键的存在，使其对各种 应中没有水或其他挥发 物质具有突出的粘附力 性副产物产生。 1. 粘结力强； 2. 固化收缩小，固化体积收缩率 1%~4%，制品尺寸稳定性好； 3. 电绝缘性、耐化学腐蚀性能(特别 是耐碱性)好； 4. 固化物机械强度高； 5. 树脂保存期长，可制成B阶树脂， 有良好制造预浸渍制品的特性。 树脂是半热塑性的，其特点是在室 温下呈硬而脆可部分溶于丙酮。
棕、蓝等颜色，有颗粒、粉末状 。
38
特点及应用
加热即可固化，有无固化剂都 可。 固化时有小分子析出，体积收缩率大
粘附性差、脆性大、机械强度小于环氧，但价格便宜。 酚醛树脂的含碳量高，可在1000度以上瞬时
使用，因此用它制造耐烧蚀材料，做宇宙飞
行器载入大气的防护制件。 应用领域：生产压塑粉、层压塑料；制造清 漆或绝缘、耐腐蚀涂料；制造日用品、装饰 品；制造隔音、隔热材料等。 常见的高压电 插座、家具塑料把手等等
39
绝缘板
涡轮涂层-耐烧蚀
40
2.4.3 热塑性树脂基体
概述 热塑性聚合物：是指具有线型或支链型结构的有
机高分子化合物。这类聚合物可以反复受热软化(或
熔化)，而冷却后变硬。 常用的热塑性树脂：聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯
乙烯、聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛、聚砜、聚苯硫等。
典型的热塑性聚合物：聚酰胺、聚碳酸酯、聚砜。
9
ห้องสมุดไป่ตู้
现代生活中的高分子材料－橡胶
10
聚合物电解质配比计算公式
聚合物电解质配比计算公式引言。
聚合物电解质是一种新型的电解质材料，具有高导电性、高稳定性和良好的机械性能。
在锂离子电池、燃料电池和超级电容器等能源存储设备中具有广泛的应用前景。
为了实现最佳的电解质性能，需要合理地设计和配比聚合物电解质的成分。
本文将介绍聚合物电解质配比计算公式，以帮助研究人员更好地设计和制备优质的聚合物电解质材料。
聚合物电解质的组成。
聚合物电解质通常由聚合物基体和离子型物质组成。
聚合物基体可以是聚乙烯醇（PVA）、聚丙烯酸丁酯（PAB）等，离子型物质可以是锂盐、氢氧化锂等。
聚合物基体负责提供聚合物电解质的机械支撑和导电通道，离子型物质则负责提供离子传输的通道。
合理地配比聚合物基体和离子型物质，可以有效地提高聚合物电解质的离子传输速率和稳定性。
聚合物电解质配比计算公式。
聚合物电解质的配比计算公式可以通过以下步骤进行：1. 计算聚合物基体的含量比例。
聚合物基体的含量比例可以通过以下公式计算：聚合物基体含量比例 = (聚合物基体质量 / 总质量) × 100%。
2. 计算离子型物质的含量比例。
离子型物质的含量比例可以通过以下公式计算：离子型物质含量比例 = (离子型物质质量 / 总质量) × 100%。
3. 根据实际需求调整配比。
根据实际应用需求，可以调整聚合物基体和离子型物质的含量比例，以达到最佳的电解质性能。
举例说明。
假设需要制备一种聚合物电解质，其中聚合物基体为PVA，离子型物质为氢氧化锂。
根据实际需求，需要计算出PVA和氢氧化锂的最佳含量比例。
假设PVA的质量为50g，氢氧化锂的质量为10g，总质量为60g。
则可以按照以下步骤计算出PVA和氢氧化锂的含量比例：1. 计算PVA的含量比例：PVA含量比例 = (50g / 60g) × 100% = 83.3%。
2. 计算氢氧化锂的含量比例：氢氧化锂含量比例 = (10g / 60g) × 100% = 16.7%。
复合材料-聚合物基体
典型的热塑性聚合物主要有：
（a）聚酰胺 聚酰胺是具有许多重复的酰胺基 的一类线型聚合物的总称．通 常叫做尼龙。 （聚酰亚胺树脂，定义：主链中含有酰亚胺环状结构的高性能树脂） （b）聚碳酸酯
（c）聚砜 聚砜是指主链结构中含有—SO2—链节的聚合物。
谢谢！
酚醛树脂的改性
仅由苯酚加甲醛缩合而成的酚醛树脂，存在脆性，粘附力小等缺点， 多半都要进行改性，最为普遍的改性方法有： (a)聚已烯醇缩丁醛改性酚醛树脂 (b)苯胺改性酚醛树脂 (c)二甲苯改性的酚醛树脂 (d)硼改性的酚醛树脂 如：用聚乙烯醇缩丁醛的酒精溶液加到镁酚醛树脂中，配成溶液树脂。 这种树脂的特点是具有良好的流动性，适合于模压成型；制品具 有较高的机械强度，良好的电绝缘性及磁热性。
热塑性聚合物的形态特征
聚合物基体的种类-热固性基体
如环氧树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯等，它们在制成最终产品前，通 常为分子量较小的液态或固态预聚体，经加热或加固化剂发生化学反 应固化后，形成不溶不熔的三维网状高分子，这类基体通常是无定形 的。
热固性聚合物的形态特征
聚合物基体的选择
酚醛树脂（ phenolic resin ）随酚类和醛类配比用量不同和使用的催化 剂不同所得到的酚醛树脂分热固性和热塑性两大类。 热固性PF: 酚:醛< 1（有羟甲基，可自固化）
OH C H 2O H OH C H 2OH H2 C C H 2O H
+
C H 2O H
HO
OH
+
H 20
C H 2O H
O H O G O C R O C ** O G O O C O CH CH C
dwr涂层成分
DWR涂层是一种表面涂层，通常用于提高材料的耐磨性、防水性和抗腐蚀性。
这种涂层通常由以下成分组成：
1. 聚合物基体：这是涂层的主要成分，通常是一种高分子材料，如聚丙烯、聚氨酯等。
这些聚合物具有优异的耐磨性、抗腐蚀性和防水性，有助于提高材料的性能。
2. 表面活性剂：这些物质有助于涂层的均匀分布和附着在基体表面。
它们通常是一些有机化合物，如表面活性剂、硅烷等。
3. 添加剂：这些物质可以改善涂层的性能，如耐磨性、耐腐蚀性等。
常见的添加剂包括氧化物、碳化物、氮化物等。
4. 催化剂：这些物质有助于聚合物基体的固化过程，加快涂层的固化速度。
在具体的应用中，DWR涂层可能会根据基体的不同而有所调整。
例如，对于金属表面，可能会使用特殊的聚氨酯或丙烯酸涂层；对于塑料表面，可能会使用聚烯烃或聚酰胺涂层。
此外，DWR涂层通常是通过一些特定的处理工艺来实现的，如喷涂、浸渍或滚涂等。
在涂层过程中，需要确保涂层与基体之间的良好结合，以确保涂层的持久性和稳定性。
总的来说，DWR涂层是一种复杂的表面处理技术，其主要目的是提高材料的耐磨性、防水性和抗腐蚀性。
通过使用特定的聚合物基体、表面活性剂、添加剂和催化剂等成分，以及特定的处理工艺，可以获得优异的涂层效果，延长材料的使用寿命。
需要注意的是，DWR涂层的成分和制备方法可能会因品牌、型号和生产厂家而有所不同，因此在实际应用中需要参考相关产品的说明书。
复合材料聚合物基体
(五)工艺件好，适应性强，不仅本身品种多，可 按一定比例相互渗混调节粘度与性能，且可选择 不同固化剂，满足不同操作工序与不同用途的要 求。环氧树脂体系可在5-180℃温度范围内固化， 不需要高压成型；
(六)具有良好的尺寸稳定性和耐久性。树脂本身 稳定性高，贮存的间长；
(七)能耐大多数霉菌，因此可在热带条件下使用； (八)成本比聚酯和酚醛树脂高，其些固化剂的毒
热固性酚醛树脂也可用来使二阶树脂固化，因为 它们分子中的羟甲基可与热塑性酚醛树脂酚环上 的活泼氢作用，交联成三向网状结构的产物
六次甲基四胺是热塑性酚醛树脂采用最广泛的固 化剂。热塑性酚醛树脂最广泛用于酚醛模压料， 大约有80％的模压料是用六次甲基四胺固化的。 用六次甲基四胺固化的二阶树脂还用作胶粘剂和 浇铸树脂。
酚醛树脂的脆性比较大、收缩率大、不耐碱、易 吸潮、电性能差，不及聚酯和环氧树脂；
耐热性和玻璃化转变温度较高； 极限氧指数32-36； 酚醛树脂在高温800-2500℃下在材料表面形成炭
化层，使内部材料得到保护，因此酚醛树脂广泛 用作烧蚀材料，用于火箭、导弹、飞机、宇宙飞 船等。
主要问题
酚醛树脂反应三个阶段
酚醛树脂根据反应程度可分为三个阶段； 甲阶（A阶）酚醛树脂，其反应程度低，分子量
低，具有可溶、可熔性；
乙阶（B阶）酚醛树脂，其反应程度及分子量均 有所提高，具有半熔性，呈凝料态；---凝胶速度
丙阶（C阶）酚醛树脂，其反应程度及分子量最 高，为交联网状结构，呈不熔不溶的固态。---固 化速度
7、无机氯：环氧树脂中的无机氯主要由氮化钠（副产物） 的残留引起的。它对环氧树脂固化后产物的电气性能、耐 水性能均有影响。树脂中的氯离子能与胺类固化剂发生反 应而影响树脂的固化，同时影响树脂的电性能。
聚合物基体ppt课件
一．不饱和聚酯树脂
(1)不饱和聚酯树脂及其特点 不饱和聚酯树脂是指有线型结构的，主链上同 时具有重复酯键及不饱和双键的一类聚合物。 不饱和聚酯的种类很多，按化学结构分类可分 为顺酐型、丙烯酸型、和丙烯酸环氧酯型聚酯树脂。
27
不饱和聚酯树脂在热固性树指中是工业化较 早，产量较多的一类，它主要应用于玻璃纤维复 合材料。
❖ 烯丙基酯类单体
❖ 邻苯二甲酸二烯丙基酯（DAP）、三聚氰酸三烯丙基酯（TAC）、萘二
甲酸二烯丙基酯（DANP）：
特点：反应活性小、提高制品的耐热性
38
(b)引发剂
引发剂一般为有机过氧化物，它的特性通常用 临界温度和半衰期来表示。
39
临界温度是指有机过氧化物具有引发活性的 最低温度。
在此温度下，过氧化物开始以可察觉的速度 分解形成游离基，从而引发不饱和聚酯树脂以可 以观察的速度进行固化。
半衰期是指在给定的温度条件下，有机过氧 化物分解一半所需要的时间。
40
一些常见的过氧化物特性如下表所示。 几种有机过氧化物的特性
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(c)促进剂
促进剂的作用是把引发剂的分解温度降到室 温以下。
促进剂种类很多，各有其适用性。 对过氧化物有效的促进剂有，二甲基苯胺、 二乙基苯胺、二甲基甲苯胺等。
42
由于树脂的收缩率高且力学性能较低，因此 很少用它与碳纤维制造复合材料。
但近年来由于汽车工业发展的需耍，用玻璃
纤维部分取代碳纤维的混杂复合材料得以发展，
价格低廉的聚酯树脂可能扩大应用。
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不饱和聚酯的主要优点是：
１、工艺性能良好，如室温下粘度低，可以在室 温下固化，在常压下成型，颜色浅，可以制作彩色制 品，有多种措施来调节其工艺性能等；
聚合物基复合材料
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和强化材料组成的复合材料，具有轻质、高强度、耐腐蚀等优点，被广泛应用于航空航天、汽车制造、建筑材料等领域。
聚合物基复合材料的研究和应用已经成为材料科学领域的热点之一。
首先，聚合物基复合材料的基本组成是聚合物基体和强化材料。
聚合物基体通常采用树脂类材料，如环氧树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺树脂等，而强化材料则可以是玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等。
这些强化材料可以有效地提高复合材料的强度和刚度，使其具有优异的力学性能。
其次，聚合物基复合材料具有许多优越的性能。
首先是轻质性能，由于聚合物基体的密度较低，加上强化材料的高强度，使得复合材料具有很高的比强度和比刚度。
其次是耐腐蚀性能，聚合物基复合材料在恶劣环境下具有良好的耐腐蚀性能，可以替代传统的金属材料。
此外，聚合物基复合材料还具有良好的设计自由度，可以根据实际需求进行定制加工，满足不同领域的应用需求。
再次，聚合物基复合材料的制备工艺多样。
常见的制备工艺包括手工层叠、注塑成型、压缩成型等，其中注塑成型是目前应用最广泛的工艺之一。
通过不同的制备工艺，可以得到不同性能的聚合物基复合材料，满足不同领域的需求。
最后，聚合物基复合材料的应用领域非常广泛。
在航空航天领域，聚合物基复合材料被广泛应用于飞机机身、发动机零部件等；在汽车制造领域，聚合物基复合材料被应用于车身结构、内饰件等；在建筑材料领域，聚合物基复合材料被应用于地板、墙板、梁柱等。
可以说，聚合物基复合材料已经成为现代工程领域不可或缺的材料之一。
综上所述，聚合物基复合材料具有轻质、高强度、耐腐蚀等优点，具有广阔的应用前景。
随着材料科学的不断发展，相信聚合物基复合材料将会在更多领域展现其无穷魅力。
聚合物复合材料 基体
2.4.2 环氧树脂
环氧树脂是泛指分子中含有两个或两个以上环氧基团的有机高分子 化合物，除个别外，它们的相对分子质量都不高。
E-44
E-31 相对分子质量都不高
★ 环氧树脂的性能和特性
a、 形式多样 各种树脂、固化剂、改性剂体系几乎可以适应各种 应用要求，其范围可以从极低的粘度到高熔点固体。
基体与增强材料的结合性，包括浸润性和粘合性，决定了复合材 料应力传递途径中最关键的界面层的特性，因此，对复合材料的力学 性能、断裂特性和疲劳性能起着关键的作用。
影响聚合物对增强材料粘结能力的主要因素是聚合物与填料的化 学结构、聚合物的粘度、填料的几何形状等。为了提高基体聚合物对 增强材料、填料的粘附能力： 有时须对增强材料、填料进行表面粘合活化处理 基体中需加增粘剂或偶联剂
（8）交联不饱和聚酯的网状分子结构
①为大致均匀的连续网状结构； ②为不均匀的连续网状结构，在密度 较大的连续网之间有密度较低的链型 分子互相联结； ③为不连续的网状结构，密度较大的 连续分散于未键合的组分中间。
交联不饱和聚酯主要形成 第二种网状结构的大分子
三维网！
（9）不饱和聚酯固化特征—三阶段
粘流态树脂 凝胶阶段
凝胶态
定型阶段
具有硬度的 固态
熟 化 阶 段
交联完全 固态树脂
① ②③
（10）不饱和聚酯固化体系
不饱和聚酯：1mol 交联剂：苯乙烯、氯化苯乙烯、乙烯基甲苯、α-甲基苯乙烯、
2，5-二溴苯乙烯等。用量1.5~3.0mol 引发剂：过氧化物或偶氮化合物，用量1~4% 促进剂：环烷酸钴 增粘剂：MgO，CaO，Ca(OH)2，Mg(OH)2 触变剂：气相法白碳黑（SiO2），用量2~6% 常温固化系统：过氧化甲乙酮+环烷酸钴
abspc是什么材料
abspc是什么材料ABSPC是一种新型的高性能复合材料，它的全称是Advanced Ballistic Structural Polymer Composites，即高性能防弹结构聚合物复合材料。
ABSPC是由聚合物基体和增强材料组成的复合材料，具有优异的防弹性能和结构强度，被广泛应用于军事、航空航天、安防等领域。
首先，ABSPC的聚合物基体通常采用高分子聚合物材料，如聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）、聚碳酸酯（PC）等。
这些高分子聚合物具有良好的可塑性和耐冲击性，能够有效吸收和分散外部冲击力，从而保护结构内部的重要部件不受损坏。
同时，聚合物基体还具有较低的密度和良好的加工性能，能够满足复合材料在轻量化和成型加工方面的要求。
其次，ABSPC的增强材料主要包括纤维增强材料和颗粒增强材料。
纤维增强材料通常采用高强度的无机纤维，如碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维等。
这些纤维具有极高的拉伸强度和模量，能够有效提高复合材料的抗拉强度和刚度，增强结构的整体性能。
颗粒增强材料则可以填充在聚合物基体中，增加复合材料的密度和硬度，提高其耐磨性和抗压性能。
ABSPC复合材料的制备工艺主要包括预浸料制备、层叠成型和热固化成型等步骤。
首先，将聚合物基体和增强材料按一定比例混合，形成预浸料。
然后，将预浸料层叠在一起，经过压制和加热处理，使其在模具内固化成型，形成最终的复合材料构件。
这种制备工艺能够有效控制复合材料的成型精度和性能稳定性，保证其具有良好的一致性和可靠性。
在军事领域，ABSPC复合材料被广泛应用于防弹头盔、防弹车辆、防弹板材等装备中。
其优异的防弹性能和轻量化特性，能够有效提高装备的防护水平，保护士兵和装备不受敌方火力的伤害。
在航空航天领域，ABSPC复合材料被应用于飞机机身、航天器外壳等结构件中，能够减轻结构重量，提高飞行器的综合性能。
在安防领域，ABSPC复合材料被用于制造防护墙、防爆门窗等建筑材料，能够提高建筑物的防护能力，保障人员和财产的安全。
聚合物基体有哪些作用
聚合物基体有哪些作用
聚合物基体在各种应用中具有多种重要作用。
以下是一些常见的聚合物基体的作用描述：
1. 结构支撑作用：聚合物基体可以为材料提供结构支撑，增加材料的强度和稳定性。
例如，在建筑材料中，聚合物基体可以与其他材料（如纤维素、金属等）相结合，形成复合材料，增加其承载能力和耐久性。
2. 能量储存作用：聚合物基体在电池、超级电容器等能源存储装置中起到关键作用。
聚合物基体作为电解质或固体聚合物电解质，具有良好的离子传导性能和稳定性，可储存和释放能量。
3. 隔热保温作用：聚合物基体被广泛用于隔热和保温材料中。
由于聚合物基体通常具有低热导率和高绝缘性能，可以有效地减少热量传导和能量损失，提高建筑物和设备的能效。
4. 化学保护作用：聚合物基体具有抗腐蚀、耐化学品侵蚀等特性，可用于防腐涂料、管道涂层、储存容器等化学工业中。
聚合物基体能够隔绝化学物质与环境的接触，保护基材免受腐蚀和损坏。
5. 生物医学应用作用：聚合物基体在医学和生物领域具有广泛应用。
例如，聚合物基体可用于制备人工关节、组织工程支架、药物缓释系统等医疗器械，起到修复和替代组织的作用。
总之，聚合物基体在材料科学和工程中发挥着重要的作用，包括结构支撑、能量储存、隔热保温、化学保护和生物医学应用等多个方面。
这些作用带来了许多创新和进步，促进了各行业的发展和实用化。
聚合物基体期末复习
第一章概论1、基体材料在复合材料中所起的作用；答：（1）、粘结作用基体材料作为连续相，把单根纤维粘成一个整体，使纤维共同承载。
（2）、均衡载荷、传递载荷在复合材料受力时，力通过基体传给纤维。
（3）、保护纤维在复合材料的生产与应用中，基体可以防止纤维受到磨损、遭受浸蚀。
2、由基体起主导作用的复合材料性能有哪些？答：（1）成型工艺性能；（2）耐热性；（3）耐腐蚀性；（4）纵向压缩强度；（5）层间剪切强度。
3、提高树脂基体耐热性和耐腐蚀性的途径有哪些？答：（1）增加高分子链的刚性：如在主链中尽量减少单键，引进共轭双键、三键或环状结构（包括苯环和杂环）。
（2）进行结晶：在主链上引入醚键、酰胺键或在侧基上引入羟基、氨基或氰基，都能提高结晶高聚物的熔融温度。
（3）进行交联：随交联密度的增加。
树脂耐热性不断提高。
4、影响树脂电绝缘性能的因素是什么？答：（1）大分子链的极性：树脂大分子链中极性基团越多，极性越强，则电绝缘性越差；（2）已固化树脂中杂质的存在：已固化树脂中的杂质越少，则电性能越好。
5、热固性树脂与热塑性树脂的本质区别是什么？答：热固性树脂：固化过程分别是化学变化（不可逆）；热塑性树脂：固化过程是物理变化（可逆）。
6、聚合物基复合材料的主要性能特点及其应用领域。
答：1、比强度、比模量高；2、抗疲劳性能好；3、阻尼减振性好；4、具有多种功能特性：（1）瞬时耐高温、耐烧蚀（2）优异的电绝缘性能和高频介电性能（3）优良的耐腐蚀性能；5、良好的加工性能；6、可设计性强。
复合材料的三大应用领域：航空航天领域：约占18%；体育休闲用品：约占37%；各类工业应用：约占45%。
第二章不饱和聚酯树脂1、UP与UPR的区别、UPR的特征官能团；答：不饱和聚酯树脂（UPR, Unsaturated Polyester Resins)：不饱和聚酯在乙烯基类交联单体（如苯乙烯）中的溶液。
不饱和聚酯( UP,Unsaturated Polyester )：不饱和二元酸（酸酐）、饱和二元酸（酸酐）与二元醇缩聚而成的线性聚合物，常温下为结晶体。
聚合物基体在聚合物复合材料中的作用
聚合物基体在聚合物复合材料中的作用聚合物复合材料是由聚合物基体和填充物组成的材料，其中聚合物基体起到了至关重要的作用。
聚合物基体作为复合材料的主要组成部分，不仅决定了复合材料的结构和性能，还对其应用领域和使用效果产生重要影响。
聚合物基体在聚合物复合材料中具有增强材料的作用。
聚合物基体能够有效地包裹和固定填充物，使其分散均匀并增加复合材料的强度和刚性。
聚合物基体还能够通过与填充物之间的相互作用，增强复合材料的耐磨性、耐腐蚀性和耐高温性能。
同时，聚合物基体的选择还可以根据填充物的特性进行调整，以实现更好的增强效果。
聚合物基体在聚合物复合材料中具有增加材料韧性的作用。
聚合物基体的高分子链结构具有良好的延展性和变形能力，可以有效吸收和分散外部应力，降低复合材料的脆性，提高其韧性。
这使得聚合物复合材料在受到冲击或振动时能够更好地抵抗损伤和破坏，提高材料的可靠性和寿命。
聚合物基体还在聚合物复合材料中起到了粘合剂的作用。
由于聚合物基体具有良好的粘附性和可塑性，它能够将填充物与基体牢固地结合在一起，形成一个整体的复合材料。
这种粘合作用不仅可以提高复合材料的强度和刚度，还可以增加其抗剪切和抗拉伸的能力。
同时，聚合物基体还可以通过调整其粘附性和可塑性，实现与不同填充物的粘结和兼容性，从而改善复合材料的性能和使用效果。
聚合物基体还可以提供阻燃和耐候性能。
许多聚合物基体具有良好的耐高温和阻燃性能，能够有效阻止复合材料在高温下燃烧，提高材料的安全性。
聚合物基体还能够通过添加特殊的添加剂或进行表面处理，提高复合材料的耐候性，使其能够在恶劣的环境条件下长时间稳定使用。
聚合物基体在聚合物复合材料中起到了至关重要的作用。
它不仅增强了复合材料的强度和刚性，还增加了材料的韧性和粘结性，提供了阻燃和耐候性能。
因此，在设计和制备聚合物复合材料时，应该充分考虑聚合物基体的选择和特性，以实现最佳的材料性能和使用效果。
同时，对聚合物基体的研究和开发也是提高复合材料性能和推动材料科学发展的重要方向。
聚合物基体
热固性聚合物
⑥酮过氧化物：一种过氧化物的混合物，其中包含有一羟 酮过氧化物：一种过氧化物的混合物， 基氢过氧化物，一羟基过氧化物， 基氢过氧化物，一羟基过氧化物，二羟基过氧化物和二过氧 化物，如过氧化甲乙酮和过氧化环己酮. 化物，如过氧化甲乙酮和过氧化环己酮. (2)有机过氧化物的特性 (2)有机过氧化物的特性 活性含氧量：有机过氧化物的有效成分的标志。 ①活性含氧量：有机过氧化物的有效成分的标志。 临界温度： ②临界温度：受热分解形成具有引发活性的游离基时所 需要的最低温度。 需要的最低温度。 半衰期：在给定温度下， ③半衰期：在给定温度下，有机过氧化物分解一半所需 要的时间，常用来评价其活性大小。 要的时间，常用来评价其活性大小。
热固性聚合物
二、环氧树脂 1、概述 环氧树脂自40年代获得应用后，一直比较快速度发展， 40年代获得应用后 环氧树脂自40年代获得应用后，一直比较快速度发展， 除用作复合材料的基体材料外，还被广泛地用在粘合剂， 除用作复合材料的基体材料外，还被广泛地用在粘合剂， 绝缘材料、涂料等行业。由于近年来不饱和树脂的崛起， 绝缘材料、涂料等行业。由于近年来不饱和树脂的崛起， 国外环氧树脂的用量已有所减少。但在我国， 国外环氧树脂的用量已有所减少。但在我国，环氧树脂仍 是纤维增强复合材料的主要基体材料之一， 是纤维增强复合材料的主要基体材料之一，广泛用于制造 贮槽，管道，塔器等。 贮槽，管道，塔器等。 环氧树脂是指分子中含有两个或两个以上环氧基团
M2·+M1→ M2·+M2→
表示共聚时某一瞬间共聚物中两单体链节的比例， 表示共聚时某一瞬间共聚物中两单体链节的比例， 描述共聚物组成与单体混合物组成间的关系
热固性聚合物
③链终止：主要是双基终止，用苯乙烯单体时，偶合终止是主 链终止：主要是双基终止，用苯乙烯单体时， H H 要倾向。 要倾向。 C C
聚合物基体在聚合物复合材料中的作用
聚合物基体在聚合物复合材料中的作用1.承载载荷：聚合物基体作为复合材料的主要载荷承载部分，负责吸收和传递来自外部环境的应力和载荷。
它能够在受力时承担拉伸、压缩、剪切等多种载荷，确保复合材料的强度和刚度。
2.分散增强：聚合物基体可以有效地分散和固定增强材料（如纤维、颗粒等）在复合材料中，提高增强材料的力学性能。
通过良好的分散，聚合物基体能够限制增强材料间的相互接触和滑移，提高复合材料的抗拉强度、屈服强度和韧性。
3.良好的界面粘结：聚合物基体能够与增强材料形成良好的界面粘结，增强复合材料的耐久性和力学性能。
在界面处，聚合物基体能够与增强材料发生物理化学作用，形成强大的界面粘结力，防止界面剥离、滑移和开裂等问题。
4.阻燃和耐腐蚀：聚合物基体可通过添加烟煤、红磷等阻燃剂和抗氧化剂、紫外线吸收剂等防腐剂，提高复合材料的耐燃性和耐腐蚀性。
这样可以保护增强材料不受热、化学物质和环境引起的损伤，延长复合材料的使用寿命。
5.调节热膨胀系数：聚合物基体的热膨胀系数可以通过选择不同的聚合物树脂以及添加填充剂进行调节，与增强材料的热膨胀系数匹配，减少由于温度变化引起的热应力和热变形。
这有助于提高复合材料的尺寸稳定性和精度。
6.加工性能：聚合物基体具有良好的加工性能，容易通过热成型、挤出、注塑等常规成型工艺进行加工。
这使得聚合物复合材料能够以不同形式的成型件，满足不同应用需求。
总的来说，聚合物基体在聚合物复合材料中起着关键的作用。
它不仅提供载荷承载能力，还能分散增强材料、形成良好的界面、阻燃耐腐蚀、调节热膨胀系数，并具有良好的加工性能。
这些功能使聚合物基体成为具有优异综合性能的聚合物复合材料的核心部分。
聚合物基复合材料
4、3 纤维增强聚合物复合材料
玻璃纤维增强聚苯乙烯类塑料(FR-ABS)
基体树脂:丁二烯-苯乙烯共聚物(BS) 丙烯腈-苯乙烯共聚物(AS) 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)
性能改进:强度、弹性模量有成倍提高 耐高温、耐低温、尺寸稳定性等都有所改善
26
4、3 纤维增强聚合物复合材料
玻璃纤维增强聚碳酸酯(FR-PC)
Kevlar纤维增强树脂:良好压延性、耐冲击、 良好振动衰减性、优异得耐疲劳性
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4、3 纤维增强聚合物复合材料
常见高性能纤维增强环氧树脂性能对比
增强纤维 相对密度 拉伸强度,MPa 弹性模量,GPa
碳纤维 1、6 1500 12
Kevl 2、0 1750 120
41
4、4 聚合物基复合材料得制备和加工
轮鼓缠绕法预浸料制备示意图
42
4、4 聚合物基复合材料得制备和加工
(2)预混料:
工艺对象:不连续纤维浸渍或混合树脂 制品特征:片状模塑料(Sheet molding pound,SMC)
块状模塑料( Bulk Molding pound,BMC) 注射模塑料(Injection molding pound,IMC)
高强度、高模量纤维增强塑料
基体树脂:环氧树脂 增强材料:碳、硼、芳香族纤维、晶须等高强、高模纤维
性能特点:密度小、强度模量高、热膨胀系数小; 制备工艺简单、成型方法多; 纤维价格昂贵,使用范围到限
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4、3 纤维增强聚合物复合材料
碳纤维增强树脂: 强度、刚度、耐热性均好
硼纤维增强树脂: 刚性好(模量高于碳纤维增强)
聚合物基复合材料
4、1 概述
4、1 概述
4、1 概述
聚合物基复合材料基体材料ppt课件
降低树脂固化收缩率主要原理是调节树脂大分子链充分 伸直，使其固化后有紧密的空间网络。
如在未固化的聚酯树脂体系中加入甲基丙烯酸甲酯，聚 苯乙烯、聚邻苯二甲酸二稀丙酯等，这个体系在固化前，由 于溶解或加热，其大分子链能充分地伸长，从而使聚酯树脂 在固化后形成紧密的空间网络结构，使固化收缩率只有1％。
这种改善不饱和聚酯树脂收缩率的办法，在大型复合 材料制件生产中得到了应用。
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3.2.2 耐热性能（温度升高时，其性能的变化）
物理耐热性：指树脂在一定条件下仍然能保留其 作为基体材料的强度，包括模量、强度、变形等；
化学耐热性：是树脂在发生热老化时的温度范围， 包括失重、分解、氧化等。 提高树脂耐热性的途径有： 1）增加高分子链的刚性
2
基体的黏度、使用期直接影响增强材料 的浸渍、复合材料的铺层和预浸料的储存。
因此，研究和了解基体材料的构成、作 用和性能是十分重要的。
3
3.1.1基体材料的基本组分及其作用
1）聚合物基体 聚合物是基体的主要组分，它对复合材料的技术性能、成型工
艺及产品的价格都有直接影响。
作为复合材料树脂的要求
①力学性能
5、可用水和醇的混合溶剂，良
5、机械和电性能优良
操作方便
6、固化物无异味，能用于 6、可用于多种手段实现固化
6、价格低廉
食品行业
5
三大热固性树脂的特点
酚醛树脂
环氧树脂
不饱和聚酯树脂
缺 1.固化比不饱和聚酯树脂慢， 1.固化剂毒性太大，操作应 1.一般空气中氧的存在会防
到完全固化需较长时间
十分注意
聚合物基体复合材料
聚合物基复合材料摘要首先大概介绍了聚合物基复合材料，然后介绍了该复合材料的基体有热固性树脂基体、热塑性树脂基体和橡胶基体，最后介绍了聚合物基复合材料的制备工艺特点。
正文凡事以聚合物为基体的复合材料统称为聚合物基复合材料，因此聚合物基复合材料是一个很大的材料体系。
聚合物基复合材料体系的分类具有多种不同的划分标准，如按增强纤维的种类可分为玻璃纤维增强聚合物基复合材料、碳纤维增强聚合物基复合材料、硼纤维增强聚合物基复合材料、芳纶纤维增强聚合物基复合材料及其他纤维增强聚合物基复合材料。
如按基体材料的性能课分为通用型聚合物基复合材料、耐化学介质腐蚀性聚合物基复合材料、耐高温型聚合物基复合材料、耐阻燃型聚合物基复合材料。
但最能反映聚合物基复合材料本质的则是按聚合物基体的结构形式来分类，聚合物基复合材料可分为热固性树脂基复合材料、热塑性树脂基复合材料及橡胶基复合材料。
聚合物基复合材料是最重要的高分子结构材料之一，它比强度大、比模量大。
例如高模量碳纤维/环氧树脂的比强度是钢的5倍，喂铝合金的4倍，其比模量喂铝、铜的4倍。
耐疲劳性能好。
金属材料的疲劳破坏常常是没有明显预兆的突发性破坏。
而聚合物基复合材料中，纤维与集体的界面能有效阻止裂纹的扩散，破坏是逐渐发展的破坏前有明显的预兆大多数金属材料的疲劳极限其拉伸强度的30%~50%，而聚合物基复合材料的疲劳极限可达到拉升强度的70%~80%。
减振性好。
复合材料中集体界面有吸震能力，因而振动阻尼高。
耐烧蚀性能好。
因聚合物基复合材料是比热容大，熔化热喝汽化热也大，高温下能吸收大量热能，是良好的耐烧蚀材料。
工艺性好。
制造工艺简单，过载时安全性好。
用于复合材料的聚合物基体课分为热固性树脂基体、热塑性树脂基体和橡胶基体。
热固性聚合物（环氧、酚醛、不饱和聚酯、聚酰亚胺树脂等）通常为分子量脚小的液态或固态预聚体，经加热或加固化剂发生交联化学反应并经过凝胶化和固化阶段后，形成不溶不熔的三维网状高分子。
复合材料聚合物基体
聚合物基体的分类
根据聚合物的来源和化学结构， 可分为天然聚合物和合成聚合物 两大类。常见的聚合物基体包括 聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等。
聚合物基体的性能
聚合物基体具有良好的加工性、 韧性、耐化学腐蚀性和电绝缘性 等。同时，聚合物的性能可通过 改变其化学结构、分子量、添加
剂等进行调控。
热导率
基体材料应具备较低的热导率，以减少热量在复 合材料中的传递，提高隔热性能。
热膨胀系数
与增强纤维相匹配的热膨胀系数有助于减少温度 变化引起的内应力。
环境因素影响
耐候性
聚合物基体应具有良好的耐候性，能抵抗紫外线、氧 化、酸碱等环境因素的侵蚀。
耐化学腐蚀性
基体材料应具备优异的耐化学腐蚀性，以在腐蚀性环 境中保持性能稳定。
热固性聚合物基体
1 2 3
不可逆的固化过程
热固性聚合物基体在加热时会发生交联反应，形 成三维网络结构，一旦固化就无法再次加工。
优异的耐热性和耐化学腐蚀性
热固性聚合物基体固化后具有较高的耐热性和耐 化学腐蚀性，适用于高温和腐蚀性环境下的复合 材料。
广泛的应用领域
热固性聚合物基体被广泛应用于建筑、船舶、化 工等领域。
聚合物基体的作用
聚合物作为复合材料的基体，对于复合材料的性能起着至关重要的 作用，如力学性能、热稳定性、耐腐蚀性等。
研究意义
深入研究聚合物基体的性能及其与增强材料之间的相互作用，有助 于优化复合材料的性能，推动复合材料领域的发展。
聚合物基体概述
聚合物的定义
聚合物是由大量重复单元通过共 价键连接而成的高分子化合物，
增强作用
提高力学性能
聚合物基体能够有效地增强复合材料 的力学性能，如拉伸强度、弯曲强度 和冲击韧性等。
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可再成型、易于修补、废品及边角料可再生利
用等优点。
24
热塑性基体的缺点：
①、是热塑性基体的熔体或溶液粘度很高，纤维
浸渍困难，预浸料制备及制品成型需要在高温高压下
进行，
②、聚碳酸酯或尼龙这样一些工程塑料，因耐热
性、抗蠕变性或耐药品性等方面问题而使应用受到限
制。
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二、热固性基体
热固性基体(主要是不饱合聚酯树脂、环氧树 脂、酚醛树脂)一直在连续纤维增强树脂基复合材 料中占统治地位。 不饱合聚酯树脂、酚醛树脂主要用于玻璃增
Br O Br
手糊成型 喷射成型 RTM成型 模压成型 缠绕成型 拉挤成型
固 化 成 型
过氧化物引发剂
有机酸钴促进剂
纤维增强材料
31
2 不饱和聚酯树脂的合成
不饱和聚酯的合成原理
O C R C O 二元酸酐 O
+
O HO R' OH
O
HO R' O C R C OH
二元醇
羟基酸
2HOR'OCORCO
HOR'OCORCOOR'OCORCOOH + 2H2O
热塑性非晶高聚物
热塑性结晶半晶高聚物
热固性高聚物
14
温度达到Tg附近时，非晶高聚物转变成软 而有弹性的橡胶态而半晶高聚物转变为软而韧 的皮革态；
热塑性非晶高聚物
热塑性结晶半晶高聚物
15
温度继续升高，高聚物达到流动温度Tf(非晶)
或Tm（结晶)而成为高粘度的流体(粘流态)；
热塑性结晶半晶高聚物
热塑性非晶高聚物
19
(2)对纤维具有良好的浸润性和粘接力； (3)容易操作，如要求胶液具有足够长的适用期、
预浸料具有足够长的贮存期、固化收缩小等。
(4)低毒性、低刺激性。 (5)价格合理。
20
传统的聚合物基体是热固性的，其最大的优点 是具有良好的工艺性。 由于固化前，热固性树脂粘度很低，因而宜于 在常温常压下浸渍纤维，并在较低的温度和压力下 固化成型；
41
一些常见的过氧化物特性如下表所示。
几种有机过氧化物的特性
42
(c)促进剂
促进剂的作用是把引发剂的分解温度降到室
温以下。
促进剂种类很多，各有其适用性。
对过氧化物有效的促进剂有，二甲基苯胺、 二乙基苯胺、二甲基甲苯胺等。
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对氢过氧化物有效的促进剂大都是具有变
价的金属钻，如环烷酸钻、萘酸钴等。
Br O Br Br O Br
CH3 C CH3 CH3 C CH3
Br O CH2 n CH CH2 OH
O O C C CH CH3 O O CH2 n CH CH2 OH O C C CH2 CH3
Br
Br
Br
47
酸酐改性(顺丁烯二酸酐、邻苯二甲酸酐)：羧基增稠， 满足SMC的需要
O CH2 C C CH3 O CH2 CH OH
为顺酐型、丙烯酸型、和丙烯酸环氧酯型聚酯树脂。
28
不饱和聚酯树脂在热固性树指中是工业化较
早，产量较多的一类，它主要应用于玻璃纤维复
合材料。
由于树脂的收缩率高且力学性能较低，因此 很少用它与碳纤维制造复合材料。 但近年来由于汽车工业发展的需耍，用玻璃 纤维部分取代碳纤维的混杂复合材料得以发展， 价格低廉的聚酯树脂可能扩大应用。
性能直接影响复合材料性能。
3
基体的作用主要包括以下四个部分
①将纤维粘合成整体并使纤维位置固定，在 纤维间传递载荷，并使载荷均衡；
②基体决定复合材料的一些性能。如复合材
料的高温使用性能(耐热性)、横向性能、剪切性能、 耐介质性能(如耐水、耐化学品性能)等；
4
③基体决定复合材料成型工艺方法以及工艺参数
HOR'OCORCOOH +HOR'OH
HOR'OCORCOOR'OH + H2O
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原材料
不饱和二元酸：
（1）二元酸
顺酐 反丁烯二酸
固化速率快、固化程度高、聚酯分子链排列规整 固化制品有较高的耐热性能、较好的力学性能与耐腐蚀性能
饱和二元酸：邻苯二甲酸酐（苯酐） 间苯二甲酸
降低树脂的结晶倾向，与交联办一席具有良好的相容性
固化后具有良好的耐药品性和抗蠕变性；
21
热固性树脂的缺点是预浸料需低温冷藏且贮
存期有限，成型周期长和材料韧性差。
22
热塑性基体的最重要优点是其高断裂韧性(高
断裂应变和高冲击强度)，这使得FRP具有更高的损
伤容限。
23
此外，热塑性树脂基体复合村料，还具有 预浸料不需冷藏且贮存期无限、成型周期短、
芳香族二元酸
胶衣树脂
更好的力学性能、坚韧性、耐热性、耐腐蚀性 拉伸强度高 耐热性好、防止表面发粘 自熄性
特殊性能
对苯二甲酸 内次甲基四氢邻苯二甲酸酐 33 四溴邻苯二甲酸酐
二元醇
1,2-丙二醇：分子结构中有不对称的甲基，聚酯结晶倾向小，与交联剂苯
乙烯有良好的相容性；树脂固化后有较高的硬度，常用于制备刚性聚酯。 乙二醇：结晶倾向大，与苯乙烯相容性差。←对不饱和聚酯的端基进行酰 化，改善相容性→提高耐水性及电性能 乙二醇＋18％1,2-丙二醇：降低结晶倾向，相容性和稳定性好，硬度和热 变形温度比用乙二醇好，压缩强度优于单独使用丙二醇 分子中带醚键的一缩二乙二醇或一缩二丙二醇：不结晶、柔性增加、弯曲 强度和拉伸强度提高；耐水性和电性能降低。
第二章
复合材料的基体材料
复合材料的原材料包括基体材料和增强材料。
基体材料主要包括以下三部分：
金属基体材料、陶瓷基体材料和聚合物基体材料
1
聚合物基体材料
2
1．聚合物基体的作用
聚合物基体是FRP的一个必需组分。在复合材料
成型过程中，基体经过复杂的物理、化学变化过程，
与增强纤维复合成具有一定形状的整体，因而整体
强塑料，其中聚酯树脂用量最大，约占总量的80
％，而环氧树脂则一般用作耐腐蚀性或先进复合
材料基体。
26
（一） 热固性树脂
下表为一些常用的热固性树脂其它物理性能
27
一．不饱和聚酯树脂
(1)不饱和聚酯树脂及其特点
不饱和聚酯树脂是指有线型结构的，主链上同
时具有重复酯键及不饱双键的一类聚合物。 不饱和聚酯的种类很多，按化学结构分类可分
这类基体通常是无定形的。
热固性聚合物的形态特征
9
聚合物基体按树脂特性及用途分为：
一般用途树脂、耐热性树脂、耐候性树脂、
阻燃树脂等。
按成型工艺分为：
手糊用树脂、喷射用树脂、胶衣用树脂、缠 绕用树脂、拉挤用树脂等。
10
由于不同的成型工艺对树脂的要求不同，如粘
度、适用期、凝胶时间、固化温度、增粘等，因而 不同工艺应选用不同型号树脂。
二元醇＋少量多元醇（季戊四醇）：聚酯带有支链→耐热性与硬度提高
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交联剂、引发剂和促进剂
(a)交联剂 不饱和聚酯分子链中含有不饱和双键，因而
在热的作用下通过这些双键，大分子链之间可以
交联起来，变成体型结构。
但是．这种交联产物很脆，没有什么优点，
无实用价值。
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因此，在实际中经常把线型不饱和聚酯溶于 烯类单体中，使聚酯中的双键间发生共聚合反应， 得到体型产物，以改善固化后树脂的性能。 烯类单体在这里既是溶剂，又是交联剂。
为了操作方便，配制准确，常用苯乙烯将
促进剂配成较稀的溶液。
44
其他类型不饱和聚酯树脂
乙烯基酯树脂
以不饱和酸（丙烯酸、甲基丙烯酸、丁烯酸）和带活
性点的低相对分子质量聚合物（环氧树脂）为原料， 在催化剂存在下，经加热反应得到分子端基或侧基 含有不饱和双键的树脂，工业上通常将乙烯基树脂 溶解在苯乙烯单体中制成液体树脂。
选择等。
④基体保护纤维免受各种损伤。 此外，基体对复合材料的另外一些性能也有重要
影响，如纵向拉伸、尤其是压缩性能，疲劳性能，断
裂韧性等。
5
2．聚合物基体材料的分类
用于复合材料的聚合物基体有多种分 类方法，如按树脂热行为可分为热固性及 热塑性两类。
6
热塑性基体如聚丙烯、聚酰胺、聚碳酸酯、 聚醚砜、聚醚醚酮等，它们是一类线形或有支链 的固态高分子，可溶可熔，可反复加工成型而无 任何化学变化。
热塑性聚合物的形态特征
7
按聚集态结构不同，这类固态高分子有非晶
(或无定形)和结晶两类，而后者的结晶也是不完 全的，通常的结晶度在20一85％范围。
8
热固性基体如环氧树脂、酚醛树脂、双马树脂、 不饱和聚酯等，它们在制成最终产品前，通常为分子
量较小的液态或固态预聚体，经加热或加固化剂发生
化学反应固化后，形成不溶不熔的三维网状高分子，
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（1）双峰A环氧型乙烯基树脂
O CH2 C C CH3 O CH2 CH OH O
CH3 C CH3 O CH2 n CH CH2 OH
O O C C CH2 CH3
a
b
c
d
e
46
a.反丁烯二酸改性：较好的固化性能及更高的热变形温度
O CH2 C C CH3 O C O CH2 CH OH O CH2 CH OH
(b)引发剂
引发剂一般为有机过氧化物，它的特性通常用
临界温度和半衰期来表示。
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临界温度是指有机过氧化物具有引发活性的 最低温度。 在此温度下，过氧化物开始以可察觉的速度 分解形成游离基，从而引发不饱和聚酯树脂以可 以观察的速度进行固化。 半衰期是指在给定的温度条件下，有机过氧 化物分解一半所需要的时间。
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不饱和聚酯的主要优点是： １、工艺性能良好，如室温下粘度低，可以在室 温下固化，在常压下成型，颜色浅，可以制作彩色制 品，有多种措施来调节其工艺性能等； ２、固化后树脂的综合性能良好，并有多种专用 树脂适应不同用途的需要； ３、价格低廉，其价格远低于环氧树脂，略高于 酚醛树脂。