树脂基复合材料(2)

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复合材料_热塑性树脂基体2概要

热塑性树脂基
——鲁学峰、袁超平
目录
一、聚乙烯二、聚丙烯三、聚氯乙烯四、聚苯乙烯五、ABS 六、聚酰胺七、聚碳酸酯八、氟塑料九、LFT

2
聚乙烯(PE)
按密度分为高密度聚乙烯、中密度聚乙烯和低密度聚乙烯。

（一）性能
1、不含极性基团，介电性、化学稳定性好，吸水性低，无毒、无味、乳白色蜡状固体。0.91~0.96之间，制成薄膜是透明的。耐寒性很好。分子量越高，支化越多，脆化点越低。 2、强度主要由结晶时分子紧密堆砌程度所提供。机械性能取决子聚乙烯的分子量和支化度。强度不高，表面硬度低，弹性模量小，容易蠕变和应力松弛。 3、非极性聚合物，绝缘性比其他任何介电物质都好，作超高频绝缘材料。介电损耗和介电常数几乎与电场强度和频率无关，介电常数与其密度是线性依赖关系，密度高的介电常数也高。遇热时密度降低，介电常数也低。此外，聚乙烯在氧化时会产生羰基，介电损耗有所提高。 4、耐酸碱腐蚀。
4
聚丙烯(PP)
（一）聚丙烯的结构与性能
1、结构：头—尾相接的线型结构，根据其侧链甲基的空间排列，有三种不同的形式：全同立构：甲基在同侧 CH3 CH3 CH3 CH3
CH2 C CH2 H C CH2 H C CH2 H C H
间同立构：甲基交替地向主链的两个方向排列。
CH3 CH2 C CH2 H H C CH2 CH3 C）PVC的用途
工业上：作防腐材料，如输送酸、碱、油、纸浆等用的管道，酸、碱吸收塔、排气塔、贮槽、泵、风机及其代替铅的防腐化工设备，或者用于钢管衬里层。建筑材料（硬质PVC）：如地下水道、废水管、阻燃的门、地板和墙壁材料。电线：聚氯乙烯由于绝缘性、耐老化性好，用作电线的绝缘层做电线和电线的护套。人造革：广泛用做椅子、防雨布、各种箱子、沙发、衣服、办公用品和家具等。

树脂基复合材料

树脂基复合材料随着科学技术的不断发展，材料科学领域也在不断取得突破性进展。

树脂基复合材料作为一种重要的功能材料，在航空航天、汽车制造、建筑等领域得到了广泛的应用。

它具有重量轻、强度高、耐腐蚀、设计自由度大等优点，因此备受青睐。

本文将就树脂基复合材料的概念、分类、制备方法、性能及应用进行介绍。

一、概念。

树脂基复合材料是由树脂作为基体，再加入填料、增强材料等组成的一种复合材料。

树脂通常选择环氧树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯树脂等，而填料和增强材料则有玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等。

树脂基复合材料具有优异的力学性能和耐腐蚀性能，广泛应用于航空航天、汽车制造、建筑等领域。

二、分类。

树脂基复合材料可以根据树脂的种类、增强材料的种类、制备工艺等进行分类。

按照树脂的种类，可以分为环氧树脂基复合材料、酚醛树脂基复合材料、不饱和聚酯树脂基复合材料等。

按照增强材料的种类，可以分为玻璃纤维增强树脂基复合材料、碳纤维增强树脂基复合材料、芳纶纤维增强树脂基复合材料等。

根据制备工艺的不同，可以分为手工层叠法、预浸法、注射成型法等。

三、制备方法。

树脂基复合材料的制备方法多种多样，常见的包括手工层叠法、预浸法、注射成型法等。

手工层叠法是最早的制备方法，其工艺简单，成本低，但生产效率低，质量不稳定。

预浸法是将增强材料浸泡在树脂中，然后烘干成型，工艺复杂，但成型速度快，质量稳定。

注射成型法是将树脂和增强材料混合后通过模具注射成型，工艺复杂，但成型速度快，适用于大批量生产。

四、性能。

树脂基复合材料具有优异的力学性能和耐腐蚀性能。

其强度和刚度远高于金属材料，比重却只有金属的三分之一至四分之一。

同时，树脂基复合材料具有优异的耐腐蚀性能，不易受到化学物质的侵蚀。

此外，树脂基复合材料还具有设计自由度大、成型工艺灵活等优点。

五、应用。

树脂基复合材料在航空航天、汽车制造、建筑等领域得到了广泛的应用。

在航空航天领域，树脂基复合材料被用于制造飞机机身、飞机翼、航天器外壳等部件，以减轻重量、提高飞行性能。

树脂基复合材料

由于填料含量小，其强度不高，弹性模量低，聚合收缩大，吸水率大，也不具有射线阻射性。
透光性、抛光性能、及保持表面光滑的性能极佳，且耐磨耗性能较好。
为了提高填料添加量，事先在工厂中通过机械强力混合向树脂基质中加入较多的超微填料，后用机械方式粉碎成预聚合填料。
将预聚合填料与超微填料添加到树脂基质，制出含有预聚合填料的复合树脂。
用于牙齿缺损、缺失的直接或间接修复。
第一节组成及固化反应
一、组成
（一）树脂基质
树脂基质是复合树脂的主体成分，主要作用是将复合树脂的各组成粘附结合在一起，赋予可塑性、固化特性和强度。
树脂基质由含两个或两个以上的甲基丙烯酸酯官能团的单体构成。
树脂基质----双酚A双甲基丙烯酸缩水甘油酯（BIS-GMA）
结合来实施聚合。
第二节复合树脂
一、分类
（一）按无机填料大小分类
1、超微填料复合树脂 2、混合填料复合树脂 3、纳米填料复合树脂
1、超微填料复合树脂
超微填料（microfiller）的初级粒子平均直径为0.04μm ，但相互黏附、聚集使粒径为0.4-0.7μm。
超微粒子表面积大，增稠作用大，填料的添加量一般不超过38%，
1.流动性（flowable）复合树脂较大的流动性，注射到牙齿的微小窝洞内。无机填料含量少，弹性模量低。固化深度可达4mm 大体积充填复合树脂。 2. 可压实复合树脂无机填料含量高（70%~80%），充填时材料不易
从周围挤出，易压实，特别是容易形成良好的后牙邻面接触点。该材料主要用于后牙较大缺损的修复。
（三）按应用部位分类
1.前牙（anterior）复合树脂具有优良的色泽、半透明性和抛光性能。超微填料复合树脂就是一种前牙复合树脂。

树脂基复合材料

用于制作临时性冠、桥、嵌体等，通常为双组分化学固化。
(四)根据临床修复过程
1.直接修复复合树脂
用于直接充填修复，目前的大多数复合树脂。
2.间接修复复合树脂
固化过程在体外，力学性能更好。
（五）根据固化方式
1.化学固化复合树脂（chemical cure）
又称自凝复合树脂，一组分含引发剂，另一组分含促进剂，混合后室温2~5分钟固化。
可将无机填料含量提高到50%，可提高力学性能，降低聚合收缩和吸水率。
2、混合填料（hybrid filler）型
大颗粒填料（0.1~10μm）和少量超微填料混合组成。粒子的表面积小，增稠作用小。无机填料含量大，力学性能好，聚合收缩小。
根据填料粒度大小可分为：
细混合填料复合树脂（10μm）超细混合填料复合树脂（5.0μm）微混合填料复合树脂（不超3.0μm）粒度越小，抛光性能越好。前两者具有良好力学性能和抛光性能，称为通用型复合
而获得足够的有效贮存期。常用的阻聚剂是一些酚类化合物，如对苯二酚。
2、颜料为获得复合树脂与天然牙颜色相匹配
二、固化反应
以甲基丙烯酸酯类为树脂基质的复合材料的固化反应是活性自由基引发的聚合反应；
自凝复合树脂的聚合是引发剂和促进剂的氧化还原反应产生的自由基引发的聚合反应；
光固化复合树脂通过可见蓝光引发聚合；双重固化复合树脂用氧化还原反应引发和光引发相
化学固化型复合树脂在两组分调和时易夹裹空气形成微小气泡，使表面变得粗糙，易粘附色素，使修复体变色。
光固化复合树脂不易粘附色素，因此不易变色。
通常填料粒度越小，磨改抛光效果越好，表面光洁度和审美性能佳。
纳米陶瓷修复材料
...之后

《树脂基复合材料》课件

航空航天领域
树脂基复合材料具有轻量化和高强度特点，在飞机、卫星等航空航天组件中得到广泛应用。
体育器材
树脂基复合材料用于制造高性能的体育器材，如高尔夫球杆、网球拍等。
优缺点：Advantages and Disadvantages
优点
高强度、高刚度、耐腐蚀性、轻量化、设计自由度高。
缺点
制造工艺复杂、成本较高、部分树脂容易老化和热塑性。
2 增强材料
常见的增强材料包括玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等。
3 制备方法
制备方法包括手工层叠法、自动化层叠法、预浸法等。
制备方法：Methods for Fabricating Resin Based Composite Materials
1
手工层叠法
通过手工将树脂和增强材料依次叠加，然
自动化层叠法
《树脂基复合材料》PPT 课件
本课件将介绍树脂基复合材料的定义、特点、分类、制备方法、应用领域、优缺点以及未来发展趋势。
定义：What are Resin Based Composite Materials?
树脂基复合材料是由树脂基质和增强材料组成的一种复合材料。树脂负责提供基质的连续相，而增强材料则增加材料的强度和刚度。
未来发展趋势：Future Development Trends
树脂基复合材料领域的研究正在不断突破，未来的发展趋势包括：
• 开发新型树脂和增强材料，提高材料性能。 • 改进制备工艺，降低成本，提高生产效率。 • 加强环境保护和可持续性，推动绿色树脂基复合材料的发展。
耐腐蚀性
树脂基复合材料具有出色的耐腐蚀性，能够抵抗酸碱侵蚀和一些化学物质的腐蚀。
设计自由度

树脂基复合材料简介-2022年学习资料

©传统的聚合物基体是热固性的，-o优点：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；-©固化后具有良好的耐蚀性和抗蠕变性；-⊙缺点：预浸料需低温冷且贮存期有限，成型周期长和-材料韧性差。-6
热塑性树脂-。1具有线形或支链结构的有机高分子化合物。特点是预-热软化或熔融而处于可塑性状态，冷却后又变坚。-2成型利用树脂的熔化、流动，冷却、固化的物理过程-变化来实现的，过程具有可逆性，能够再次加工。-。3聚状态为晶态和非晶态的混合，结晶度在20%-85%-b-热塑性高聚物模量与-结晶度增大-整责！-温度关系-0 -冻-Tg:玻璃化转变温度，-,GPa-10-Tf:流动温度-Tm:粘流温度-熔点-Tg温度-6
三·树脂基复合材料的制备成型工艺方法-预浸料-预混料-纤维、树脂、添加剂等原料-二步法：降低孔隙-率，提高匀性-预成型-固化-一步法：工艺简单，-但复合材料中会存-在孔洞，均匀性差-脱模-整修-10
成型工艺主要方法-3-手糊成型-喷射成型-袋压成型-5-缠绕成型-拉挤成型-树脂传递模成型-11
四·树脂基复合材料的应用举例-20世纪60年代美国空军材料研究所将B纤维增强环氧树脂复-合材料命名为先进复材料-先进树先进树脂基复合材料在军用飞机上的应用20多年来-走过了一条由小到大由弱到强，由少到多，由结构受到增-加功能的道路。第三代歼击机如法国的Raflae、j-瑞典的JAs一-39,树脂基复合材料用量分别达4 %和30%，第四代歼击机-如美国的F.22和F一35，树脂基复合材料用量分别达24%和-30%以上。F一2 飞机主要应用耐热150℃以上IM7中模量碳纤-维增强韧性BMI复合材料，应用的主要部位包括前、中机身，-机蒙皮，框，梁，壁板等，成型工艺技术主要为热压罐和-RTM成型。-12

树脂基复合材料

树脂基复合材料树脂基复合材料是一种将多种共性结合在一起的新型材料，由纤维增强树脂基体和复合材料完成。

复合材料有着良好的力学性能、较少的收缩性和减震性，具有重量轻、抗拉强度高的特点，是现代航空航天设计中非常重要的一种材料。

树脂基复合材料是由聚合物树脂和纤维材料组成的。

聚合物树脂能够在正常使用温度范围内具有很好的机械性能和耐久性，而纤维材料则使电性能、热稳定性和疲劳耐久性等性能得到明显提高。

加工过程中，纤维材料能够把聚合物树脂均匀地分散在一起，这样可以使复合材料具有更高的强度和更强的感应响应。

树脂基复合材料具有很多优势。

首先，它具有较高的强度与轻质，重量轻，耐腐蚀，耐冲击，电气绝缘，耐湿热，机械性能稳定，施工容易，可再利用，价格低，安全性高等特点，激发了工程师的创新精神，从而使得复合材料在现代航空行业中变得越来越受欢迎。

其次，复合材料还具有很好的机械性能，其附加的纤维材料提高了韧性、抗拉强度、耐水蚀等特性，可以有效地提升工程结构的强度，从而实现高效可靠的航空设计。

复合材料也有一些缺点，其中最重要的是它的价格较高。

现代航空航天设计中经常使用复合材料，但由于它的价格昂贵，往往会给航空公司造成负担，削弱它们的竞争力。

另外，由于复合材料表面细小的纤维以及其物理性质的不稳定性，树脂基复合材料的力学性能也存在一定的局限性。

尽管复合材料存在一些缺点，但其积极的作用和优点已经被广泛地认识到。

复合材料表现出良好的机械性能和耐久性，并且具有体积小、质量轻、力学性能高、价格低等特点，运用在航空航天设计中得到广泛应用，其应用将使航空航天工程的范围更加广泛。

综上所述，树脂基复合材料是一种具有很多优势的新型材料，具有良好的力学性能、较少的收缩性和减震性，并且还具有重量轻、抗拉强度高等优点，在现代航空航天设计中得到广泛应用，它的应用将为航空航天研究和设计带来更多可能性。

树脂基复合材料

树脂基复合材料
树脂基复合材料是一种性能优越的材料，由树脂基体和增强材料组成。

树脂基体通常是一种高分子化合物，如环氧树脂、聚丙烯、聚酰胺等，而增强材料可以是碳纤维、玻璃纤维等。

树脂基复合材料具有轻质、高强度、耐磨、耐腐蚀等优点，在航空航天、汽车制造、建筑等领域有广泛应用。

首先，树脂基复合材料具有轻质的特点。

由于树脂基体是一种轻质的高分子化合物，与金属相比，树脂基复合材料的密度较低。

这使得树脂基复合材料在航空航天等领域中得到广泛应用，能够减轻飞机、卫星等载具的重量，提高载具的性能。

其次，树脂基复合材料具有高强度的特点。

增强材料中的纤维是一种高强度的材料，能够提供较高的抗拉、抗压、抗剪强度。

而树脂基体的作用是将纤维固定在一起，形成一个更加坚固的结构。

因此，树脂基复合材料具有较高的强度，能够抵抗外力的作用，保证结构的稳定性。

此外，树脂基复合材料还具有耐磨、耐腐蚀的特点。

树脂基体能够起到保护纤维的作用，防止纤维受到磨损和腐蚀。

在汽车制造领域，使用树脂基复合材料能够延长汽车的使用寿命，提高汽车的耐久性。

在海洋工程中，树脂基复合材料可以取代传统的金属材料，有效解决腐蚀问题。

总之，树脂基复合材料具有轻质、高强度、耐磨、耐腐蚀等多种优点。

它在航空航天、汽车制造、建筑等领域有广泛应用，提高了产品的性能和使用寿命。

随着科技的不断发展，树脂基
复合材料的性能会进一步提升，为各个行业的发展带来更多的机遇和挑战。

树脂基复合材料名词解释

树脂基复合材料名词解释树脂基复合材料是一类由树脂（resin）作为基体材料，通过与其他增强材料（如玻璃纤维、碳纤维等）混合形成的新型材料。

这种复合材料具有轻质、高强度、耐腐蚀等优点，因此在航空航天、汽车制造、建筑等领域得到广泛应用。

以下是树脂基复合材料相关的一些重要名词解释：1.树脂（Resin）：树脂是树脂基复合材料的基体材料，一般为聚合物，如环氧树脂、不饱和聚酯树脂、酚醛树脂等。

树脂的选择会影响到复合材料的性能。

2.增强材料（Reinforcement）：在树脂基复合材料中，增强材料起到增加材料强度和刚度的作用。

常用的增强材料包括玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等。

3.层合板（Laminate）：多层树脂基复合材料的构件，每一层由树脂和增强材料组成，通过层层叠加形成。

4.预浸料（Prepreg）：预浸料是一种在生产过程中，树脂已经浸润到增强材料中的材料。

它通常在工厂中制备好，便于现场加工。

5.固化（Curing）：树脂基复合材料在制备过程中，树脂需要固化（硬化），以形成最终的硬质结构。

这一过程通常通过加热或加入催化剂来实现。

6.热固性树脂（Thermosetting Resin）：这类树脂在加热后会发生固化，形成硬而稳定的结构。

环氧树脂就是一种常见的热固性树脂。

7.热塑性树脂（Thermoplastic Resin）：这类树脂在受热后可多次软化和固化，适用于多次成型。

聚酰亚胺树脂是一种常见的热塑性树脂。

8.复合材料的破坏模式：包括拉伸、压缩、剪切等多种破坏模式，根据应用需求选择合适的增强方向和层合结构。

树脂基复合材料的不同组合可以产生各种性能，使其成为许多工程应用中理想的材料之一。

树脂基复合材料特性

（1）轻质高强——比强度、比模量高强度、模量分别除以密度之值，是衡量材料承载能力的指标之一。

玻璃钢的比强度可达刚才的4倍，但（玻璃钢的比模量不算高）；碳纤维增强环氧树脂复合材料的比强度可达钛的4.9倍，比模量可达铝的5.7倍多。

这对要求自重轻的产品意义颇大。

如A340空中客车型飞机的尾翼、起落架、舱门、机翼与机舱过渡段外缘、驾驶舱窗框等均为树脂基复合材料，占整架飞机结构件重量的15%。

从下表可见几种常用材料与复合材料的比强度比模量（2）抗疲劳性能好疲劳破坏是材料在交变载荷作用下，由于微观裂缝的形成和扩展而造成的低应力破坏。

金属材料的疲劳破坏是由里向外突然发展的，往往事先无征兆；而纤维复合材料中纤维与基体的界面能阻止裂纹扩展，其疲劳破坏总是从材料的薄弱环节开始，逐渐扩展，破坏前有明显的征兆。

大多数金属材料的疲劳极限是其拉伸强度的40%—50%，碳纤维复合材料则达70%—80%。

纤维增强树脂基复合材料的抗声振疲劳性能亦甚佳。

（3）减振性好复合材料中的纤维与树脂基体界面有吸振能力，故其振动阻尼甚高，可避免共振而至的破坏。

曾对形状、尺寸相同的轻金属合金及碳纤维复合材料所制的悬臂梁作过振动试验，前者需9s才能停止振动，后者仅需2.5s。

（4）破损安全性好纤维复合材料基体中有大量独立的纤维，每平方厘米上的纤维少则几千根，多则上万根。

从力学观点上看，是典型的静不定体系。

当构建超载并有少量纤维断裂时，载荷会迅速重新分配在未破坏的纤维上。

这样，在短期内不致于使整个构件丧失承载能力。

（5）耐化学腐蚀常见的热固性玻璃钢一般都耐酸、稀碱、盐、有机溶剂、海水并耐湿。

热塑性玻璃钢耐化学腐蚀性一般较热固性为佳。

一般而言，耐化学腐蚀性主要决定于基体。

玻璃纤维不耐氢氟酸等氟化物，生产适应氢氟酸等氟化物的复合材料产品时，接触氟化物表面的增强材料不能用玻璃纤维，可采用饱和聚酯或丙纶纤维（薄毡），基体亦须采用耐氢氟酸的树脂，如乙烯基脂树脂。

树脂基复合材料的性能特点

树脂基复合材料的性能特点1树脂基复合材料的性能特点树脂基复合材料作为一种复合材料，是由两个或两个以上的独立物理相，包含基体材料（树脂）和增强材料所组成的一种固体产物。

树脂基复合材料具有如下的特点：（1）各向异性（短切纤维复合材料等显各向同性）；（2）不均质（或结构组织质地的不连续性）；（3）呈粘弹性行为；（4）纤维（或树脂）体积含量不同，材料的物理性能差异；（5）影响质量因素多，材料性能多呈分散性。

树脂基复合材料的整体性能并不是其组分材料性能的简单叠加或者平均，这其中涉及到一个复合效应问题。

复合效应实质上是原相材料及其所形成的界面相互作用、相互依存、相互补充的结果。

它表现为树脂基复合材料的性能在其组分材料基础上的线性和非线性的综合。

复合效应有正有负，性能的提高总是人们所期望的，但有进材料在复合之后某些方面的性能出现抵消甚至降低的现象是不可避免的。

复合效应的表现形式多样，大致上可分为两种类型：混合效应和协同效应。

混合效应也称作平均效应，是组分材料性能取长补短共同作用的结果，它是组分材料性能比较稳定的总体反映，对局部的扰动反应并敏感。

协同效应与混合效应相比，则是普遍存在的且形式多样，反映的是组分材料的各种原位特性。

所谓原位特性意味着各相组分材料在复合材料中表现出来的性能并不只是其单独存在时的性能，单独存在时的性能不能表征其复合后材料的性能。

树脂基复合材料的力学性能力学性能是材料最重要的性能。

树脂基复合材料具有比强度高、比模量大、抗疲劳性能好等优点，用于承力结构的树脂基复合材料利用的是它的这种优良的力学性能，而利用各种物理、化学和生物功能的功能复合材料，在制造和使用过程中，也必须考虑其力学性能，以保证产品的质量和使用寿命。

1、树脂基复合材料的刚度树脂基复合材料的刚度特性由组分材料的性质、增强材料的取向和所占的体积分数决定。

树脂基复合材料的力学研究表明，对于宏观均匀的树脂基复合材料，弹性特性复合是一种混合效应，表现为各种形式的混合律，它是组分材料刚性在某种意义上的平均，界面缺陷对它作用不是明显。

树脂基复合材料

树脂基复合材料树脂基复合材料是一种由树脂和增强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。

树脂基复合材料的制备工艺和性能表现对其应用具有重要影响，下面将对树脂基复合材料的制备工艺和性能进行详细介绍。

首先，树脂基复合材料的制备工艺包括树脂基体的选择、增强材料的选择、成型工艺等几个方面。

在树脂基体的选择上，常用的有环氧树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯树脂等，根据具体的应用要求选择合适的树脂基体。

增强材料的选择主要包括玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等，不同的增强材料对复合材料的性能有着不同的影响。

在成型工艺上，可以采用压缩成型、注塑成型、挤出成型等工艺，根据复合材料的形状和尺寸选择合适的成型工艺。

其次，树脂基复合材料的性能表现主要包括力学性能、耐热性能、耐腐蚀性能等几个方面。

在力学性能上，树脂基复合材料具有优异的强度和刚度，可以满足不同领域对材料强度的要求。

在耐热性能上，树脂基复合材料具有良好的耐高温性能，可以在高温环境下长期稳定工作。

在耐腐蚀性能上，树脂基复合材料具有优异的耐化学腐蚀性能，可以在恶劣环境下长期使用。

最后，树脂基复合材料在航空航天、汽车制造、建筑材料等领域具有广泛的应用前景。

在航空航天领域，树脂基复合材料可以用于制造飞机机身、发动机零部件等，可以减轻飞机重量，提高飞机的燃油效率。

在汽车制造领域，树脂基复合材料可以用于制造汽车车身、底盘等，可以提高汽车的安全性能和燃油经济性。

在建筑材料领域，树脂基复合材料可以用于制造建筑结构材料、装饰材料等，可以提高建筑物的抗风、抗震性能，延长建筑物的使用寿命。

综上所述，树脂基复合材料具有重要的应用价值和发展前景，对其制备工艺和性能进行深入研究，可以推动树脂基复合材料在各个领域的应用和发展。

希望本文对树脂基复合材料的相关研究和应用有所帮助。

复合材料—树脂基复合材料(航空材料)

➢硼纤维因纤维直径太粗又刚硬，成形和加工性不好，价格又十分昂贵，故应用十分有限。
➢碳纤维发展方向主要有三个： 1）中等模量高强度碳纤雏T800、T1000， 2）高模量碳纤M50J、M60J; 3）工业用廉价碳纤维。
➢增强材料的基本形式有纤维丝束、编织布和针织布。
结构成形工艺
➢ 成形工艺是将原材料转化为结构、将设计的结构图样转变为实物的必经之路。提高制造技术水平，降低制造成本是扩大复合材料应用的重要措施。以下主要介绍热固性树脂基碳纤维复合材料结构成形的工艺方法及其技术特点。
➢树脂基复合材料由树脂基体与增强纤维组成。
1. 热固性树脂基体
1）环氧树脂基体 2）双马来酰亚胺树脂基体 3）聚酰亚胺树脂基体
2. 热塑性树脂基体树脂转移成形工艺（RTM）用树脂基体低温低压固化（LTM）树脂基体
增强纤维
➢ 增强纤维是复合材料承载主体，选定纤维品种及其体积含量，即可预估出复合材料沿纤维方向(纵向)的力学性能。
树脂基复合材料
树脂基复合材料
➢在复合材料结构件成形过程中，树脂基体参与化学反应并固化成形为结构。其固化工艺决定了结构件成形工艺和制造成本。 ➢树脂基体对纤维起支撑、保护作用并传递载荷。因此，树脂基体性能直接关系到复合材料的使用温度、压缩性能、横向(90。)性能和剪切性能(包括有碳纤维、芳纶(Kevlar’)、玻璃纤维和硼纤维等。
➢碳纤维由于其性能好、纤维类型和规格多、成本适中等因素，在飞机结构上应用最广。
➢芳纶性能虽然尚佳，但在湿热环境下性能有明显下降，一般不用作飞机主承力结构，多与碳纤维混杂使用。
➢玻璃纤维由于模量低，仅用于次要结构(整流罩、舱内装饰结构等)，但其电性能、透波性适宜制作雷达罩等。

树脂基复合材料

树脂基复合材料树脂基复合材料》是一种具有广泛应用潜力的新型材料。

它是由树脂基质和增强材料组成的复合材料，兼具树脂的优良性能和增强材料的高强度特性。

树脂基复合材料在现代工程和科技领域中得到了广泛应用。

它的出现主要是为了解决传统材料的局限性，例如金属材料的重量和腐蚀问题，以及陶瓷材料的脆性。

树脂基复合材料具有优异的物理性能和化学稳定性，能够满足多种应用需求。

树脂基复合材料的基本结构包括树脂基质和增强材料。

树脂基质通常是一种聚合物，如环氧树脂、聚酯树脂或聚丙烯等。

增强材料可以是纤维（如碳纤维、玻璃纤维）或颗粒（如陶瓷颗粒、金属颗粒）等。

通过将树脂基质与增强材料结合起来，形成了具有优异性能的树脂基复合材料。

树脂基复合材料具有许多优点。

首先，它们具有较低的密度和高强度，使其成为替代传统材料的理想选择。

其次，树脂基复合材料具有良好的耐腐蚀性和耐热性，在恶劣环境下仍能保持稳定性。

此外，它们还具有良好的可加工性，可以通过各种加工方法制备成不同形状和尺寸的产品。

总之，《树脂基复合材料》是一种具有广泛应用潜力的新型材料，通过将树脂基质与增强材料结合，能够满足多种工程和科技领域的需求。

树脂基复合材料主要由树脂和增强物构成。

树脂是树脂基复合材料的主要基质，在其中起到粘结和固化增强物的作用。

树脂可以是不同类型的聚合物，如环氧树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺树脂等。

这些树脂具有良好的粘结性和成型性，能够满足不同应用需求。

增强物是树脂基复合材料中的另一个关键组成部分，用于增强材料的机械性能和耐久性。

常见的增强物包括纤维材料、颗粒材料和填料等。

纤维材料常用的有玻璃纤维、碳纤维和芳纶纤维等，它们具有较高的强度和刚度，可在复合材料中增强和增加承载能力。

颗粒材料可用于提高复合材料的硬度和耐磨性。

填料可以改善复合材料的流动性和加工性能。

树脂和增强物的选择根据应用需求和性能要求而定，通过合理的配方可以获得具有优异性能的树脂基复合材料。

这种复合材料在航空航天、汽车、建筑和电子等领域具有广泛的应用前景。

树脂基复合材料(课件二)

3.2 表面及界面化学基础
1. 表面张力、表面自由能及比表面能
表面现象是自然界最普遍的现象之一。在复合材料中所表现出来的表面现象就更为复杂，但从物理化学的基本理论看，产生这些表面现象与物质的表面能有直接关系，也就是说，物质表面具有的性质是由于表面分子所处状态与相内分子所处状态不同所引起的。
从物理化学中可知，物质体表面(或界面)层上的分子能量比相内分子要高。相内分子的移动不消耗功，而将相内分子迁移到表面时，要反抗分子间的吸引力而做功W。而物质表面张力可以表达为两种形式：
– 弥散增强 – 粒子增强 – 纤维增强
①连续纤维增强可用混合定律来解释，载荷和模量主要由纤维起作用。由于纤维强度和模量远高于基体，大于纤维临界体积分数，故起到增强作用，界面结合要适中。②短纤维和晶须增强复合材料中纤维长度应大于临界长度，或长径比应大于临界值。纤维是强度和模量的主要贡献者，由于纤维强度和模量远高于基体，界面结合要适中。
树脂基复合材料
主要学习的内容：
• 第一章导论 • 第二章复合材料的增强原理 • 第三章树脂基复合材料界面 • 第四章复合材料的复合效应 • 第五章树脂基复合材料成型方法
第二章复合材料的增强原理
• 2.1 概述
1. 复合材料组分相作用
作用：将基体的应力传递到增强体上要求：基体和增强体通过界面发生结合
σf + d σf 结论 L = Lc 仅纤维中点达到纤维强度，又称低效长度
L > Lc 可充分发挥纤维强度
dl
纤维增强原理
2. 复合材料强度
短纤维单向增强
短纤维单向增强复合材料
由于短纤维应力沿长度方向分布不均，可取其平均应力 f
当 L > Lc

02-3树脂基复合材料(2)

铺层2次固化的拼接方法：
先按一定铺层锥度糊制各层，使其形成阶梯形，达到一定厚度后（不超过7mm），在阶梯上铺放一层“无胶平纹玻璃布”。固化后撕去该层玻璃布并保证拼接面的粗糙度和清洁。然后糊以下各层。
对于大表面制品糊完后应覆盖玻璃纸或薄膜，使与空气隔绝。
固化
不饱和聚酯树脂的固化
分为：凝胶阶段定型阶段（硬化阶段）熟化阶段（完全固化阶段）
室温固化配方1：不饱合聚酯树脂：过氧化甲乙酮溶液环烷酸钴溶液
100份 2份
1~4份
室温固化配方2：不饱合聚酯树脂： 100份 5%过氧化苯甲酰糊 4份 N，N’-二甲基苯胺溶液 1~4份
(2)环氧树脂胶液配制
配制方法：
先将稀释剂及其他辅助剂与树脂搅匀，使用前加入固化剂搅匀。
室温固化配方：环氧树脂E-51：稀释剂三乙烯四胺
n＝ A m（f kf＋ckr）
A-制品总厚度；mf-纤维单位面积质量；kf-纤维的厚度常数； kr-树脂的厚度常数； c-树脂与纤维的质量比； n-增强材料的铺层层数。对中碱纤维布： 0.4厚 mf=0.340Kg/m2
0.2厚 mf=0.230Kg/m2
若有填料时，kT是厚度常数，c2是填料与纤维质量比。则：
手糊成型模具
材料：木材、石膏有、水泥、玻璃、玻璃钢、石蜡、金属等；结构：有凸模、凹模和对模三种不同形式
模具设计原则： 1）符合制品精度要求； 2）要有足够的强度和刚度； 3）要容易脱模； 4）质量轻、成本低、材料易得；
5）设计要满足产品要求；
玻璃钢模具
平整度高，光洁度高。
要求:
（1）具有足够的强度、刚度。（2）具有一定硬度、耐热性能承受树脂固化放热的收

树脂基复合材料

Thermoset Resins－－Hand Lay-Up
低压成型法。一般在35-680KPa范围内。 1、适用于：生产试制品，或机械强度要求不高的大型制品，或小批量、大尺寸、品种变化多的制品生产。一般用来成型船体、小型游泳池、贮罐、大口径管、客车部件、波纹瓦等制品。 2、优点：操作简便，所用工具和工艺设备简单，专用设备少，不受制品尺寸限制，成型费用低。 3、缺点：工艺受作业人员水平、经验和劳动态度的影响，质量不稳定，且劳动条件差，制件强度较低。 4、所用树脂：一般采用室温或中温，不需加高压即能固化的树脂配成胶液，黏度较低，以利于与纤维或织物浸透。一般适用不饱和聚酯树脂或环氧树脂。 5、所用增强体：纤维、低初始粘度性能好
除气放热相对脆

热塑性树脂
Thermoplastic 韧性重复利用粘结性好独特的修补能力高粘度
热固性树脂

在常温下一般是液体或固体。液体状树脂在初受热时，黏度变低。固体状树脂在初受热时，会变软，甚至成为液体。它们可以塑制加工成一定的形状。随着加热的继续或加入固化剂后，会逐步凝胶以至固化成型。再加热也不会软化。即它的变化（相变）是单向的。这类树脂中所包含的高分子聚合物属于体型网状结构。例如：不饱和聚酯、环氧树脂、酚醛树脂、呋喃树脂等。
Thermoset Resins－－Compression Molding
（3）模塑料的预热为了保证制品的质量与改善模压的工艺条件，有时在模压前先对模塑料加热。加热的目的不仅是进一步去除水分及挥发物，更主要的是可以提高模塑料的温度，缩短固化时间，增加料的流动性，并可降低成型压力。用预热过的模塑料压制出的制品其力学、电气、化学性能和尺寸稳定性均有提高。（4）装料量的计算模压工艺中大多使用封闭式模具结构，为确保制品尺寸，需要进行准确的装料量计算。实际上要做到这点是相当困难的，一般是先进行粗微略的估算，经过几次试压后找出较准确的装料量。装料量应等于制品的体积乘以密度，再加上（3-5）%的挥发物、飞边、毛刺等损耗。由于制品结构往往相当复杂，制品体积计算既烦琐又不易精确，因此常采用估算法。

树脂基复合材料

国内主要竞争对手外脱模剂：
树脂基复合材料中主要是手糊工艺、喷射工艺以及模压工艺以及一些新型工艺上使用。目前国内品牌还是主要集中在蜡基的脱模剂以及聚乙烯醇等自配置的脱模剂，而该领域目前的问题是胶衣预喷涂在模具上，脱模剂不能对胶衣有影响。有些制品会有二次喷漆的操作，但是脱模剂的迁移少，二次加工的简单化仍然是客户选择脱模剂的一个重点。
热固型树脂基复合材料
国内主要竞争对手内脱模剂：
树脂基复合材料中主要是拉挤型材以及部分模压型材上使用。竞争对手集中在广东以及常州、石家庄等地一些国产品牌，价格在20几元，在不饱和树脂的拉挤型材比较好用，但是涉及到酚醛树脂和环氧树脂也可以使用，但是会出现部分产品缺陷。
热固型树脂基复合材料
建筑/基础设施建筑基础设施广告牌格栅栅栏水沟和排水渠扶手板材屋顶承重梁水处理平台楼梯隔板格栅扶手交通运输公路防护栏高速公路防眩板地铁三轨防护罩桥梁封闭系统桥面板弯曲拉挤型材电子电工电缆桥架绝缘部件梯子部件灯杆透频构件线路系统天线罩电缆保护管梯子体育用品帐篷杆工具手柄其它
树脂基复合材料
树脂基复合材料
定义：
基体材料为树脂，增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维等通过不同的工艺组成的复合材料。
优点： ★ 轻质高强 ★ 突出的防腐性能（通过采用不同的基体树脂） ★ 电绝缘性优良 ★ 隔热蔽音 ★ 安装维护简便 ★ 外观颜色可自由选择
树脂基复合材料主要用途：
热固型树脂基复合材料
生产工艺
缠绕工艺拉挤工艺手糊工艺模压工艺真空辅助成型工艺喷射工艺 RTM工艺热压罐工艺
热固型树脂基复合材料