高分子复合材料
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第一节 复合材料的定义和分类
什么是复合材料： 国际标准化组织曾在塑料名词术语的定 义中，把复合材料定义为：“由两种以上物 理和化学上不同的物质组合起来而得到的一 种多相体系”。（偏重性能） 有人认为：“由连续相的基体(如聚合 物—树脂、金属、陶瓷等)与分散相的增强 材料(如各种纤维、织物及粉末填料等)组合 的多相材料称为复合构料”。（偏重结构）
1、聚醚醚酮(PEEK)
特点： （1）优异的力学性能和耐热性 （2）模量与环氧树脂相当，强度忧于环氧，而断裂韧性高一个 数量级 （3）耐化学腐蚀性，不溶于任何溶剂、阻燃性好，极好的耐辐 射性
二 晶须
晶须(wisker)是指 具有一定长径比 (—般大于10)和截 面积小于52×10－ 5cm2的单晶纤维材 料。晶须是含缺陷 很少的单晶短纤维， 其拉伸强度接近其 纯晶体的理论强度。
三 颗粒
刚性颗粒增强体或陶瓷颗粒增强体。具有高强 度、高模量、耐热、耐磨、耐高温的陶瓷和石 墨等非金属颗粒，如碳化硅、氧化铝、氮化硅、 碳化硼、石墨、细金刚石等。 作用：提高耐磨、耐热、强度、模量和韧性 的作用。 延性颗粒增强体，主要为金属颗粒。 作用：增强材料的韧性。但高温力学性能会 有所下降。
使用聚合物涂层 使用一些聚合物涂层－－它与增强 纤维和基体都有良好的涅润性，也是 改善PMC界面粘接状况的一种有效方 法。可以用溶液涂敷或电化学聚合以 及等离子体聚台的方法获得聚合物涂 层。
第四节 聚合物基复合材料
PMC性能特点
优点 (1)高比强度、高比模量 (2)可设计性 (3)耐腐蚀 (4) 热膨胀系数低，尺寸稳定 (5)耐疲劳
4、界面反应或界面扩散理论 复合材料的基体与增强材料间可以 发生原子或分子的互扩散或发生反应， 从而形成反应结合或互扩散结合。
三 改善PMC表面浸润性的方法
使用偶联剂
增强剂表面活化
通过各种表面处理方法，如表面氧化、等离子 体处理，可在惰性的表面上引入活性官能团如— COOH、—OH、 C＝O、—NH2等等。一方面，这些 活性官能团可与基体中活性基团反应，另一方面也可 提高纤维与基体相容性，提高粘接强度。 通过Ｈ2Ｏ2处理后,在 ＣＮＴｓ的表面有大量的 官能团产生.在3600ｃｍ-1 处的峰表明有羟基—ＯＨ, 而1600ｃｍ-1处的峰表明 有羧基—ＣＯＯＨ.
增稠剂： 碱土金属氧化物或氢氧化物 固化剂：引发剂(如过氧化物)＋苯乙烯(或MMA)
2、环氧树脂(EP)
环氧树脂是—种分子中各有两个或两个以上活性 环氧基团的低聚物。 特点：适应性湿(可选择的品种、固化剂、改性剂 等种类很多)、工艺件好、粘接力大、成型收缩率 低、化学稳定性好
双酚A型环氧是由双酚A与环氧氯丙烷经缩聚而成
2、基体的分类 按树脂热行为可分为： 热固性及热塑性两类 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 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、RTM 用树脂、SMC用树脂
3、固态高聚物的三态
温度对聚合物力学性能的影响
热固性基体主要是不饱合聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂， 不饱合聚脂树脂、酚醛树脂主要用于玻璃增强塑料，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。
1、不饱合聚酯树脂(UP—Unsaturated Po1yester Resin)
不饱合聚酯是由不饱合二元酸或酸酐、饱合二元酸或酸 酐与二元醇经缩聚反应合成的低聚物。 特点：固化收缩率较大、耐热性较差，价格较便宜 不饱合聚酯的性能取决于单体类型和比例，饱和二 元酸与不饱和二元酸比例越大，则树脂韧性越好，但耐 热性越差。 通用不饱合聚酯是由顺丁烯二酸酐、邻苯二甲酸酐 与1，2—丙二醇合成。
(2)化学稳定稳定性
金属材料不耐酸、Cl-腐蚀 金属材料不耐硫化腐蚀 塑料具有良好的耐腐蚀性能 陶瓷具有良好的耐硫腐蚀性能
(3)减摩、耐磨和自润滑性能
碳纤维可以增加石棉的摩擦系数，也 可以降低塑料的摩擦系数。还可以增强 聚合物材料耐磨性能 PVC增加3.8倍 PTFE增加3倍 PP增加2倍
第三节
增强相的表面处理
作用：改善增强材料与基体的浸渍性相与界面的结合强度 聚合物基复合材料 （1）偶联剂处理：有机硅烷，钛酸脂 （2）等离子处理： （3）氧化处理 金属基复合材料 对于金属基复合材料，对纤维进行表面处理的目的主要 是改善纤维的浸润性，抑制纤维与金属基体之间界面发生 反应形成界面反应层，如利用化学气相沉积技术在硼纤维 表面沉积形成碳化硅或碳化硼涂层，可以抑制热压成型时 硼纤维与钱之间的界面反应。对氧化铝纤维表面则可沉积 镍或镍合金层。
复合材料性能特点
比强度和比模量高 比强度＝强度/密度 比模量＝模量/密 度 化学稳定性好 减摩、耐摩和自润滑性能好 耐热性高 高韧性和高抗热冲击性、导电和导热性 其它特殊性能：优良的电器绝缘材料
复合材料性能比较: (1)强度和模量
复合材料性能比较:(1)强度和 模量
Kevlar29：聚对苯酰胺
Kevlar纤维的物理性能
Kevlar纤维的化学稳定性
2、聚乙烯纤维
特点：高比强度、高比模量以及耐冲击、耐磨、自 润滑、耐腐蚀、耐紫外线、耐低温、电绝缘等多种 优异性能。但熔点较低(约135)，高温容易蠕变 用途：缆绳、武器装甲、防弹背心、航天航空部件
二、无机纤维
复合材料的用途
机械 汽车 化学化工 航空航天 建筑 日常生活
第二节
复合材料的增强相
增强相的种类
纤维及织物：有机和无机纤维、金 属纤维 晶须：氧化物、氮化物和硼化物 颗粒：陶瓷和金属
一、有机纤维
1、kevlar纤维：芳香族酰胺纤维 特点：高强度、高模量，韧性好，密度低 Kevlar49：聚对苯撑对苯二甲胺
材料的优缺点组合示意图
复合材料的特点
(1)复合材料是由两种或两种以上不同性 能的材料组元通过宏观或微观复合形成的 一种新型材料，组元之间存在着明显的界 面（相界面）。 (2)复合材料中各组元不但保持各自的固 有特性而且可最大限度发挥各种材料组元 的特性，并赋予单一材料组元所不具备的 优良持殊性能。 （3）复合材料具有可设计性。
2、静电作用理论
当复合材料的基体及增强材料的表面带有异 性电荷时，在基体与增强材料之间将发生静电 吸引力。静电互作用的距离很短，仅在原子尺 度量级内静电作用力才有效。因此表面的污染 等将大大减弱这种粘结作用。
3、化学作用理论
化学作用是指增强材料表面的化学基团 (图中标有x面)与基体表面的相容基团(标有R 面)之间的化学粘结。化学作用理论最成功的 应用是偶联剂利用于增强材料表面与聚合物 基体的粘结。
二 复合材料界面理论
浸润性
热力学原理：体系自由能减小
力平衡原理
界面粘结
粘结(或称粘合、粘着、粘接)是指不同种类 的两种材料相互接触并结合在一起的一种现象。 1、机械作用理论 机械作用机理如下图所示，当两个表面相 互接触后，由于表面粗糙不平将发生机械互锁。 表面越粗糙，互锁作用越强，因此机械粘结作 用越有效。
缺点
材料昂贵 在湿热环境下性能变化 冲击性能差
PMC复合材料的分类
以基体性质不同分：热塑性树脂基复合材料和热塑性树脂基 复合材料 另一种按增强剂类型及在复合材料中分布状态分类
一 聚合物基体的基本概念
1、基体的作用 ◆将纤维粘合成整体并使纤维位置固定，在纤维 间传递载荷，并使载荷均匀 ◆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 ◆决定复合材料成型工艺方法及工艺参数选择 ◆保护纤维免受各种损伤 ◆对复合材料一些性能有重要影响，如纵向位伸、 尤其是压缩性能，疲劳性能，断裂韧性等。
玻璃纤维的成分和性能
碳纤维的性能
氧化铝纤维的性能
SiC纤维的性能
金属纤维
金属纤维 钢纤维 特点：导电性和导热性好，塑性和 抗冲击性能好。
金属纤维
纤维性能比较
纤维的柔韧性及断裂 都没有屈服 Kevlar49是韧性断裂， 其它为脆性断裂
比性能 CF的比模量最高 GF的比模量最低 PE的比强度和比模量配合最好 热稳定性 CF的耐高温性能最好 Kevalr49最差
一 复合材料的界面设计原则
适度粘接的界面层 界面的作用： （1）把施加在整体上的力，由基体通过界面层传递到增强 材料组元。 （2）在一定的应力条件下能够脱粘，以及使增强纤维从基 体拔出并发生摩擦。这样就可以借助脱粘增大表面能、拔出 和摩擦功等形式来吸收外加载荷的能量以达到提高其抗破坏 能力。 合适性质的界面层 一种是界面层的模量应介于增强材料与基体材料之间， 最好形成梯度过渡。另一种观点是界面层的模量低于增强材 料与基体，最好是一种类似橡胶的弹性体，在受力时有较大 的形变。
界面对性能的影响
聚合物基复合材料的界面设计 关健：增强界面的浸润性 金属基复合材料的界面设计 关健：（1）对增强材料进行表面处理，增强浸 渍性和防止界面反应 （2）选择金属元素。改变基体的合金成 分，造成某一元素在界面上富集形成阻挡层来 控制界面反应。 陶瓷基复合材料的界面设计 关健：需要一种既能提供界面粘接又能发生脱粘 的界面层，这样才能充分改善陶瓷材料韧性差 的缺点。
温度对聚合物力学性能的影响
4、基体的选择原则
பைடு நூலகம்
能够满足产品的使用需要，如使用温 度、强度、刚度、耐药品性、耐腐蚀 性等。 对纤维具有良好浸润性和粘接力。 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。 低毒性、低刺激性。 价格合理。
二、热固性基体
4、酚醛树脂(PF)
酚醛树脂是由酚类(主要是苯酚)和醛类 (主要是甲醛)聚合生成的一类树脂，它是 最早工业化的热固性合成树脂。
特点：合成方便，价格低廉，固化物具有阻燃 性、耐烧蚀性、低发烟性和耐热性等特点
三、热塑性基体
原则上，所有的热塑性树脂，如聚烯烃、聚醚、 聚酰胺、聚脂、聚砜等都可作为复合材料基体。
玻璃纤维：有碱(>12%),中碱(6-12%), 低碱 (2-6%)，无碱(<2%) 特点：耐腐蚀、高温；便宜；不耐磨、易折 断 碳纤维：热膨胀系数小；耐高温蠕变；自润滑、 导电性高；价格高 硼纤维：在钨丝表面沉积B 氧化铝纤维：耐热性和抗氧化性好；密度大 SiC纤维
玻璃纤维的成分和性能
环氧树脂的固化
环氧树脂的固化可以通过催化剂使环氧基相 互连接而固化，也可以用台有能与环氧基反应的官 能团的反应性固化剂固化。常用固化剂包括脂肪族 或芳香族胺类，有机多元酸或酸酐等。
伯胺固比的机制是胺上的活泼氢与环氧基反应：
环氧树脂的增韧
增韧剂：改善树脂的冲击强度和耐热冲击性能，减少固 化时反应热和收缩率。但会使树脂耐热性、电性能、 耐化学腐蚀性及某些力学性能的下降。
端羧基液体丁腈橡胶(CTBN)增韧机制：
3、聚酰亚胺树脂(PI)
PI是由芳香族四酸二酐与芳香族二氨经缩聚反 应合成的。
双马树脂(BMI)是由马来酸酐与芳香族二胺反应 生成预聚体，再高温交联而成的一类热固性PI树脂 特点：优异的综合性能，使用温度范围宽(－65—230度，超 过环氧树脂)，配方选择范围大，工艺性好，价格较低等。 缺点是较脆，断裂韧性低
复合材料的分类
按基体分类 聚合物基复合材料 金属基复合材料 陶瓷基复合材料 石墨基复合材料（碳/碳复合材料） 水泥基复合材料 按增强相种类分 颗粒 晶须 纤维
无机非金 属基复合 材料
复合材料的分类
按增强相的形状分 零维（颗粒） 一维（纤维） 二维（片状或平面织物） 三维（立体织物） 按用途分 结构复合材料 功能复合材料 智能复合材料
(3)耐热性能
耐热性是指材料在一定的温度上限内 能长期使用，而其力学性能保持不低于 80％的一种性能指标。 目前聚合物基复合材料的最高耐温上限 为350 ℃，金属基复合材料的耐温性较 好，350－1100℃。 SiC Al2O3/陶瓷复合材料：1200－1400℃ SiC/Si3N4复合材料：1500℃
什么是复合材料： 国际标准化组织曾在塑料名词术语的定 义中，把复合材料定义为：“由两种以上物 理和化学上不同的物质组合起来而得到的一 种多相体系”。（偏重性能） 有人认为：“由连续相的基体(如聚合 物—树脂、金属、陶瓷等)与分散相的增强 材料(如各种纤维、织物及粉末填料等)组合 的多相材料称为复合构料”。（偏重结构）
1、聚醚醚酮(PEEK)
特点： （1）优异的力学性能和耐热性 （2）模量与环氧树脂相当，强度忧于环氧，而断裂韧性高一个 数量级 （3）耐化学腐蚀性，不溶于任何溶剂、阻燃性好，极好的耐辐 射性
二 晶须
晶须(wisker)是指 具有一定长径比 (—般大于10)和截 面积小于52×10－ 5cm2的单晶纤维材 料。晶须是含缺陷 很少的单晶短纤维， 其拉伸强度接近其 纯晶体的理论强度。
三 颗粒
刚性颗粒增强体或陶瓷颗粒增强体。具有高强 度、高模量、耐热、耐磨、耐高温的陶瓷和石 墨等非金属颗粒，如碳化硅、氧化铝、氮化硅、 碳化硼、石墨、细金刚石等。 作用：提高耐磨、耐热、强度、模量和韧性 的作用。 延性颗粒增强体，主要为金属颗粒。 作用：增强材料的韧性。但高温力学性能会 有所下降。
使用聚合物涂层 使用一些聚合物涂层－－它与增强 纤维和基体都有良好的涅润性，也是 改善PMC界面粘接状况的一种有效方 法。可以用溶液涂敷或电化学聚合以 及等离子体聚台的方法获得聚合物涂 层。
第四节 聚合物基复合材料
PMC性能特点
优点 (1)高比强度、高比模量 (2)可设计性 (3)耐腐蚀 (4) 热膨胀系数低，尺寸稳定 (5)耐疲劳
4、界面反应或界面扩散理论 复合材料的基体与增强材料间可以 发生原子或分子的互扩散或发生反应， 从而形成反应结合或互扩散结合。
三 改善PMC表面浸润性的方法
使用偶联剂
增强剂表面活化
通过各种表面处理方法，如表面氧化、等离子 体处理，可在惰性的表面上引入活性官能团如— COOH、—OH、 C＝O、—NH2等等。一方面，这些 活性官能团可与基体中活性基团反应，另一方面也可 提高纤维与基体相容性，提高粘接强度。 通过Ｈ2Ｏ2处理后,在 ＣＮＴｓ的表面有大量的 官能团产生.在3600ｃｍ-1 处的峰表明有羟基—ＯＨ, 而1600ｃｍ-1处的峰表明 有羧基—ＣＯＯＨ.
增稠剂： 碱土金属氧化物或氢氧化物 固化剂：引发剂(如过氧化物)＋苯乙烯(或MMA)
2、环氧树脂(EP)
环氧树脂是—种分子中各有两个或两个以上活性 环氧基团的低聚物。 特点：适应性湿(可选择的品种、固化剂、改性剂 等种类很多)、工艺件好、粘接力大、成型收缩率 低、化学稳定性好
双酚A型环氧是由双酚A与环氧氯丙烷经缩聚而成
2、基体的分类 按树脂热行为可分为： 热固性及热塑性两类 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 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、RTM 用树脂、SMC用树脂
3、固态高聚物的三态
温度对聚合物力学性能的影响
热固性基体主要是不饱合聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂， 不饱合聚脂树脂、酚醛树脂主要用于玻璃增强塑料，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。
1、不饱合聚酯树脂(UP—Unsaturated Po1yester Resin)
不饱合聚酯是由不饱合二元酸或酸酐、饱合二元酸或酸 酐与二元醇经缩聚反应合成的低聚物。 特点：固化收缩率较大、耐热性较差，价格较便宜 不饱合聚酯的性能取决于单体类型和比例，饱和二 元酸与不饱和二元酸比例越大，则树脂韧性越好，但耐 热性越差。 通用不饱合聚酯是由顺丁烯二酸酐、邻苯二甲酸酐 与1，2—丙二醇合成。
(2)化学稳定稳定性
金属材料不耐酸、Cl-腐蚀 金属材料不耐硫化腐蚀 塑料具有良好的耐腐蚀性能 陶瓷具有良好的耐硫腐蚀性能
(3)减摩、耐磨和自润滑性能
碳纤维可以增加石棉的摩擦系数，也 可以降低塑料的摩擦系数。还可以增强 聚合物材料耐磨性能 PVC增加3.8倍 PTFE增加3倍 PP增加2倍
第三节
增强相的表面处理
作用：改善增强材料与基体的浸渍性相与界面的结合强度 聚合物基复合材料 （1）偶联剂处理：有机硅烷，钛酸脂 （2）等离子处理： （3）氧化处理 金属基复合材料 对于金属基复合材料，对纤维进行表面处理的目的主要 是改善纤维的浸润性，抑制纤维与金属基体之间界面发生 反应形成界面反应层，如利用化学气相沉积技术在硼纤维 表面沉积形成碳化硅或碳化硼涂层，可以抑制热压成型时 硼纤维与钱之间的界面反应。对氧化铝纤维表面则可沉积 镍或镍合金层。
复合材料性能特点
比强度和比模量高 比强度＝强度/密度 比模量＝模量/密 度 化学稳定性好 减摩、耐摩和自润滑性能好 耐热性高 高韧性和高抗热冲击性、导电和导热性 其它特殊性能：优良的电器绝缘材料
复合材料性能比较: (1)强度和模量
复合材料性能比较:(1)强度和 模量
Kevlar29：聚对苯酰胺
Kevlar纤维的物理性能
Kevlar纤维的化学稳定性
2、聚乙烯纤维
特点：高比强度、高比模量以及耐冲击、耐磨、自 润滑、耐腐蚀、耐紫外线、耐低温、电绝缘等多种 优异性能。但熔点较低(约135)，高温容易蠕变 用途：缆绳、武器装甲、防弹背心、航天航空部件
二、无机纤维
复合材料的用途
机械 汽车 化学化工 航空航天 建筑 日常生活
第二节
复合材料的增强相
增强相的种类
纤维及织物：有机和无机纤维、金 属纤维 晶须：氧化物、氮化物和硼化物 颗粒：陶瓷和金属
一、有机纤维
1、kevlar纤维：芳香族酰胺纤维 特点：高强度、高模量，韧性好，密度低 Kevlar49：聚对苯撑对苯二甲胺
材料的优缺点组合示意图
复合材料的特点
(1)复合材料是由两种或两种以上不同性 能的材料组元通过宏观或微观复合形成的 一种新型材料，组元之间存在着明显的界 面（相界面）。 (2)复合材料中各组元不但保持各自的固 有特性而且可最大限度发挥各种材料组元 的特性，并赋予单一材料组元所不具备的 优良持殊性能。 （3）复合材料具有可设计性。
2、静电作用理论
当复合材料的基体及增强材料的表面带有异 性电荷时，在基体与增强材料之间将发生静电 吸引力。静电互作用的距离很短，仅在原子尺 度量级内静电作用力才有效。因此表面的污染 等将大大减弱这种粘结作用。
3、化学作用理论
化学作用是指增强材料表面的化学基团 (图中标有x面)与基体表面的相容基团(标有R 面)之间的化学粘结。化学作用理论最成功的 应用是偶联剂利用于增强材料表面与聚合物 基体的粘结。
二 复合材料界面理论
浸润性
热力学原理：体系自由能减小
力平衡原理
界面粘结
粘结(或称粘合、粘着、粘接)是指不同种类 的两种材料相互接触并结合在一起的一种现象。 1、机械作用理论 机械作用机理如下图所示，当两个表面相 互接触后，由于表面粗糙不平将发生机械互锁。 表面越粗糙，互锁作用越强，因此机械粘结作 用越有效。
缺点
材料昂贵 在湿热环境下性能变化 冲击性能差
PMC复合材料的分类
以基体性质不同分：热塑性树脂基复合材料和热塑性树脂基 复合材料 另一种按增强剂类型及在复合材料中分布状态分类
一 聚合物基体的基本概念
1、基体的作用 ◆将纤维粘合成整体并使纤维位置固定，在纤维 间传递载荷，并使载荷均匀 ◆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 ◆决定复合材料成型工艺方法及工艺参数选择 ◆保护纤维免受各种损伤 ◆对复合材料一些性能有重要影响，如纵向位伸、 尤其是压缩性能，疲劳性能，断裂韧性等。
玻璃纤维的成分和性能
碳纤维的性能
氧化铝纤维的性能
SiC纤维的性能
金属纤维
金属纤维 钢纤维 特点：导电性和导热性好，塑性和 抗冲击性能好。
金属纤维
纤维性能比较
纤维的柔韧性及断裂 都没有屈服 Kevlar49是韧性断裂， 其它为脆性断裂
比性能 CF的比模量最高 GF的比模量最低 PE的比强度和比模量配合最好 热稳定性 CF的耐高温性能最好 Kevalr49最差
一 复合材料的界面设计原则
适度粘接的界面层 界面的作用： （1）把施加在整体上的力，由基体通过界面层传递到增强 材料组元。 （2）在一定的应力条件下能够脱粘，以及使增强纤维从基 体拔出并发生摩擦。这样就可以借助脱粘增大表面能、拔出 和摩擦功等形式来吸收外加载荷的能量以达到提高其抗破坏 能力。 合适性质的界面层 一种是界面层的模量应介于增强材料与基体材料之间， 最好形成梯度过渡。另一种观点是界面层的模量低于增强材 料与基体，最好是一种类似橡胶的弹性体，在受力时有较大 的形变。
界面对性能的影响
聚合物基复合材料的界面设计 关健：增强界面的浸润性 金属基复合材料的界面设计 关健：（1）对增强材料进行表面处理，增强浸 渍性和防止界面反应 （2）选择金属元素。改变基体的合金成 分，造成某一元素在界面上富集形成阻挡层来 控制界面反应。 陶瓷基复合材料的界面设计 关健：需要一种既能提供界面粘接又能发生脱粘 的界面层，这样才能充分改善陶瓷材料韧性差 的缺点。
温度对聚合物力学性能的影响
4、基体的选择原则
பைடு நூலகம்
能够满足产品的使用需要，如使用温 度、强度、刚度、耐药品性、耐腐蚀 性等。 对纤维具有良好浸润性和粘接力。 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。 低毒性、低刺激性。 价格合理。
二、热固性基体
4、酚醛树脂(PF)
酚醛树脂是由酚类(主要是苯酚)和醛类 (主要是甲醛)聚合生成的一类树脂，它是 最早工业化的热固性合成树脂。
特点：合成方便，价格低廉，固化物具有阻燃 性、耐烧蚀性、低发烟性和耐热性等特点
三、热塑性基体
原则上，所有的热塑性树脂，如聚烯烃、聚醚、 聚酰胺、聚脂、聚砜等都可作为复合材料基体。
玻璃纤维：有碱(>12%),中碱(6-12%), 低碱 (2-6%)，无碱(<2%) 特点：耐腐蚀、高温；便宜；不耐磨、易折 断 碳纤维：热膨胀系数小；耐高温蠕变；自润滑、 导电性高；价格高 硼纤维：在钨丝表面沉积B 氧化铝纤维：耐热性和抗氧化性好；密度大 SiC纤维
玻璃纤维的成分和性能
环氧树脂的固化
环氧树脂的固化可以通过催化剂使环氧基相 互连接而固化，也可以用台有能与环氧基反应的官 能团的反应性固化剂固化。常用固化剂包括脂肪族 或芳香族胺类，有机多元酸或酸酐等。
伯胺固比的机制是胺上的活泼氢与环氧基反应：
环氧树脂的增韧
增韧剂：改善树脂的冲击强度和耐热冲击性能，减少固 化时反应热和收缩率。但会使树脂耐热性、电性能、 耐化学腐蚀性及某些力学性能的下降。
端羧基液体丁腈橡胶(CTBN)增韧机制：
3、聚酰亚胺树脂(PI)
PI是由芳香族四酸二酐与芳香族二氨经缩聚反 应合成的。
双马树脂(BMI)是由马来酸酐与芳香族二胺反应 生成预聚体，再高温交联而成的一类热固性PI树脂 特点：优异的综合性能，使用温度范围宽(－65—230度，超 过环氧树脂)，配方选择范围大，工艺性好，价格较低等。 缺点是较脆，断裂韧性低
复合材料的分类
按基体分类 聚合物基复合材料 金属基复合材料 陶瓷基复合材料 石墨基复合材料（碳/碳复合材料） 水泥基复合材料 按增强相种类分 颗粒 晶须 纤维
无机非金 属基复合 材料
复合材料的分类
按增强相的形状分 零维（颗粒） 一维（纤维） 二维（片状或平面织物） 三维（立体织物） 按用途分 结构复合材料 功能复合材料 智能复合材料
(3)耐热性能
耐热性是指材料在一定的温度上限内 能长期使用，而其力学性能保持不低于 80％的一种性能指标。 目前聚合物基复合材料的最高耐温上限 为350 ℃，金属基复合材料的耐温性较 好，350－1100℃。 SiC Al2O3/陶瓷复合材料：1200－1400℃ SiC/Si3N4复合材料：1500℃