复合材料简介

一般情况下 1）、弹性模量低 比钢材小10倍 2）、长期耐热性差 3）、易老化 4）、表面硬度低、耐磨性差
也有特殊情况，例如聚氨脂弹性体复合材料耐磨性能好。
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辅助材料
UP&EP
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不饱和聚酯树脂
一般是由不饱和二元酸二元醇或者饱和二元酸不饱和二元醇缩聚而 成的具有酯键和不饱和双键的线型高分子化合物。
引发剂
分解
自由基
+
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不饱和聚酯树脂
辅助剂 3） 促进剂
实验表明，常用的引发剂其临界温度均在60℃以上，说明单独使用 有机过氧化物，不能满足不饱和聚酯树脂室温固化的要求。但在促 进剂的存在下，有机过氧化物的“分解活化能”显著下降，可以使 有机过氧化物的分解温度降到室温以下。 这种能使引发剂降低分解活化能，降低引发温度的物质称为促 进剂。
力学设计——给制品一定的强度和刚度
功能设计——给制品除力学性能外的其他性能
正是由于复合材料的可设计性，我们可以根据制品的需要重点设计某
一种或几种物理性能，一些不需要的性能可以不去考虑，从而降低总
成本。
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CM的可设计性
要求抗压、抗拉
钢管
只要求抗压
玻璃钢管 下一页
CM的主要性能特点
3、工艺性能好
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CM的主要性能特点
6、电性能好
a、电绝缘性能好，不受电磁作用； b、微波穿透性好； c、可制作成不带静电的制品。
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CM的主要性能特点
7、其它特点：
耐候性、耐疲劳性、耐冲击性、耐蠕变性，透光性等。
思考题：1、复合材料性能的主要决定因素有哪些？ 2、复合材料的主要性能特点有哪些？
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树脂基CM的缺点
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小分子
CO2 二氧化碳分子 分子量44
H2O 水分子 分子量18
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高分子
蛋白质分子
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增强材料
当加入树脂中，能使树脂制品的力学性能或其他性能得以 显著提高的材料。
分纤维状和粒状材料两种。 增强材料的增强效应取决于与被增强材料的相容性，为增
进相容能力，有些增强材料在使用前需要进行表面处理。
材料名称 钢 铝
玻纤/聚酯CM 碳纤/环氧CM
比强度 0.13 0.17 0.53 1.03
比模量 0.27 0.26 0.21 0.21
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CM的主要性能特点
2、可设计性好
是复合材料区别于传统材料的根本特点之一
可设计性是指：设计人员可根据所需制品对力学及其它性能的要求， 对结构设计的同时对材料本身进行设计。具体体现在以下两个方面：
举例：砂子与石子混合
狭义定义：
（通常研究的内容：）用纤维增强树脂、金属、无机非金属材料所得 的多相固体材料。
由此可以得出：
CM = 增强材料 ＋ 基体材料
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由于增强材料和基体材料的不同，因此决定了复合材料的品种和性 能的千变万化。 复合材料的分类：
按基体材料不同
金属基复合材料 无机非金属复合材料 树脂基复合材料
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交联剂——参与并促进树脂交联
高分子
交联剂
组成树脂基体的 高分子，分子体 积非常大，活性 低。交联剂分子 小，活性高。
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不饱和聚酯树脂
辅助剂
2）、引发剂
引发剂可以产生自由基，引发树脂体系进行固化反应。引发剂一般为 过氧化物，其通式为 ROOR`。引发剂的主要类型有：氢过氧化物、酸 过氧化物、酮过氧化物、酯过氧化物、二酰基过氧化物。
性能及品种
种类：通用型、耐腐蚀型、阻燃型、低收缩型、耐侯型聚酯树脂等。
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辅助剂
不饱和聚酯树脂
不饱和聚酯树脂的辅助剂包括交联剂、引发剂、促进剂、 阻聚剂、光敏剂等。
1） 交联剂——参与并促进树脂交联 要求：高沸点，低粘度，能溶解树脂、引发剂、促进剂、染料等，反应活 性大，能使共聚反应在室温或较低温度下进行，能与树脂共聚形成均相共 聚物。 常用交联剂： 苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、乙烯基甲苯、邻苯二甲酸二丙烯酯、邻苯二甲 酸二丁酯。最常用的是苯乙烯。
引发剂－促进剂体系称为引发系统
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不饱和聚酯树脂
辅助剂 4） 阻聚剂
低温状态下与引发剂结合在一起，高温时与引发剂分离或自身分解 释放出引发剂
为了增加不饱和聚酯树脂的贮存稳定性，调节适用期，常在聚酯树脂 中加入阻聚剂。（一般在树脂生产过程中就加入）
最常用的阻聚剂有：对苯二酚、叔丁基对苯二酚、硝基苯、亚硫酸盐 等
复合材料的工艺性能十分优越， 其成型方法多种多样，成型条件 机动灵活。
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CM的主要性能特点
4、热性能好
导热系数小，是金属材料1/100～1/1000； 特殊类型的玻璃钢可耐瞬时高温。
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CM的主要性能特点
5、耐腐蚀性能好
可以耐酸、碱、盐的腐蚀、海水、微生物腐 蚀，适合于制作化工管道、储罐、船舶等。
注意增强材料与填料的区别。填料即为辅助材料的一种。
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复合材料（CM）的定义
广义的定义： CM是指由两种或两种以上的不同材料，通
过一定的工艺复合而成的，性能优于原单一材 料的多相固体材料。
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CM与化合材料、混合材料的区别
主要体现在：
多相体系和复合效果是复合材料区别于传统的“混合材料”和“化合 材料”的两大特征。
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CM的基本性能
主要取决于3个方面 1 、增强材的性能、含量及分布情况 2 、基体材料的性能及含量 3 、界面的结合情况 燃烧性能主要取决于2、3 力学性能主要取决于1、2、3 导热、电、耐腐蚀等性能主要取决于2、3
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CM的主要性能特点
1、轻质高强 是CM最突出、重要的特点，也是研究最多的特点。可以用比强度 （强度/密度），比弹性模量（弹性模量/密度）来定量描述。
复合材料简介
——材料部分
莫常新 2010-10-26
复合材料的组成
辅增树 助强脂 材材基 料料体
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树脂基体
树脂：即有机高分子，分为天然树脂和合成树脂，是制造塑料的 原料。
高分子：即分子量达到10000以上的分子。
分子量：组成物质的分子(或特定单元)的平均质量与碳原子质量 的1/12之比，等于分子中原子的原子量之和。如二氧化硫(SO2)的 分子量为64，即为一个硫原子和两个氧原子的原子量之和。
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不饱和聚酯树脂
辅助剂
需要说明的是空气中的O2和水分有明显的“阻聚”作用 自由基与苯乙烯的反应速度比自由基与O2的反应速度慢104倍，
一般聚酯树脂制品固化时，表面应覆盖聚酯薄膜。若不用薄膜覆盖， 也应使成型表面形成与空气隔离的物质如蜡类，否则自由基与周围 空气中的O2 、H2O反应，耗去大部分自由基，造成表面固化不完 全而发粘。