复合材料

第一章绪论

1、复合材料的定义、组成及分类

①定义

复合材料→是指将两种或两种以上的不同材料，用适当的方法复合成的一种新材料，其性能比单一材料性能优越。

②组成

基体、增强材料、界面

基体：起黏结作用，将增强材料黏合，起到均匀应力和传递应力的作用。

增强材料：承受力的组分

界面：界面粘结力充分发挥其材料的性能使其大大优于单一材料的性能。

③分类

A 按基体类型分类：⑴树脂基复合材料⑵金属基复合材料⑶无机非金属基复合材料

B 按增强材料类型分类：⑴玻璃纤维复合材料（玻璃纤维增强的树脂基复合材料俗称玻璃钢）

⑵碳纤维复合材料⑶有机纤维复合材料⑷陶瓷纤维复合材料

C 按用途不同分类：⑴结构复合材料⑵功能复合材料

2、复合材料的特性

优点：㈠轻质高强㈡可设计性好㈢电性能好㈣耐腐蚀性好㈤热性能良好㈥工艺性能优良

缺点：㈦弹性模量较低（易变形）㈧长期耐热性不足（不能高温下长期使用）㈨老化现象3、复合材料的应用及发展

应用：

⒈在航天航空方面的应用：轻质高强，使飞机的质量减轻，连接减少，速度提升，耗能减少。

⒉在交通运输方面的应用：汽车质量减轻，相同的条件下耗油量只是钢铁汽车的四分之一，而且受到撞击时复合材料能大幅度的吸收冲击能量，保护人员安全。

⒊在化学工业方面的应用：复合材料主要被用来制造防腐制品，因为聚合物复合基材料具有优良的耐腐性能，可用于制造各种管道，烟囱，地坪，风机，泵等。

⒋在电气工业方面的应用：因为复合基材料是一种优异的电绝缘材料，广泛的用于电机、电工器材制造。例如：绝缘板、绝缘管、电机护环等。

⒌在建筑方面的应用：玻璃钢具有优异的力学性能、良好的隔热，隔音性能，吸水率低，耐腐蚀性好和很好的装饰性，因此是一种理想的建筑材料，建筑上玻璃钢被用作承重结构、围护结构、冷却塔、水箱、卫生洁具、门窗等。耐海水性能，并能极大的减少金属钢筋对电磁波的屏蔽作用。建筑物损坏修补材料等

⒍在机械工业方面的应用：用于制造各种叶片、风机、各种机械部件、齿轮、皮带轮和防护罩等。用复合材料制造的叶片具有质量轻、制造容易、耐腐蚀等优点，并且使用时噪声很小，特别适用于纺织机械。

⒎在体育方面的应用：被用作赛车、赛艇、皮艇、划桨、撑杆、球拍、弓箭、雪橇等。

发展：

⑴降低成本⑵研制高性能的复合材料：高强度、高模量、耐高温

⑶功能复合材料：⑷智能复合材料：

⑸仿生复合材料：⑹环保型复合材料：回收利用、节约资源，减少污染

第三章、复合物材料基体

一、不饱和聚酯树脂

1、不饱和聚酯树脂定义、结构特点及优缺点

定义：不饱和聚酯在乙烯基类交联单体中的溶液。

结构特点:

优缺点：

2、不饱和聚酯树脂主要原料及合成原理

主要原料：领苯二甲酸酐、顺丁烯二酸酐、丙二醇

合成原理：

3、影响固化树脂性能的因素书P50

4、通用型不饱和聚酯树脂的技术指标

粘度、酸值、凝胶时间、固体含量

5、不饱和聚酯树脂的固化

（固化含义、过程阶段、固化原理、网络结构）

①固化含义：液体树脂发生交联反应而转变成为不溶部熔的具有三维网络结构的固化物的全过程。

②过程阶段

a、凝胶阶段（A阶）：从液态的树脂到失去流动性形成半固体凝胶；

b、定型阶段（B阶）：从凝胶到具有一定硬度和固定的形状

c、熟化阶段（C阶）：从定型阶段到表观赏已经变硬而具有一定力学性能，经过后处理后，即使、具有稳定的物理化学性能儿可供使用的阶段

③固化原理：是自由基共聚反应，具有链引发、链增长、链终止三个自由基型聚合反应的特点。

④网络结构（书P57）

二、酚醛树脂

1、酚醛树脂定义及特性

①定义;

②特征:具有良好的力学性能、耐热性能，

尤其具有突出的瞬间耐高温烧蚀性能

2、热固性酚醛树脂与热塑性酚醛树脂（定义及关键合成区别）

①定义:

热固性酚醛树脂：

热塑性酚醛树脂：

②区别：

热固性酚醛树脂：碱性催化剂，甲醛：苯酚＞1

热塑性酚醛树脂：酸性催化剂，苯酚：甲醛＞1

3、根据酚和醛的官能度，两者的摩尔比以及反应介质的PH值来获得两类主要的酚醛树脂（书P131）

4、酚醛树脂的改性

通过对酚醛树脂的改性，可以增加其韧性，提高它与增强材料的粘结性能、耐潮湿性能、耐温性能等，酚醛树脂的改性一般可通过下列途径：

①封锁酚羟基。酚羟基在树脂合成中不参加化学反应，因此在树脂分子链中就留有酚羟基而容易吸水，使产品介电性能和机械性能下降；同时酚羟基容易在热或紫外线作用下生成醌等物质，造成颜色的不均匀变深。封锁酚羟基可以克服上述缺点，并调解书纸的固化速率。

②引入其他组分。引入能与酚醛树脂反应或与它相容性较好的组分，已达到对酚醛树脂改性的目的

三、环氧树脂

1、环氧树脂定义及典型双酚A型环氧树脂的结构

①定义：环氧树脂是指分子中含有两个或两个以上环氧基团的一类有机高分子化合物。

②型双酚A型环氧树脂的结构P79

2、环氧树脂的特性

①力学性能高

环氧树脂具有很强的内聚力，分子结构致密，所以它的力学性能高于酚醛树脂，不饱和聚酯等通用型热固性树脂

②粘接性能优异

环氧树脂固化体系中活性极大的环氧基，羟基以及醚键，胺键，酯键等极性基团赋予环氧固化物以极高的粘接强度再加上他有很高的内聚强度等力学性能，因此。。。可做结构胶

③固化收缩率小

一般为1%-2%，是热固性树脂中固化收缩率最小的品种之一线膨胀系数也很小，所以其产品尺寸稳定，内应力小，不易开裂

④工艺性好

⑤电性能好

⑥稳定性好

⑦耐热性好