复合材料基础知识讲解
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? 1958年以手糊工艺研制了玻璃钢艇，以层压和卷 制工艺研制玻璃钢板、管和火箭弹
? 1961年研制成用于远程火箭的玻璃纤维 -酚醛树 脂烧蚀防热弹头
? 1962年引进不饱和聚酯树脂、喷射成型和蜂窝夹 层结构成型技术，并制造了玻璃钢的直升机螺旋 桨叶和风洞叶片，同年开始纤维缠绕工艺研究并 生产出一批氧气瓶等压力容器。
物理性质
? 相对密度在 1.11～1.20左右 ，固化时体积收缩 率较大
? 耐热性。绝大多数不饱和聚酯树脂的热变形温度 都在50～60℃，一些耐热性好的树脂则可达 120℃
? 力学性能。不饱和聚酯树脂具有较高的拉伸、弯 曲、压缩等强度
? 耐化学腐蚀性能。不饱和聚酯树脂耐水、稀酸、 稀碱的性能较好，耐有机溶剂的性能差，同时， 树脂的耐化学腐蚀性能随其化学结构和几何开关 的不同，可以有很大的差异。
? 1970年用玻璃钢蜂窝夹层结构制造了一座直径 44m的雷达罩
原材料：
? 包括基体相和增强相的原材及添加剂。 ? 基体相材料指作为基体的各种聚合物，包
括热固性树脂和热塑性树脂 ? 增强相材料则是指各种纤维，如玻璃纤维、
碳纤维、芳纶纤维、高密度聚乙烯纤维等。 ? 添加剂是复合材料产品在生产或加工过程
中需要添加的辅助化学品通称为添加剂或 助剂
不饱和聚酯树脂
? 不饱和聚酯是不饱和二元羧酸（或酸酐） 或它们与饱和二元羧酸（或酸酐）组成的 混合酸与多元醇缩聚而成的，具有酯键和 不饱和双键的线型高分子化合物。通常， 聚酯化缩聚反应是在190～220℃进行，直 至达到预期的酸值（或粘度）。在聚酯化 缩反应结束后，趁热加入一定量的乙烯基 单体，配成粘稠的液体，这样的聚合物溶 液称之为不饱和聚酯树脂。
树脂基复合材料 发展史
? 1932年在美国出现 ? 1940年以手糊成型制成了玻璃纤维增强聚酯的军用飞机的雷达罩 ? 1946年纤维缠绕成型技术在美国出现，为纤维缠绕压力容器的制造
提供了技术贮备。 ? 1949年研究成功玻璃纤维预混料并制出了表面光洁，尺寸、形状准
确的复合材料模压件。 ? 1950年真空袋和压力袋成型工艺研究成功，并制成直升飞机的螺旋
? 树脂基复合材料（Resin Matrix Composite）也称纤维增强塑料（Fiber Reinforced Plastics），是目前技术比较 成熟且应用最为广泛的一类复合材料。
? 这种材料是用短切的或连续纤维及其织物 增强热固性或热塑性树脂基体，经复合而 成。以玻璃纤维作为增强相的树脂基复合 材料在世界范围内已形成了产业，在我国 俗称玻璃钢。
? 非金属基复合材料由于密度小，用于汽车和飞机可减轻重量、提高速 度、节约能源。用碳纤维和玻璃纤维混合制成的复合材料片弹簧，其 刚度和承载能力与重量大5倍多的钢片弹簧相当。
分类：
? 按组成分 ①金属与金属复合材料 ②非金属与金属复合材料 ③非金属与非金属复合材料 ? 按结构特点： ①纤维复合材料 ②夹层复合材料 ③细粒复合材料 ④混杂复合材料
复合பைடு நூலகம்料基础知识
2009.1.2
定义：
? 复合材料(Composite materials)，是以 一种材料为基体(Matrix)，另一种材料为 增强体(reinforcement)组合而成的材料。 各种材料在性能上互相取长补短，产生协 同效应，使复合材料的综合性能优于原组 成材料而满足各种不同的要求。
性能
?
复合材料中以纤维增强材料应用最广、用量最大。
? 其特点是比重小、比强度和比模量大。
? 还具有优良的化学稳定性、减摩耐磨、自润滑、耐热、耐疲劳、耐蠕 变、消声、电绝缘等性能。
? 各向异性，因此可按制件不同部位的强度要求设计纤维的排列。
? 以碳纤维和碳化硅纤维增强的铝基复合材料，在500℃时仍能保持足 够的强度和模量。碳化硅纤维与钛复合，不但钛的耐热性提高，且耐 磨损，可用作发动机风扇叶片。碳化硅纤维与陶瓷复合，使用温度可 达1500℃，比超合金涡轮叶片的使用温度（1100℃）高得多。碳纤 维增强碳、石墨纤维增强碳或石墨纤维增强石墨，构成耐烧蚀材料， 已用于航天器、火箭导弹和原子能反应堆中。
? 乙烯基树脂具有较好的综合性能：①由于不饱和双键位于 聚合物分子链的端部，双键非常活泼，固化时不受空间障 碍的影响，可在有机过氧化物引发下，通过相邻分子链间 进行交联固化，也可与单体苯乙烯其聚固化；②树脂链中 的R基团可以屏蔽酯键，提高酯键的耐化学性能和耐水解 稳定性；③乙烯基树脂中，每单位相对分子质量中的酯键 比普通不饱和聚酯中少35%～50%左右，这样就提高了 该树脂在酸、碱溶液中的水解稳定性；④树脂链上的仲羟 基与玻璃纤维或其它纤维的浸润性和粘结性从而提高复合 材料的强度；⑤环氧树脂主链，它可以赋与乙烯基树脂韧 性，分子主链中的醚键可使树脂具有优异的耐酸性。
桨。 ? 60年代在美国利用纤维缠绕技术，制造出北极星、土星等大型固体火
箭发动机的壳体，为航天技术开辟了轻质高强结构的最佳途径。 ? 1972年美国PPG公司研究成功热塑性片状模型料成型技术，1975年
投入生产。 ? 80年代又发展了离心浇铸成型法
自从先进复合材料投入应用以来， 有三件值得一提的成果
? 1、美国全部用碳纤维复合材料制成一架八座商用飞机--里尔芳2100 号，并试飞成功，这架飞机仅重567kg，它以结构小巧重量轻而称奇 于世。
? 2、第二件是采用大量先进复合材料制成的哥伦比亚号航天飞机，这 架航天飞机用碳纤维/环氧树脂制作长18.2m、宽4.6m的主货舱门， 用凯芙拉纤维/环氧树脂制造各种压力容器，用硼/铝复合材料制造主 机身隔框和翼梁，用碳/碳复合材料制造发动机的喷管和喉衬，发动 机组的传力架全用硼纤维增强钛合金复合材料制成，被覆在整个机身 上的防热瓦片是耐高温的陶瓷基复合材料。在这架代表近代最尖端技 术成果的航天收音机上使用了树脂、金属和陶瓷基复合材料。
? ⑷介电性能。不饱和聚酸树脂的介电性能良好。
化学性质
? 不饱和聚酯是具有多功能团的线型高分子 化合物，在其骨架主链上具有聚酯链键和 不饱和双键，而在大分子链两端各带有羧 基和羟基。
乙烯基树脂
? 乙烯基树脂又称为环氧丙烯酸树脂，是60年代发展起来 的一类新型树脂，其特点是聚合物中具有端基不饱和双键。
? 3、是在波音-767大型客机上使用了先进复合材料作为主承力结构， 这架可载80人的客运飞机使用碳纤维、有机纤维、玻璃纤维增强树脂 以及各种混杂纤维的复合材料制造了机翼前缘、压力容器、引擎罩等 构件，不仅使收音机结构重量减轻，还提高了飞机的各种飞行性能。
复合材料在中国
? 起始于1958年 ，首先用于军工制品，而后逐渐 扩展到民用。
? 1961年研制成用于远程火箭的玻璃纤维 -酚醛树 脂烧蚀防热弹头
? 1962年引进不饱和聚酯树脂、喷射成型和蜂窝夹 层结构成型技术，并制造了玻璃钢的直升机螺旋 桨叶和风洞叶片，同年开始纤维缠绕工艺研究并 生产出一批氧气瓶等压力容器。
物理性质
? 相对密度在 1.11～1.20左右 ，固化时体积收缩 率较大
? 耐热性。绝大多数不饱和聚酯树脂的热变形温度 都在50～60℃，一些耐热性好的树脂则可达 120℃
? 力学性能。不饱和聚酯树脂具有较高的拉伸、弯 曲、压缩等强度
? 耐化学腐蚀性能。不饱和聚酯树脂耐水、稀酸、 稀碱的性能较好，耐有机溶剂的性能差，同时， 树脂的耐化学腐蚀性能随其化学结构和几何开关 的不同，可以有很大的差异。
? 1970年用玻璃钢蜂窝夹层结构制造了一座直径 44m的雷达罩
原材料：
? 包括基体相和增强相的原材及添加剂。 ? 基体相材料指作为基体的各种聚合物，包
括热固性树脂和热塑性树脂 ? 增强相材料则是指各种纤维，如玻璃纤维、
碳纤维、芳纶纤维、高密度聚乙烯纤维等。 ? 添加剂是复合材料产品在生产或加工过程
中需要添加的辅助化学品通称为添加剂或 助剂
不饱和聚酯树脂
? 不饱和聚酯是不饱和二元羧酸（或酸酐） 或它们与饱和二元羧酸（或酸酐）组成的 混合酸与多元醇缩聚而成的，具有酯键和 不饱和双键的线型高分子化合物。通常， 聚酯化缩聚反应是在190～220℃进行，直 至达到预期的酸值（或粘度）。在聚酯化 缩反应结束后，趁热加入一定量的乙烯基 单体，配成粘稠的液体，这样的聚合物溶 液称之为不饱和聚酯树脂。
树脂基复合材料 发展史
? 1932年在美国出现 ? 1940年以手糊成型制成了玻璃纤维增强聚酯的军用飞机的雷达罩 ? 1946年纤维缠绕成型技术在美国出现，为纤维缠绕压力容器的制造
提供了技术贮备。 ? 1949年研究成功玻璃纤维预混料并制出了表面光洁，尺寸、形状准
确的复合材料模压件。 ? 1950年真空袋和压力袋成型工艺研究成功，并制成直升飞机的螺旋
? 树脂基复合材料（Resin Matrix Composite）也称纤维增强塑料（Fiber Reinforced Plastics），是目前技术比较 成熟且应用最为广泛的一类复合材料。
? 这种材料是用短切的或连续纤维及其织物 增强热固性或热塑性树脂基体，经复合而 成。以玻璃纤维作为增强相的树脂基复合 材料在世界范围内已形成了产业，在我国 俗称玻璃钢。
? 非金属基复合材料由于密度小，用于汽车和飞机可减轻重量、提高速 度、节约能源。用碳纤维和玻璃纤维混合制成的复合材料片弹簧，其 刚度和承载能力与重量大5倍多的钢片弹簧相当。
分类：
? 按组成分 ①金属与金属复合材料 ②非金属与金属复合材料 ③非金属与非金属复合材料 ? 按结构特点： ①纤维复合材料 ②夹层复合材料 ③细粒复合材料 ④混杂复合材料
复合பைடு நூலகம்料基础知识
2009.1.2
定义：
? 复合材料(Composite materials)，是以 一种材料为基体(Matrix)，另一种材料为 增强体(reinforcement)组合而成的材料。 各种材料在性能上互相取长补短，产生协 同效应，使复合材料的综合性能优于原组 成材料而满足各种不同的要求。
性能
?
复合材料中以纤维增强材料应用最广、用量最大。
? 其特点是比重小、比强度和比模量大。
? 还具有优良的化学稳定性、减摩耐磨、自润滑、耐热、耐疲劳、耐蠕 变、消声、电绝缘等性能。
? 各向异性，因此可按制件不同部位的强度要求设计纤维的排列。
? 以碳纤维和碳化硅纤维增强的铝基复合材料，在500℃时仍能保持足 够的强度和模量。碳化硅纤维与钛复合，不但钛的耐热性提高，且耐 磨损，可用作发动机风扇叶片。碳化硅纤维与陶瓷复合，使用温度可 达1500℃，比超合金涡轮叶片的使用温度（1100℃）高得多。碳纤 维增强碳、石墨纤维增强碳或石墨纤维增强石墨，构成耐烧蚀材料， 已用于航天器、火箭导弹和原子能反应堆中。
? 乙烯基树脂具有较好的综合性能：①由于不饱和双键位于 聚合物分子链的端部，双键非常活泼，固化时不受空间障 碍的影响，可在有机过氧化物引发下，通过相邻分子链间 进行交联固化，也可与单体苯乙烯其聚固化；②树脂链中 的R基团可以屏蔽酯键，提高酯键的耐化学性能和耐水解 稳定性；③乙烯基树脂中，每单位相对分子质量中的酯键 比普通不饱和聚酯中少35%～50%左右，这样就提高了 该树脂在酸、碱溶液中的水解稳定性；④树脂链上的仲羟 基与玻璃纤维或其它纤维的浸润性和粘结性从而提高复合 材料的强度；⑤环氧树脂主链，它可以赋与乙烯基树脂韧 性，分子主链中的醚键可使树脂具有优异的耐酸性。
桨。 ? 60年代在美国利用纤维缠绕技术，制造出北极星、土星等大型固体火
箭发动机的壳体，为航天技术开辟了轻质高强结构的最佳途径。 ? 1972年美国PPG公司研究成功热塑性片状模型料成型技术，1975年
投入生产。 ? 80年代又发展了离心浇铸成型法
自从先进复合材料投入应用以来， 有三件值得一提的成果
? 1、美国全部用碳纤维复合材料制成一架八座商用飞机--里尔芳2100 号，并试飞成功，这架飞机仅重567kg，它以结构小巧重量轻而称奇 于世。
? 2、第二件是采用大量先进复合材料制成的哥伦比亚号航天飞机，这 架航天飞机用碳纤维/环氧树脂制作长18.2m、宽4.6m的主货舱门， 用凯芙拉纤维/环氧树脂制造各种压力容器，用硼/铝复合材料制造主 机身隔框和翼梁，用碳/碳复合材料制造发动机的喷管和喉衬，发动 机组的传力架全用硼纤维增强钛合金复合材料制成，被覆在整个机身 上的防热瓦片是耐高温的陶瓷基复合材料。在这架代表近代最尖端技 术成果的航天收音机上使用了树脂、金属和陶瓷基复合材料。
? ⑷介电性能。不饱和聚酸树脂的介电性能良好。
化学性质
? 不饱和聚酯是具有多功能团的线型高分子 化合物，在其骨架主链上具有聚酯链键和 不饱和双键，而在大分子链两端各带有羧 基和羟基。
乙烯基树脂
? 乙烯基树脂又称为环氧丙烯酸树脂，是60年代发展起来 的一类新型树脂，其特点是聚合物中具有端基不饱和双键。
? 3、是在波音-767大型客机上使用了先进复合材料作为主承力结构， 这架可载80人的客运飞机使用碳纤维、有机纤维、玻璃纤维增强树脂 以及各种混杂纤维的复合材料制造了机翼前缘、压力容器、引擎罩等 构件，不仅使收音机结构重量减轻，还提高了飞机的各种飞行性能。
复合材料在中国
? 起始于1958年 ，首先用于军工制品，而后逐渐 扩展到民用。