课堂教学概述省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

复合材料定义v国际标准化组织国际标准化组织：由两种以上在物理和化学上不由两种以上在物理和化学上不一样物质组合起来而得到一个多相固体材料一样物质组合起来而得到一个多相固体材料 v材料大词典材料大词典：复合材料是依据应用进行设计，复合材料是依据应用进行设计，把两种以上有机聚合物材料或无机非金属材料或把两种以上有机聚合物材料或无机非金属材料或金属材料组合在一起，使其性能互补，从而制成金属材料组合在一起，使其性能互补，从而制成一类新型材料。一类新型材料。1Chapter 9 Composites第1页 国际上材料教授普遍认为当前人类已经从合成材料时代进入复合材料时代。因为想要合成一个新单一材料使之满足各种高要求综合指标是非常困难。即使能研制出某种满意单一材料，则从试验室到生产周期也很长。假如把现有有机高分子、无机非金属和金属材料经过复合工艺组成复合材料则能够利用它们所特有复合效应使之产生原组成材料不具备性能而且还能够经过材料设计以到达预期性能指标，并起到节约材料和费用作用。第2页复合材料性能特点比强度、比刚度（比模量）大；性能可设计、易制成结构件；各向异性、非均匀性以聚合物基复合材料为例：1.比强度、比刚度（比模量）大2.耐疲劳性能好3.减震性好4.过载时安全性好5.含有各种功效性6.有很好加工工艺性第3页v三大材料：三大材料：金属金属无机非金属无机非金属有机高分子有机高分子v复合材料复合材料取长补短取长补短协同作用协同作用产生原来单一材料没有本身所没有新性能产生原来单一材料没有本身所没有新性能无机非金属材料有机高分子材料金属材料复合材料4Chapter 9 Composites第4页按按基体材料基体材料分类分类 聚合物基聚合物基复合材料复合材料:以有机聚合物（热固性树脂、热塑以有机聚合物（热固性树脂、热塑性树脂及橡胶等）为基体；性树脂及橡胶等）为基体；金属基金属基复合材料：以金属（铝、镁、钛等）为基体；复合材料：以金属（铝、镁、钛等）为基体；无机非金属基无机非金属基复合材料：以陶瓷材料（也包含玻璃和水复合材料：以陶瓷材料（也包含玻璃和水泥）为基体。泥）为基体。5Chapter 9 Composites第5页复合材料按基体材料分类第6页复合材料按功效分类第7页复合材料系统组合分散相分散相连续相连续相金属材料金属材料无机非金属材料无机非金属材料有机高分子材料有机高分子材料金金属属材材料料金属纤维纤维/金属基复合材料钢丝/水泥复合材料增强橡胶金属晶须晶须/金属基复合材料晶须/陶瓷基复合材料金属片材金属/塑料板无无机机非非金金属属材材料料陶瓷纤维纤维/金属基复合材料纤维/陶瓷基复合材料晶须晶须/金属基复合材料晶须/陶瓷基复合材料颗粒弥散强化合金材料粒子填充塑料玻璃纤维纤维/树脂基复合材料颗粒碳纤维碳纤维/金属基复合材料碳纤维/陶瓷基复合材料碳纤维/树脂基复合材料炭黑颗粒/橡胶；颗粒/树脂基有机有机高分高分子材子材料料有机纤维纤维/树脂基复合材料塑料金属/塑料橡胶8Chapter 9 Composites第8页 一、复合材料定义和特点：一、复合材料定义和特点：1、复合材料定义：、复合材料定义：两种或两种以上物理和化学性质两种或两种以上物理和化学性质 不一样物质组合而成一个多相固体材料。不一样物质组合而成一个多相固体材料。复合材料应满足下面三个条件：复合材料应满足下面三个条件：（1）组元含量大于）组元含量大于 5%；（2）复合材料性能显著不一样于各组元性能；）复合材料性能显著不一样于各组元性能；（3）经过各种方法混合而成。）经过各种方法混合而成。第9页 2、复合材料特点：、复合材料特点：1）由两种或各种不一样性能组分经过宏观或微由两种或各种不一样性能组分经过宏观或微观观 复合在一起新型材料，组分之间存在着显著界复合在一起新型材料，组分之间存在着显著界面。面。2）各组分保持各自固有特征同时可最大程度地各组分保持各自固有特征同时可最大程度地发挥各种组分优点，赋予单一材料所不具备优良特发挥各种组分优点，赋予单一材料所不具备优良特殊性能。殊性能。3）复合材料含有可设计性。）复合材料含有可设计性。第10页 3、复合材料基本结构模式、复合材料基本结构模式 复合材料由基体和增强剂两个组分组成：复合材料由基体和增强剂两个组分组成：基体：基体：组成复合材料连续相；组成复合材料连续相；增强剂（增强剂（增强相、增强体）：复合材料中独立形态分增强相、增强体）：复合材料中独立形态分布在整个基体中分散相，这种分散相性能优越，会使材布在整个基体中分散相，这种分散相性能优越，会使材料性能显著改进和增强。料性能显著改进和增强。增强剂（相）普通较基体硬，强度、模量较基体大，增强剂（相）普通较基体硬，强度、模量较基体大，或含有其它特征。能够是纤维状、颗粒状或弥散状。或含有其它特征。能够是纤维状、颗粒状或弥散状。增强剂（相）与基体之间存在着显著界面。增强剂（相）与基体之间存在着显著界面。第11页树脂基复合材料发展史树脂基复合材料发展史树脂基复合材料（ResinMatrixComposite）也称纤维增强塑料（FiberReinforcedPlastics），是当前技术比较成熟且应用最为广泛一类复合材料。这种材料是用短切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。第12页树脂基复合材料发展史树脂基复合材料发展史树脂基复合材料于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军用飞机雷达罩，其后很快，美国莱特空军发展中心设计制造了一架以玻璃纤维增强树脂为机身和机翼飞机，并于1944年3月在莱特帕特空军基地试飞成功。从此纤维增强复合材料开始受到军界和工程界注意。第二次世界大战以后这种材料快速扩展到民用，风靡一时，发展很快。1946年纤维缠绕成型技术在美国出现，为纤维缠绕压力容器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、形状准确复合材料模压件。第13页树脂基复合材料发展史树脂基复合材料发展史1950年真空袋和压力袋成型工艺研究成功，并制成直升飞机螺旋桨。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壳体，为航天技术开辟了轻质高强结构最正确路径。在此期间，玻璃纤维聚酯树脂喷射成型技术得到了应用，使手糊工艺质量和生产效率大为提升。1961年片状模塑料（SheetMoldingCompound,简称SMC）在法国问世，利用这种技术可制出大幅面表面光洁，尺寸、形状稳定制品，如汽车、船壳体以及卫生洁具等大型制件，从而更扩大了树脂基复合材料应用领域。1963年前后在美、法、日等国先后开发了高产量、大幅宽、连续生产玻璃纤维复合材料板材生产线，使复合材料制品形成了规模化生产。第14页树脂基复合材料发展史树脂基复合材料发展史拉挤成型工艺研究始于50年代，60年代中期实现了连续化生产，在70年代拉挤技术又有了重大突破，近年来发展更加快。除圆棒状制品外，还能生产管、箱形、槽形、工字形等复杂截面型材，并还有环向缠绕纤维以增加型材侧向强度。当前拉挤工艺生产制品断面可达76cm20cm。在70年代树脂反应注射成型（ReactionInjectionMolding,简称RIM）和增强树脂反应注射成型（ReinforcedReactionInjectionMolding,简称RRIM）两种技术研究成功，深入改进了手糊工艺，使产品两面光洁，现已大量用于卫生洁具和汽车零件生产。第15页树脂基复合材料发展史树脂基复合材料发展史1972年美国PPG企业研究成功热塑性片状模型料成型技术，1975年投入生产。这种复合材料最大特点是改变了热固性基体复合材料生产周期长、废料不能回收问题，并能充分利用塑料加工技术和设备，因而发展得很快。制造管状构件工艺除缠绕成型外，80年代又发展了离心浇铸成型法，英国曾使用这种工艺生产10m长复合材料电线杆、大口径受外压管道等。从上述可知，新生产工艺不停出现推进着聚合物复合材料工业发展。第16页树脂基复合材料发展史树脂基复合材料发展史进入20世纪70年代，对复合材料研究突破了仅仅采取玻璃纤维增强树脂局面，人们首先不停开辟玻纤树脂复合材料新用途，同时也发觉，这类复合材料比刚度不能满足要求很高尖端技术需求，因而开发了一批如碳纤维、碳化硅纤维、氧化铝纤维、硼纤维、芳纶纤维、高密度聚乙烯纤维等高性能增强材料，并使用高性能树脂、金属与陶瓷为基体，制成先进复合材料（AdvancedCompositeMaterials,简称ACM）。这种先进复合材料含有比玻璃纤维复合材料更加好性能，是用于飞机、火箭、卫星、飞船等航空航天飞行器理想材料。第17页树脂基复合材料发展史树脂基复合材料发展史自从先进复合材料投入应用以来，有三件值得一提结果。第一件是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。第二件是采取大量先进复合材料制成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喷管和喉衬，发动机组传力架全用硼纤维增强钛合金复合材料制成，被覆在整个机身上防热瓦片是耐高温陶瓷基复合材料。在这架代表近代最尖端技术结果航天收音机上使用了树脂、金属和陶瓷基复合材料。第18页树脂基复合材料发展史树脂基复合材料发展史第三件是在波音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复合材料制造了机翼前缘、压力容器、引擎罩等构件，不但使飞机结构重量减轻，还提升了飞机各种飞行性能。复合材料在这几个飞行器上成功应用，表明了复合材料良好性能和技术成熟，这对于复合材料在主要工程结构上应用是一个极大推进。第19页树脂基复合材料在中国发展树脂基复合材料在中国发展中国复合材料起始于1958年，首先用于军工制品，而后逐步扩展到民用。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组成型技术，并制造了玻璃钢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。1970年用玻璃钢蜂窝夹层结构制造了一座直径44m雷达罩。自70年代以后玻璃钢复合材料逐步转向民用。第20页树脂基复合材料在中国发展树脂基复合材料在中国发展1981年复合材料年产量为1.5万吨，到1986年到达6.5万吨，年增加率为13%。1987年以后受到国内原材料品种数量不足影响，发展曾一度停滞，在此期间，在国家改革开放政策指导下，大量引进国外先进技术，如在原材料方面引进了池窑拉丝、短切毡、表面毡、喷射纱、缠绕纱以及各种牌号树脂和辅助材料生产技术。在成型工艺方面引进了制造管罐大型缠绕系统、拉挤工艺生产线、SMC生产线、连续制板机组、树脂传递模型机组、喷射成型技术、树脂注射成型技术等先进工艺和设备，形成了研究、设计、生产及原材料相互配套较完整工业体系。第21页树脂基复合材料在中国发展树脂基复合材料在中国发展到1995年国内玻璃钢产量已到达16.5万吨，产品近种，拥有缠绕生产线120条、SMC生产线31条、BMC生产线5条、拉挤工艺生产线100条，喷射机260台、RTM70台、连续制板机组3条，机械化年生产能力达25万吨。到1996年，玻璃钢产品主要有以下几个方面：冷却塔：冷却塔：国内有200余厂家生产冷却塔，年产0多台，保有量为25万台，35005000t/h大型塔已推广使用。缠绕管、罐制品：缠绕管、罐制品：生产大型管罐除国内外使用外，还有部分出口。第22页树脂基复合材料在中国发展树脂基复合材料在中国发展拉挤制品：拉挤制品：主要有抽油杆、格栅、电工梯型材、门窗框以及帐篷支架。SMC、BMC制品：制品：生产高位水箱组合板、椅子及汽车部件，年产量为5000t。汽车部件：汽车部件：除用SMC生产制品外，还有手糊、喷射及RT制品，主要有保险杠、前后车门、轿车、面包车体、挡泥板等，制品除国内使用外还有少许出口。舰艇：舰艇：小型救生艇、轮船、游艇、养殖船等，年产约67万条。建筑器材：建筑器材：建材是玻璃钢制品大宗项目，如玻璃钢瓦、浴缸、建筑装饰浮雕、罗马柱等。游乐与运动器材：游乐与运动器材：玻璃钢水上滑梯、碰碰船、公园与幼稚园动物模型、钓鱼杆、赛艇、皮划艇、桨、雪橇等。环境保护设施：空调器、风机、吸尘器、净化槽等。第23页树脂基复合材料在中国发展树脂基复合材料在中国发展从生产工艺来看，尽管引进了不少先进技术设备，但利用率不高，全部制品仍有80%是手糊成型，仅有20%由缠绕、拉挤、SMC及RTM等设备成型，所以玻璃钢工业生产潜力很大。先进复合材料研究应用主要集中于国防工业。高性能树脂基复合材料，主要是碳纤维和芳纶纤维增强环氧树脂，多官能团环氧树脂和BMI，复合材料性能稳定，已大量投入应用，相当于T300/PMR15性能复合材料已研制成功，一批高性能热塑性树脂基复合材料，如PEEK、PECK、PPS等正在从试验室走向实用。先进复合材料构件正在由次承力件向主承力件过渡。在成型工艺方面，先进复合材料借助玻璃钢成型技术逐步实现由手糊到机械化自动化转变。但总水平与国外先进技术还有一定距离第24页v聚合物基复合材料应包含聚合物基宏观复合材料和聚合物基纳米复合材料。v微观复合材料是指分散相最少有一维是在纳米尺寸范围。第25页通常聚合物基复合材料是指以有机聚合物为基体、纤维类增强材料为增强剂复合材料。按聚合物特征分类：塑料基复合材料和橡胶基复合材料按增强剂分类：玻璃纤维增强塑料、碳纤维增强塑料第26页聚合物基体聚合物基体种类聚合物基体种类v不饱和聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂及各种不饱和聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂及各种热塑性聚合物热塑性聚合物等。等。v不饱和聚酯树脂是制造玻璃纤维复合材料一个不饱和聚酯树脂是制造玻璃纤维复合材料一个主要树脂。在国外，聚酯树脂占玻璃纤维复合主要树脂。在国外，聚酯树脂占玻璃纤维复合材料用树脂总量材料用树脂总量80%80%以上。以上。27Chapter 9 Composites第27页聚酯树脂聚酯树脂特点：特点：工艺性良好工艺性良好，室温下固化，常压下成型，室温下固化，常压下成型，工艺装置简单。工艺装置简单。树脂固化后树脂固化后综合性能良好综合性能良好，力学性能不如，力学性能不如酚醛树脂或环氧树脂。酚醛树脂或环氧树脂。价格价格比环氧树脂低得多，只比酚醛树脂略比环氧树脂低得多，只比酚醛树脂略贵一些。贵一些。不饱和聚酯树脂不饱和聚酯树脂缺点缺点是固化时是固化时体积收缩率体积收缩率大、耐热性差等大、耐热性差等。主要用于普通主要用于普通民用工业和生活用具民用工业和生活用具中中28Chapter 9 Composites第28页邻苯型不饱和聚酯：间苯型不饱和聚酯：双酚型不饱和聚酯：29Chapter 9 Composites第29页环氧树脂环氧树脂特点：特点：在加热条件下即能固化，无须添加固化剂。酸、在加热条件下即能固化，无须添加固化剂。酸、碱对固化反应起促进作用；碱对固化反应起促进作用；已固化树脂有良好压缩性能，良好耐水、耐化已固化树脂有良好压缩性能，良好耐水、耐化学介质和耐烧蚀性能；学介质和耐烧蚀性能；树脂固化过程中有小分子析出，故需在高压下树脂固化过程中有小分子析出，故需在高压下进行；进行；固化时体积收缩率大，树脂对纤维粘附性不够固化时体积收缩率大，树脂对纤维粘附性不够好，但断裂延伸率低，脆性大。好，但断裂延伸率低，脆性大。30Chapter 9 Composites第30页双酚型环氧树脂：酚醛环氧树脂：31Chapter 9 Composites第31页酚醛树脂酚醛树脂v优点：比环氧树脂价格廉价优点：比环氧树脂价格廉价v缺点：吸附性不好、收缩率高、成型压力高、缺点：吸附性不好、收缩率高、成型压力高、制品空隙含量高等。制品空隙含量高等。v大量用于粉状压塑料、短纤维增强塑料，大量用于粉状压塑料、短纤维增强塑料，v少许用于玻璃纤维复合材料、耐烧蚀材料等，少许用于玻璃纤维复合材料、耐烧蚀材料等，极少使用在碳纤维和有机纤维复合材料中。极少使用在碳纤维和有机纤维复合材料中。32Chapter 9 Composites第32页聚合物基体作用聚合物基体作用把纤维粘在一起；把纤维粘在一起；分配纤维间载荷；分配纤维间载荷；保护纤维不受环境影响。保护纤维不受环境影响。用作基体用作基体理想材料理想材料，其原始状态应该是低粘度液体，其原始状态应该是低粘度液体，并能快速变成坚固耐久固体，足以把增强纤维粘住。并能快速变成坚固耐久固体，足以把增强纤维粘住。尽管纤维增强材料作用是承受载荷，不过基体材料力尽管纤维增强材料作用是承受载荷，不过基体材料力学性能会显著地影响纤维工作方式及其效率。学性能会显著地影响纤维工作方式及其效率。33Chapter 9 Composites第33页v比如，在没有基体纤维束中大部分载荷由比如，在没有基体纤维束中大部分载荷由最直最直纤维承受，纤维承受，基体使得应力较均匀地分配给基体使得应力较均匀地分配给全部全部纤维，这是因为基体纤维，这是因为基体使全部纤维经受一样应变，应力经过剪切过程传递，这使全部纤维经受一样应变，应力经过剪切过程传递，这要求纤维和基体之间有要求纤维和基体之间有高胶接强度高胶接强度，同时要求，同时要求基体本身基体本身也含有高剪切强度和模量也含有高剪切强度和模量。v当载荷主要由纤维承受时，复合材料总延伸率受到纤维当载荷主要由纤维承受时，复合材料总延伸率受到纤维破坏延伸率限制，这通常为破坏延伸率限制，这通常为1%1.5%。基体主要性能是。基体主要性能是在这个应变水平下不应该裂开。在这个应变水平下不应该裂开。v在纤维垂直方向，基体力学性能和纤维与基体之间胶接在纤维垂直方向，基体力学性能和纤维与基体之间胶接强度控制着复合材料物理性能。强度控制着复合材料物理性能。v因为基体比纤维弱得多，而柔性却大得多，所以在结构因为基体比纤维弱得多，而柔性却大得多，所以在结构件设计中应件设计中应尽可能防止基体直接横向受载。尽可能防止基体直接横向受载。34Chapter 9 Composites第34页v在高胶接强度体系（纤维间载荷传递效率高，但断裂在高胶接强度体系（纤维间载荷传递效率高，但断裂韧性差）与较低胶接强度体系（纤维间载荷传递效率韧性差）与较低胶接强度体系（纤维间载荷传递效率不高，但韧性较高）之间需要不高，但韧性较高）之间需要折衷折衷。v在应力水平和方向不确定情况下使用或在纤维排列精在应力水平和方向不确定情况下使用或在纤维排列精度较低情况下制造复合材料往往要求基体比较软。度较低情况下制造复合材料往往要求基体比较软。v在明确应力水平情况下使用和在严格控制纤维排列情在明确应力水平情况下使用和在严格控制纤维排列情况下制造先进复合材料，应经过使用高模量和高胶接况下制造先进复合材料，应经过使用高模量和高胶接强度基体以更充分地发挥纤维最大性能。强度基体以更充分地发挥纤维最大性能。35Chapter 9 Composites第35页基体材料环氧树脂基体材料环氧树脂 环氧树脂是泛指分子中含有两个或两个以上环氧基团有机高分子化合物，除个别外，它们相对分子质量都不高。环氧树脂分子结构是以分子链中含有活泼环氧基团为其特征，环氧基团能够位于分子链末端、中间或成环状结构。因为分子结构中含有活泼环氧基团，使它们可与各种类型固化剂发生交联反应而形成不溶、不熔含有三向网状结构高聚物。第36页环氧树脂性能和特征环氧树脂性能和特征1、形式多样。各种树脂、固化剂、改性剂体系几乎能够适应各种应用对形式提出要求，其范围能够从极低粘度到高熔点固体。2、固化方便。选取各种不一样固化剂，环氧树脂体系几乎能够在0180温度范围内固化。3、粘附力强。环氧树脂分子链中固有极性羟基和醚键存在，使其对各种物质含有很高粘附力。环氧树脂固化时收缩性低，产生内应力小，这也有利于提升粘附强度。第37页环氧树脂性能和特征环氧树脂性能和特征4、收缩性低。环氧树脂和所用固化剂反应是经过直接加成反应或树脂分子中环氧基开环聚合反应来进行，没有水或其它挥发性副产物放出。它们和不饱和聚酯树脂、酚醛树脂相比，在固化过程中显示出很低收缩性（小于2%）。5、力学性能。固化后环氧树脂体系含有优良力学性能。6、电性能。固化后环氧树脂体系是一个含有高介电性能、耐表面漏电、耐电弧优良绝缘材料。第38页环氧树脂性能和特征环氧树脂性能和特征7、化学稳定性。通常，固化后环氧树脂体系含有优良耐碱性、耐酸性和耐溶剂性。像固化环氧体系其它性能一样，化学稳定性也取决于所选取树脂和固化剂。适当地选取环氧树脂和固化剂，能够使其含有特殊化学稳定性能。8、尺寸稳定性。上述许多性能综合，使环氧树脂体系含有突出尺寸稳定性和耐久性。9、耐霉菌。固化环氧树脂体系耐大多数霉菌，能够在苛刻热带条件下使用。第39页环氧树脂分类环氧树脂分类依据分子结构，环氧树脂大致上可分为五大类：1、缩水甘油醚类环氧树脂2、缩水甘油酯类环氧树脂3、缩水甘油胺类环氧树脂4、线型脂肪族类环氧树脂5、脂环族类环氧树脂第40页环氧树脂分类环氧树脂分类复合材料工业上使用量最大环氧树脂品种是上述第一类缩水甘油醚类环氧树脂，而其中又以二酚基丙烷型环氧树脂（简称双酚A型环氧树脂）为主。其次是缩水甘油胺类环氧树脂。1、缩水甘油醚类环氧树脂缩水甘油醚类环氧树脂是由含活泼氢酚类或醇类与环氧氯丙烷缩聚而成。（1）二酚基丙烷型环氧树脂二酚基丙烷型环氧树脂是由二酚基丙烷与环氧氯丙烷缩聚而成。第41页环氧树脂分类环氧树脂分类工业二酚基丙烷型环氧树脂实际上是含不一样聚合度分子混合物。其中大多数分子是含有两个环氧基端线型结构。少数分子可能支化，极少数分子终止基团是氯醇基团而不是环氧基。所以环氧树脂环氧基含量、氯含量等对树脂固化及固化物性能有很大影响。工业上作为树脂控制指标以下：环氧值。环氧值是判别环氧树脂性质最主要指标，工业环氧树脂型号就是按环氧值不一样来区分。环氧值是指每100g树脂中所含环氧基物质量数。环氧值倒数乘以100就称之为环氧当量。环氧当量含义是：含有1mol环氧基环氧树脂克数。第42页环氧树脂分类环氧树脂分类无机氯含量。树脂中氯离子能与胺类固化剂起络合作用而影响树脂固化，同时也影响固化树脂电性能，所以氯含量也环氧树脂一项主要指标。有机氯含量。树脂中有机氯含量标志着分子中未起闭环反应那部分氯醇基团含量，它含量应尽可能地降低，不然也要影响树脂固化及固化物性能。挥发分。粘度或软化点。第43页环氧树脂分类环氧树脂分类（2）酚醛多环氧树脂酚醛多环氧树脂包含有苯酚甲醛型、邻甲酚甲醛型多环氧树脂，它与二酚基丙烷型环氧树脂相比，在线型分子中含有两个以上环氧基，所以固化后产物交联密度大，含有优良热稳定性、力学性能、电绝缘性、耐水性和耐腐蚀性。它们是由线型酚醛树脂与环氧氯丙烷缩聚而成。（3）其它多羟基酚类缩水甘油醚型环氧树脂这类树脂中含有实用性代表有：间苯二酚型环氧树脂、间苯二酚-甲醛型环氧树脂、四酚基乙烷型环氧树脂和三羟苯基甲烷型环氧树脂，这些多官能缩水甘油醚树脂固化后含有高热变形温度和刚性，可单独或者与通用E型树脂共混，供作高性能复合材料（ACM）、印刷线路板等基体材料。（4）脂族多元醇缩水甘油醚型环氧树脂脂族多元醇缩水甘油醚分子中含有两个或两个以上环氧基，这类树脂绝大多数粘度很低；大多数是长链线型分子，所以富有柔韧性。第44页环氧树脂分类环氧树脂分类2、其它类型环氧树脂（1）缩水甘油酯类环氧树脂缩水甘油酯类环氧树脂和二酚基丙烷环氧化树脂比较，它含有粘度低，使用工艺性好；反应活性高；粘协力比通用环氧树脂高，固化物力学性能好；电绝缘性好；耐气候性好，而且含有良好耐超低温性，在超低温条件下，仍含有比其它类型环氧树脂高粘结强度。有很好表面光泽度，透光性、耐气候性好。（2）缩水甘油胺类环氧树脂这类树脂优点是多官能度、环氧当量高，交联密度大，耐热性显著提升。上前国内外已利用缩水甘油胺环氧树脂优越粘接性和耐热性，来制造碳纤维增强复合材料（CFRP）用于飞机二次结构材料。第45页环氧树脂分类环氧树脂分类（3）脂环族环氧树脂这类环氧树脂是由脂环族烯烃双键经环氧化而制得，它们分子结构和二酚基丙烷型环氧树脂及其它环氧树脂有很大差异，前者环氧基都直接连接在脂环上，而后者环氧基都是以环氧丙基醚连接在苯核或脂肪烃上。脂环族环氧树脂固化物含有以下特点：较高压缩与拉伸强度；长久暴置在高温条件下仍能保持良好力学性能；耐电弧性、耐紫外光老化性能及耐气候性很好。（4）脂肪族环氧树脂这类环氧树脂分子结构里不但无苯核，也无脂环结构。仅有脂肪链，环氧基与脂肪链相连。环氧化聚丁二烯树脂固化后强度、韧性、粘接性、耐正负温度性能都良好。第46页基体材料酚醛树脂基体材料酚醛树脂 酚类和醛类缩聚产物通称为酚醛树脂，普通常指由苯酚和甲醛经缩聚反应而得合成树脂，它是最早合成一类热固性树脂。酚醛树脂即使是最老一类热固性树脂，但因为它原料易得，合成方便，以及酚醛树脂含有良好机械强度和耐热性能，尤其含有突出瞬时耐高温烧蚀性能，而且树脂本身又有广泛改性余地，所以当前酚醛树脂仍广泛用于制造玻璃纤维增强塑料、碳纤维增强塑料等复合材料。酚醛树脂复合材料尤其在宇航工业方面（空间飞行器、火箭、导弹等）作为瞬时耐高温和烧蚀结构材料有着非常主要用途。第47页酚醛树脂酚醛树脂酚醛树脂合成和固化过程完全遵照体型缩聚反应规律。控制不一样合成条件（如酚和醛百分比，所用催化剂类型等），能够得到两类不一样酚醛树脂：一类称为热固性酚醛树脂，它是一个含有可深入反应羟甲基活性基团树脂，假如合成不加控制，则会使体型缩聚反应一直进行至形成不熔、不溶含有三向网络结构固化树脂，所以这类树脂又称为一阶树脂；另一类称为热塑性酚醛树脂，它是线型树脂，在合成过程中不会形成三向网络结构，在深入固化过程中必须加入固化剂，这类树脂又称为二阶树脂。这两类树脂合成和固化原理并不相同，树脂分子结构也不一样。第48页改性酚醛树脂酚醛树脂改性目标主要是改进它脆性或其它物理性能，提升它对纤维增强材料粘结性能并改进复合材料成型工艺条件等。改性普通经过以下路径：封锁酚羟基。酚醛树脂酚羟基在树脂制造过程中普通不参加化学反应。在树脂分子链中留下酚羟基轻易吸水，使固化制品电性能、耐碱性和力学性能下降。同时酚羟基易在热或紫外光作用下生成醌或其它结构，造成颜色不均匀改变。引进其它组分。引进与酚醛树脂发生化学反应或与它相容性很好组分，分隔或包围羟基，从而到达改变固化速度，降低吸水性目标。引进其它高分子组分，则可兼具两种高分子材料优点。第49页改性酚醛树脂1、聚乙烯醇缩醛改性酚醛树脂工业上应用得最多是用聚乙烯醇缩醛改性酚醛树脂，它可提升树脂对玻璃纤维粘结力，改进酚醛树脂脆性，增加复合材料力学强度，降低固化速率从而有利于降低成型压力。用作改性酚醛树脂通常是用氨水或氧化镁作催化剂合成苯酚甲醛树脂。用作改性聚乙烯醇缩醛是一个含有不一样百分比羟基、缩醛基及乙酰基侧链高聚物，其性质取决于：聚乙烯醇缩醛分子量；聚乙烯醇缩醛分子链中羟基、乙酰基和缩醛基相对含量；所用醛化学结构。因为聚乙烯醇缩醛加入，使树脂混合物中酚醛树脂浓度对应降低，减慢了树脂固化速率，使低压成型成为可能，但制品耐热性有所降低。2、聚酰胺改性酚醛树脂经聚酰胺改性酚醛树脂提升了酚醛树脂冲击韧性和粘结性，并改进了树脂流动性，仍保持酚醛树脂优点。用作改性聚酰胺是一类羟甲基聚酰胺，利用羟甲基或活泼氢在合成树脂过程中或在树脂固化过程中发生反应形成化学键而到达改性目标。第50页改性酚醛树脂3、环氧改性酚醛树脂用40%一阶热固性酚醛树脂和60%二酚基丙烷型环氧树脂混合物制成复合材料能够兼具两种树脂优点，改进它们各自缺点，从而到达改性目标。这种混合物含有环氧树脂优良粘结性，改进了酚醛树脂脆性，同时含有酚醛树脂优良耐热性，改进了环氧树脂耐热性较差缺点。这种改性是经过酚醛树脂中羟甲基与环氧树脂中羟基及环氧基进行化学反应，以及酚醛树脂中酚羟基与环氧树脂中环氧基进行化学反应，最终交联成复杂体型结构来到达。第51页改性酚醛树脂4、有机硅改性酚醛树脂有机硅树脂含有优良耐热性和耐潮性。能够经过使用有机硅单体线性酚醛树脂中酚羟基或羟甲基发生反应来改进酚醛树脂耐热性和耐水性。采取不一样有机硅单体或其混合单体与酚醛树脂改性，可得不一样性能改性酚醛树脂，含有广泛选择性。用有机硅改性酚醛树脂制备复合材料可在200260下工作应用相当初间，并可作为瞬时耐高温材料，用作火箭、导弹等烧蚀材料。第52页改性酚醛树脂5、硼改性酚醛树脂因为在酚醛树脂分子结构中引入了无机硼元素，硼酚醛树脂比酚醛树脂耐热性，瞬时耐高温性能和力学性能更为优良。硼改性酚醛树脂耐热性、瞬时耐高温性、耐烧蚀性比普通酚醛树脂好得多。它们多用于火箭、导弹和空间飞行器等空间技术领域作为优良耐烧蚀材料。6、二甲苯改性酚醛树脂二甲苯改性酚醛树脂是在酚醛树脂分子结构中引入疏水性结构二甲苯环，由此改性后酚醛树脂耐水性、耐碱性、耐热性及电绝缘性能得到改进。第53页改性酚醛树脂7、二苯醚甲醛树脂二苯醚甲醛树脂是用二苯醚代替苯酚和甲醛缩聚而成，二苯醚甲醛树脂玻璃纤维增强复合材料含有优良耐热性能，可用作H级绝缘材料，它还含有良好耐辐射性能，吸湿性也很低。第54页基体材料基体材料其它热固性树脂其它热固性树脂1、三聚氰胺甲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂三聚氰胺甲醛树脂是由三聚氰胺和甲醛缩聚而成热固性树脂。用玻璃纤维增强三聚氰胺甲醛层压板含有高力学性能、优良耐热性和电绝缘性及自熄性。第55页其它热固性树脂其它热固性树脂2、呋喃树脂、呋喃树脂 由糠醛或糠醇本身进行均聚或与其它单体进行共缩聚而得到缩聚产物，习惯上称为呋喃树脂。这类树脂品种很多，其中以糠醛苯酚树脂、糠醛丙酮树脂及糠醇树脂较为主要。（1）糠醛苯酚树脂糠醛可与苯酚缩聚生成二阶热固生树脂，缩聚反应普通用碱性催化剂。惯用碱性催化剂有氢氧化钠、碳酸钾或基它碱土金属氢氧化物。糠醛苯酚树脂主要特点是在给定固化速度时有较长流动时间，这一工艺性能使它适宜用作模塑料。用糠醛苯酚树脂制备压塑粉尤其适于压制形状比较复杂或较大制品。模压制品耐热性比酚醛树脂好，使用温度能够提升1020，尺寸稳定性、电性能也很好。第56页呋喃树脂呋喃树脂（2）糠醛丙酮树脂糠醛与丙酮在碱性条件下进行缩合反应形成糠酮单体缤纷可与甲醛在酸性条件下深入缩聚，使糠酮单体分子间以次甲基键连接起来，形成糠醛丙酮树脂。（3）糠醇树脂糠醇在酸性条件下很轻易缩聚成树脂。普通认为，在缩聚过程中糠醇分子中羟甲基能够与另一个分子中氢原子缩合，形成次甲基键，缩合形成产物中仍有羟甲基，能够继续进行缩聚反应，最终形成线型缩聚产物糠醇树脂。第57页呋喃树脂性能及应用呋喃树脂性能及应用未固化呋喃树脂与许多热塑性和热固性树脂有很好混容性能，所以可与环氧树脂或酚醛树脂混合来加以改性。固化后呋喃树脂耐强酸（强氧化性硝酸和硫酸除外）、强碱和有机溶剂侵蚀，在高温下仍很稳定。呋喃树脂主要用作各种耐化学腐蚀和耐高蚀材料。（1）耐化学腐蚀材料呋喃树脂可用来制备防腐蚀胶泥，用作化工设备衬里或其它耐腐材料。（2）耐热材料呋喃玻璃纤维增强复合材料耐热性比普通酚醛玻璃纤维增强复合材料高，通常可在150左右长久使用。（3）与环氧树脂或酚醛树脂混合改性将呋喃树脂与环氧树脂或酚醛树脂混合使用，可改进呋喃玻璃纤维增强复合材料力学性能以及制备时工艺性能。这类复合材料已广泛用来制备化工反应器搅拌装置、贮槽及管道等化工设备。第58页3、聚丁二烯树脂、聚丁二烯树脂聚丁二烯树脂是一个分子量不高液体，大分子主链上主要包含1，2-结构，又称为1，2-聚丁二烯树脂。这种树脂大分子链上含有很多乙烯基侧链，所以，在游离基引发剂存在下，可深入交联成三向网络结构体型高聚物。1，2-聚丁二烯树脂可由丁二烯在烷基锂、碱金属（惯用金属钠）或可溶性碱金属复合物（如钠-萘体系）引发剂引发下，按阴离子型聚合历程合成。1，2-聚丁二烯树脂大分子链完全由碳氢组成，所以树脂固化后有优良电性能、弯曲强度很好、耐水性优良。第59页4、有机硅树脂、有机硅树脂在有机硅聚合物中，含有实用价值和得到广泛应用主要是由有机硅单体（如有机卤硅烷）经水解缩聚而成主链结构为硅氧键高分子有机硅化合物。这种主链由硅氧键组成，侧链经过硅原子与有机基团相连聚合物，称为聚有机硅氧烷。有机硅树脂则是聚有机硅氧烷中一类分子量不高热固性树脂。用这类树脂制造玻璃纤维增强复合材料，在较高温度范围内（200250）长时间连续使用后，仍能保持优良电性能，同时，还含有良好耐电弧性能及憎水防潮性能。有机硅树脂性能以下：（1）热稳定性有机硅树脂Si-O键有较高键能（363kJ/mol），所以比较稳定，耐热性和耐高温性能均很高。普通说来其热稳定性范围可达200250，特殊类型树脂能够更高一些。第60页有机硅树脂有机硅树脂（2）力学性能有机硅树脂固化后力学性能不高，若在大分子主链上引进氯代苯基，可提升力学性能。有机硅树脂玻璃纤维层压板层间粘接强度较差，受热时弯曲强度有较大幅度下降。若在主链中引入亚苯基，可提升刚性、强度及使用温度。（3）电性能有机硅树脂含有优良电绝缘性能，它击穿强度、耐高压电弧及电火花性能均较优异。受电弧及电火花作用时，树脂即使裂解而除去有机基团，表面剩下二氧化硅一样含有良好介电性能。第61页有机硅树脂有机硅树脂（4）憎水性有机硅树脂吸水性很低，水珠在其表面只能滚落而不能润湿。所以，在潮湿环境条件下，有机硅树脂玻璃纤维增强复合材料仍能保持其优良性能。（5）耐腐蚀性能有机硅树脂玻璃纤维增强复合材料可耐浓度（质量）10%30%硫酸、10%盐酸、10%15%氢氧化钠、2%碳酸钠及3%过氧化氢。醇类、脂肪烃和润滑油对它影响较小，但耐浓硫酸及一些溶剂（如四氯化碳、丙酮和甲苯）能力较差。第62页基体材料基体材料聚氨酯树脂聚氨酯树脂70年代，出现了一个新玻璃纤维增强复合材料成型（聚合）工艺方法，即反应注射成型（ReactionInjectionMoulding,RIM）。假如同时加入增强材料，则称为增强反应注射成型（RerinfoucedReactionInjectionMoulding,RRIM）。这种工艺方法特点是反应液体能快速混合、快速反应，在反应同时即可成型。RIM和RRIM技术出现，意味着包含聚合与制品成型在内生产周期大大缩短，反应时间能够秒计。包含模具清理等辅助操作在内整个生产周期只有几分钟。反应注射成型过程能够在较低温度下进行，所以能耗较低。当前，聚氨酯树脂反应注射成型已取得工业化实施，它可用于制作聚氨茏微孔弹性体、泡沫塑料和聚氨酯结构泡沫塑料，后者能够用来代替金属材料。第63页基体材料基体材料热塑性树脂热塑性树脂热塑性树脂是指含有线型或分枝型结构有机高分子化合物。这一类树脂特点是遇热软化或熔融而处于可塑性状态，冷却后又变坚硬，而且这一过程能够重复进行。经典代表性热塑性树脂如聚烯烃、氟树脂、聚酰胺、聚酯、聚碳酸酯、聚甲醛、聚丙烯-十二烯-苯乙烯（ABS树脂）、聚苯乙烯-丙烯腈（SAN或AS树脂）等。这类塑料虽有许多优点，但仍有不少不足之处，如强度、硬度、耐热性、尺寸精度等较低，热膨胀系数较大，力学性能受温度影响较大，蠕变、冷流、耐负荷变形较大等。第64页基体材料基体材料热塑性树脂热塑性树脂用玻璃纤维增强热塑性树脂而制得热塑性玻璃纤维增强复合材料，不但可使上述缺点得到不一样程度改进，还可使一些性能到达或超出热固性玻璃纤维增强复合材料水平，而且仍能够用普通注射方法成型。纤维含量通常在20%40%。总来说，用（玻璃）纤维增强热塑性塑料，能够到达下述效果：提升拉伸、弯曲、压缩等力学强度及弹性模量，改进蠕变性能；提升热变形温度；降低线膨胀系数；降低吸水率，增加尺寸稳定性；改进热导率；提升硬度；抑制应力开裂；阻迟燃烧性；改进电性能。玻璃纤维增强热塑性复合材料不足之处，主要是冲击韧性降低，冲击疲劳韧性有所下降，但带缺口冲击韧性