(完整版)复合材料的种类及特点

复合材料的种类及特点

用塑性材料将另一种高强度的纤维按受力方向粘接在一起，以获得一定的综合性能，这种材料则被称为复合材料。但是在近年来复合材料的定义又有了更广泛的含义。由两种或两种以上的材料复合在一起，并获得了新性能的材料都可以称其为复合材料。基体一般为一种连续相的材料，它把纤维或者是粒子等等的增强材料固结成为一个整体，所以在不同的基体和不同的增强材料下可以组成不同类型的复合材料。复合材料的分类方法有四种:第一种则是利用构成材料进行分类;第二种则是按照复合性质进行分类;第三种则是利用复合效果进行分类;第四种则是按照结构特点进行分类。通过这四种不同的分类方法可以将制备成型的复合材料进行有规律的分类。在我国复合材料拥有良好的发展空间，其首要的原因则是由于能源的短缺，不少陆地资源陆续出现枯竭的现象，同时随着社会的进步和发展所带来的工业化发展和人口急剧增加都会造成环境恶化等严重的问题;另一方面人们将步入高度的信息化社会，同时伴随着人们生活质量的提高。最后是我国国防事业的大力发展，在这些方面上都提供了复合材料发展的机遇。在复合材料领域中，由高比强度、比模量的高性能纤维作为增强体的树脂基复合材料被称为先进树脂基复合材料，它一直是发达国家对复

合材料应用和研究的主体。先进树脂基复合材料具有比强度和比刚度高，可设计性强，抗疲劳断裂性能好，耐腐蚀，结构尺寸稳定性好以及便于大面积整体成形的独特优点，充分体现了集结构承载和功能于一身的鲜明特点。所以在研究领域发展先进树脂基复合材料成为至关重要的一项课题。

先进树脂基复合材料中包含有热固性树脂基复合材料和热塑性树脂基复合材料。其中热固性树脂基体在制备过程中产生交联反应，在理想的交联反应中不但能形成体型交联结构，而且在交联反应中能形成附加的刚性环结构，大大提高了热固性复合材料在极端恶劣环境下的使用，所以在大多数己经成型的研究中热固性树脂己经成为主要的研究对象，其在航空航天领域、能源工业方面、电子工业方面、体育日用品方面、建筑结构工程方面都做出了杰出的贡献。

热固性树脂复合材料的基体主要分为以下几种类型。

（1）环氧树脂(EP)基体:综合性能优异，工艺性好，价格较低，粘结力强，稳定性好目前依然是在各个领域中应用最广泛的树脂基体。但是由于环氧树脂基体还存在韧性不足耐湿耐热性能比较差，在制备预浸料的储存上时间较短，所以要在解决这些不足的基础上对环氧树脂基体进行各种性能的改性研究。随着科技的发展，环氧树脂的性能越

来越得到完善和进步。

（2）双马来酞亚胺树脂(BMI)树脂基体:其工作温度在150-250℃之间，它的耐热性能比多官能环氧树脂要优异但是要比聚酰亚胺树脂要低，通过改性研究可以得到韧性和耐湿耐热都要优先于耐热环氧树脂、工艺性也更高于聚酰亚胺树脂基体。

(3)不饱和聚酷树脂基体:不饱和聚酰树脂主要由不饱和多元酸和多元醇所生成的线型不饱和树脂和有聚合能力的单体所组成。其具有粘度小，工作温度低，储存时间相对较长、高温的情况下凝胶的时间较短，树脂流失的程度相对比较少，价格低廉等特点。

(4)酚醛树脂基体:其具有工艺成熟，成本较低，电绝缘性能较好，耐热耐湿、耐腐蚀性都较优异。但是挥发性能强，对环境有很大的影响。但是本身的应用领域很广泛，主要运用在电子、电气工业、汽车制造和铜版纸等。针对于它自身存在的缺点，国内外也提出了很多改性的方法进行研究。

(5)聚酰亚胺(PI)树脂基体:主要是根据不同的二酐和二胺，得到多种类型的聚酰亚胺树脂，其具有耐高温性能。粘接性能也在随着制备技术的不断进步得到不断的提高。但是聚酰亚胺溶解性能比较差，一般都在聚酰亚胺阶段就要直接制备成预浸料。但是其在高温状态下具有

脱水的不足，所以阻止了聚酞亚胺树脂的发展。所以在国内外都对其不足进行研究和改性。

近年来，随着尖端工业对更高性能复合材料的需求及节能环保的可持续发展理念的推动，传统的加工工艺周期长、制造成本高、低韧性、不可回收的热固性复合材料己不能满足新形势下对先进复合材料的要求，因此开发纤维增强的热塑性复合材料己成为国际学术界的共识。

表 1 应用于先进热塑性树脂基体复合材料的基体树脂

热塑性树脂具有线性或分枝型结构的有机高分子，其特点具有遇热软化或熔融可以达到可塑的状态，在冷却后又变硬，这一过程可以经过反复的处理，所以易于回收再利用。

图1 塑料的金字塔图