高性能树脂基体
高性能基体树脂 复合材料增韧新途径
高性能基体树脂和复合材料增韧新途径前言:材料复合化是新材料技术的重要发展趋势之一。
所谓高性能复合材料，是指具有高比模量、高比强度、优异的耐高温性能及多功能的复合材料。
高性能复合材料主要以高性能纤维为增强体的复合材料为主，基体树脂作为高性能复合材料的重要组成部分，其性能及成本对高性能复合材料的设计、制备、性能、加工具有重要意义。
目前通用的高性能树脂基体通常可以分为两大类：热塑性和热固性树脂。
高性能热固性树脂是目前使用最广泛的先进复合材料基体，其复合材料具有优异的力学性能，可在恶劣的环境下长期使用。
环氧树脂是聚合物基复合材料中应用最广泛的基体树脂之一。
EP是一种热固性树脂，具有优异的粘接性、耐磨性、力学性能、电绝缘性能、化学稳定性、耐高低温性，以及收缩率低、易加工成型、较好的应力传递和成本低廉等优点。
但环氧树脂固化后交联密度高，呈三维网状结构，存在内应力、质脆、耐疲劳性、耐热性、耐冲击性差等不足，以及剥离强度、开裂应变低和耐湿热性差等缺点，加之表面能高，在很大程度上限制了它在某些高技术领域的应用。
因此，对环氧树脂的增韧研究一直是人们改性环氧树脂的重要研究课题之一。
一、高性能基体树脂及其复合1. 高性能基体树脂材料是先进科技发展的重要物质基础，以高科技含量的航空航天领域为例，新型航空、航天飞行器的诞生往往建立在先进新材料研制的基础上，航空、航天飞行器性能的突破很大程度上受到材料发展水平的制约[1]。
高性能树脂基复合材料以其轻质、高比强、高比模、高耐温和极强的材料一性能可设计性而成为发展中的高技术材料之一，其在航空、航天工业中的应用也显示出了独特的优势和潜力，是航空、航天材料技术进步的重要标志。
目前通用的高性能树脂基体通常可以分为两大类：热塑性和热固性树脂。
典型的高性能热塑性树脂包括热塑性聚酰亚胺、聚酰胺、聚醚砜、液晶聚酯、聚醚醚酮等。
由于高性能热塑性树脂一般具有高的熔点和熔体黏度，作为复合材料基体使用时成型工艺性差，高温使用时易发生蠕变，极大地限制了其作为复合材料基体树脂的使用[2]。
第五章 双马树脂——【高性能树脂基体】
5.1.1 双马树脂的特点
● 双马树脂的特点：
O
O
N RN
O
O
● 具有典型热固性树脂的流动性和可模塑性； 良好的耐高温、耐辐射、耐湿热、热膨胀系数小等优点； 克服了环氧树脂耐热性低、聚酰亚胺树脂固化温度高压力大的缺点； Tg高于250℃，使用温度177～230℃
5.1.2 合成路线
● 双马树脂的合成路线
● 由于BMI单体邻位羰基的吸电子作用，使双键成为贫电子键： 可通过双键与二元胺、酰胺、硫氢基、羟基等含活泼氢的化合物反应； 也可与环氧树脂反应； 可自聚。
5.2 双马树脂的固化与性能
● 常用的双马树脂一般采用BMI单体自聚交联反应
O
O
N RN
O
O
O
O
N RN
O
O
交联固化物
● BMI固化物由于含有酰亚胺以及交联密度高，具有优良的耐热性 使用温度一般在177～230℃，Tg一般大于250℃ 芳香族BMI的Tg高于脂肪族BMI，同时随交联密度提高 BMI固化物结构致密，有较高的强度和模量，但由于交联度高，分子链刚 性大，呈现较大的脆性，冲击强度差、断裂韧性低。
CH2 CH CH2 OH
● 其他烯丙基化合物：烯丙基醚、烯丙基酚、烯丙基胺、烯丙基双酚S、等 等
5.3.2 二元胺改性
● 二元胺改性BMI是最早采用的方3; NH2 R NH2
O
O
O
O
N RN
O
O
NH R NH
5.3.3 热塑性树脂改性
● 采用耐热性较好的热塑性树脂增韧BMI，可以在基本不降低树脂基体耐 热性和力学性能的前提下实现增韧。 常用的热塑性树脂：聚苯并咪唑（PBI)、聚醚砜(PES)、聚醚酰亚胺(PEI) 、聚醚酮(PEK/PEEK)等。
高性能热塑性树脂基复合材料的研究进展
综述高性能热塑性树脂基复合材料的研究进展陈平于祺孙明陆春(大连理工大学化工学院高分子材料系,116012)摘要近些年来,纤维增强热塑性树脂基复合材料已逐步发展成为复合材料中一个高性能、低成本的新型材料家族。
本文主要介绍了各种高性能工程塑料和增强纤维的发展,连续纤维增强热塑性树脂的浸渍工艺及成型工艺,最后还介绍了热塑性纤维复合材料的发展趋势。
关键词热塑性树脂;高性能;纤维增强;复合材料Advances in High Performance FRTP CompositesChen Ping Yu Qi Sun Ming Lu Chun(Department of Polymer Science and Material,Dalian Uni versity of Technology,Dalian,116012) ABSTRACT In recent years,fiber reinforced thermoplastic composite materials has become a new family member of composites wi th high performance and low cost materials.T his paper mainly introduces the develop ment of hi gh performance thermoplastic and reinforced fiber,the impregnating process and forming techniques of the thermoplastic resin rei nfor ced with the continuous fiber.At last,the developing trend of the thermoplastic composites is also introduced.KEYWORDS thermoplastic resin;high performance,fiber rei nforced;composi tes1前言自50年代树脂基复合材料问世以后的几十年来,一直以热固性树脂基复合材料为主流发展着。
解析树脂基复合材料的性能及其有效应用
解析树脂基复合材料的性能及其有效应用树脂基复合材料是一种由树脂基体和增强材料组成的高性能材料，具有良好的力学性能、耐腐蚀性和耐磨性，在航天航空、汽车制造、建筑和其他领域具有广泛的应用。
本文旨在解析树脂基复合材料的性能及其有效应用。
树脂基复合材料的主要性能包括：高强度、低比重、抗腐蚀、耐磨损、绝缘、易成型等。
这些性能使得树脂基复合材料在各个领域都有广泛的应用。
一方面，树脂基复合材料可以在航天航空领域用于制造飞机、火箭、卫星等载具结构件，以及用于制造导弹、发动机部件等。
树脂基复合材料还可以在汽车制造领域用于制造车身、车顶、内饰件等，以及用于制造汽车引擎罩、车轮罩等。
树脂基复合材料还可以在建筑领域用于制造窗框、门框、楼梯扶手等结构件，以及用于制造管道、水箱、污水处理设备等。
树脂基复合材料的有效应用需要满足一定的条件。
需要选择适合的树脂基体和增强材料，以确保复合材料具有良好的性能。
目前常用的树脂基体有环氧树脂、不饱和聚酯树脂、酚醛树脂等，常用的增强材料有玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等。
需要采用合理的制造工艺，以确保复合材料具有良好的成型性和表面质量。
还需要进行严格的质量控制，以确保复合材料具有一致的性能。
值得指出的是，树脂基复合材料还存在一些问题，例如：热膨胀系数大、耐高温性较差、易老化等。
解决这些问题需要通过改善树脂基体的性能、开发新型增强材料、改进制造工艺等手段，以提高树脂基复合材料的性能和应用范围。
树脂基复合材料具有良好的性能，可以在航天航空、汽车制造、建筑等领域发挥重要作用。
在今后的研究中，需要继续深入研究树脂基复合材料的性能和应用，以不断拓展其应用范围，推动相关领域的发展。
【注：本文2000字】。
环氧树脂复合材料
环氧树脂复合材料
环氧树脂复合材料是一种具有优异性能的高性能复合材料，它由环氧树脂作为基体，通过填充材料、增强材料等辅助材料组成。
环氧树脂复合材料具有优异的机械性能、耐腐蚀性能和绝缘性能，因此在航空航天、汽车、电子、建筑等领域得到了广泛的应用。
首先，环氧树脂复合材料具有优异的机械性能。
由于环氧树脂具有较高的强度和刚度，加上填充材料和增强材料的作用，使得环氧树脂复合材料具有很高的强度和刚度。
同时，它的拉伸强度、弯曲强度、冲击强度等性能也非常优秀，能够满足各种工程领域的需求。
其次，环氧树脂复合材料具有良好的耐腐蚀性能。
环氧树脂本身具有很好的化学稳定性，能够耐受酸、碱、盐等腐蚀介质的侵蚀，因此在一些腐蚀性环境中得到了广泛的应用。
同时，填充材料和增强材料的选择也能够进一步提高复合材料的耐腐蚀性能。
另外，环氧树脂复合材料还具有良好的绝缘性能。
由于环氧树脂本身是一种优秀的绝缘材料，加上填充材料和增强材料的协同作用，使得环氧树脂复合材料具有很高的绝缘性能，能够有效地保护电子设备、电力设备等不受到外界环境的影响。
总的来说，环氧树脂复合材料具有优异的机械性能、耐腐蚀性能和绝缘性能，因此在航空航天、汽车、电子、建筑等领域得到了广泛的应用。
随着科技的不断发展，相信环氧树脂复合材料将会有更广阔的应用前景，为各行业的发展提供更多可能性。
第3章基体材料
2.高聚物分子链的结构形态较复杂，按其几何形状可分为线型 结构、支链结构和体型结构。
3.高分子链之间以次价力相互作用，结合成为晶态或非晶态的 结构，并且晶态和非晶态结构可以同时存在于一种高聚物之中。
（二）特点
热固性树脂一般是各向同性的，其最大特点是对热的响 应。它不因加热而熔化，但加热到热变形温度时，热固性树 脂会失去刚性，因此在应用中有上限温度。
热固性树脂——环氧树脂
❖ 环氧树脂——在分子中含有两个或两个以上环氧基团的
一类高聚物的总称。
❖ 环氧基具有极强的化学活泼性，可与多种类型的固化剂
发动速率与切应力之间存在着下列关系：
D=A（σ-σ1）n
树脂的流动速率除与树脂大分子的化学结构、相对分子质量、几何形状有关 外，还与温度、切应力的大小有关。增塑剂的存在也会影响树脂的流动性， 可降低树脂软化温度和黏度。
基体材料的工艺性
四、固化性能
固化指线形树脂在固化剂存在或加热条件下，发生化学反应而转变成不溶、 不熔、具有体形结构的固态树脂的全过程。
五、其他性能
1.黏附性 在基体与纤维表面不发生化学反应的条件下，黏附力的大小取决于树脂的 表面张力及基体对纤维表面的浸润能。另外，还需考虑本身固化时的体积收缩 率，有无小分子放出，断裂伸长率是否与纤维相适宜等。 2.固化收缩率 固化收缩率有体积收缩率和线收缩率。固化收缩包括物理收缩与化学收缩。 环氧树脂固化收缩率小。
2.酚醛多环氧树脂
由环氧氯丙烷与线形酚醛树脂缩聚而成。由于大分子中含有 两个以上的环氧基，主链的刚性较强，树脂固化后产物的交联密 度大，具有良好的耐热性和化学稳定性。
适用于室温RTM工艺的氰酸酯树脂基体的研究
甲基 丙 烯 酸 甲酯 等 Ｅ７） 改 性 氰 酸 酯 ， 有 限 提 ６］来 ， 在 高 韧 性 的 同 时 ， 会 使 氰 酸 酯 的 耐 热 性 大 幅 降 低 也
（ 氰 酸 酯 ／ 乙 烯 （ ：１ 体 系 的 马 丁 耐 热 为 如 苯 ２ ） １８ ） ５ ℃ 。作 者 用 苯 乙烯 和 二 乙烯 基 苯 改 性 双 酚 Ａ
李 文 峰 ，梁 国正 ，于秋 霞 ，辛 文利 ，马 晓燕 ，朱 光 明
（ 北 工 业 大 学 化 学 工 程 系 ，陕 西 西 安 ７ ０ ７ ） 西 １ ０ ２ 摘 要 ： 苯 乙 烯 、 乙 烯 基 苯 对 双 酚 Ａ 型 氰 酸 酯 （ ＡＤ ｙ 进 行 改 性 ， 制 了 适 用 于 室 温 下 树 脂 传 递 模 塑 （ ＴＭ ） 用 二 Ｂ Ｃ ） 研 Ｒ 工 艺 操 作 的 高 性 能 树 脂 基 体 。该 树 脂 具 有 较 高 的 耐 热 性 （ 变 形 温 度 １ Ｏ ２ ０Ｃ） 耐 湿 热 稳 定 性 ； 学 性 能 与 热 ９～ ０ ＂ 和 力 同 属 ＲＴＭ 工 艺 的 ４ ０ Ａ 树 脂 相 当 ， 些 指 标 优 于 ４ ０ Ａ 。较 好 地 达 到 了 改 性 目 的 。 ５３ 某 ５３ 关 键 词 ：双 酚 Ａ 型 氰 酸 酯 ；树 脂 改 性 ；树 脂 传 递 模 塑 （ ＲＴＭ ） 中 图 分 类 号 ： ３ ． ０６ ３ ３ 文献 标 识 码 ： Ａ 文 章 编 号 ：１ ０ —０ ３ ２ ０ ） ３０ ２ —４ ０ ５５ ５ （ ０ ２ ０ — ０ ６ ０
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第２ ２卷
第 ３期
航
空
材
磷酸锆核级树脂
磷酸锆核级树脂1. 简介磷酸锆核级树脂是一种高性能的离子交换树脂，具有优异的化学稳定性和热稳定性。
它以磷酸锆为功能基团，通过交换树脂基体上的阳离子来实现对水体中有害离子的去除。
磷酸锆核级树脂广泛应用于水处理、核工业、药品制造等领域，起到了重要的净化和分离作用。
2. 结构和性质磷酸锆核级树脂的结构由交联聚合物基体和功能基团组成。
交联聚合物基体通常采用聚苯乙烯或聚丙烯酰胺等材料，具有良好的机械强度和化学稳定性。
磷酸锆作为功能基团，具有高度的选择性和亲和性，可以与水中的有害离子发生强烈的化学反应。
磷酸锆核级树脂具有以下主要性质：1.高吸附容量：磷酸锆核级树脂具有较大的表面积和孔隙结构，可以提供更多的吸附位点，从而增加吸附容量。
2.高选择性：磷酸锆核级树脂可以选择性地吸附特定的离子，如放射性核素、重金属离子等，对其他离子几乎没有吸附作用。
3.良好的化学稳定性：磷酸锆核级树脂在酸碱环境下具有良好的稳定性，不易发生溶解和膨胀，可以在广泛的pH范围内使用。
4.耐高温性：磷酸锆核级树脂可以在高温条件下使用，具有较高的热稳定性，不易退化和失效。
5.可再生性：磷酸锆核级树脂可以通过再生工艺回收和重复利用，降低了成本和环境污染。
3. 应用领域3.1 水处理磷酸锆核级树脂在水处理领域具有重要的应用价值。
它可以有效去除水中的放射性核素、重金属离子、有机污染物等有害物质，提高水质的安全性和卫生性。
磷酸锆核级树脂在核电站、化工厂、饮用水处理厂等场所被广泛使用。
3.2 核工业核工业是磷酸锆核级树脂的重要应用领域之一。
磷酸锆核级树脂可以用于核废水的处理和放射性核素的分离，帮助减少核废料对环境的污染。
此外，磷酸锆核级树脂还可以用于核燃料循环中的浓缩、分离和净化过程。
3.3 药品制造磷酸锆核级树脂在药品制造领域也有广泛的应用。
它可以用于药品的纯化、分离和提纯，去除其中的杂质和有害物质，提高药品的纯度和质量。
磷酸锆核级树脂对于药品的质量控制和合规性非常重要。
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聚砜类聚合物的性能：
突出的热和热氧化稳定性； 高的机械强度和突出的耐蠕变性，并能在较宽的温度范围 内保持稳定的机械强度； 较好的化学稳定性，一般对无机酸、碱、盐溶液都很稳定， 但不耐某些极性溶剂如酮类、卤化烃、芳香烃等。
三.加聚型聚酰亚胺（A型PI）
C型PI的一些缺点限制了它在复合材料方面的应用。 为了克服这些缺点，相继发展了A型PI，如双马来 酰亚胺、降冰片烯封端聚酰亚胺树脂、乙炔封端酰 亚胺等。
聚芳醚砜：
聚芳醚砜可由芳磺酰氯和芳烃反应制备：
nH Ar H + n Cl SO2 Ar' SO2 Cl Ar SO2 Ar' SO2 + 2n HCl n
此反应是在少量的路易士酸，如FeCl3, SbCl5或 InCl3的催化作用下进行的。ArH2可以是联苯、二苯基 醚或萘，但不能是二苯甲酮或二苯砜。
二.聚砜（PSF）和聚芳醚砜（PES）
聚砜是一类在分子主链上含有砜基和芳核 的非结晶性工程塑料。目前聚砜主要有三种类型：
①普通双酚A型聚砜（简称聚砜），有如下结构：
CH3 C CH3 O O S O O
n
②非双酚A型聚芳砜，有如下结构：
O O S O O S O n
O
③聚芳醚砜，结构为：
S O
O
2．降冰片烯封端聚酰亚胺树脂
纳狄克酸酐是最早研究的封端单体之一。它与 二氨基二苯基甲烷或二氨基二苯基醚，二苯甲酮四 酸二酐或均苯四甲酸二酐反应生成端部带有降冰片 烯端基的聚酰亚胺树脂。
其中重要的是PMR型树脂。PMR型树脂是芳香四 酸的二烷基酯、芳香二胺、纳狄克二酸的单烷基配 的甲醉或乙醇溶液。
1. 双马来酰亚胺树脂
双马来酰亚胺树脂是由顺丁烯二酸酐和芳香 二胺缩聚而成的。
合成原理：
O C O + C O H2N Ar NH2 C O O C NH OH HO C O Ar NH O C 加热 N C O O C Ar N C O O C
双马来酰亚胺分子端含有活泼双键，它可以进 行各种化学反应形成均聚物、共聚物，也可以作交 联剂，还可以与环氧树脂混合使用，形成互穿网络 结构。 双马来酰亚胺树脂具有一般聚酰亚胺树脂加工的优 点，但固化较脆。
其反应式如下：
O
n HO
OH +
n F
C
F
+ n Na2CO3
220~320
O O O C
n
+ 2n NaF + n CO2 + n H2O
PEEK的性能：
1. 热变形温度为160℃，具有良好的热稳定性； 2. PEEK是一种特别坚固的材料，有优异的长 期耐蠕变性； 3. 在熔点以上有良好的熔融流动性和热稳定 性； 4. 优良的化学稳定性。除一些强酸如浓硫酸、 氯磺酸等以外，结晶制品在常温下几乎能耐所有 的化学试利； 5.良好的阻燃性。 另外PEEK还具有优良的电性能、耐高温、耐 化学腐蚀、耐辐射、高强度和易加工性等性能。
高性能树脂基体
• 性能： 高性能树脂通常具有耐高温、 使用的温度范围宽、阻燃、尺寸 稳定，优异的机械性能，良好的 耐辐射性、化学稳定性、耐湿性 等。其中尤以耐高温性能最为重 要。
一.聚芳醚酮
聚芳醚酮早在1962年被提出。其 中最重要的是聚醚醚酮（PEEK），结 构式为：
O O O C n
聚醚醚酮是一种半结晶性聚合物。 PEEK是用4,4’-二氟苯酮、对苯二 酚、碳酸钠或碳酸钾为原料，以二 苯砜为溶剂合成制得的。
n
合成原理：
聚砜是出二卤二苯基砜和双酚A的碱金属盐反应制成的：
O X S O X CH3
+
MO
C CH 3
OM
CH3 C CH3 O
O S O O
+ MX
其中X＝卤素．M＝碱金属
在上述反应中砜基起着重要作用，它使与双酚A盐 起反应的卤原子活化。可以熔融缩聚，也可以在溶液 中聚合。用这种方法可以得到线型良好的聚合物。