复合材料树脂基体&预浸料
复合材料_热塑性树脂基体2概要
——鲁学峰、袁超平
目录
一、聚乙烯 二、聚丙烯 三、聚氯乙烯 四、聚苯乙烯 五、ABS 六、聚酰胺 七、聚碳酸酯 八、氟塑料 九、LFT
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聚乙烯(PE)
按密度分为高密度聚乙烯、中密度聚乙烯和低密度聚乙烯。
（一）性能
1、不含极性基团，介电性、化学稳定性好，吸水性低，无毒、 无味、乳白色蜡状固体。0.91~0.96之间，制成薄膜是透 明的。耐寒性很好。分子量越高，支化越多，脆化点越低。 2、强度主要由结晶时分子紧密堆砌程度所提供。机械性能 取决子聚乙烯的分子量和支化度。强度不高，表面硬度 低，弹性模量小，容易蠕变和应力松弛。 3、非极性聚合物，绝缘性比其他任何介电物质都好，作超 高频绝缘材料。介电损耗和介电常数几乎与电场强度和频 率无关，介电常数与其密度是线性依赖关系，密度高的介 电常数也高。遇热时密度降低，介电常数也低。此外，聚 乙烯在氧化时会产生羰基，介电损耗有所提高。 4、耐酸碱腐蚀。
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聚丙烯(PP)
（一）聚丙烯的结构与性能
1、结构： 头—尾相接的线型结构，根据其侧链甲基 的空 间排列，有三种不同的形式： 全同立构：甲基在同侧 CH3 CH3 CH3 CH3
CH2 C CH2 H C CH2 H C CH2 H C H
间同立构：甲基交替地向主链的两个方向排列。
CH3 CH2 C CH2 H H C CH2 CH3 C）PVC的用途
工业上：作防腐材料，如输送酸、碱、油、纸浆等用的管道， 酸、碱吸收塔、排气塔、贮槽、泵、风机及其代替铅的防腐 化工设备，或者用于钢管衬里层。 建筑材料（硬质PVC）：如地下水道、废水管、阻燃的门、 地板和墙壁材料。 电线：聚氯乙烯由于绝缘性、耐老化性好，用作电线的绝缘 层做电线和电线的护套。 人造革：广泛用做椅子、防雨布、各种箱子、沙发、衣服、 办公用品和家具等。
树脂基复合材料
透光性、抛光性能、及保持表面光滑的性能极佳，且耐磨 耗性能较好。
为了提高填料添加量，事先在工厂中通过机械强力混 合向树脂基质中加入较多的超微填料，后用机械方式 粉碎成预聚合填料。
将预聚合填料与超微填料添加到树脂基质，制出含有 预聚合填料的复合树脂。
用于牙齿缺损、缺失的直接或间接修复。
第一节 组成及固化反应
一、组成
（一）树脂基质
树脂基质是复合树脂的主体成分，主要作用是 将复合树脂的各组成粘附结合在一起，赋予可 塑性、固化特性和强度。
树脂基质由含两个或两个以上的甲基丙烯酸酯 官能团的单体构成。
树脂基质----双酚A双甲基丙烯酸缩水甘油酯（BIS-GMA）
结合来实施聚合。
第二节 复合树脂
一、分类
（一）按无机填料大小分类
1、 超微填料复合树脂 2、 混合填料复合树脂 3、 纳米填料复合树脂
1、 超微填料复合树脂
超微填料（microfiller）的初级粒子平均直径为0.04μm ，但相互黏附、聚集使粒径为0.4-0.7μm。
超微粒子表面积大，增稠作用大，填料的添加量一般不超 过38%，
1.流动性（flowable）复合树脂 较大的流动性，注射到牙齿的微小窝洞内。 无机填料含量少，弹性模量低。 固化深度可达4mm 大体积充填复合树脂。 2. 可压实复合树脂 无机填料含量高（70%~80%），充填时材料不易
从周围挤出，易压实，特别是容易形成良好的后牙邻 面接触点。该材料主要用于后牙较大缺损的修复。
（三）按应用部位分类
1.前牙（anterior）复合树脂 具有优良的色泽、半透明性和抛光性能。 超微填料复合树脂就是一种前牙复合树脂。
复合材料基体(Matrix)材料
2、非氧化物陶瓷
主要有氮化物、碳化物、硼化物和硅化物。 特点：是耐火性和耐磨性好，硬度高，但脆
性也很强。碳化物、硼化物的抗热氧 化温度约900-1000C，氮化物略低些 ，硅化物的表面能形成氧化硅膜，所 以抗热氧化温度可达1300-1700C。
★ 氮化硅（Si3N4）属六方晶系，有、两种 晶相。其强度和硬度高、抗热震和抗高温蠕变 性好、摩擦系数小，具有良好的耐（酸、碱和 有色金属）腐蚀（侵蚀）性。抗氧化温度可达 1000C，电绝缘性好。
★ -SiC属六方晶系，- SiC属等轴晶系。 高温强度高，具有很高的热传导能力以及较 好的热稳定性、耐磨性、耐腐蚀性和抗蠕变性。
★ 氮化硼具有两种结构： A、类似石墨的六方结构，可作为高温自润滑材料
在高温（1360C）和高压作用下可转变成立方 结构的-氮化硼。 B、 -氮化硼立方结构，耐热温度高达2000C， 硬度极高，可作为金刚石的代用品。
其熔点在1700C以上，主要为单相多晶结构， 还可能有少量气相（气孔）。微晶氧化物的强度 较高；粗晶结构时，晶界残余应力较大，对强度 不利。氧化物陶瓷的强度随环境温度升高而降低。 这类材料应避免在高应力和高温环境下使用。这 是因为Al2O3和ZrO2的抗热震性差；SiO2在高温下 容易发生蠕变和相变等。
复合材料--基体（Matrix）材料
一、聚合物及其分类
聚合物包括：热固性聚合物和热塑性聚合物。 1、热固性聚合物:
通常为分子量较小的液态或固态预聚体，经加 热或加固化剂发生交联化学反应并经过凝胶化和固 化阶段后，形成不溶、不熔的三维网状高分子。
主要包括：环氧、酚醛、双马、聚酰亚胺树脂等。 各种热固性树脂的固化反应机理不同，根据使
4、 玻璃陶瓷（微晶玻璃）
许多无机玻璃可通过适当的热处理使其由非 晶态转变为晶态，这一过程称为反玻璃化。对于 某些玻璃反玻璃化过程可以控制，最后能够形成 无残余应力的微晶玻璃。这种材料成为玻璃陶瓷。
树脂基复合材料
(四)根据临床修复过程
1.直接修复复合树脂
用于直接充填修复，目前的大多数复合树脂。
2.间接修复复合树脂
固化过程在体外，力学性能更好。
（五）根据固化方式
1.化学固化复合树脂（chemical cure）
又称自凝复合树脂，一组分含引发剂，另一组分含促进剂，混合后 室温2~5分钟固化。
可将无机填料含量提高到50%，可提高力学性能，降 低聚合收缩和吸水率。
2、 混合填料（hybrid filler）型
大颗粒填料（0.1~10μm）和少量超微填料混合组成。 粒子的表面积小，增稠作用小。 无机填料含量大，力学性能好，聚合收缩小。
根据填料粒度大小可分为：
细混合填料复合树脂（10μm） 超细混合填料复合树脂（5.0μm） 微混合填料复合树脂（不超3.0μm） 粒度越小，抛光性能越好。 前两者具有良好力学性能和抛光性能，称为通用型复合
而获得足够的有效贮存期。常用的阻聚剂是一些酚类 化合物，如对苯二酚。
2、颜料 为获得复合树脂与天然牙颜色相匹配
二、 固化反应
以甲基丙烯酸酯类为树脂基质的复合材料的固化反 应是活性自由基引发的聚合反应；
自凝复合树脂的聚合是引发剂和促进剂的氧化还原 反应产生的自由基引发的聚合反应；
光固化复合树脂通过可见蓝光引发聚合； 双重固化复合树脂用氧化还原反应引发和光引发相
化学固化型复合树脂在两组分调和时易夹裹空气形 成微小气泡，使表面变得粗糙，易粘附色素，使修 复体变色。
光固化复合树脂不易粘附色素，因此不易变色。
通常填料粒度越小，磨改抛光效果越好，表面光洁 度和审美性能佳。
纳米陶瓷修复材料
...之后
复合材料中基体和增强体的作用
复合材料中基体和增强体的作用复合材料是由至少两种不同材料组成的材料，主要包括基体和增强体。
基体是复合材料的主体组成部分，起到支撑和固定增强体的作用。
增强体则是基体中的强化组分，负责提高复合材料的力学性能。
基体是复合材料的主要组成部分，起到支撑和固定增强体的作用。
基体通常是一种具有良好的柔韧性和强度的材料，如树脂、金属、陶瓷等。
基体的选择需要考虑复合材料的使用环境、应力要求以及成本等因素。
基体的性能决定了复合材料的整体性能，如强度、刚度、耐磨性等。
增强体是复合材料中起到强化作用的组分，通常是纤维、颗粒或片层状的材料。
增强体可以提高复合材料的强度、刚度和耐用性。
常见的增强体包括碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维等。
增强体的选择取决于对复合材料所需的特定性能，如高强度、高刚度或高温耐受性。
基体和增强体的相互作用是复合材料性能的关键因素。
增强体的存在增加了复合材料的强度和刚度，同时还可以提高材料的耐腐蚀性和耐磨性。
基体则提供支撑和固定增强体的功能，防止其从基体中脱离。
1.机械锁定作用：基体和增强体之间的力学锁定作用是通过增强体与基体之间的相互作用力和摩擦力来实现的。
增强体的形状和分布对锁定效果起到重要作用。
2.能量转化作用：增强体能吸收和分散外部载荷作用时的能量，通过增强体和基体之间的相互作用将能量转移到基体中，从而提高了复合材料的韧性和抗冲击性能。
3.功率传递作用：增强体通过相互作用将应力传递到基体中，增加了复合材料的整体强度和刚度。
增强体的刚度和强度越高，功率传递效果越好。
4.界面作用：基体和增强体的界面对于复合材料的性能起着重要作用。
界面的结构和性质影响着基体和增强体之间的相互作用，如界面的粘着强度和亲和性。
5.互补效应：基体和增强体的不同性质和结构相互补充，共同提高了复合材料的综合性能。
增强体可以弥补基体的缺陷，提高复合材料的强度和刚度，而基体可以提供增强体所不具备的柔韧性。
综上所述，基体和增强体在复合材料中具有不可替代的作用。
树脂基复合材料简介-2022年学习资料
©传统的聚合物基体是热固性的，-o优点：良好的工艺性-©由于固化前，热固性树脂粘度很低，因而宜于在常温常压 下浸渍纤维，并在较低的温度和压力下固化成型；-©固化后具有良好的耐蚀性和抗蠕变性；-⊙缺点：预浸料需低温冷 且贮存期有限，成型周期长和-材料韧性差。-6
热塑性树脂-。1具有线形或支链结构的有机高分子化合物。特点是预-热软化或熔融而处于可塑性状态，冷却后又变坚 。-2成型利用树脂的熔化、流动，冷却、固化的物理过程-变化来实现的，过程具有可逆性，能够再次加工。-。3聚 状态为晶态和非晶态的混合，结晶度在20%-85%-b-热塑性高聚物模量与-结晶度增大-整责！-温度关系-0 -冻-Tg:玻璃化转变温度，-,GPa-10-Tf:流动温度-Tm:粘流温度-熔点-Tg温度-6
三·树脂基复合材料的制备成型工艺方法-预浸料-预混料-纤维、树脂、添加剂等原料-二步法：降低孔隙-率，提高 匀性-预成型-固化-一步法：工艺简单，-但复合材料中会存-在孔洞，均匀性差-脱模-整修-10
成型工艺主要方法-3-手糊成型-喷射成型-袋压成型-5-缠绕成型-拉挤成型-树脂传递模成型-11
四·树脂基复合材料的应用举例-20世纪60年代美国空军材料研究所将B纤维增强环氧树脂复-合材料命名为先进复 材料-先进树先进树脂基复合材料在军用飞机上的应用20多年来-走过了一条由小到大由弱到强，由少到多，由结构受 到增-加功能的道路。第三代歼击机如法国的Raflae、j-瑞典的JAs一-39,树脂基复合材料用量分别达4 %和30%，第四代歼击机-如美国的F.22和F一35，树脂基复合材料用量分别达24%和-30%以上。F一2 飞机主要应用耐热150℃以上IM7中模量碳纤-维增强韧性BMI复合材料，应用的主要部位包括前、中机身，-机 蒙皮，框，梁，壁板等，成型工艺技术主要为热压罐和-RTM成型。-12
树脂基复合材料
树脂基复合材料树脂基复合材料是一种将多种共性结合在一起的新型材料，由纤维增强树脂基体和复合材料完成。
复合材料有着良好的力学性能、较少的收缩性和减震性，具有重量轻、抗拉强度高的特点，是现代航空航天设计中非常重要的一种材料。
树脂基复合材料是由聚合物树脂和纤维材料组成的。
聚合物树脂能够在正常使用温度范围内具有很好的机械性能和耐久性，而纤维材料则使电性能、热稳定性和疲劳耐久性等性能得到明显提高。
加工过程中，纤维材料能够把聚合物树脂均匀地分散在一起，这样可以使复合材料具有更高的强度和更强的感应响应。
树脂基复合材料具有很多优势。
首先，它具有较高的强度与轻质，重量轻，耐腐蚀，耐冲击，电气绝缘，耐湿热，机械性能稳定，施工容易，可再利用，价格低，安全性高等特点，激发了工程师的创新精神，从而使得复合材料在现代航空行业中变得越来越受欢迎。
其次，复合材料还具有很好的机械性能，其附加的纤维材料提高了韧性、抗拉强度、耐水蚀等特性，可以有效地提升工程结构的强度，从而实现高效可靠的航空设计。
复合材料也有一些缺点，其中最重要的是它的价格较高。
现代航空航天设计中经常使用复合材料，但由于它的价格昂贵，往往会给航空公司造成负担，削弱它们的竞争力。
另外，由于复合材料表面细小的纤维以及其物理性质的不稳定性，树脂基复合材料的力学性能也存在一定的局限性。
尽管复合材料存在一些缺点，但其积极的作用和优点已经被广泛地认识到。
复合材料表现出良好的机械性能和耐久性，并且具有体积小、质量轻、力学性能高、价格低等特点，运用在航空航天设计中得到广泛应用，其应用将使航空航天工程的范围更加广泛。
综上所述，树脂基复合材料是一种具有很多优势的新型材料，具有良好的力学性能、较少的收缩性和减震性，并且还具有重量轻、抗拉强度高等优点，在现代航空航天设计中得到广泛应用，它的应用将为航空航天研究和设计带来更多可能性。
树脂基复合材料
树脂基复合材料
树脂基复合材料是一种性能优越的材料，由树脂基体和增强材料组成。
树脂基体通常是一种高分子化合物，如环氧树脂、聚丙烯、聚酰胺等，而增强材料可以是碳纤维、玻璃纤维等。
树脂基复合材料具有轻质、高强度、耐磨、耐腐蚀等优点，在航空航天、汽车制造、建筑等领域有广泛应用。
首先，树脂基复合材料具有轻质的特点。
由于树脂基体是一种轻质的高分子化合物，与金属相比，树脂基复合材料的密度较低。
这使得树脂基复合材料在航空航天等领域中得到广泛应用，能够减轻飞机、卫星等载具的重量，提高载具的性能。
其次，树脂基复合材料具有高强度的特点。
增强材料中的纤维是一种高强度的材料，能够提供较高的抗拉、抗压、抗剪强度。
而树脂基体的作用是将纤维固定在一起，形成一个更加坚固的结构。
因此，树脂基复合材料具有较高的强度，能够抵抗外力的作用，保证结构的稳定性。
此外，树脂基复合材料还具有耐磨、耐腐蚀的特点。
树脂基体能够起到保护纤维的作用，防止纤维受到磨损和腐蚀。
在汽车制造领域，使用树脂基复合材料能够延长汽车的使用寿命，提高汽车的耐久性。
在海洋工程中，树脂基复合材料可以取代传统的金属材料，有效解决腐蚀问题。
总之，树脂基复合材料具有轻质、高强度、耐磨、耐腐蚀等多种优点。
它在航空航天、汽车制造、建筑等领域有广泛应用，提高了产品的性能和使用寿命。
随着科技的不断发展，树脂基
复合材料的性能会进一步提升，为各个行业的发展带来更多的机遇和挑战。
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低温固化树脂，固化温度80C以下 中温固化树脂，固化温度125C以下 高温固化树脂，固化温度170C以上 热压罐成形 纤维预浸渍 （预浸料） 真空袋成形 压力袋成形 软模成形 模压成形 缠绕成形 复合材料 结构件成形 工艺方法 预成形树脂 转移成形 （液体成形） 结构用树脂 内装饰用树脂 纤维在线 浸渍 纤维自动铺放法 拉挤成形 树脂面内 流动注入 预成形件 树脂厚度 方向（Z向） 浸透预成形件 RTM (树脂转移成形) 改进的RTM方法 RFI (树脂膜熔侵法) Scrimp法
纤维 预浸成形
热压罐成形用树脂 树脂转移成形 (RTM) 专用树脂 树脂膜熔浸(RFI) 专用树脂 纤维缠绕树脂 按工艺方法 分类 拉挤和模压树脂 低温低压固化 (LTM) 树脂 电子束固化树脂 光固化树脂
按功效分类 雷达罩用树脂 耐烧烛性树脂
高强碳纤维
中模量碳纤维
碳纤维 高模量碳纤维 超高模量碳纤维 E 玻璃纤维 玻璃纤维 纤维 S 玻璃纤维 R 玻璃纤维 环氧树脂 Kevlar 29 芳 纶 Kevlar 49 Kevlar 149 热固性树脂 酚醛树脂 氰酸酯树脂 双马来酰亚胺 聚酰亚胺 基 体 碳纤维织物 玻璃纤维织物 织物 芳纶织物 混杂纤维织物 热塑性树脂 聚 砜
Hale Waihona Puke NDT: 1 目视检查；2 敲击检查； 3 超声检测（C扫描）；4 超声频 谱法检测；5 射线检测
增强体
硼纤维
聚醚砜
聚醚酰亚胺 聚醚醚酮 聚酰亚胺
图3-1 预浸料用增强体
图3-2 预浸料用基体
环氧树脂 氰酸酯树脂 热固性树脂 按固化特性 分类 双马来酰亚胺树脂 (BMIO) 聚酰亚胺树脂 酚醛树脂 聚醚醚酮树脂 (PEEK) 聚醚酮树脂 (PEK) 热塑性树脂 聚醚砜树脂 (PES) 聚醚酰亚胺树脂 (PEI) 聚苯硫醚树脂 (PPS) 按固化文度分类