聚合物复合材料 基体
聚合物复合材料结构与力学性能

聚合物复合材料结构与力学性能聚合物复合材料是一种应用非常广泛的材料,它能够满足各种不同的应用需求。
而聚合物复合材料的结构和力学性能是影响它使用效果的两个重要因素。
在本文中,我们将着重探讨聚合物复合材料的结构和力学性能,阐述它们之间的关系。
一、聚合物复合材料的结构聚合物复合材料主要由基体和增强材料两部分组成。
基体是复合材料中主要起粘合作用的材料,一般为聚合物或金属。
而增强材料则是提高复合材料机械性能的关键,常见的增强材料有玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等。
在复合材料的制备过程中,需要将基体与增强材料均匀混合,并且对增强材料进行定向排列,以便在力学应用过程中发挥出最佳的机械性能。
不同的增强材料能够在材料内部形成不同的结构。
例如,采用碳纤维增强材料制备的复合材料具有独特的多向异性结构。
这种结构使得复合材料在机械应用过程中可以适应各个方向的应力,并且具有优异的强度和刚度。
而采用芳纶纤维增强材料制备的复合材料,则具有更为致密的结构,能够提供更高的耐腐蚀性和抗疲劳性。
聚合物复合材料的结构不仅与增强材料的类型有关,还与增强材料的含量及其排列方式有关。
通过对增强材料含量的调整,可以控制复合材料的密度、强度和刚度等材料性能。
此外,增强材料的排列方式也能够对复合材料的性能产生影响。
例如,制备过程中的拉伸、挤压等工艺会使得增强材料的排列方向与基体方向不同,从而产生复合材料的各向异性结构,使得其机械性能更加出色。
二、聚合物复合材料的力学性能聚合物复合材料的机械性能是其最为重要的性能之一,也是材料选择和应用的主要考虑因素。
复合材料的机械性能主要包括强度、刚度、韧性等。
其中,强度和刚度是复合材料的特色,而韧性是影响其应用范围和使用寿命的关键因素。
强度是复合材料的抗拉、抗压、抗弯等力学性能表现。
采用不同的增强材料和结构以及增强材料含量的不同,可以得到不同强度的复合材料。
碳纤维增强聚合物复合材料具有高强度、高刚度和低密度的优异性能,适用于飞机、汽车、船舶等领域。
复合材料及其聚合物基体概论课件

复合材料及其聚合物基体概论课件
复合材料及其聚合物基体概论课件
3、树脂的断裂伸长率与结构的关系 1)大分子链的柔顺性:由C-C键组成的脂肪链是柔性链的代表,具有柔性链结构的树脂,伸长率较大;具有刚性链结构(苯环、萘环、联苯环等)的树脂,具有相当大的刚性,伸长率较小。 2)大分子链间的交联密度:交联密度越大,树脂的伸长率越小,呈现脆性。
复合材料及其聚合物基体概论课件
问题1 基体材料在复合材料中所起的作用是什么?
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基体材料在复合材料中的作用
1、粘结作用 基体材料作为连续相,把单根纤维粘成一个整体,使纤维共同承载。 2、均衡载荷、传递载荷 在复合材料受力时,力通过基体传给纤维。 3、保护纤维 在复合材料的生产与应用中,基体可以防止纤维受到磨损、遭受浸蚀。
复合材料及其聚合物基体概论课件
复合材料的分类
1、按基体材料类型分为 聚合物基复合材料(PMC) 金属基复合材料(MMC) 无机非金属基复合材料,包括陶瓷基复合材料 和水泥基复合材料(CMC)等 2、按增强材料类型分为 玻璃纤维增强复合材料;碳纤维增强复合材料 芳纶(Kevlar)纤维增强复合材料 UHMW-PE纤维增强复合材料等 3、按用途分为 结构复合材料、功能复合材料、 结构功能一体化复合材料
2)按用途分类: 纤维、橡胶、塑料(树脂)、涂料、粘结剂 3)按聚集态分类: 玻璃态、高弹态、粘流态
温度
变形
复合材料的基体材

复合材料的基体材
常见的复合材料基体材料包括金属、聚合物和陶瓷等。
金属基体材料是最早被应用于复合材料的基体材料之一、金属基复合材料具有高强度、刚性和导热性能,还具有优良的机械性能和良好的成型性能。
由于金属本身的导热性和良好的电导性,金属基复合材料广泛应用于热传导和电传导方面的应用,如散热器、导电线和电子器件等。
聚合物基体材料是应用最广泛的复合材料基体材料之一、聚合物基复合材料具有重量轻、加工性能好、电绝缘性好、化学稳定性好等特点。
此外,聚合物基体材料的成本相对较低,易于大规模生产。
因此,聚合物基复合材料广泛应用于航空航天、汽车工业、电子设备和建筑等领域。
陶瓷基体材料具有高强度、高硬度、高耐压性和高耐磨性等特点。
陶瓷基复合材料的主要优点是在高温和高压环境下具有出色的性能。
陶瓷基复合材料常用于高性能陶瓷刀具、高温热力设备和用于材料强化的陶瓷纤维等领域。
此外,还有一些其他的基体材料,如碳纤维基体材料和纤维增强中空玻璃基体材料等。
碳纤维基体材料具有重量轻、高强度、高弹性模量和耐腐蚀性强等特点,常用于航空航天、汽车和体育器材等领域。
而纤维增强中空玻璃基体材料以其低密度、优良的隔热性能和抗雷击性能而得到广泛应用。
综上所述,复合材料的基体材料类型丰富多样,每种材料都有其独特的优点和应用领域。
随着科技的不断进步和需求的不断增加,对基体材料的研发和应用也在不断深入,为复合材料的发展提供了更广阔的空间。
聚合物基复合材料

聚合物基复合材料
聚合物基复合材料是由聚合物基体和增强物相互作用形成的复合材料,具有优异的力学性能、热稳定性和电绝缘性能,广泛应用于航空航天、汽车、建筑以及电子等领域。
聚合物基复合材料由于具有低密度、高强度、高刚度、耐腐蚀和自润滑等特点,在航空航天领域得到了广泛应用。
例如,碳纤维增强聚合物基复合材料具有高强度、低密度和耐高温性能,被广泛应用于制造飞机机身、翼面和发动机部件,能有效降低飞机的重量,提高燃油效率,提高飞机的载荷能力和飞行速度。
此外,聚合物基复合材料还被广泛应用于汽车制造领域。
相较于传统金属材料,聚合物基复合材料具有低密度、优异的力学性能和杰出的吸能能力,能够降低汽车整车重量,提高汽车燃油经济性和减少尾气排放。
因此,聚合物基复合材料被广泛应用于汽车车身、车顶、车门、引擎罩、底盘和车辆内部部件等。
在建筑领域,聚合物基复合材料也具有广泛的应用前景。
聚合物基复合材料具有轻质、高强度、耐候性和可塑性等特点,能够有效替代传统的建筑材料,例如水泥、钢材等。
聚合物基外墙材料、地板材料、隔热材料等聚合物基复合材料产品在建筑装饰、隔音隔热、防水防潮等方面具有广泛的应用。
此外,聚合物基复合材料还在电子领域得到了广泛应用。
聚合物基复合材料具有优异的电绝缘性能和低介电常数特点,能够有效隔离和保护电子元器件。
聚合物基复合材料在电路板、电子封装材料、电缆套管等领域具有广泛应用。
总之,聚合物基复合材料具有轻质高强、耐高温、抗腐蚀、电绝缘等一系列优异的特性,广泛应用于航空航天、汽车、建筑和电子等领域,为各行业的发展提供了更多的可能性。
复合材料聚合物基体

(五)工艺件好,适应性强,不仅本身品种多,可 按一定比例相互渗混调节粘度与性能,且可选择 不同固化剂,满足不同操作工序与不同用途的要 求。环氧树脂体系可在5-180℃温度范围内固化, 不需要高压成型;
(六)具有良好的尺寸稳定性和耐久性。树脂本身 稳定性高,贮存的间长;
(七)能耐大多数霉菌,因此可在热带条件下使用; (八)成本比聚酯和酚醛树脂高,其些固化剂的毒
热固性酚醛树脂也可用来使二阶树脂固化,因为 它们分子中的羟甲基可与热塑性酚醛树脂酚环上 的活泼氢作用,交联成三向网状结构的产物
六次甲基四胺是热塑性酚醛树脂采用最广泛的固 化剂。热塑性酚醛树脂最广泛用于酚醛模压料, 大约有80%的模压料是用六次甲基四胺固化的。 用六次甲基四胺固化的二阶树脂还用作胶粘剂和 浇铸树脂。
酚醛树脂的脆性比较大、收缩率大、不耐碱、易 吸潮、电性能差,不及聚酯和环氧树脂;
耐热性和玻璃化转变温度较高; 极限氧指数32-36; 酚醛树脂在高温800-2500℃下在材料表面形成炭
化层,使内部材料得到保护,因此酚醛树脂广泛 用作烧蚀材料,用于火箭、导弹、飞机、宇宙飞 船等。
主要问题
酚醛树脂反应三个阶段
酚醛树脂根据反应程度可分为三个阶段; 甲阶(A阶)酚醛树脂,其反应程度低,分子量
低,具有可溶、可熔性;
乙阶(B阶)酚醛树脂,其反应程度及分子量均 有所提高,具有半熔性,呈凝料态;---凝胶速度
丙阶(C阶)酚醛树脂,其反应程度及分子量最 高,为交联网状结构,呈不熔不溶的固态。---固 化速度
7、无机氯:环氧树脂中的无机氯主要由氮化钠(副产物) 的残留引起的。它对环氧树脂固化后产物的电气性能、耐 水性能均有影响。树脂中的氯离子能与胺类固化剂发生反 应而影响树脂的固化,同时影响树脂的电性能。
聚合物基复合材料

聚合物基复合材料聚合物基复合材料是一种由聚合物基体和强化材料组成的复合材料,具有轻质、高强度、耐腐蚀等优点,被广泛应用于航空航天、汽车制造、建筑材料等领域。
聚合物基复合材料的研究和应用已经成为材料科学领域的热点之一。
首先,聚合物基复合材料的基本组成是聚合物基体和强化材料。
聚合物基体通常采用树脂类材料,如环氧树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺树脂等,而强化材料则可以是玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等。
这些强化材料可以有效地提高复合材料的强度和刚度,使其具有优异的力学性能。
其次,聚合物基复合材料具有许多优越的性能。
首先是轻质性能,由于聚合物基体的密度较低,加上强化材料的高强度,使得复合材料具有很高的比强度和比刚度。
其次是耐腐蚀性能,聚合物基复合材料在恶劣环境下具有良好的耐腐蚀性能,可以替代传统的金属材料。
此外,聚合物基复合材料还具有良好的设计自由度,可以根据实际需求进行定制加工,满足不同领域的应用需求。
再次,聚合物基复合材料的制备工艺多样。
常见的制备工艺包括手工层叠、注塑成型、压缩成型等,其中注塑成型是目前应用最广泛的工艺之一。
通过不同的制备工艺,可以得到不同性能的聚合物基复合材料,满足不同领域的需求。
最后,聚合物基复合材料的应用领域非常广泛。
在航空航天领域,聚合物基复合材料被广泛应用于飞机机身、发动机零部件等;在汽车制造领域,聚合物基复合材料被应用于车身结构、内饰件等;在建筑材料领域,聚合物基复合材料被应用于地板、墙板、梁柱等。
可以说,聚合物基复合材料已经成为现代工程领域不可或缺的材料之一。
综上所述,聚合物基复合材料具有轻质、高强度、耐腐蚀等优点,具有广阔的应用前景。
随着材料科学的不断发展,相信聚合物基复合材料将会在更多领域展现其无穷魅力。
第二章聚合物基复合材料的基体

第二章聚合物基复合材料的基体1.聚合物基体的作用复合材料=基体+增强剂(填充剂)复合材料的原材料包括基体材料和增强材料聚合物基体是FRP的一个必需组分。
在复合材料成型过程中,基体经过复杂的物理、化学变化过程,与增强纤维复合成具有一定形状的整体,因而整体性能直接影响复合材料性能。
基体的作用主要包括以下四个部分①将纤维粘合成整体并使纤维位置固定,在纤维间传递载荷,并使载荷均衡;②基体决定复合材料的一些性能。
耐热性、横向性能、剪切性能、耐介质性能(如耐水、耐化学品性能)等;③基体决定复合材料成型工艺方法以及工艺参数选择等。
④基体保护纤维免受各种损伤。
此外,基体对复合材料的另外一些性能也有重要影响,如纵向拉伸、尤其是压缩性能,疲劳性能,断裂韧性等。
2.聚合物基体材料的分类用于复合材料的聚合物基体有多种分类方法,如按树脂热行为可分为热固性及热塑性两类。
热塑性基体如聚丙烯、聚酰胺、聚碳酸酯、聚醚砜、聚醚醚酮等,它们是一类线形或有支链的固态高分子,可溶可熔,可反复加工成型而无任何化学变化。
热固性基体如环氧树脂、酚醛树脂、双马树脂、不饱和聚酯等,它们在制成最终产品前,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化学反应固化后,形成不溶不熔的三维网状高分子,这类基体通常是无定形的。
聚合物基体按树脂特性及用途分为:一般用途树脂、耐热性树脂、耐候性树脂、阻燃树脂等。
按成型工艺分为:手糊用树脂、喷射用树脂、胶衣用树脂、缠绕用树脂、拉挤用树脂等。
不饱和聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂及被称为三大通用型热固性树脂。
它们是热固性树脂中用量最大、应用最广的品种。
3.聚合物基体的选择对聚合物基体的选择应遵循下列原则:(1)能够满足产品的使用需要;如使用温度、强度、刚度、耐药品性、耐腐蚀性等。
高拉伸(或剪切)模量、高拉伸强度、高断裂韧性的基体有利于提高FRP力学性能。
(2)对纤维具有良好的浸润性和粘接力;(3)容易操作,如要求胶液具有足够长的适用期、预浸料具有足够长的贮存期、固化收缩小等。
聚合物复合材料 基体

关键部件:空隙率<0.5% 重要部件:空隙率<1.0%
耐热性、耐溶剂性、耐盐雾和耐天侯老化性能 复合材料中增强体完全被树脂涂敷包埋,因此,树
脂的特性决定了复合材料的耐环境性能。
(2)对增强材料具有较大的粘附力
聚合物在复合材料中的一项重要作用是作为粘合剂将 增强材料、各种填料粘合成一个整体,从而构成一种具有 崭新性能的新材料。这种粘合作用非常重要。 改善其力学性能 基体部分承载,向增强材料传递载荷 保护增强材料免受周围介质、外界环境的侵蚀和磨蚀
调节双键密度增加树脂韧性降低树脂结晶度提高与乙烯基类交联单体的溶解性饱和二元酸名称树脂特性熔点邻苯二甲酸酐苯酐与交联单体苯乙烯相容性好131四氢邻苯二甲酸酐表面发粘得到改善102己二酸韧性好152韧性好133间苯二甲酸强度韧性耐热性和耐腐蚀性好330对苯二甲酸拉伸强度高348内次甲基四氢邻苯二甲酸酐热稳定性和热变形温度高165六氯内次甲基四氢邻苯二甲酸酐自熄性树脂2393二元醇作用
粘流态树脂 凝胶阶段
凝胶态
定型阶段
具有硬度的 固态
熟 化 阶 段
交联完全 固态树脂
① ②③
(10)不饱和聚酯固化体系
不饱和聚酯:1mol 交联剂:苯乙烯、氯化苯乙烯、乙烯基甲苯、α-甲基苯乙烯、
2,5-二溴苯乙烯等。用量1.5~3.0mol 引发剂:过氧化物或偶氮化合物,用量1~4% 促进剂:环烷酸钴 增粘剂:MgO,CaO,Ca(OH)2,Mg(OH)2 触变剂:气相法白碳黑(SiO2),用量2~6% 常温固化系统:过氧化甲乙酮+环烷酸钴
(3) 具有良好的工艺
粘度是树脂工艺性能的重要指标。聚合物应有恰当的粘度和流动性, 使复合材料易于加工成型。 粘度过大不易浸渍增强纤维及填料 粘度过小,在成型时易于流失
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2.4.2 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的有机高分子 化合物,除个别外,它们的相对分子质量都不高。
E-44
E-31 相对分子质量都不高
★ 环氧树脂的性能和特性
a、 形式多样 各种树脂、固化剂、改性剂体系几乎可以适应各种 应用要求,其范围可以从极低的粘度到高熔点固体。
基体与增强材料的结合性,包括浸润性和粘合性,决定了复合材 料应力传递途径中最关键的界面层的特性,因此,对复合材料的力学 性能、断裂特性和疲劳性能起着关键的作用。
影响聚合物对增强材料粘结能力的主要因素是聚合物与填料的化 学结构、聚合物的粘度、填料的几何形状等。为了提高基体聚合物对 增强材料、填料的粘附能力: 有时须对增强材料、填料进行表面粘合活化处理 基体中需加增粘剂或偶联剂
(8)交联不饱和聚酯的网状分子结构
①为大致均匀的连续网状结构; ②为不均匀的连续网状结构,在密度 较大的连续网之间有密度较低的链型 分子互相联结; ③为不连续的网状结构,密度较大的 连续分散于未键合的组分中间。
交联不饱和聚酯主要形成 第二种网状结构的大分子
三维网!
(9)不饱和聚酯固化特征—三阶段
粘流态树脂 凝胶阶段
凝胶态
定型阶段
具有硬度的 固态
熟 化 阶 段
交联完全 固态树脂
① ②③
(10)不饱和聚酯固化体系
不饱和聚酯:1mol 交联剂:苯乙烯、氯化苯乙烯、乙烯基甲苯、α-甲基苯乙烯、
2,5-二溴苯乙烯等。用量1.5~3.0mol 引发剂:过氧化物或偶氮化合物,用量1~4% 促进剂:环烷酸钴 增粘剂:MgO,CaO,Ca(OH)2,Mg(OH)2 触变剂:气相法白碳黑(SiO2),用量2~6% 常温固化系统:过氧化甲乙酮+环烷酸钴
(3) 具有良好的工艺
粘度是树脂工艺性能的重要指标。聚合物应有恰当的粘度和流动性, 使复合材料易于加工成型。 粘度过大不易浸渍增强纤维及填料 粘度过小,在成型时易于流失
固化条件(温度、时间、压力)决定复合材料的成型工艺和生产效率。 成型时温度与固化温度应尽可能低,若是高温,不仅选择工装麻烦,
2,2’-二甲基丙二醇 取代基团多,刚性大
耐水性差
耐水性差
耐热、耐腐蚀、 表面硬度高
(4)苯酐/顺酐摩尔比对丙二醇树脂性能的影响
苯酐/顺酐摩尔比 不饱和度 分子链刚性
固化反应速度 交联密度 粘度 软化点
(5)通用型不饱和聚酯的技术指标
相对分子量:
1000~3000
粘度(Pa.s):
0.2~0.5
酸值(mgKOH/g): 28~36
凝胶时间(25℃,min):10~25
固含量(%):
60~66
(6)不饱和聚酯树脂的固化
粘流态树脂体系发生交联反应而转变成为不溶、不熔的具有体 型网络结构的固态树脂的全过程称为树脂的固化。也称为硬化
(7)交联不饱和聚酯的化学结构
苯乙烯重复 单元平均在 2.5个左右
2.2 基体材料的基本组分及选配原则
1 . 基体材料的基本组分 聚合物基体的组分、组分的作用及组分间的关系都是
很复杂的。一般来说,基体很少是单一的聚合物,往往还 包括其它辅助材料(助剂)。
聚合物是基体材料的主要成分。聚合物的种类很多, 经常应用的是不饱和聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂(热 固性树脂)及各种热塑性聚合物。
常用的促进剂环烷酸钴,还有胺类化合物如二甲基苯胺、二乙基 苯胺等。
◆ 交联剂
常用苯乙烯 苯乙烯含量高,树脂粘度太低,收缩率大 苯乙烯太低,树脂不能充分固化 通用树脂采用苯乙烯含量为35%时效果最好。
◆ 增粘剂
在碱土金属氧化物或氢氧化物[例如:MgO,CaO,Ca(OH)2, Mg(OH)2等作用下,不饱和聚酯树脂很快稠化,形成凝胶物。 这种能使不饱和聚酯树脂粘度增加的物质,称为增粘剂。
2. 基体材料的选配原则
选择基体配方要考虑的因素有如下几方面: (1) 产品使用性能,良好的综合性能 (2) 对增强材料应有良好的浸润性和粘附力 (3) 具有良好的工艺 (4) 毒性要低,刺激性要小 (5) 来源方便,价格低廉
配方设计原则
(1)良好的综合性能
为使聚合物复合材料性能卓越,所使用的聚合物应具有良好的综 合性能。例如良好的电性能、热性能、力学性能、耐化学腐蚀性、耐 老化性能等。然而同时兼有上述性能往往是困难的,因此,应根据增 强材料的特性和复合材料的使用条件要求,合理地选择聚合物,以最 大限度地发挥聚合物所固有的特性。 树脂的力学性能
◆一般工业上常用顺酐(顺丁烯二酸酐)
顺酐:熔点低,反应时缩水少,价廉 还有顺丁烯二酸(简称顺酸)和反-丁烯二酸(简称反酸)。 衣康酸(亚甲基丁二酸 ),CH2=C(COOH)CH2COOH 及衣康酸的异构体
(2)饱和二元酸(酐)
作用:调节双键密度 增加树脂韧性,降低树脂结晶度 提高与乙烯基类交联单体的溶解性
b、 固化方便 选用各种不同的固化剂,环氧树脂体系几乎可以在0 ~180℃温度范围内固化。
c、 粘附力强 环氧树脂分子链中固有的极性羟基和醚键的存在,使
其对各种物质具有很高的粘附力。(有“万能胶”之称)
d、 收缩性低 环氧树脂和所用的固化剂的反应是通过直接加成反 应或树脂分子中环氧基的开环聚合反应来进行的,没有水或其它挥发性 副产物放出。因此,环氧树脂固化时的收缩性低,产生的内应力小,这 也有助于提高粘附强度。它们与不饱和聚酯树脂、酚醛树脂相比,在固 化过程中显示出很低的收缩性(小于2%)。
◆ 促进剂
促进剂实际是一种活化剂,是指不饱和聚酯树脂在固化过程中, 能降低引发剂引发温度,促使有机过氧化物在室温下产生游离基的物 质。
绝大多数的促进剂具有还原性,其作用原理是促使过氧化物形成 游离基,并形成反应链。
促进剂可以组合:一种促进剂与另一种促进剂组合将产生协同 效应,缩短凝胶时间及固化时间。
O
O
加入乙烯基单体稀释剂共聚交联,固化速率可提高30多倍。
(1 )不饱和二元酸(酐)
作用:提供形成聚酯的反应性官能团和聚酯树脂固化的不饱和键 ◆不饱和聚酯树脂中不饱和二元酸含量高,不饱和键含量大,树脂
凝胶时间、折射率和粘度下降,固化后树脂的耐热性、耐溶剂性和耐 腐蚀性提高;反之,固化不良,强度下降。
聚合物复合材料
Polymer Composite Materials
宋月贤 材料学院材料物理与化学系
第2章 基体材料
2.1 概述 2.2 基体材料的基本组分及选配原则 2.3 基体材料的种类及性能 2.4 热固性树脂基体 2.5 热塑性树脂基体 2.6 高性能树脂基体
2.1 概述
树脂基复合材料的原材料,包括基体相和增强相及添加剂(助剂)。 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。 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"。 在复合材料的成型过程中,基体经过一系列物理的和化学的复杂变化过程, 与增强材料复合成具有一定形状的整体。基体的性能直接影响复合材料的性能, 而它的工艺性则直接影响复合材料的成型方法与工艺参数的选择。因此,研究 和了解基体材料的组成、作用和性能是十分重要的。
165
自熄性树脂
239
(3)二元醇
作用:提供形成聚酯的官能团 种类: 一元醇:用作分子量调节剂(封端剂)
多元醇:用作提高树脂分子支化度,分子量和熔点 二元醇:工业常用醇
二元醇名称 1,2-丙二醇
结构特性
与苯乙烯相容性 性能特点
结构不对称,结晶少 好
理化性能好
乙二醇 一缩二乙二醇 一缩二丙二醇
结构对称,结晶多 差 含醚键,无结晶 含醚键,无结晶
指树脂固化后的力学性能,决定了复合材料的基本性能。
树脂的挥发份
是指树脂中小分子量、易挥发的物质,一般包括单体和稀释剂, 挥发份的存在,使复合材料固化后在基体和界面形成空隙,成为材料受 力状态下的应力集中点和裂纹源,直接影响复合材料的力学性能。树脂 的挥发份尽可能小,使固化收缩率小。
复合材料的空隙率控制
※ 按化学组成及结构分类
引发剂:过氧化物 偶氮化合物 复合引发剂(氧化-还原引发体系)
※按成型温度分类
①常温固化系统 在常温条件下稳定的有机过氧化物和促进剂组成的氧 化-还原引发体系,如过氧化甲乙酮-环烷酸钴及过氧苯甲酰-叔胺类。 ②中温固化系统 成型温度在50~100℃。一类由过氧化酯和二酰基过 氧化物等分解温度较高的有机过氧化物和促进剂组成的氧化-还原系统, 另一类是分解温度较低的过氧化物。 ③高温固化系统 成型温度在100℃以上,用这类引发剂必须考虑适用期、 树脂体系在模具中的流动性、反应性及制品的物理-化学性能。
辅助材料(助剂)
在基体材料中,除聚合物外, 其它组分(助剂)还有固化剂、引发 剂、催化剂、增塑剂、增韧剂、稀释剂、填料、颜料、光及热稳定剂、 抗氧剂、阻燃剂等等。这些辅助材料是复合材料基体不可缺少的组分。 由于这些组分的加入,使复合材料具有各种各样的使用性能,改进了 工艺性,降低了成本,扩大了应用范围。在复合材料发展过程中,辅 助材料的研究是很重要的。可以说没有辅助材料的配合,就没有复合 材料工业的发展。
★ 环氧树脂的性能和特性
e、 力学性能 固化后的环氧树脂体系具有优良的力学性能。 f、 电绝缘性能 固化后的环氧树脂体系是一种具有高介电性能、 耐表面漏电、耐电弧的优良绝缘材料。 g、 化学稳定性 通常,固化后的环氧树脂体系具有优良的耐碱性 、耐酸性和耐溶剂性。像固化环氧体系的其它性能一样,化学稳定性 也取决于所选用的树脂和固化剂。适当地选用环氧树脂和固化剂,可 以使其具有特殊的化学稳定性能。 h、 尺寸稳定性 上述的许多性能的综合,使环氧树脂体系具有突 出的尺寸稳定性和耐久性。 i、耐霉菌 固化的环氧树脂体系耐大多数霉菌,可以在苛刻的热带 条件下使用。