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复合材料及原材料简介 一. 复合材料概论 复合材料是指两种或两种以上的不同材料，用适当的方法复合成的一种新材料，其性能比单一材料性能优越。一般来说，复合材料由基体和增强材料组成。增强材料是复合材料的主要承力组分，特别是拉伸强度，弯曲强度和冲击强度等力学性能主要由增强材料承担；基体的作用是将增强材料黏合成一个整体，起到均衡应力和传递应力的作用，是增强材料的性能得到充分发挥，从而产生一种复合效应，使复合材料的性能大大优于单一材料的性能。 复合材料的性能主要取决于: 基体的性能； 增强材料的性能； 基体与增强材料之间的界面性能。 复合材料的分类方法较多，常用的有以下三种，按基体类型有树脂基复合材料、金属基复合材料、无机非金属基复合材料等；按增强材料类型有玻璃纤维复合材料、碳纤维复合材料、有机纤维复合材料、陶瓷纤维复合材料等；按用途不同有结构复合材料、功能复合材料等。 复合材料是由多种组分的材料组成，许多性能优于单一组分的材料，主要有如下的特性；轻质高强、可设计性好、电性能好、耐腐蚀性能好、热性能良好、工艺性能优良、长期耐热性。 与传统材料（如金属、木材、水泥等）相比，复合材料是一种新型材料，其具有许多优良性能，且其成本在不断的下降，成型工艺的机械化、自动化程度在不断的提高，因此，复合材料的应用领域日益广泛，主要应用在航空、航天方面，交通运输方面，化学工业方面，电气工业，建筑工业方面，机械工业方面，体育用品方面等。 在我们的工作中主要涉及到以高聚物为基体的复合材料，因此在以下的内容中将从基体和增强材料两个方面对聚合物基复合材料进行简单的介绍。 二. 复合材料基体 作为复合材料基体的树脂主要可以分为热固性和热塑性两大类，在这里我们将重点介绍几种常用的热固性树脂基体，其中包括环氧树脂，不饱和聚酯树脂以及酚醛树脂。 2.1 环氧树脂 环氧树脂是指分子中含有两个或两个以上环氧基团的一类有机高分子化合物，一般它们的相对分子量都不高。环氧树脂的分子结构是以分子链中含有活泼的环氧基团为特征，环氧基团可以位于分子链的末端、中间或成环状结构。由于分子结构中含有活泼的环氧基团，它们可以和多种类型的固化剂发生交联反应而形成不溶、不熔的具有三维网状结构的高聚物。 环氧树脂的合成始于20世纪30年代，40年代后期开始工业化，50年代后期及60年代、70年代又相继开发了许多环氧树脂品种。由于环氧树脂及固化后的体系具有优异的综合性能，它们可用作黏合剂、涂料、浇铸料和纤维增强复合材料的基体树脂等等，广泛应用于机械、电机、化工、航空航天、船舶、汽车、建筑等工业部门。 环氧树脂的主要优点有： 形式多样 各种树脂、固化剂、改性剂体系可以适应各种应用对形式提出的要求，其范围可以从极低的黏度到高熔点固体。 固化方便 选用不同的固化剂，环氧树脂体系可以在5~180℃的温度范围内固化。 黏附力强 环氧树脂中固有的极性羟基和醚键的存在，使其对各种物质具有很强的黏附力。而环氧树脂固化时收缩率低有助于形成一种强韧的、内应力较小的黏合键。由于固化反应没有挥发性副产物放出，所以在成型时不需要高压或除去挥发性副产物所耗费的时间，这就进一步提高了环氧树脂体系的黏结强度。 收缩率低 环氧树脂和所用的固化剂的反应是通过直接加成来进行的，没有水或其他挥发性副产物放出。它们和酚醛、不饱和聚酯树脂相比，在固化过程中显示出很低的收缩率(小于2%)。 力学性能 固化后的环氧树脂体系具有很优良的力学性能。 电性能 固化后的环氧树脂体系在宽广的频率和温度范围内具有良好的电性能。它们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。 耐酸碱等性能 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，像固化环氧树脂体系的大部分性能一样，耐酸碱等性能取决于所选用的树脂和固化剂。 尺寸稳定性 固化环氧树脂体系具有突出的尺寸稳定性和耐久性。 耐霉菌性 固化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。 环氧树脂的品种很多，但根据它们的分子结构，大体上可以分为五大类，主要有缩水甘油醚类；缩水甘油酯类；缩水甘油胺类；线性脂肪族类；脂环族类。工业上用量最大的环氧树脂品种是缩水甘油醚型环氧树脂，而其中又以由二酚基丙烷（简称双酚A）与环氧氯丙烷缩聚而成的环氧树脂（简称双酚A型环氧树脂）为主。本公司制备预浸料时所用的环氧树脂也大部分属于双酚A型。 2.2 不饱和聚酯树脂 不饱和聚酯树脂是指不饱和聚酯在乙烯基类交联单体中的溶液。通常，不饱和聚酯是由不饱和二元羧酸或酸酐、饱和二元羧酸或酸酐与二元醇缩聚而成，在缩聚反应结束后加入乙烯基类单体（通常为苯乙烯）配成的黏稠状液体树脂。 早在20世纪30年代，就合成的到了不饱和聚酯树脂。由于在不饱和聚酯的分子链中不存在着不饱和双键，在一定的条件下它可以转变成不溶、不熔的体型结构