复合材料的种类及特点.pdfVIP

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