復(fù)合材料基礎(chǔ)知識(shí)

1、復(fù)合材料基礎(chǔ)知識(shí)2009 丄 2定義:復(fù)合材料(Composite materials),是以 種材料另基體(Matrix),另一種材料為 增強(qiáng)體(reinforcement組合而成的材料。 各種材料在性能上互相取長(zhǎng)補(bǔ)短，產(chǎn)生辿 同效應(yīng),使復(fù)合材料的綜合性能優(yōu)于原組 成材料而滿足各種不同的要求。高，且耐i 一達(dá)i5oo°c,比超苔金渦輪葉片的使用溫度(iioor)高得多;碳纟二 維增強(qiáng)硯、石墨纖維增強(qiáng)碳或石墨纖維增強(qiáng)石墨，構(gòu)成耐燒蝕材料， 已用于航天器、火箭導(dǎo)彈和原了罷及應(yīng)堆中。非金屬基復(fù)合材料由于密度小，用于汽年和飛機(jī)可城牡重量、提高速 度、節(jié)約能源。用碳纖維和玻璃纖維混合制成的復(fù)

2、梓林料片彈簧，其式右黑性能復(fù)合材料中以纖維增強(qiáng)材料應(yīng)用最廣、用量最大。其特點(diǎn)是比重小、比強(qiáng)度和比模量大。還具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性、減摩耐磨、自潤(rùn)滑、耐熱、耐疲勞、耐蠕 變、消聲、電絕緣等性能。各向異性,因此可按制件不同部位的強(qiáng)度要求設(shè)計(jì)纖維的排列。以碳纖維和碳化硅纖維增強(qiáng)的鋁基復(fù)合材料，在500°C時(shí)仍能保持足 夠的強(qiáng)度和模量。碳化硅纖維與鈦復(fù)合，不但鈦的耐熱性提| 磨損，可用作發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇曠片。碳化硅纖維與陶瓷復(fù)合，使用溫度冋以、日匕_剛度和承載能力與重量大5倍多的鋼片彈簧相當(dāng)。分類:按組成分 金屬與金屬?gòu)?fù)合材料 非金屬與金屬?gòu)?fù)合材料 非金屬與非金屬?gòu)?fù)合材料 按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： 纖維復(fù)合材料

3、 夾層復(fù)合材料 細(xì)粒復(fù)合材料 混雜復(fù)合材料樹(shù)脂基復(fù)合材料(Re引n Matrix Composite)也稱纖維增強(qiáng)塑料(Fiber Reinforced Plastics),是目前技術(shù)比較 成熟且應(yīng)用最為廣泛的一類復(fù)合材料。這種材料是用短切的或連續(xù)纖維及其織物 增強(qiáng)熱固性或熱塑性樹(shù)脂基體，經(jīng)復(fù)合而 成。以玻璃纖維作為增強(qiáng)相的樹(shù)脂基復(fù)合 材料在世界范圍內(nèi)已形成了產(chǎn)業(yè)，在我國(guó) 俗稱玻璃鋼。樹(shù)脂基復(fù)合材料發(fā)展史 1932年在美國(guó)出現(xiàn) 1940年以手糊成型制成了玻璃纖維增強(qiáng)聚酯的軍用飛機(jī)的雷達(dá)罩 1946年纖維纏繞成型技術(shù)在美國(guó)出現(xiàn)，為纖維纏繞壓力容器的制造 提供了技術(shù)貯備。 1949年研究成功玻璃纖

4、維預(yù)混料并制出了表面光潔，尺寸、形狀準(zhǔn) 確的復(fù)合*才料模壓件。 1950年真空袋和壓力袋成型工藝研究成功，并制成直升飛機(jī)的螺旋 槳。 60年代在美國(guó)利用纖維纏繞技術(shù)，制造出北極星、土星等犬型固體火 箭發(fā)動(dòng)機(jī)的殼體，為航天技術(shù)開(kāi)辟了輕質(zhì)高強(qiáng)結(jié)構(gòu)的最佳途徑。 1972年美國(guó)PPG公司研究成功熱塑性片狀模型料成型技術(shù)，1975年 投入生產(chǎn)。 80年代又發(fā)展了離心澆鑄成型法自從先進(jìn)復(fù)合材料投入應(yīng)用以來(lái),有三件值得一提的成果1、美國(guó)全部用碳纖維復(fù)合材料制成一架八座商用飛機(jī)一里爾芳2100 郭并試飛成功，這架飛機(jī)僅重567kg,它以結(jié)構(gòu)小巧重量輕而稱奇,用硼/鋁復(fù)合材料制造主2、第二件是采用大量先進(jìn)復(fù)合材

5、料制成的哥倫比亞號(hào)航天飛機(jī)，這 架航天飛機(jī)用碳纖維/環(huán)氧樹(shù)脂制作長(zhǎng)18.2m寬46m的主貨艙門(mén)， 用凱芙拉纖維/環(huán)氧樹(shù)脂制造各種壓力容器，用硼/鋁復(fù)合材料制造主 機(jī)身隔框和糞梁，用碳/碳復(fù)合材料制造發(fā)動(dòng)機(jī)的噴習(xí)和喉襯，發(fā)動(dòng) 機(jī)組的傳力架全用硼纖維增強(qiáng)鈦合金復(fù)合材料制成，被覆在整個(gè)機(jī)身 上的防熱瓦片是耐高溫的陶瓷基復(fù)合材料。在這架代表近代最尖端技 術(shù)成果的航天收音機(jī)上使用了樹(shù)脂、金屬和陶瓷基復(fù)合材料。3. 是在波音767人型客機(jī)上使用了先進(jìn)復(fù)合材料作為主承力結(jié)構(gòu)， 這架可載80人的客運(yùn)飛機(jī)使用碳纖維、有機(jī)纖維、玻璃纖維增強(qiáng)樹(shù)脂 以及各種混雜纖繼的復(fù)合材料制造了機(jī)翼前緣、壓力容器、引擎罩等 構(gòu)件，

6、不僅使收書(shū)機(jī)結(jié)構(gòu)重量減輕，還提高了飛機(jī)的各種飛行性能。復(fù)合材料在中國(guó)尊芻鶴8年首先用于軍工制品而后逐漸 1958年以手糊工藝研制了玻璃鋼艇，以層壓和卷 制工藝研希玻鎗鋼板、管和火箭弓車(chē)1961年研制成用于遠(yuǎn)程火箭的玻璃纖維酚醛樹(shù)脂燒蝕防熱彈頭 1962年引進(jìn)不飽和聚酯樹(shù)脂、噴射成型和蜂窩夾 層結(jié)構(gòu)成型技術(shù)，并制造了玻璃鋼的直升機(jī)螺旋 槳葉和風(fēng)洞葉片，同年開(kāi)始纖維纏繞工藝研究并 生產(chǎn)出一批氧氣瓶等壓力容器。坍爲(wèi)響顰鋼蜂窩夾層結(jié)構(gòu)制造了座直徑原材料:包括基體相和增強(qiáng)相的原材及添加劑?；w相材料指作為基體的各種聚合物，包 括熱固性樹(shù)脂和熱塑性樹(shù)脂增強(qiáng)相材料則是指各種纖維，如玻璃纖維、 碳纖維、芳綸纖

7、維、高密度聚乙烯纖維等。添加劑是復(fù)合材料產(chǎn)品在生產(chǎn)或加工過(guò)程 中需要添加的輔助化學(xué)品通稱為添加劑或" 助劑”不飽和聚酯樹(shù)脂不飽和聚酯是不飽和二元竣酸（或酸酹） 或它們與飽和二元竣酸（或酸酹）組成的 混合酸與多元醇縮聚而成的，具有酯鍵和 不飽和雙鍵的線型高分子化合物。通常， 聚酯化縮聚反應(yīng)是在19022CTC進(jìn)行，直 至達(dá)到預(yù)期的酸值（或粘度）。在聚酯化 縮反應(yīng)結(jié)束后，趁熱加入一定量的乙烯基 單體，配成粘稠的液體，這樣的聚合物溶 液稱之為不飽和聚酯樹(shù)脂。物理性質(zhì)相對(duì)密度在111120左右，固化時(shí)體積收縮耐熱性。絕大多數(shù)不飽和聚酯樹(shù)脂的熱變形溫度 都在5060°C, 一些耐熱性

8、好的樹(shù)脂則可達(dá) 120°C力學(xué)性能。不飽和聚酯樹(shù)脂具有較高的拉伸、彎 曲、壓縮等強(qiáng)度耐化學(xué)腐蝕性能。不飽和聚酯樹(shù)脂耐水、稀酸、 稀堿和性能如好,耐肴機(jī)溶荊鞘性能差，同時(shí), 樹(shù)脂的耐化學(xué)腐蝕性能隨其化學(xué)結(jié)構(gòu)和兒何開(kāi)關(guān) 的不同，可以有很大的差異。介電性能。不飽和聚酸樹(shù)脂的介電性能良好。化學(xué)性質(zhì)不飽和聚酯是具有多功能團(tuán)的線型高分子 化合物，在其骨架主鏈上具有聚酯鏈鍵和 不飽和雙鍵，而在大分子鏈兩端各帶有竣 基和輕基。乙烯基樹(shù)脂 乙烯基樹(shù)脂又稱為環(huán)氧丙烯酸樹(shù)脂，是60年代發(fā)展起來(lái) 的一類新型樹(shù)脂，其特點(diǎn)是聚合物中具有端基不飽和雙鍵。乙烯基樹(shù)脂具有較好的綜合性能：由于不飽和雙鍵位于 聚合物分子

9、鏈的端部，雙鍵非?；顫姡袒瘯r(shí)不受空間障 礙的影響，可在有機(jī)過(guò)氧化物引發(fā)下，通過(guò)相鄰分子鏈間 進(jìn)行交聯(lián)固化，也可與單體苯乙烯其聚固化；樹(shù)脂鏈中的R基團(tuán)可以屏敝酯鍵，提咼酯鍵的耐化學(xué)性能和耐水解穩(wěn)定性；乙烯基樹(shù)脂中，每單位相對(duì)分子質(zhì)量中的酯鍵 比普通不飽和聚酯中少35%50%左右，這樣就提高了 該樹(shù)脂在酸、堿溶液中的水解穩(wěn)定性；樹(shù)脂鏈上的仲輕 基與玻璃纖維或其它纖維的浸潤(rùn)性和粘結(jié)性從而提高復(fù)合 材料的強(qiáng)度；環(huán)氧樹(shù)脂主鏈，它可以賦與乙烯基樹(shù)脂韌 性，分子主鏈中的醍鍵可使樹(shù)脂具有優(yōu)異的耐酸性。環(huán)氧樹(shù)脂環(huán)氧樹(shù)脂是泛指分子中含有兩個(gè)或兩個(gè)以 上環(huán)氧基團(tuán)的有機(jī)高分子化合物，除個(gè)別 夕卜，它們的相對(duì)分子質(zhì)量

10、都不高。環(huán)氧樹(shù) 脂的分子結(jié)構(gòu)是以分子鏈中含有活潑的環(huán) 氧基團(tuán)為其特征，環(huán)氧基團(tuán)可以位于分子 鏈的末端、中間或成環(huán)狀結(jié)構(gòu)。由于分子 結(jié)構(gòu)中含有活潑的環(huán)氧基團(tuán)，使它們可與 多種類型的固化劑發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)而形成不 溶、不熔的具有三向網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高聚物。環(huán)氧樹(shù)脂的性能和特性 1、形式多樣。各種樹(shù)脂、固化劑、改性劑體系兒乎可以適應(yīng)各種應(yīng)用對(duì)形式提出的 要求，其范圍可以從極低的粘度到高熔點(diǎn)固體。 2、固化方便。選用各種不同的固化劑，環(huán)氧樹(shù)脂體系兒乎可以在0180°C溫度范圍 內(nèi)固化。 3、粘附力強(qiáng)。環(huán)氧樹(shù)脂分子鏈屮固有的極性輕基和瞇鍵的存在，使其對(duì)各種物質(zhì)具 冇很葫的粘附力。環(huán)氧樹(shù)脂固化時(shí)的收縮性低

11、，產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力小，這也有助于提高粘 附強(qiáng)度。 4、收縮性低。環(huán)氧樹(shù)脂和所用的固化劑的反應(yīng)是通過(guò)直接加成反應(yīng)或樹(shù)脂分子屮環(huán) 氧基的開(kāi)環(huán)聚合反應(yīng)來(lái)進(jìn)行的，沒(méi)有水或其它揮發(fā)性副產(chǎn)物放出。它們和不飽和聚酯 樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂相比，在固化過(guò)程中顯示出很低的收縮性（小于2%） o 5、力學(xué)性能。固化后的環(huán)氧樹(shù)脂體系具有優(yōu)良的力學(xué)性能。 6、電性能。固化后的環(huán)氧樹(shù)脂體系是一種具有高介電性能、耐表而漏電、耐電弧的 優(yōu)良絕緣材料。 7、化學(xué)穩(wěn)定性。通常，固化后的環(huán)氧樹(shù)脂體系具有優(yōu)良的耐堿性、耐酸性和耐溶劑 性。像固化環(huán)氧體系的其它性能一樣，化學(xué)穩(wěn)定性也取決于所選用的樹(shù)脂和固化劑。 適當(dāng)?shù)剡x用環(huán)氧樹(shù)脂和固化劑，可以使

12、其具有特殊的化學(xué)穩(wěn)定性能。 8、尺寸穩(wěn)定性。上述的許多性能的綜合，使環(huán)氧樹(shù)脂體系具有突出的尺寸穩(wěn)定性和 耐久程。 9、耐霉菌。固化的環(huán)氧樹(shù)脂體系耐大多數(shù)霉菌，可以在苛刻的熱帶條件下使用。指標(biāo)工業(yè)二酚基丙烷型環(huán)氧樹(shù)脂實(shí)際上是含不 同聚合度的分子的混合物。其中大多數(shù)的 分子是含有兩個(gè)環(huán)氧基端的線型結(jié)構(gòu)。少 數(shù)分子可能支化，極少數(shù)分子終止的基團(tuán) 是氯醇基團(tuán)而不是環(huán)氧基。因此環(huán)氧樹(shù)脂 的環(huán)氧基含量、氯含量等對(duì)樹(shù)脂的固花及 固化物的性能有很大的影響。指標(biāo)環(huán)氧值。環(huán)氧值是鑒別環(huán)氧樹(shù)脂性質(zhì)的最主要的指標(biāo)， 工業(yè)環(huán)氧樹(shù)脂型號(hào)就是按環(huán)氧值不同來(lái)區(qū)分的。撲氧值是 指每100g樹(shù)脂中所含環(huán)氧基的物質(zhì)的量數(shù)。環(huán)氧值的

13、倒 數(shù)乘以100就稱Z為環(huán)氧當(dāng)量。環(huán)氧當(dāng)量的含義是：含有 lmol環(huán)氧基的環(huán)氧樹(shù)脂的克數(shù)。無(wú)機(jī)氯含量。樹(shù)脂中的氯離子能與胺類固化劑起絡(luò)合作 腰鑒髒回蠶錄黒化樹(shù)脂的電性能'因它含量應(yīng)盡可能地降低，環(huán)反應(yīng)的那部分氯醇基團(tuán)的含量,否則也要影響樹(shù)脂的固化及固化物的性能。有機(jī)氯含量。樹(shù)脂中的有機(jī)氯含量標(biāo)志著分子中未起閉 揮發(fā)分。粘度或軟化點(diǎn)。其它樹(shù)脂酚醛樹(shù)脂聚氨酯樹(shù)脂熱塑性樹(shù)脂熱塑性樹(shù)脂是指具有線型或分枝型結(jié)構(gòu)的有機(jī)高 分子化合物。這一類樹(shù)脂的特點(diǎn)是遇熱軟化或熔 融而處于可塑性狀態(tài)，冷卻后又變堅(jiān)硬，而且這 一過(guò)程可以反復(fù)進(jìn)行。典型代表性熱塑性樹(shù)脂如聚烯桂、氟樹(shù)脂、聚酰 胺、聚酯、聚碳酸酯、聚甲醛

14、、聚丙烯十二烯-苯乙烯（ABS樹(shù)脂）、聚苯乙烯丙烯睛（SAN或AS樹(shù)脂）等。增強(qiáng)材料玻璃纖維碳纖維芳綸纖維 超高分子量聚乙烯纖維玻璃纖維玻璃纖維的成分及性能：1、E玻璃亦稱無(wú)堿玻璃，系一種硼硅酸鹽玻璃。目前是應(yīng)用最廣泛的一種玻璃纖維用玻 璃成分，具有良好的電氣絕緣性及機(jī)械性能，廣泛用于生產(chǎn)電絕緣用玻璃纖維，也大 量用于生產(chǎn)玻璃鋼用玻璃纖維，它的缺點(diǎn)是易被無(wú)機(jī)酸侵蝕，故不適于用在酸性環(huán)境。屮堿玻璃纖維只是用于生產(chǎn)2、C-玻璃亦稱屮堿玻璃，其特點(diǎn)是耐化學(xué)性特別是耐酸性優(yōu)于無(wú)堿玻璃，但電氣性能差, 機(jī)械強(qiáng)度低于無(wú)堿玻璃纖維10%20%,通常國(guó)外的中堿玻璃纖維含一定數(shù)量的三氧 化二硼，而我國(guó)的中堿玻璃

15、纖維則完全不含硼。在國(guó)外，:二二二二二-二 耐腐蝕的玻璃纖維產(chǎn)品，如用生產(chǎn)玻璃纖維表而氈等，也用于增強(qiáng)瀝青屋而材料， 但在我國(guó)屮堿戒璃纖維占據(jù)玻璃纖維產(chǎn)量的一大半（60%）,廣泛用于玻璃鋼的增強(qiáng) 以及過(guò)濾織物，包扎織物等的生產(chǎn)，因?yàn)槠淙烁竦陀跓o(wú)堿玻璃纖維而有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。3、高強(qiáng)玻璃纖維英特點(diǎn)是高強(qiáng)度、高模量，它的單纖維抗拉強(qiáng)度為2800MPa,比無(wú)堿玻 纖抗拉強(qiáng)度高25%左右，彈性模量86000MPa，比E-玻璃纖維的強(qiáng)度高。用它們生產(chǎn) 的玻璃鋼制品多用于軍工、空間、防彈盔甲及運(yùn)動(dòng)器械。但是由于價(jià)格昂貴，目前在 民用方而還不能得到推廣，全世界產(chǎn)量也就兒T噸左右。4、AR玻璃纖維匚亦稱耐堿玻璃

16、纖維，主要是為了增強(qiáng)水泥而研制的。5、健器肇聘勰馨薙是1種典型的鈉硅酸鹽玻璃，因耐水性很差，6、占齊事玻硒左Tf申改進(jìn)的無(wú)硼無(wú)徴玻璃用于生產(chǎn)耐酸耐水件好的玻 魅淮典艦誌畫(huà)堿鶴瞬忑牖畀酸性比中堿玻纖也優(yōu)越7、D玻璃亦稱低介電玻璃，用于生產(chǎn)介電強(qiáng)度女*的低介電玻璃纖維。除了以上的玻璃纖維成分以外，近年來(lái)還出現(xiàn)一種新的無(wú)堿玻璃 纖維，它完全不含硼，從而減輕環(huán)境污染，但其電絕緣炸能以機(jī)械性 能都與傳統(tǒng)的E戒璃相似。另外還有一種雙玻璃成分的玻璃纖維，C 用在生產(chǎn)玻璃棉中，據(jù)稱在作玻璃鋼增強(qiáng)材料方面也有瘻力二些外還 有無(wú)氟玻璃舜維，是為環(huán)保要求而開(kāi)發(fā)出來(lái)的改進(jìn)型無(wú)堿吸璃纖維。玻璃纖維制品品種與用途 1、無(wú)

17、捻粗紗無(wú)捻粗紗是由平行原絲或平行單絲集 束而成的。無(wú)捻粗紗按玻璃成分可劃分為： 無(wú)堿玻璃無(wú)捻粗紗和中堿玻璃無(wú)捻粗紗。 生產(chǎn)玻璃粗紗所用玻纖直徑從1223pm。 無(wú)捻粗紗的號(hào)數(shù)從150號(hào)到9600號(hào)(tex) o無(wú)捻粗紗可直接用于某些復(fù)合材 料工藝成型方法中，如纏繞、拉擠工藝， 因其張力均勻，也可織成無(wú)捻粗紗織物， 在某些用途中還將無(wú)捻粗紗進(jìn)一步短切。2、無(wú)捻粗紗織物（方格布）方格布是無(wú)捻粗紗平紋織物，是手糊玻璃鋼重要基材。方 格布的強(qiáng)度主要在織物的經(jīng)緯方向上，對(duì)于要求經(jīng)向或緯 向強(qiáng)度高的場(chǎng)合，也可以織成單向方格布，它可以在經(jīng)向 或緯向布置較多的無(wú)捻粗紗。對(duì)方格布的質(zhì)量要求如下：織物均勻，布邊平

18、直， 布面平整呈席狀，無(wú)污漬、起毛、折痕、皺紋等；經(jīng)、 緯密，面積重量，布幅及卷長(zhǎng)均符合標(biāo)準(zhǔn)；卷繞在牢固 的紙芯上，卷繞整齊；迅速、良好的樹(shù)脂透性；織物 制成的層合材料的干、濕態(tài)機(jī)械強(qiáng)度均應(yīng)達(dá)到要求。 用方格布鋪敷成型的復(fù)合材料其特點(diǎn)是層間剪切強(qiáng)度低， 而3莊和疲勞弓畠度差。3、玻璃纖纟隹氈片一（1）短切原絲氈將玻璃原絲（有時(shí)也用無(wú)捻粗紗）切割成50mm長(zhǎng)， 將其隨機(jī)但均勻地鋪陳在網(wǎng)帶上，隨后施以乳液粘結(jié)劑或撒布上粉末結(jié)劑經(jīng) 加熱固化后粘結(jié)成短切原絲氈。短切氈主要用于手糊、連續(xù)制板和對(duì)模模壓 和SMCI：藝中。對(duì)短切原絲氈的質(zhì)量要求如2沿寬度方向命積質(zhì)量均勻; 短切原絲在氈面中分布均勻，無(wú)大孔

19、眼形成，粘結(jié)劑分布均勻；具有適 罩的干氈強(qiáng)度；優(yōu)良的樹(shù)脂浸潤(rùn)及浸透性。（2）連續(xù)原絲氈將拉絲過(guò)程中形成的玻璃原絲或從原絲筒中退解出來(lái) 的連續(xù)原絲呈8字形鋪敷在連續(xù)移動(dòng)網(wǎng)帶上，經(jīng)粉末粘結(jié)劑粘合而成。連續(xù)玻 纖原絲氈中纖維是連續(xù)的，故其對(duì)復(fù)合材料的增強(qiáng)效果較短切氈好。主要用 在拉擠法、RTM法、壓力袋法及玻璃氈增強(qiáng)熱塑料（GMT）等工藝中。（3）表面氈玻璃鋼制品通常需要形成富有樹(shù)脂層，這一般是用中堿玻 璃表面氈來(lái)實(shí)現(xiàn)。這類氈由于采用中堿玻璃（C）制成，故賦予玻璃鋼耐化 學(xué)性特別是耐酸性，同時(shí)因?yàn)闅直　⒉＠w直徑較細(xì)之故，還吋吸收較多樹(shù)脂 形成富樹(shù)脂層，遮住了玻璃纖維增強(qiáng)材料（如方格布）的紋路，起到表

20、面修 飾作用二帶起形成三維結(jié)構(gòu)。所用底材吋以是玻璃纖維或其它纖維的?。?）針刺氈針刺氈或分為短切纖維針刺氈和連續(xù)原絲針刺氈。短切纖 維針刺氈是將玻纖粗紗短切成50mm,隨機(jī)鋪放在預(yù)先放置在傳送帶上的底 材上，然后用帶倒鉤的針進(jìn)行針刺，針將短切纖維刺進(jìn)底材中,而鉤針又將 織物，這種針刺氈有絨毛感。其主要用途包括用作隔熱隔聲材料、襯熱材料、 過(guò)濾材料，也町用在玻璃鋼生產(chǎn)中，但所制玻璃鋼強(qiáng)度較低，使用范圍有限。 另一類連續(xù)原絲針刺氈，是將連續(xù)玻璃原絲用拋絲裝置隨機(jī)拋在連續(xù)網(wǎng)帶上， 經(jīng)針板針刺，形成纖維相互勾連的三維結(jié)構(gòu)的氈。這種氈主要用于玻璃纖維 增強(qiáng)熱塑料可沖壓片材的生產(chǎn)。（5）縫合氈短切玻璃纖維

21、從50mm乃至60cm長(zhǎng)均對(duì)用縫編機(jī)將其縫 合成短切纖維或長(zhǎng)纖維氈，前者町在若十用途方面代替?zhèn)鹘y(tǒng)的粘結(jié)劑粘結(jié)的 短切氈，后者則在一d程茂上代替連續(xù)原絲氈。它們的共同優(yōu)點(diǎn)是不含粘結(jié) 劑，避免了生產(chǎn)過(guò)程的污染，同吋浸透性能好，價(jià)格較低。玻璃纖維織物 (1)玻璃布我國(guó)生產(chǎn)的玻璃布，分為無(wú)堿和中堿兩類， 國(guó)外大多數(shù)是無(wú)堿玻璃布。玻璃布主要用于生產(chǎn)各種電絕 緣層壓板、印刷線路板、各種車(chē)輛車(chē)體、貯罐、船艇、模 具等。中堿玻璃布主要用于生產(chǎn)涂塑包裝布，以及用于耐 腐蝕場(chǎng)合。織物的特性由纖維性能、經(jīng)緯密度、紗線結(jié)構(gòu) 和織紋所決定。經(jīng)緯密度又由紗結(jié)構(gòu)和織紋決定。經(jīng)緯密 加上紗結(jié)構(gòu)，就決定了織物的物理性質(zhì)，如重量

22、、厚度和 斷裂強(qiáng)度等。有五種基本的織紋：平紋、斜紋、緞紋、羅 紋和席紋。 (2)單向織物單向織物是一種粗經(jīng)紗和細(xì)緯紗織成的四 經(jīng)破緞紋或長(zhǎng)軸緞紋織物。其特點(diǎn)是在經(jīng)紗主向上具有高 強(qiáng)度。組合玻璃纖維增強(qiáng)材料 70年代以來(lái)，出現(xiàn)了把短切原絲氈、連續(xù)原絲氈、 無(wú)捻粗紗織物和無(wú)捻粗紗等，按一定的順序組合 起來(lái)的增強(qiáng)材料，大體有以下幾種：(1) 短切原絲氈+無(wú)捻粗紗織物(2) 短切原絲氈+無(wú)捻粗紗布+短切原絲氈(3) 短切原絲氈+連續(xù)原絲氈+短切原絲氈(4) 短切原比氈+隨機(jī)無(wú)捻粗紗(5) 短切原絲氈或布+單向碳纖維(6) 短切原絲+表面氈(7) 玻璃布+單向無(wú)捻粗紗或玻璃細(xì)棒+玻璃布碳纖維碳纖維是由有

23、機(jī)纖維或低分子桂氣體原料 加熱至1500°C所形成的纖維狀碳材料，其 碳含量在90%以上。碳（石墨）纖維具有低密度、高強(qiáng)度、 高模量、耐高溫、抗化學(xué)腐蝕、低電阻、 高熱導(dǎo)、低熱膨脹、耐化學(xué)輻射等優(yōu)良特 性，此外，還具有纖維的柔曲性和可編性， 比強(qiáng)度和比模量?jī)?yōu)于其它纖維增強(qiáng)你。碳(石墨)纖維的主要用途(1) 宇航工業(yè)用作導(dǎo)彈防熱及結(jié)構(gòu)材料如火箭噴管、鼻錐、大面積防 熱層；衛(wèi)星構(gòu)架、天線、太陽(yáng)能翼片底板、衛(wèi)星火箭結(jié)合部件；航天飛機(jī)機(jī) 頭，機(jī)翼前緣和艙門(mén)等制件；哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的測(cè)量構(gòu)架，太陽(yáng)能電池板和 無(wú)線電天線。(2) 航空工業(yè)用作主承力結(jié)構(gòu)材料，如主翼、尾翼和機(jī)體；次承力構(gòu) 件，如方向

24、舵、起落架、副翼、擾流板、發(fā)動(dòng)機(jī)艙、整流罩及座板等，此外 還有C/C剎車(chē)片。(3) 交通運(yùn)輸用作汽車(chē)傳動(dòng)軸、板簧、構(gòu)架和剎車(chē)片等制件；船舶和 海洋工程用作制造漁船、魚(yú)雷快艇、快艇和巡邏艇，以及賽艇的桅桿、航桿、 殼體及劃水漿；海底電纜、潛水艇、雷達(dá)罩、深海油田的升降器和管道。(4) 運(yùn)動(dòng)器材用祚網(wǎng)璨、羽毛錄、和塵琢Ji及桿、棒喙、曲棍球和高 爾夫球桿、自行車(chē)、賽艇、釣桿、滑雪板、雪車(chē)等。(5) 土木建筑幕墻、嵌板、間隔壁板、橋梁、架設(shè)跨度大的管線、海 翔癱耦爛強(qiáng)筋、地板、窗框、管道、海洋浮桿、面狀發(fā)熱嵌板、抗W 其鏗並化工用的防腐泵、閥、槽、罐；催化劑，吸附劑和密封 制品等。生體和醫(yī)療器材如人

25、造骨骼、牙齒、韌帶、X光機(jī)的床板和膠卷盒。 編織機(jī)用的劍竿頭和劍竿防靜電刷。其它還有電磁屏蔽、電極度、音響、減 磨、儲(chǔ)能及防靜電等材料也已獲得廣泛應(yīng)用。添加劑添加劑在復(fù)合材料中的作用有以下幾方面：(1) 穩(wěn)定化作用樹(shù)脂基復(fù)合材料在制備、貯存、加工和使用過(guò)程中容 易老化變質(zhì)，性能明顯降低，為了防止或延緩復(fù)合材料的老化，在復(fù)合材料 制備、加工過(guò)程中就需添加一類穩(wěn)定劑，也稱為防老劑。穩(wěn)定化添加劑主要 是抑制由氧、光和熱等引起的復(fù)合材料在制備、加工和應(yīng)用時(shí)產(chǎn)生的老化過(guò) 程。(2) 改善力學(xué)性能對(duì)于樹(shù)脂基復(fù)合材料，為了改善它們的某些力學(xué)性 能，如拉伸強(qiáng)度、破度、剛性、抗沖擊強(qiáng)度等，可在復(fù)合材料制備加工時(shí)

26、， 添加一些對(duì)以改善力學(xué)性能的添加劑。如以壞氧樹(shù)脂為基體的復(fù)介材料在交 聯(lián)固化之后，破度較大、強(qiáng)度較高，但韌性較差，抗沖擊性能不理想，為了 改善它的抗沖擊性能，町添加能提高韌性的添加劑。寸料之間的潤(rùn)滑性，從而改善復(fù)合材料的加(3) 改善加工性能復(fù)合材料在制備和加工過(guò)程中經(jīng)常添加一些稀釋劑， 以改善復(fù)合材料的加工性能，如提高流動(dòng)性及脫模性。稀釋劑的加入對(duì)以降 低樹(shù)脂的粘度，改善膠液對(duì)增強(qiáng)材料的浸潤(rùn)件，還便于把樹(shù)脂固化過(guò)程中放 出的能量傳遞出來(lái)，并町適半延長(zhǎng)膠液的使用期。潤(rùn)滑劑的加入對(duì)以提高聚 合物分子之間以及聚合物與增強(qiáng)7工栓。(4) 阻燃作用隨著復(fù)合材料在航空、汽車(chē)、建筑及電器 等方面應(yīng)用的迅

27、速擴(kuò)大，對(duì)其阻燃性能的要求也越來(lái)越高， 樹(shù)脂基復(fù)合赫料基體多數(shù)是由碳?xì)浠蠝珮?gòu)成的肴機(jī)聚合 物，具有可燃性，因此在復(fù)合材料的加工過(guò)程中，需要添 加一類建復(fù)合赫料達(dá)到一定阻燃要求的潦加劑，這類添加 劑通稱為阻燃劑。(5) 改進(jìn)表面性能為了防止復(fù)合材料加工和使用時(shí) 產(chǎn)生靜電的危害，在復(fù)合材料制備時(shí)常常加入一類具有表 面活征的添加劑物質(zhì)，以衣善復(fù)合初料的表面性能，這類 添加劑包括抗靜電劑和防霧劑等。(6) 改善外觀質(zhì)量在復(fù)合材料及其制品加工或制備 時(shí)，為了改善復(fù)合材料及其制品的外觀質(zhì)量，常加入一類 能賦予復(fù)合材料外觀光潔或使制品具有各種色彩的添加劑， 這類添加劑有著色劑和潤(rùn)滑劑。引發(fā)劑與促進(jìn)劑弓I發(fā)

28、刑（initiator）是指在聚合反應(yīng)中能使單體分子或線型分子鏈中含肴雙鍵的低分子活化而成為游離基，并進(jìn)行連鎖反應(yīng)的物質(zhì)。不飽和聚酯樹(shù)脂一般可以通過(guò)弓發(fā)劑（或光或其它引發(fā)方式等） 與交聯(lián)劑分了屮的雙鍵發(fā)生口由基共聚反應(yīng)，使線型分子交聯(lián)或具有 網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的體型分了。采用引發(fā)劑固化樹(shù)脂時(shí)，可以頁(yè)效地控制反應(yīng)速度，在配以適當(dāng) 的促進(jìn)劑后，滿足固化工藝要求，得到穩(wěn)定質(zhì)量的產(chǎn)品。脂在支，促使有不飽和聚酯樹(shù)脂用的有機(jī)過(guò)氧化物臨界溫度都在60°C以上 不 滿足室溫固化要求，.只有在還原劑、（或氧化劑？的存在下，有機(jī)過(guò)氧 丫-,無(wú) 這樣，有機(jī)過(guò)氧牝物的分解溫度旬 在室溫下分解，因此，由引發(fā)劑與促進(jìn)劑組

29、成的體系常稱為引發(fā)系統(tǒng)。阻聚劑與緩聚劑阻聚劑：指能迅速與游離基作用，減慢或抑制不希望有的化學(xué)反應(yīng)物 質(zhì)乙用于延長(zhǎng)某些單體和樹(shù)脂的貯存期。也稱聚合終止劑，它包括阻 聚劑和緩聚劑。阻聚劑可以防止聚合作用的進(jìn)行，在聚合過(guò)程屮產(chǎn)生誘導(dǎo)期（即 聚合速度為零的一段時(shí)間），誘導(dǎo)期的長(zhǎng)短與阻聚劑含量成正比，阻 聚劑消耗完后，誘導(dǎo)期結(jié)束，即按無(wú)阻聚劑存在時(shí)的正常速度進(jìn)行。 阻聚劑可以防止聚合作用的進(jìn)行，在聚合過(guò)程中產(chǎn)生誘導(dǎo)期（即聚合 速度為零的一段時(shí)間），誘導(dǎo)期的長(zhǎng)短與阻聚劑含量成正比，阻聚劑 消耗完后，誘導(dǎo)期結(jié)束，即按無(wú)阻聚劑存在時(shí)的正常速度進(jìn)行。緩聚劑是調(diào)節(jié)樹(shù)脂的放熱性能，以滿足工藝要求的添加劑，它不產(chǎn)生

30、計(jì)矍醪余速度，緩聚劑除不少品種與阻聚劑相同外，最有 人 奠際上，応聚劑：緩聚劑及穩(wěn)定劑都是樹(shù)脂交聯(lián)固化反應(yīng)的抑制 劑，其作用原理都是吸收、消滅可以引發(fā)樹(shù)脂交聯(lián)固化的游離基，是 游離基的抑制劑，在某一種樹(shù)脂屮，消滅游離基能力強(qiáng)，即為阻聚作 用；在另一種樹(shù)脂中，只起減弱游離基活性者，即為緩聚作用。增韌劑與稀釋劑增韌劑：是具有降低復(fù)合材料脆性和提高復(fù)合材料抗沖擊 性能的一類助劑。可分為活性增韌劑與非活性增韌劑兩類， 活性增韌劑是指其分子鏈上含有能與基體樹(shù)脂反應(yīng)的活性 基團(tuán)，它能形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，增加一部分柔性鏈，從而提高 復(fù)合材料的抗沖擊性能。非活性增韌劑則是一類與基體樹(shù) 脂很好相溶、但不參與化學(xué)反應(yīng)的

31、增韌劑。稀釋劑：是一類使液體樹(shù)脂粘度變稀薄時(shí)的液體物質(zhì)。這 不能溶解樹(shù)脂，但能部分代替溶劑。稀釋劑的作用是降低 樹(shù)脂粘度，使樹(shù)脂具有流動(dòng)性，改善樹(shù)脂對(duì)增強(qiáng)材料、填 料等的浸潤(rùn)性；控制固化時(shí)的反應(yīng)熱；延長(zhǎng)樹(shù)脂固化體系 的適用期；填料用量增加，降低成本。按不同的樹(shù)脂需要， 所用的稀釋劑也不同。環(huán)氧樹(shù)脂固化劑固化劑又名硬化劑、熟化劑或變定劑，是 一類增進(jìn)或控制固化反應(yīng)的物質(zhì)或混合物。樹(shù)脂固化是經(jīng)過(guò)縮合、閉環(huán)、加成或催化 等化學(xué)反應(yīng)，使熱固性樹(shù)脂發(fā)生不可逆的 變化過(guò)程，固化是通過(guò)添加固化（交聯(lián)） 劑來(lái)完成的?？寡鮿┮活惸芤种苹驕p緩高分子材料自動(dòng)氧化反應(yīng) 速度的物質(zhì)。樹(shù)脂、塑料、橡膠及復(fù)合材料在成 型加

32、工、貯存和使用過(guò)程中不可避免地要與氧氣 及光接觸，再加上溫度的變化，導(dǎo)致它們?cè)谕庥^、 結(jié)構(gòu)和性能上發(fā)生變化，也即老化。引起上述變 化的外界因素以氧、光、熱三個(gè)因素最為重要。 這三種因素造成高分子材料的自動(dòng)氧化反應(yīng)和熱 分解反應(yīng)，使高分子聚合物降解，產(chǎn)生一系列變 化。為了抑制和減緩高分子材料的氧化降解，延 長(zhǎng)它們的使用壽命，提高其便用份值，常常在高 分子材疽里加夭少時(shí)能捕剖或滿嫁咼分字材M降 解老化的物質(zhì)，即抗氧劑。光穩(wěn)定劑太陽(yáng)光對(duì)復(fù)合材料及其它高分子材料都能引起不同程 度的破壞，導(dǎo)致聚合物降解，使得制品的外觀及性能變壞, 這種過(guò)程稱之為光氧化或光老化。產(chǎn)生光老化的主要原因 是太卩白光審紫外光用

33、O光穩(wěn)定劑是一類能夠抑制或減弱光降解作用，提高聚 合物和復(fù)合材料耐光性能的物質(zhì)，由于大多數(shù)光穩(wěn)定劑都 吸收紫外光，所以習(xí)慣上也常把這類物質(zhì)稱為紫外線吸收 就一光穩(wěn)定劑對(duì)丁防止復(fù)合材料的光老化、延長(zhǎng)它們的使 用壽命效果非常顯著，而且用量也很小，一般僅為聚合物 質(zhì)量的0.01%0.5%。光穩(wěn)定劑的品種很多，按作用機(jī)理分類，包括有光屏 蔽劑類、紫外線吸收劑類、自由基捕獲劑類及淬滅劑類。 按化學(xué)結(jié)構(gòu)分類，有水楊酸酯類、二苯甲酮類、苯并三醴 類、受阻胺類及有機(jī)牒纟各合物等。熱穩(wěn)定劑熱穩(wěn)定劑是一類能防止和減少聚合物在加 工和使用過(guò)程中受熱而發(fā)生降解或交聯(lián)， 延長(zhǎng)復(fù)合材料使用壽命的添加劑。常用的 穩(wěn)定劑主要

34、成分分類可分為鹽基類、脂肪 酸皂類、有機(jī)錫化合物、復(fù)合型熱穩(wěn)定劑 及純有機(jī)化合物類。填料填料的作用機(jī)理：填料作為添加劑，主要是通過(guò)它占據(jù)體積發(fā)揮 作用，由于填料的存在，基體材料的分子鏈就不能再占據(jù)原來(lái)的全部 空間，使得相連的鏈段在某種程度上被固定化，并可能引起基體聚合 物的取向。由于填料的尺寸穩(wěn)定性，在填充的聚合物中，聚合物界面觀肄嗚懿鶴料啣翳謂度轆i議希翳區(qū)域內(nèi)的分了鏈運(yùn)動(dòng)受到限制，而使玻璃化溫度上升，熱變形溫度提 高，收縮率降低，彈性模量、硬度、剛度、沖擊強(qiáng)度提高。冊(cè)高翳靡紛苛務(wù)料廳鶴附腮絃填料的作用：降低成型制件的收縮率，提高制品的尺寸穩(wěn)定性、 表面光潔度、平滑性以及平光性或無(wú)光性等;樹(shù)

35、脂粘度有效的調(diào)節(jié) 劑;可滿足不同性能要求,提高耐磨性、改善導(dǎo)電作及導(dǎo)熱性等, 人多藪填料能提高材料沖擊強(qiáng)度及壓縮強(qiáng)度，但不能挺高拉伸強(qiáng)度；脫模劑是為防止成型的復(fù)合材料制品在模具上粘著，而在制品與模髯鑑鸚翹勰蠱便黠:（1）按脫模劑的使用方式不同有外脫模劑及內(nèi)脫模劑之分。外 脫模劑是直接將脫模劑涂敷在模具上；X KT iTiHi 制溫度稍低的化合物，在加熱成型工藝中將其 樹(shù)月 驢齧鷲理時(shí)保證制莫?jiǎng)┦菢?shù)黔點(diǎn)比普通模體濟(jì)脫模劑中，它與瘻態(tài) 俚盲固化樹(shù)脂不相容，在二定觀工溫度條件下，從樹(shù)脂基 檢異和制品之間形戯一層隔離喊。（2）按脫模劑的狀態(tài)不同有薄膜型（主要有聚酯、聚乙烯、聚 氯乙烯、玻璃紙、氮塑料薄

36、膜）、溶液型（主要有桂類、醇類、竣酸 及竣酸酯、竣酸的金屬鹽、酮、酰胺和鹵代怪）、膏狀及蠟狀（包括 硅酯、HK-50耐熱油膏、汽缸油、汽油與瀝青的溶液及蠟型）脫模劑。 基中蠟型脫模劑是應(yīng)用最廣泛的一類脫模劑，價(jià)格便宜、使用方便、 無(wú)毒、脫模效果好，缺點(diǎn)是會(huì)使制品表面沾汕污，影響表面上漆，漏 涂時(shí)會(huì)便脫模困難。對(duì)于成型形狀復(fù)雜的大型制品常與溶液型脫模劑 復(fù)合使甯。著色劑和觸變劑著色劑著色劑是能使制品著色的有機(jī)與無(wú)機(jī)的、 天然與合成的色料的總稱。觸變劑觸變劑是一種使液體樹(shù)脂基體（或膠衣樹(shù) 脂）變?yōu)榱鲃?dòng)性較好的添加劑，而撤除外力時(shí)， 如攪拌或剪切間斷時(shí)又或以恢復(fù)原來(lái)不易流動(dòng)的 狀態(tài)。觸變劑的作用是防

37、止樹(shù)脂在施工的斜面或 垂直面上流淌，避免樹(shù)脂含量在上下層不均勻現(xiàn) 象，從而保證制品的質(zhì)量。常用的觸變劑有氣相 二氧化硅、沉淀二氧化硅。其它的觸變劑有石棉、 高嶺土、凹凸棒土、乳液法氯乙烯化合物等。阻燃劑以樹(shù)脂和橡膠為基體的復(fù)合材料含有大量的有機(jī)化合物，具有一定的可燃性。阻燃劑是一類能阻止聚合物材料引燃 或抑制火焰?zhèn)鞑宓奶砑觿?。最常用的和最重要的是阻燃?是磷、漠、氯、錘和鋁的化合物。阻燃劑根據(jù)使用方法可 分為添加型和反應(yīng)型兩大類。添加型阻燃劑主要包括磷酸 酯、鹵代姪及氧化錘等，它們是在復(fù)合材料加工過(guò)程中摻 合于復(fù)合材料里面，使用方便，適應(yīng)面大但對(duì)復(fù)合材料的 性能有影響。反應(yīng)型阻燃劑是在聚合物制

38、備過(guò)程中作不一 種單體原料加入聚合體系，使之通過(guò)化學(xué)反應(yīng)復(fù)合到聚合 物分子鏈上，因此對(duì)復(fù)合材料的性能影響較小，且阻燃性 持久。反應(yīng)型阻燃劑主要包括含磷多元醇及鹵代酸酹等。偶聯(lián)劑是一類具有兩不同性質(zhì)官能團(tuán)的物質(zhì)，它們分子中的一部 分官能團(tuán)可與有機(jī)分子反應(yīng)，另一部分官能團(tuán)可與無(wú)機(jī)物 表面的吸附水反應(yīng)，形成牢固的粘合。偶聯(lián)劑在復(fù)合材料 中的作用在于它既能與增強(qiáng)材料表面的某些基團(tuán)反應(yīng)，又 能與基體樹(shù)脂反應(yīng)，在增強(qiáng)材料與樹(shù)脂基體之間形成一個(gè) 界面層，界面層能傳遞應(yīng)力，從而增強(qiáng)了增強(qiáng)材料與樹(shù)脂 Z間粘合強(qiáng)度，提高了復(fù)合材料的性能，同時(shí)還可以防止 不與其它介質(zhì)向界面滲透，改善了界面狀態(tài)，有利于制品 的而孑老化、sf應(yīng)力及電絕緣性能。硅烷偶聯(lián)劑硅烷偶聯(lián)劑的通式為RSiX3,式中R代表氨基、 銃基、乙烯基、環(huán)氧基、氧基及甲基丙烯酰氧基等基團(tuán)， 這些基團(tuán)和不同的基體樹(shù)脂均具有較強(qiáng)的反應(yīng)能力，X代 表能夠水府軍的憂氧某（加甲氧基、乙氧基等）。成型工藝谿帽騎蠶勰，仙冊(cè)鸚熱隨蘇鋤跚融，噌 前聚合物基符合材料的成型方法已有20多種，并成功地用于工業(yè)生產(chǎn)，如：(1)手糊成型工藝一濕法鋪層成型法;(2) 陵射成型工藝；(3) 樹(shù)脂傳遞模塑成型技術(shù) (RTM技術(shù))；(4) 袋壓法(壓力袋法)成型；(5