聚合物复合材料的成型工艺

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1、第三章　聚合物基复合材料及成型工艺1、聚合物基复合材料2、成型工艺1特点：比强度大，比模量大；耐疲劳性能好；减震性能好；耐烧蚀性能好；工艺性好。3.1聚合物基复合材料23.1.1基体材料(一)热固性聚合物:⑴.不饱和聚酯树脂a.结构特征：由饱和二元酸、不饱和二元酸与二元醇经缩聚反应合成的线型预聚体。b.固化：•固化剂---乙烯、苯乙烯、丁二烯等单体。•引发剂---过氧化物（加热固化）•促进剂---苯胺类和有机钴，室温固化。3c.特点粘度低，工艺性好。综合性能好，价廉，用量约占80%。有毒，体积收缩大，耐热性、强度和模量较低。一般不与高强度的碳纤维复合

2、，与玻璃纤维复合制作次受力件。4a.双酚型其中R:CH3│-C-│CH3A丙基-CH2-F亚甲基O‖-S-‖OS砜双酚型环氧含硬性苯环，链刚性较高，只能用于聚合度低的树脂。耐热性好，强度高，韧性差。(2)、环氧树脂固化特点：环氧活性基都在链两端，固化交联点不高。5b.非双酚型三聚氰酸环氧含三氮杂环，有自熄性，耐电弧性好。链内含有环氧基，交联密度高，结合强度及耐热性均提高。6c.胺基环氧含高极性的酰胺键，粘结性好，力学性能较高；但耐水性差，电性能有所下降。d.脂环族环氧不含苯环，含脂环，稳定性更高，热学性能好，耐紫外线，不易老化。粘度低，工艺性好。e.脂肪族环

3、氧---高韧性环氧无六环状硬性结构，冲击韧性好，但与纤维结合力较差。7环氧树脂固化：环氧树脂分子中都含有活泼的环氧基团，可与多种固化剂交联，形成网状结构。常用固化剂：二元胺类、二元酸酐类。芳香族胺或咪唑类固化剂，可提高强度及耐热性，但冲击韧性会降低。潜伏剂：单组份产品可加入潜伏剂，如双氰胺，室温下可存放6个月，145～165℃下，80min可固化。8•粘附力好，韧性较好，收缩率低。复合材料强度高，尺寸稳定。•电性能好。介电强度高，耐电弧优良的绝缘材料。•耐酸碱耐溶剂性强。•热稳定性良好。环氧树脂特点：9(3)．酚醛树脂由酚和醛缩合而成。酚/醛<0.9，碱催化

4、可得体型热固性树脂。O‖H–C-HOH│153固化：•加热固化•加固化剂，如六次甲基四胺或有机酸。碱性固化剂仍需加热，酸性固化剂可室温固化。分子结构10特点：耐热性高，可达315℃。价格最低。粘附性较差，收缩率大,气孔率高，性脆。改性：•引入柔性链。如：聚乙烯醇缩丁醛•降低树脂中-OH基的含量。如：以苯胺或二甲苯取代部分苯酚。提高电性能。•硼酸改性酚。吸水性、耐热性、脆性和电学性能均提高。11应用：酚醛树脂一般不与碳纤维复合，与玻璃纤维复合后，多用于电器绝缘材料。碳含量高78％，碳化收率达63％，因此可用于制作烧蚀材料，用于导弹、航天器再入大气层的防护层。1

5、2（二）热塑性聚合物与热固性聚合物相比：•力学性能、耐热性、抗老化性等都较差。•工艺简单、周期短、成本低、密度小、应用广。⑴．聚丙烯柔性无极性链。与纤维浸润性、结合力较差。复合增强效果有限。原料来源广泛，价格低，普通民用。⑵.聚酰胺（尼龙）链中含大量酰胺键，链间以氢键连接。结合力强，强度高，耐磨性好。使用温度<100℃，吸水率高。常用品种：尼龙6、66、1010、610等。13(3)．聚碳酸酯由双酚A的钠盐与碳酸双酰氯缩聚而成～O-－C--O-C～+NaClCH3CH3‖ONaO--C--ONa+Cl-C-Cl→CH3CH3‖O刚性苯环；变形小，抗蠕变，尺寸

6、稳定。可与玻璃纤维和碳纤维复合。14(4)．聚砜以砜和苯环连结成硬性链，可在100～150℃下长期使用。可与碳纤维复合，用于宇航和汽车工业。此外：耐高温的聚酰亚胺、双马来酰亚胺等杂环结构的聚合物，耐温可达300～400℃，也常作为复合材料的基材。153.1.2聚合物基复合材料基本性能•具有较高的比强度和比模量。•抗疲劳性能好，安全性高。•减振、隔音、保温、隔热。•弹性模量不高、断裂延伸率小、抗冲击强度差、横向强度、层间剪切强度低。•手工劳动强度大，质量不稳定。16品种1、GF增强热固性塑料（GFRP）----玻璃钢17⑴、聚酯玻璃钢加工性能最好。低粘度，可室

7、温固化；价低，用量占80%。⑵、环氧玻璃钢综合力学性能最好，耐蚀性好；粘度大，施工困难。⑶．酚醛玻璃钢耐热性最好,<350℃长期使用，短期可达1000℃；电学性能好，耐电弧。18玻璃钢采光板玻璃钢汽车保险杠玻璃钢型材透光型玻璃钢体育馆采光赛艇、帆船壳体192、GF增强热塑性塑料(FR-TP)特点：⑴、比重轻1.1～1.6⑵、抗儒变性等力学性能明显提高⑶、热学性能大大提高>50%⑷、尺寸稳定性提高20213、高强度纤维增强塑料22⑴、C纤维增强塑料比强度，比模量最高的材料；耐腐蚀耐热都很好。抗冲击性差，价格昂贵。⑵、芳纶纤维增强塑料•与塑料相容性好，价格适中，

8、应用前景广泛。•抗拉强度与C纤维相当，冲击强度远高于