聚合物基复合材料基体材料课件.ppt

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1、第3章基体材料复合材料是由增强材料和基体组成的，在成型过程中，基体经过一系列物理的、化学的和物理化学的复杂变化过程，与增强材料复合成为具有一定形状的整体。与其它材料加工工艺相比，复合材料成型工艺具有如下特点。(1)材料制造与制品成型同时完成一般情况下,复合材料的生产过程，也就是制品的成型过程。材料的性能必须根据制品的使用要求进行设计，因此在选择材料、设计配比、确定纤维铺层和成型方法时，都必须满足制品的物化性能、结构形状和外观质量要求等。(2)制品成型比较简便一般热固性复合材料的树脂基体，成型前是流动液体，增强材料是柔软纤维或织物，因此，用这些材科生产复合材料制品，所需工序及设备要

2、比其它材料简单的多，对于某些制品，仅需一套模具便能生产。1船体阴模制出来的船体成品因此基体材料的性能直接影响复合材料的性能，复合材料的成型方法与工艺参数的选择，主要由基体的工艺性决定。2复合材料的力学性能，就纵向拉伸性能来说，主要取决于增强材料，但也不能忽视基体的作用。对于复合材料的横向拉伸性能、纵向压缩性能、剪切性能、耐热性能和耐介质性能等，则与基体性能关系更为密切。3基体的黏度、使用期直接影响增强材料的浸渍、复合材料的铺层和预浸料的储存。因此，研究和了解基体材料的构成、作用和性能是十分重要的。43.1.1基体材料的基本组分及其作用1）聚合物基体聚合物是基体的主要组分，它对复合

3、材料的技术性能、成型工艺及产品的价格都有直接影响。作为复合材料树脂的要求①力学性能②介电性能③耐热性能④耐老化性能⑤工艺性能生产中常用的树脂有：不饱和聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂、双马来酰亚胺树脂、聚酰亚胺树脂等。5优点酚醛树脂环氧树脂不饱和聚酯树脂1、容易制成B阶树脂，有优良的预浸渍特点2、固化物耐高温特性，特别是高温强度比不饱和聚酯好3、热变形温度高，脱模时变形小4、有优良的耐燃性5、可用水和醇的混合溶剂，操作方便6、价格低廉1、固化收缩小2、固化物机械强度高，尺寸稳定性好3、树脂保存期长，选择固化剂可以制成B阶树脂，有良好的预浸渍特点4、粘接性好5、电性能，耐腐蚀性能优良6

4、、固化物无异味，能用于食品行业1、固化时无挥发性副产品，几乎可以达到100%固化2、固化快,固化收缩小可以作到零收缩3、可着色，获得透明美观的涂膜4、能赋予柔软性、硬质、耐候性、耐药品性5、机械和电性能优良6、可用于多种手段实现固化三大热固性树脂的特点6缺点酚醛树脂环氧树脂不饱和聚酯树脂1.固化比不饱和聚酯树脂慢，到完全固化需较长时间2.一般，固化物硬而脆，但经过改性能做到半硬质3.固化时有副产物产生4.固化物颜色在褐色和黑色之间，不能随意着色5.一阶树脂保存期短1.固化剂毒性太大，操作应十分注意2.固化时间比不饱和聚酯树脂长，达到完全固化需要长时间热处理3.黏度高，浸渍玻璃纤维

5、需一定的时间4.固化放热峰高5.价格较高1.一般空气中氧的存在会防碍固化2.硫磺、酚类化合物混入时，固化困难３.易燃、燃烧时发烟多、有毒、有低落物４.粘稠液体有特殊的臭味５.固化方法不当时制品易产生裂纹三大热固性树脂的特点72）辅助剂为了改进树脂的工艺性能，固化后制品的性能，或者为了降低成本，需要在基体配方中加入适当的辅助剂。（1）固化剂、引发剂与促进剂：引发树脂与交联单体的交联反应；如环氧树脂本身是热塑性线形结构，必须用固化剂使它交联成网状结构大分子，成为不熔的固化产物。不饱和聚酯树脂的固化可以在加热条件下采用引发剂，或在室温条件下使用引发剂和促进剂固化的办法进行。基体很少是单

6、一的聚合物，往往还包含其他的辅助材料。8（2）稀释剂：降低粘度；粘度是基体的一项重要工艺参数。非活性稀释剂：不参与树脂的固化反应，通常在浸胶后都要经过烘干过程，将大部分稀释剂除去。如：丙酮、乙醇、甲苯和苯等，用量一般为树脂质量的10％～60％。许多酚醛树脂和环氧树脂常加入非活性稀释剂。活性稀释剂：参与树脂的固化反应，成为网状结构的组成部分，它的选择和用量取决与稀释剂的结构和树脂类型。9（3）增韧剂、增塑剂。(降低固化后树脂的脆性，提高冲击强度而加入的组分）对一些玻璃化温度较高的聚合物，为制得室温下软质的制品和改善加工时熔体的流动性能，需要加入一定量的增塑剂或增韧剂。也使制品的模量

7、降低，刚性和脆性减小。增塑剂作用：增塑剂分布在大分子链之间，不参与固化反应，只是降低分子间作用力，降低交联密度。因而具有降低聚合物玻璃化温度及成型温度的作用。同时又导致强度和耐热性下降。常用的增塑剂有邻苯二甲酸酯、磷酸酯等。增韧剂作用：增韧剂多为线形聚合物，带有活性基团，直接参加固化反应，如在环氧树脂中加入聚酰胺、聚硫橡胶、羧基丁氰橡胶和聚酯等，在酚醛树脂中加入丁氰橡胶等。增韧剂在不降低树脂的强度情况下提高韧性，有的还可以不降低树脂的耐热性。10手糊成型工艺(HandLay-up