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1、复合材料的基体 复合材料的基体是复合材料的连续相，起到将增强体黏复合材料的基体是复合材料的连续相，起到将增强体黏结成整体，并赋予复合材料一定形状、传递外界作用力、结成整体，并赋予复合材料一定形状、传递外界作用力、保护增强体免受外界环境侵蚀的作用。保护增强体免受外界环境侵蚀的作用。复合材料的基体主要有以下几种：复合材料的基体主要有以下几种：l聚合物材料聚合物材料1复合材料的基体材料课件一、金属材料 基体材料是金属基复合材料中增强体的载基体材料是金属基复合材料中增强体的载体，占有很大的体积比列，基体材料的力学物体，占有很大的体积比列，基体材料的力学物理性能将直接影响复合材料的性能。金属材料理性能将
2、直接影响复合材料的性能。金属材料分为结构金属材料和功能用金属基复合材料。分为结构金属材料和功能用金属基复合材料。2复合材料的基体材料课件1与传统金属材与传统金属材料相比，金属料相比，金属基复合材料具基复合材料具有较高的比强有较高的比强度、比刚度和度、比刚度和耐磨性耐磨性2与树脂基复合材与树脂基复合材料相比，金属基料相比，金属基复合材料具有优复合材料具有优良的导电、导热良的导电、导热性，高温性能好，性，高温性能好，可焊接可焊接3 与陶瓷材料相与陶瓷材料相比，金属基复合比，金属基复合材料具有高韧性材料具有高韧性和高冲击性能、和高冲击性能、热膨胀系数小等热膨胀系数小等优点优点金属复合材料的优点3复合
3、材料的基体材料课件结构复合材料的基体结构复合材料的基体结构复合材料的基体大致可分为结构复合材料的基体大致可分为轻金属基体轻金属基体和和耐热合金基体耐热合金基体两大类。两大类。（1）用于用于450以下的轻金属基体以下的轻金属基体铝、铝、镁合金镁合金（2）用于用于450700的复合材料的金属的复合材料的金属基体基体钛合金钛合金（3）用于用于1000以上的高温复合材料的以上的高温复合材料的金属基体金属基体镍基、铁基耐热合金镍基、铁基耐热合金和金属间化合物和金属间化合物4复合材料的基体材料课件 功能用金属基复合材料的基体功能用金属基复合材料的基体目前已有应用的功能金属基复合材料（不目前已有应用的功能金
4、属基复合材料（不含双金属复合材料）主要有用于微电子技含双金属复合材料）主要有用于微电子技术的电子封装和热沉材料、高导热、耐电术的电子封装和热沉材料、高导热、耐电弧烧蚀的集电材料、耐高温摩擦的耐磨材弧烧蚀的集电材料、耐高温摩擦的耐磨材料、耐腐蚀的电池极板材料等等。主要选料、耐腐蚀的电池极板材料等等。主要选用的金属基体是纯铝及铝合金、纯铜及铜用的金属基体是纯铝及铝合金、纯铜及铜合金、银、铅、锌等金属。合金、银、铅、锌等金属。功能用金属基复合材料所用的金属基体均功能用金属基复合材料所用的金属基体均具有良好的导热、导电性和良好的力学性具有良好的导热、导电性和良好的力学性能。能。5复合材料的基体材料课件
5、选择金属基体的原则及主要金属基金属选择金属基体的原则及主要金属基金属选择基体材料是要考虑复合材料的类型。比如连选择基体材料是要考虑复合材料的类型。比如连续增强纤维增强金属基体要求与纤维有良好的相续增强纤维增强金属基体要求与纤维有良好的相容性与塑性，而不要求基体有很强的强度，而非容性与塑性，而不要求基体有很强的强度，而非连续增强金属基复合材料要求金属基体强度很高。连续增强金属基复合材料要求金属基体强度很高。金属与合金品种繁多，目前用作金属基复合材料金属与合金品种繁多，目前用作金属基复合材料的金属有：铝及铝合金，镁合金，钛合金，镍合的金属有：铝及铝合金，镁合金，钛合金，镍合金，铜与铜合金，锌合金，
6、铅、钛铝、镍铝金属金，铜与铜合金，锌合金，铅、钛铝、镍铝金属间化合物等。间化合物等。6复合材料的基体材料课件二、陶瓷基体材料传统陶瓷是指陶器和瓷器，主要由含二氧化硅的传统陶瓷是指陶器和瓷器，主要由含二氧化硅的天然硅酸盐矿物质制成。包括玻璃、水泥、搪瓷天然硅酸盐矿物质制成。包括玻璃、水泥、搪瓷等等现代陶瓷：高纯度、高性能的氧化物、碳化物、现代陶瓷：高纯度、高性能的氧化物、碳化物、硼化物、氮化物等。如氧化铝陶瓷、碳化硅陶瓷、硼化物、氮化物等。如氧化铝陶瓷、碳化硅陶瓷、氮化硅陶瓷等。氮化硅陶瓷等。7复合材料的基体材料课件 由于单一的陶瓷存在脆性大，韧性差，很容易因存在的裂由于单一的陶瓷存在脆性大，韧
7、性差，很容易因存在的裂纹、空隙、杂质等缺陷而破碎。因此在陶瓷基体中添加其纹、空隙、杂质等缺陷而破碎。因此在陶瓷基体中添加其他成分，如陶瓷粒子，纤维或晶须，他成分，如陶瓷粒子，纤维或晶须，可提高陶瓷的韧性。可提高陶瓷的韧性。作为基体材料使用的陶瓷，应具有：优良的耐高温性质、作为基体材料使用的陶瓷，应具有：优良的耐高温性质、与纤维或晶须之间有良好的界面相容性以及较好的工艺性与纤维或晶须之间有良好的界面相容性以及较好的工艺性能等。能等。 常见的陶瓷基体有：微晶玻璃、氧化物陶瓷、非氧化常见的陶瓷基体有：微晶玻璃、氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷等物陶瓷等8复合材料的基体材料课件1 、微晶玻璃、微晶玻璃l微晶玻
8、璃是微晶玻璃是通过加入晶核剂等方法，经过热处理过通过加入晶核剂等方法，经过热处理过程在玻璃中形成晶核，再使晶核长大而形成的玻璃程在玻璃中形成晶核，再使晶核长大而形成的玻璃与晶体共存的均匀多晶材料，又称为玻璃陶瓷。与晶体共存的均匀多晶材料，又称为玻璃陶瓷。l微晶玻璃具有热膨胀系数小、导热系数较大等特点，微晶玻璃具有热膨胀系数小、导热系数较大等特点，同时还具有一定的机械强度。同时还具有一定的机械强度。l典型代表：典型代表：Li2O-Al2O3-SiO29复合材料的基体材料课件l应用较多的有：应用较多的有：Al2O3，MgO，SiO2，ZrO2，莫来石（莫来石（3Al2O3-2SiO2）等。具有高强
9、度、高）等。具有高强度、高硬度、耐高温、耐磨损、耐腐蚀等性能，但脆硬度、耐高温、耐磨损、耐腐蚀等性能，但脆性大。性大。l主要的增强物为：陶瓷颗粒或晶须。主要的增强物为：陶瓷颗粒或晶须。2 、 氧化物陶瓷氧化物陶瓷10复合材料的基体材料课件3 、 非氧化物陶瓷非氧化物陶瓷 指不含氧的指不含氧的金属碳化物、氮化物、硼化物和硅化物金属碳化物、氮化物、硼化物和硅化物等。等。自然界比较少，需要人工合成，是先进陶瓷特别是金属陶自然界比较少，需要人工合成，是先进陶瓷特别是金属陶瓷的主要成分和晶相，主要由共价键结合而成，也有一定瓷的主要成分和晶相，主要由共价键结合而成，也有一定的金属键成分。的金属键成分。 共
10、价键结合能比较高共价键结合能比较高材料有高的耐火度、高的硬度材料有高的耐火度、高的硬度（有的接近金刚石）、高的耐磨性，但脆性大，抗氧化能（有的接近金刚石）、高的耐磨性，但脆性大，抗氧化能力低。力低。 主要有主要有氮化硅陶瓷(Si3N4)、氮化硼和氮化钛陶瓷、碳化硅陶瓷等11复合材料的基体材料课件一、基体材料的组分及作用一、基体材料的组分及作用1.1.聚合物基体：聚合物基体： 基体材料主要成分，决定复合材料的性能、基体材料主要成分，决定复合材料的性能、成型工艺及价格。成型工艺及价格。要求：要求：具有较高的力学性能、介电性能、耐热性能和耐老具有较高的力学性能、介电性能、耐热性能和耐老化性能，并且要
11、施工简单，有良好的工艺性能。化性能，并且要施工简单，有良好的工艺性能。 三、聚合物基体材料三、聚合物基体材料12复合材料的基体材料课件2 、 辅助剂：辅助剂：（1 1）交联剂（引发剂、促进剂）交联剂（引发剂、促进剂） 交联剂交联剂：能在线型分子间起架桥作用从而使多个线型分：能在线型分子间起架桥作用从而使多个线型分子相互键合交联成网络结构的物质。子相互键合交联成网络结构的物质。 促进或调节聚合物分子链间促进或调节聚合物分子链间共价键或离子键形成的物质。也称为固化剂。共价键或离子键形成的物质。也称为固化剂。 引发剂引发剂：指一类容易受热分解成自由基的化合物，可用：指一类容易受热分解成自由基的化合物
12、，可用于引发烯类、双烯类单体的自由基聚合和共聚合反应，也可用于不于引发烯类、双烯类单体的自由基聚合和共聚合反应，也可用于不饱和聚酯的交联固化和高分子交联反应。饱和聚酯的交联固化和高分子交联反应。 促进剂促进剂：与催化剂或交联剂并用时，可以提高反应速率：与催化剂或交联剂并用时，可以提高反应速率的一种用量较少的物质。的一种用量较少的物质。 13复合材料的基体材料课件（2）稀释剂：降低聚合物基体粘度，便于施工。）稀释剂：降低聚合物基体粘度，便于施工。非活性稀非活性稀释剂：不参与树脂固化反应，树脂成型中挥发，加释剂：不参与树脂固化反应，树脂成型中挥发，加入量为入量为1060%。如：丙酮、乙醇、甲苯、苯
13、如：丙酮、乙醇、甲苯、苯活性活性稀释剂：不与树脂固化反应，成为材料成分，加入量为稀释剂：不与树脂固化反应，成为材料成分，加入量为10%。如：苯乙烯（不饱和）、环氧丙烷丁基醚。如：苯乙烯（不饱和）、环氧丙烷丁基醚 14复合材料的基体材料课件（3） 增韧（增塑）剂增韧（增塑）剂降低树脂刚性、提高塑性，将导致强度和耐热性下降。降低树脂刚性、提高塑性，将导致强度和耐热性下降。如：邻苯二甲酚酯、聚酰胺如：邻苯二甲酚酯、聚酰胺 等。等。（4）触变剂）触变剂提高树脂在静止状态下的粘度，在外力作用下，树脂又变成提高树脂在静止状态下的粘度，在外力作用下，树脂又变成流动性液体。适合于大型产品，尤其在垂直面上使用，
14、加入流动性液体。适合于大型产品，尤其在垂直面上使用，加入量为量为13%。如：活性如：活性SiO2(白炭黑白炭黑)、膨润土、聚氯乙烯粉。、膨润土、聚氯乙烯粉。15复合材料的基体材料课件（5） 填料填料降低成本，改善性能（降低收缩率，提高表面硬度和耐磨降低成本，改善性能（降低收缩率，提高表面硬度和耐磨性能、导电、导热等）。性能、导电、导热等）。如如：CaCO3、滑石粉、石英粉、金属粉。、滑石粉、石英粉、金属粉。（6） 颜料颜料用量用量约约0.55%要求：颜色鲜明，有耐热性和耐光性；在树脂中分散良好，要求：颜色鲜明，有耐热性和耐光性；在树脂中分散良好，不影响树脂固化。一般选用无机颜料，有机颜料影响树
15、脂不影响树脂固化。一般选用无机颜料，有机颜料影响树脂固化。固化。16复合材料的基体材料课件3 、基体的作用、基体的作用均衡载荷，传递载荷（将单根的纤维粘成整体）；均衡载荷，传递载荷（将单根的纤维粘成整体）；保护纤维，防止纤维磨损；保护纤维，防止纤维磨损；赋予复合材料各种特性（耐热、耐腐蚀、阻燃、抗辐射）；赋予复合材料各种特性（耐热、耐腐蚀、阻燃、抗辐射）；决定复合材料生产工艺、成型方法。决定复合材料生产工艺、成型方法。17复合材料的基体材料课件4 、基体材料的选用原则、基体材料的选用原则产品性能产品性能工艺性能工艺性能成本及来源成本及来源基体材料基体材料综合决定综合决定18复合材料的基体材料课
16、件二、基体材料的结构和性能二、基体材料的结构和性能结构特点：结构特点：（1）分子链很大（）分子链很大（103105个结构单元）：线形的，支链的，网个结构单元）：线形的，支链的，网状的状的（2）链长有限的聚合物分子中含有官能团或端基）链长有限的聚合物分子中含有官能团或端基（3）聚合物分子间的作用力：）聚合物分子间的作用力： 若分子链中化学键有一定的内旋转自由度，则柔性大，反之，若分子链中化学键有一定的内旋转自由度，则柔性大，反之，则呈刚性。则呈刚性。19复合材料的基体材料课件一、力学性能一、力学性能1. 强度与模量强度与模量主要因素是分子内和分子间的作用力。基体材料的破坏主要因素是分子内和分子间
17、的作用力。基体材料的破坏是主链上的化学键断裂或是分子间相互作用力的破坏。是主链上的化学键断裂或是分子间相互作用力的破坏。纤维弹性模量低，纤维受拉时单独受力，纤维单根或单束断裂；纤维弹性模量低，纤维受拉时单独受力，纤维单根或单束断裂；纤维弹性模量高，纤维受拉时由于粘接力作用，纤维表面整体强纤维弹性模量高，纤维受拉时由于粘接力作用，纤维表面整体强度高。度高。2. 树脂内聚强度树脂内聚强度固化程度提高，分子量增大，内聚强度升高；机械强度增加并固化程度提高，分子量增大，内聚强度升高；机械强度增加并达到稳定值；固化程度很高，则树脂形变能力减低，呈现脆性达到稳定值；固化程度很高，则树脂形变能力减低，呈现脆
18、性三、聚合物基体的性能三、聚合物基体的性能20复合材料的基体材料课件3. 树脂断裂延伸率树脂断裂延伸率聚合物形变：普弹形变、高弹形变、粘流形变聚合物形变：普弹形变、高弹形变、粘流形变普弹形变：普弹形变：由聚合物分子的键长和键角改变引起，由聚合物分子的键长和键角改变引起， 变形较小（变形较小（1%）高弹形变：高弹形变：由大分子链的链段移动引起，是聚合物主由大分子链的链段移动引起，是聚合物主 要变形形式（要变形形式（Tg以上）以上）强迫高弹形变（强迫高弹形变（Tg以下）：以下）：在外力作用量够大，时间在外力作用量够大，时间 是够长条件下出现是够长条件下出现 决定因素：决定因素：大分子链的柔韧性、大
19、分子链间的交联密度大分子链的柔韧性、大分子链间的交联密度21复合材料的基体材料课件4. 树脂体积收缩率：树脂体积收缩率：物理收缩、化学收缩物理收缩、化学收缩固化收缩率：固化收缩率：环氧树脂环氧树脂12%；聚酯树脂；聚酯树脂46%；酚醛树脂；酚醛树脂810%影响因素：影响因素：固化前树脂系统（包括树脂、固化剂等）的密度；固化前树脂系统（包括树脂、固化剂等）的密度； 基体固化后的网络结构的紧密程度；基体固化后的网络结构的紧密程度； 固化过程中有无小分子释放。固化过程中有无小分子释放。降低收缩率方法：降低收缩率方法：调节树脂大分子链段充分伸直，固化前分子调节树脂大分子链段充分伸直，固化前分子 间填充
20、密实，固化后有紧密的空间网络。间填充密实，固化后有紧密的空间网络。22复合材料的基体材料课件 固化是指线型树脂在固化剂存在下或加热条件下，固化是指线型树脂在固化剂存在下或加热条件下，发生化学反应而转变成不溶、不熔，具有体型结构的固发生化学反应而转变成不溶、不熔，具有体型结构的固态树脂的全过程。态树脂的全过程。凝胶：凝胶：定型：定型：熟化：熟化： 液态树脂液态树脂可溶线型小分子可溶线型小分子 固态树脂固态树脂不溶不熔体型结构大分子不溶不熔体型结构大分子固化固化粘流态树脂粘流态树脂半固态凝胶半固态凝胶失去流动性失去流动性凝胶时间手糊时间凝胶时间手糊时间凝胶凝胶硬度、形状硬度、形状表观上变硬，一定力
21、学性能，经后处理，稳定物理化学表观上变硬，一定力学性能，经后处理，稳定物理化学性能性能固固化化阶阶段段23复合材料的基体材料课件二、耐热性能二、耐热性能复合材料耐热性：复合材料耐热性：温度升高，性能变化温度升高，性能变化物理性能：模量、强度、变形物理性能：模量、强度、变形化学性能：失重、分解、氧化化学性能：失重、分解、氧化树脂耐热性树脂耐热性物理耐热性：在一定温度条件下，仍然保持物理耐热性：在一定温度条件下，仍然保持 其作为基体材料的强度其作为基体材料的强度化学耐热性：树脂发生热老化时的温度范围化学耐热性：树脂发生热老化时的温度范围聚合物受热变化聚合物受热变化物理变化：变形、软化、流动、熔融物
22、理变化：变形、软化、流动、熔融化学变化：分子链交联、氧化、产生气体等化学变化：分子链交联、氧化、产生气体等24复合材料的基体材料课件提高树脂耐热性方法：提高树脂耐热性方法：增加高分子链刚性：引入共轭双键、三键或环状结构；增加高分子链刚性：引入共轭双键、三键或环状结构；进行结晶：进行结晶：-C-O-C-, -OH, -NH2等；等；进行交联：交联键增加，提高分子间作用力。进行交联：交联键增加，提高分子间作用力。25复合材料的基体材料课件三、耐腐蚀性能三、耐腐蚀性能树脂的腐蚀树脂的腐蚀物理作用：溶胀或溶解，导致结构破坏，性能下降物理作用：溶胀或溶解，导致结构破坏，性能下降影响因素：影响因素：树脂结
23、构树脂结构树脂含量树脂含量树脂固化交联密度树脂固化交联密度化学作用：化学键破坏或新的化学键化学作用：化学键破坏或新的化学键26复合材料的基体材料课件四、介电性能四、介电性能树脂分子由共价键组成，是一种优良的电绝缘材料树脂分子由共价键组成，是一种优良的电绝缘材料.极性大的分子一般介电常数也大极性大的分子一般介电常数也大影响因素：影响因素：树脂大分子的极性：极性增加，电绝缘性下降；树脂大分子的极性：极性增加，电绝缘性下降；固化树脂杂质含量及种类固化树脂杂质含量及种类27复合材料的基体材料课件热固性树脂基复合材料热固性树脂基复合材料树脂加热后产生树脂加热后产生化学变化化学变化，逐渐硬化成型，再受热也
24、，逐渐硬化成型，再受热也不软化，也不能溶解。热固性树脂其分子结构为体型，不软化，也不能溶解。热固性树脂其分子结构为体型，它包括大部分的缩合树脂，热固性树脂有酚醛、环氧、它包括大部分的缩合树脂，热固性树脂有酚醛、环氧、氨基、不饱和聚酯以及硅醚树脂等。氨基、不饱和聚酯以及硅醚树脂等。 28复合材料的基体材料课件1. 不饱和聚酯树脂聚酯包括饱和聚酯和不饱和聚酯聚酯包括饱和聚酯和不饱和聚酯。饱和聚酯：饱和聚酯：没有非芳族的不饱和键没有非芳族的不饱和键不饱和聚酯：不饱和聚酯：含有非芳族的不饱和键，由不饱和二元羧酸或酸酐、含有非芳族的不饱和键，由不饱和二元羧酸或酸酐、饱和二元羧酸或酸酐与多元醇缩聚而成的具
25、有酯键和不饱和双键饱和二元羧酸或酸酐与多元醇缩聚而成的具有酯键和不饱和双键的相对分子质量不高的线型高分子化合物。的相对分子质量不高的线型高分子化合物。不饱和聚酯树脂：不饱和聚酯树脂：在聚酯化缩聚反应结束后，趁热加入一定量的在聚酯化缩聚反应结束后，趁热加入一定量的乙烯基单体，配成粘稠的液体，这样的聚合物溶液称之为不饱和乙烯基单体，配成粘稠的液体，这样的聚合物溶液称之为不饱和聚酯树脂。聚酯树脂。不饱和不饱和聚酯树脂主要应用于玻璃纤维复合材料。聚酯树脂主要应用于玻璃纤维复合材料。29复合材料的基体材料课件主要特点：l工艺性能好，粘度低可在室温下成型；工艺性能好，粘度低可在室温下成型；l价格低廉；价格
26、低廉；l固化时体积收缩率大，成型时气味和毒性较大；固化时体积收缩率大，成型时气味和毒性较大；l耐热性、强度和模量较低，易变形耐热性、强度和模量较低，易变形30复合材料的基体材料课件2.环氧树脂 环氧树脂（环氧树脂（Epoxy Resin）：）：指分子结构中含指分子结构中含有有2个或个或2个以上环氧基并在适当的化学试剂存个以上环氧基并在适当的化学试剂存在下能形成三维网状固化物的化合物的总称，在下能形成三维网状固化物的化合物的总称，是一类重要的热固性树脂是一类重要的热固性树脂。 环氧树脂既包括环氧基的低聚物，也包括环氧树脂既包括环氧基的低聚物，也包括含环氧基的低分子化合物。环氧树脂作为胶粘含环氧基
27、的低分子化合物。环氧树脂作为胶粘剂、涂料和复合材料等的树脂基体，广泛应用剂、涂料和复合材料等的树脂基体，广泛应用于水利、交通、机械、电子、家电、汽车及航于水利、交通、机械、电子、家电、汽车及航空航天等领域。空航天等领域。31复合材料的基体材料课件l一、一、 环氧树脂及其固化物的优缺点环氧树脂及其固化物的优缺点l (1) 力学性能高力学性能高。环氧树脂具有很强的内聚力，。环氧树脂具有很强的内聚力，分子结构致密，所以它的力学性能高于酚醛树脂和不分子结构致密，所以它的力学性能高于酚醛树脂和不饱和聚酯等通用型热固性树脂。饱和聚酯等通用型热固性树脂。 l (2) 附着力强附着力强。环氧树脂固化体系中含有
28、活性极。环氧树脂固化体系中含有活性极大的环氧基、羟基以及醚键、胺键、酯键等极性基团，大的环氧基、羟基以及醚键、胺键、酯键等极性基团，赋予环氧固化物对金属、陶瓷、玻璃、混凝士、木材赋予环氧固化物对金属、陶瓷、玻璃、混凝士、木材等极性基材以优良的附着力。等极性基材以优良的附着力。l (3) 固化收缩率小固化收缩率小。一般为。一般为12。是热固性。是热固性树脂中固化收缩率最小的品种之一树脂中固化收缩率最小的品种之一(酚醛树脂为酚醛树脂为810；不饱和聚酯树脂为；不饱和聚酯树脂为46；有机硅树脂为；有机硅树脂为48)。线胀系数也很小，一般为。线胀系数也很小，一般为610-5/。所以。所以固化后体积变化
29、不大。固化后体积变化不大。l (4) 优良的电绝缘性优良优良的电绝缘性优良。环氧树脂是热固性树。环氧树脂是热固性树脂中介电性能最好的品种之一。脂中介电性能最好的品种之一。32复合材料的基体材料课件 (5) (5) 工艺性好工艺性好。环氧树脂固化时基本上不产生低分。环氧树脂固化时基本上不产生低分子挥发物，所以可低压成型或接触压成型。能与各种固化剂子挥发物，所以可低压成型或接触压成型。能与各种固化剂配合制造无溶剂、高固体、粉末涂料及水性涂料等环保型涂配合制造无溶剂、高固体、粉末涂料及水性涂料等环保型涂料。料。 (6) (6) 稳定性好，抗化学药品性优良稳定性好，抗化学药品性优良。不含碱、盐等杂。不
30、含碱、盐等杂质的环氧树脂不易变质。只要贮存得当质的环氧树脂不易变质。只要贮存得当( (密封、不受潮、不遇密封、不受潮、不遇高温高温) )，其贮存期为，其贮存期为1 1年。超期后若检验合格仍可使用。环氧年。超期后若检验合格仍可使用。环氧固化物具有优良的化学稳定性。其耐碱、酸、盐等多种介质固化物具有优良的化学稳定性。其耐碱、酸、盐等多种介质腐蚀的性能优于不饱和聚酯树脂、酚醛树脂等热固性树脂。腐蚀的性能优于不饱和聚酯树脂、酚醛树脂等热固性树脂。因此环氧树脂大量用作防腐蚀底漆，又因环氧树脂固化物呈因此环氧树脂大量用作防腐蚀底漆，又因环氧树脂固化物呈三维网状结构，又能耐油类等的浸渍，大量应用于油槽、油三
31、维网状结构，又能耐油类等的浸渍，大量应用于油槽、油轮、飞机的整体油箱内壁衬里等。轮、飞机的整体油箱内壁衬里等。 (7) (7) 环氧固化物的耐热性一般为环氧固化物的耐热性一般为8080100100。环氧树。环氧树脂的耐热品种可达脂的耐热品种可达200200或更高。或更高。33复合材料的基体材料课件 环氧树脂也存在一些缺点环氧树脂也存在一些缺点，比如耐候性差，环氧树，比如耐候性差，环氧树脂中一般含有芳香醚键，固化物经日光照射后易降解断链，脂中一般含有芳香醚键，固化物经日光照射后易降解断链，所以通常的双酚所以通常的双酚A A型环氧树脂固化物在户外日晒，易失去光型环氧树脂固化物在户外日晒，易失去光泽
32、，逐渐粉化，因此不宜用作户外的面漆。另外，环氧树脂泽，逐渐粉化，因此不宜用作户外的面漆。另外，环氧树脂低温固化性能差，一般需在低温固化性能差，一般需在1010以上固化，在以上固化，在1010以下则固以下则固化缓慢，对于大型物体如船舶、桥梁、港湾、油槽等寒季施化缓慢，对于大型物体如船舶、桥梁、港湾、油槽等寒季施工十分不便。工十分不便。 34复合材料的基体材料课件环氧树脂的命名方法环氧树脂的命名方法1. 1. 代号与型号代号与型号 主要有主要有E E、F F、R R（二氧化双环戊二烯环氧）等。（二氧化双环戊二烯环氧）等。 型号型号“E-51E-51”表征的意义。表征的意义。2.2.主要指标主要指标
33、 环氧值或环氧当量。环氧值或环氧当量。 环氧值：环氧值：100g100g环氧树脂中含有环氧基团的物质的环氧树脂中含有环氧基团的物质的量（或克当量数）。量（或克当量数）。 环氧当量：含有环氧当量：含有1 1克当量环氧基的环氧树脂的克克当量环氧基的环氧树脂的克数。数。环氧值环氧值环氧当量环氧当量100 表征意义：反应活性，相对分子量的大小表征意义：反应活性，相对分子量的大小35复合材料的基体材料课件3.1.4 二酚基丙烷型环氧树脂二酚基丙烷型环氧树脂 1 1、主要原料、主要原料 （1 1）二酚基丙烷）二酚基丙烷 - - 双酚双酚A A （2 2）环氧氯丙烷：非常活泼，可与多种试剂）环氧氯丙烷：非常
34、活泼，可与多种试剂进行反应。进行反应。36复合材料的基体材料课件从分子结构上可分为五大类：从分子结构上可分为五大类： 1.1.缩水甘油醚类缩水甘油醚类 4.4.脂肪族环氧脂肪族环氧 2.2.缩水甘油酯类缩水甘油酯类 5.5.脂环族环氧脂环族环氧 3.3.缩水甘油胺类缩水甘油胺类37复合材料的基体材料课件1.1.缩水甘油醚类缩水甘油醚类 2.2.缩水甘油酯类缩水甘油酯类 3.3.缩水甘油胺类缩水甘油胺类4.4.脂肪族环氧脂肪族环氧5.5.脂环族环氧脂环族环氧38复合材料的基体材料课件双酚双酚A A型环氧树脂型环氧树脂，目前应用最广，其分子中的双酚，目前应用最广，其分子中的双酚A A骨架提骨架提供
35、强韧性和耐热性，亚甲基链赋予柔软性，醚键赋予耐化学供强韧性和耐热性，亚甲基链赋予柔软性，醚键赋予耐化学药品性，羟基赋予反应性和粘接性。药品性，羟基赋予反应性和粘接性。双酚双酚F F型环氧树脂型环氧树脂与双酚与双酚A A型环氧树脂性质相似，只不过其黏型环氧树脂性质相似，只不过其黏度比双酚度比双酚A A型环氧树脂低得多，适合作无溶剂涂料。型环氧树脂低得多，适合作无溶剂涂料。双酚双酚S S型环氧树脂型环氧树脂也与双酚型也与双酚型A A型环氧树脂相似，其黏度比双型环氧树脂相似，其黏度比双酚酚A A型环氧树脂略高，其最大的特点是固化物具有比双酚型环氧树脂略高，其最大的特点是固化物具有比双酚A A型型环氧
36、树脂固化物更高的环氧树脂固化物更高的热变型温度和更好的耐热性能。热变型温度和更好的耐热性能。氢化双酚氢化双酚A型环氧树脂型环氧树脂的特点是树脂的黏度非常低，但凝胶的特点是树脂的黏度非常低，但凝胶时间比双酚时间比双酚A型环氧树脂凝胶时间长两倍多，其固化物的最型环氧树脂凝胶时间长两倍多，其固化物的最大特点是耐候性好，可用于耐候性的防腐蚀涂料。大特点是耐候性好，可用于耐候性的防腐蚀涂料。39复合材料的基体材料课件酚醛环氧树脂酚醛环氧树脂主要包括苯酚线性酚醛环氧树脂和邻甲酚线性主要包括苯酚线性酚醛环氧树脂和邻甲酚线性酚醛环氧树脂，其特点是每分子的环氧官能度大于酚醛环氧树脂，其特点是每分子的环氧官能度大
37、于2 2，可使，可使涂料的交联密度大，固化物耐化学药品性、耐腐蚀性以及耐涂料的交联密度大，固化物耐化学药品性、耐腐蚀性以及耐热性比双酚热性比双酚A A型环氧树脂好，但漆膜较脆，附着力稍低，且型环氧树脂好，但漆膜较脆，附着力稍低，且常常需要较高的固化温度，常用作集成电路和电子电路、电常常需要较高的固化温度，常用作集成电路和电子电路、电子元器件的封装材料。子元器件的封装材料。溴化环氧树脂溴化环氧树脂因分子中含有阻燃元素，因此其阻燃性能高，因分子中含有阻燃元素，因此其阻燃性能高，可作为阻燃型环氧树脂使用，常用于印刷电路板、层压板等。可作为阻燃型环氧树脂使用，常用于印刷电路板、层压板等。脂环族环氧树脂
38、脂环族环氧树脂因为其环氧基直接连在脂环上，因此其固化因为其环氧基直接连在脂环上，因此其固化物比缩水甘油型环氧树脂固化物更稳定，表现在良好的热稳物比缩水甘油型环氧树脂固化物更稳定，表现在良好的热稳定性、耐紫外线性好、树脂本身的黏度低，缺点是固化物的定性、耐紫外线性好、树脂本身的黏度低，缺点是固化物的韧性较差，这类树脂在涂料中应用较少，主要用作防紫外线韧性较差，这类树脂在涂料中应用较少，主要用作防紫外线老化涂料。老化涂料。40复合材料的基体材料课件3.酚醛树脂 酚类化合物与醛类化合物缩聚而得的树脂，一般常指酚类化合物与醛类化合物缩聚而得的树脂，一般常指由苯酚和甲醛经缩聚反应而得的合成树脂。由苯酚和
39、甲醛经缩聚反应而得的合成树脂。 苯酚苯酚 甲醛甲醛原为无色或黄褐色透明物，市场销售往往加着色剂而呈红、黄、黑、绿、原为无色或黄褐色透明物，市场销售往往加着色剂而呈红、黄、黑、绿、棕、蓝等颜色，有颗粒、粉末状。耐弱酸和弱碱，遇强酸发生分解，遇强棕、蓝等颜色，有颗粒、粉末状。耐弱酸和弱碱，遇强酸发生分解，遇强碱发生腐蚀。不溶于水，溶于丙酮、酒精等有机溶剂中。碱发生腐蚀。不溶于水，溶于丙酮、酒精等有机溶剂中。41复合材料的基体材料课件l特点：特点： 耐高温性、耐酸性、机械强度较高、低烟低毒耐高温性、耐酸性、机械强度较高、低烟低毒 l用途：用途： 主要用于生产压塑粉、层压塑料；制造清漆或绝缘、主要用于
40、生产压塑粉、层压塑料；制造清漆或绝缘、耐腐蚀涂料；制造日用品、装饰品；制造隔音、隔热材料、耐腐蚀涂料；制造日用品、装饰品；制造隔音、隔热材料、人造板、铸造、耐火材料等。人造板、铸造、耐火材料等。 42复合材料的基体材料课件热塑性树脂基复合材料热塑性树脂基复合材料热塑性聚合物是指热塑性聚合物是指具有线型或支链型结构的那一类有机高具有线型或支链型结构的那一类有机高分子化合物，这类聚合物可以反复受热软化（或熔化），分子化合物，这类聚合物可以反复受热软化（或熔化），而冷却后变硬。而冷却后变硬。热塑性聚合物在软化或熔化状态下，可以进行模塑加工，热塑性聚合物在软化或熔化状态下，可以进行模塑加工，当冷却至软
41、化点以下时能保持模塑成型的形状。当冷却至软化点以下时能保持模塑成型的形状。43复合材料的基体材料课件聚乙烯聚乙烯聚苯乙烯聚苯乙烯聚丙烯聚丙烯聚氯乙烯聚氯乙烯聚酰胺（尼龙）聚酰胺（尼龙）44复合材料的基体材料课件聚碳酸酯聚碳酸酯聚甲醛聚甲醛聚对苯二甲酸乙二醇酯聚对苯二甲酸乙二醇酯45复合材料的基体材料课件 与热固性树脂基复合材料比，热塑性聚合物基复合材与热固性树脂基复合材料比，热塑性聚合物基复合材料在力学性能、使用温度、老化性能方面处于劣势，而在料在力学性能、使用温度、老化性能方面处于劣势，而在工艺简单、工艺周期短、成本低、相对密度小等方面占优工艺简单、工艺周期短、成本低、相对密度小等方面占优势。势。46复合材料的基体材料课件
