树脂基复合材料与应用.ppt

树脂基复合材料 树脂基复合材料的概述 历史简介 一、树脂基复合材料的发展历史 1946年纤维缠绕成型技术在美国出现。 自从先进复合材料投入应用以来，有三件值得一提的成果。 树脂基复合材料在中国的发展 1958年：手糊工艺、层压和卷制工艺； 1961年：研制玻璃纤维-酚醛树脂烧蚀防热复合材料 1962年：引进不饱和聚酯树脂、喷射成型和蜂窝夹层结构成型技术；同年开始纤维缠绕工艺研究并生产出一批氧气瓶等压力容器。 1970年:用玻璃钢蜂窝夹层结构制造了一座直径44m的雷达罩。 1981年：1.5万吨 1986年：6.5万吨 1987年：受原材料影响，发展曾一度停滞 1995年：16.5万吨，产品近2000种，拥有缠绕生产线120条、SMC生产线31条、BMC生产线5条、拉挤工艺生产线100条，喷射机260台、RTM70台、连续制板机组3条，机械化年生产能力达25万吨。 二、树脂基复合材料的优点 1）比模量、比强度高： 2) 抗疲劳性好：一般情况下，金属材料的疲劳极限是其拉伸强度的20～50％，CF增强树脂基复合材料的疲劳极限是其拉伸强度的70～80％ 3）减震性好； 4）过载安全性好； 5）具有多种功能（耐烧蚀性好、有良好的耐摩擦性能、高度的电绝缘性能、优良的耐腐蚀性能、有特殊的光学、电学、磁学性能）； 6）成型工艺简单； 7）材料的结构、性能具有可设计性 树脂基复合材料的特点 1）各向异性（短切纤维复合材料等显各向同性）； 2）不均质（或结构组织质地的不连续性） 3）呈粘弹性； 4）纤维（或树脂）体积含量不同，材料的物理性能差异； 5）影响质量因素多，材料性能多呈分散性。 第二节　树脂基复合材料的原料 助剂 一、树脂 　热固性树脂 1、热固性树脂 热固性树脂是以不饱和聚脂、环氧树脂、酚醛树脂等为主 不饱和聚酯 含有不饱和双键的聚酯的总称， 由不饱和二元酸、饱和二元酸与多元醇经缩聚而得到， 基本结构如下： 不饱和聚酯的树脂体系 ： 交联剂 ：烯类单体，包括苯乙烯、乙烯基甲苯、二乙烯基苯等。 引发剂：打开交联剂分子和不饱和聚酯分子链上的双键，开形成自由基，发生自由共聚反应，达到交联固化的目的。引发剂一般为过氧化物。 增稠剂 ：调节其粘度（碱金属的氧化物、氢氧化物，如MgO, CaO, Mg(OH)） 不饱合聚酯树脂的性质 1、物理性质 ：密度在1.11～1.20左右，固化时体积收缩率较大。  　⑴耐热性。多数热变形温度都在50～60℃，耐热性好的树脂则可达120℃。热膨胀系数α为（130～150）×10-6℃。 ⑵力学性能。不饱和聚酯树脂具有较高的拉伸、弯曲、压缩等强度。 ⑶耐化学腐蚀性能。 　⑷介电性能。不饱和聚酸树脂的介电性能良好。 2、化学性质 1）主链上的双键可以和乙烯基单体发生共聚交联反应，转变成不溶、不熔状态。 2）主链上的酯键可以发生水解反应，酸或碱可以加速该反应。若与苯乙烯共聚交联后，则可以大大地降低水解反应的发生。 3）在酸性介质中，水解是可逆的，不完全的，所以，聚酯能耐酸性介质的侵蚀；在碱性介质中，由于形成了共振稳定的羧酸根阴离子，水解成为不可逆的，所以聚酯耐碱性较差。 4）聚酯链末端上的羧基可以和碱土金属氧化物或氢氧化物[例如MgO，CaO，Ca(OH)2等]反应，使不饱和聚酯分子链扩展，最终有可能形成络合物。分子链扩展可使起始粘度为0.1～1.0Pa·s粘性液体状树脂，在短时间内粘度剧增至103Pa·s以上，直至成为不能流动的、不粘手的类似凝胶状物。树脂处于这一状态时并未交联，在合适的溶剂中仍可溶解，加热时有良好的流动性 不饱和聚酯树脂种类 按结构分主要有： 邻苯二甲酸型（简称邻苯型）； 间苯二甲酸型（简称间苯型）； 双酚A型 乙烯基酯型； 卤代 按性能分类： 通用型； 耐腐蚀型； 阻燃型； 低收缩型； 耐侯型聚酯树脂； 常用交联剂： 苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、乙烯基甲苯、邻苯二甲酸二丙烯酯、邻苯二甲酸二丁酯。最常用的是苯乙烯。 缺点： 沸点较低（145℃），易挥发，有一定毒性，对人体有害。 用量对性能的影响： 苯乙烯用量过多：胶液稀，操作时易流胶；制品固化收缩率大。 苯乙烯用量过小：树脂胶液粘度大，不易使用；同时固化不完全，制品的软化温度低。用量一般在30～40％。 最常用的有： 过氧化二苯甲酰 过氧化环己酮（混合物） 过氧化甲乙酮（混合物） ③半衰期 在给定条件下，引发剂分解一半所需时间，表明了引发剂的反应速度。 一般情况下引发剂用量增加，反应速度增加。用量过少，反应速度慢，甚至固化不完全；用量过大，反应速度过快，放