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          第二章_复合材料的基体材料(完整)

          简介:本文档为《第二章_复合材料的基体材料(完整)ppt》,可适用于财会税务领域

          第二章 复合材料的基体材料  复合材料的原材料包括基体材料和增强材料。 基体材料主要包括以下三部分: 金属基体材料、陶瓷基体材料和聚合物基体材料一、金属基体材料?#34180;?#37329;属基体材料的选择原则、结构用金属基复合材料的基体功能用金属基复合材料的基体  金属基复合材料学科主要涉及材料表面、界面、相变、凝固、塑性形变、断裂力学?#21462;!?#37329;属基复合材料中基体主要是各种金属或金属合金。?#34180;?#37329;属基体材料的选择原则  金属与合金的?#20998;?#32321;多目前用作金属基体材料的主要有铝及铝合金、镁合金、钛合金、镍合金、钢与铜合金、锌合金、铅、钛铝金属间化合物?#21462;! ?#22522;体材料成分的正?#36153;?#25321;对能否充分组合和发挥基体金属和增强物的?#38405;?#29305;点获得预期的优异综合?#38405;?#28385;足使用要求十分重要。所以在选择基体金属时应考虑以下几方面:①根据金属基复合材料的使用要求  金属基复合材料构件的使用?#38405;?#35201;求是选择金属基体材料最重要的依据。  如在?#25945;臁?#33322;空技术中高比强度和比模量以及尺寸稳定性是最重要的?#38405;?#35201;求作为飞行器和卫星的构件?#25628;?#29992;密度小的轻金属合金(如镁合金和铝合金)作为基体与高强?#21462;?#39640;模量的石墨纤维、硼纤维等组成石墨镁、石墨铝、硼铝复合材料。  高?#38405;?#21457;动机则要求复合材料不仅有高比强度和比模量还要具有优良的耐高温?#38405;?#33021;在高温、氧化性气氛中正常工作。此时不?#25628;?#29992;一般的铝、镁合金而应选择钛合金、镍合金以及金属间化合物作为基体材料。  如碳化硅?#36873;?#38056;丝镍基超合金复合材料可用于喷气发动机叶片、转轴等重要零件。  在汽车发动机中要求其零件耐?#21462;?#32784;磨、导?#21462;?#19968;定的高温强度等同时又要求成本低廉适合于批量生产因?#25628;?#29992;铝合金作基体材料与陶瓷颗粒、短纤维组成颗粒(短纤维)铝基复合材料。  如碳化硅铝复合材料、碳纤维或氧化?#26009;?#32500;铝复合材料可制作发动机活塞、缸套等零件。  工业集成电路需要高导?#21462;⒌团?#32960;的金属基复合材料作为散热元件和基板。  因此可以选用具有高导热率的银、铜、铝等金属为基体与高导热性、低热膨胀的超高模量石墨纤维、金刚石纤维、碳化硅颗粒复合成具有低热膨胀系数和高导热率、高比强?#21462;?#39640;比模量等?#38405;?#30340;金属基复合材料。②根据金属基复合材料组成特点  选用不同类型的增强材料如连续纤维、短纤维或晶须对基体材料的选择有较大影响。  例如在连续纤维增强的复合材料中基体的主要作用应是以充分发挥增强纤维的?#38405;?#20026;主基体本身应与纤维有良好的相容性和塑性而并不要求基体本身有很高的强?#21462;! ?#22240;此考虑到要充分发挥纤维的作用希望选用塑性较好的基体。实验证明此时如果采用?#32454;?#24378;度的合金材料复合材料的?#38405;?#23558;有所?#26723;汀! ?#22914;碳纤维增强铝基复合材料中纯铝或含有少量合金元素的铝合金作为基体比高强度铝合金要好得多使用后者制成的复合材料的?#38405;?#21453;而低。  在研究碳铝复合材料基体合金的优化过程中发现铝合金的强度越高复合材料的?#38405;?#36234;低。这可能与基体和纤维的界面状态、脆性相的存在、基体本身的塑性等有关。  相反。对于非连续增强(颗粒、晶须、短纤维)金属基复合材料基体的强度对复合材料具有决定性的影响因此要选用?#32454;?#24378;度的合金来作为基体。  所以要获得高?#38405;?#37329;属基复合材料必须选用高强度铝合金作为基体这与连续纤维增强金属基复合材料基体的选择完全不同。  如颗粒增强铝基复合材料一般选用高强度铝合金(如A)为基体。③基体金属与增强物的相容性  首先由于金属基复合材料需要在高温下成型制备过程中处于高温热力学非平衡状态下的纤维与金属之间很容易发生化学反应在界面形成反应层。  界面反应层大多是脆性的当反应层达到一定厚度后材料受力时将会因界面层的断裂伸长小而产生裂纹并向周围纤维扩展容易引起纤维断裂导致复合材料整体破坏。  其次由于基体金属中往往含有不同类型的合金元素这些合金元素与增强物的反应程度不同反应后生成的反应产物也不同需在选用基体合金成分时充分考虑尽可能选择既有利于金属与增强物浸润复合又有利于形成合适稳定的界面合金元素。  如碳纤维增强铝基复合材料中在纯铝中加入少量的TiZr等合金元素可明显改善复合材料的界面结构和性质大大提高复合材料的?#38405;堋! ?#29992;铁、镍作为基体碳纤维作为增强物是不可取的。因为NiFe元素在高温时能?#34892;?#22320;促?#22266;?#32420;维石墨化破?#30423;?#30899;纤维的结构使其丧失了原有的强度使复合材料?#38405;?#24694;化。  因?#25628;?#25321;基体材料时应充分注意与增强物的相容性(特别是化学相容性)并尽可能在复合材料成型过程中抑制界面反应。例如:  对增强纤维进行表面处理  在金属基体中添加其他成分  选择适宜的成型方法  缩短材料在高温下的停留时间?#21462;!?#32467;构用金属基复合材料的基体 用于各种?#25945;臁?#33322;空、汽车、先进武器等结构件的复合材料一般均要求有高的比强度和比刚度因此大多选用铝及铝合金、镁及镁合金作为基体金属。目前研究发展较成熟的金属基复合材料主要是铝基、镁基复合材料用它们制成各种高比强?#21462;?#39640;比模量的轻型结构件广泛的用于宇?#20581;?#33322;空、汽?#26723;?#39046;域。  在发动机特别是?#35745;?#36718;机中所需要的结构材料是热结构材料要求复合材料零件在高温下连续?#36393;?#24037;作工作温度在~℃左右同时要求复合材料有良好的抗氧化、抗蠕变、耐疲劳和良好的高温力学性质。   铝、镁复合材料一般只能用在℃左右、而钛合金基体复合材料可用到℃、而镍、钴基复合材料可在℃使用。  另外还有最近正在研究的金属间化合物为热结构复合材料的基体。   结构复合材料的基体大致可分为轻金属基体和耐热合金基体两大类。下表列出了一些基体金属和合金的主要特性    用作高温金属基复合材料的基体合金的成分和?#38405;?#21015;于下表?#23567;?#39640;温金属基复合材料的基体合金的成分和?#38405;埽痢?#29992;于℃以下的轻金属基体  在这个温?#30830;?#22260;内使用的金属基体主要是铝、镁和它们的合金而且主要是以合金的?#38382;獎还?#27867;的应用。例如用于?#25945;?#39134;机、人造卫星、空间?#23613;?#27773;车发动机零件、刹车盘等并已形成工业规模生产。()铝和铝合金  铝是一?#20540;?#23494;?#21462;⒔细?#24378;度和具?#24515;?#33104;蚀?#38405;?#30340;金属。在实?#36866;?#29992;中纯铝中常加入锌、铜、镁、锰等元素形成合金由于加入的这些元素在铝中的溶解度极为有限因此这类合金通常称为沉淀?#19981;?#21512;金如ACuMg和AZnMgCu等沉淀?#19981;?#21512;金。近年?#27425;?#33322;空和?#25945;?#24037;业开发出的ALi?#30423;?#21512;金进一?#25945;?#39640;了铝的弹性模量?#26723;?#20102;材料的密?#21462;?) 镁和镁合金  镁是一种比铝更轻的金属但镁的机械?#38405;?#36739;差因此通常是在镁中加入铝、锌、锰、锆及稀土元素而形成镁合金。  目前常用的镁合金主要包括MgMnMgAlZnMgCr等耐热合金可作为连续或不连续纤维复合材料的基体。  对于不同类型的复合材料应选用合适的铝、镁合金基体。  例如连续纤维增强金属基复合材料一般选用纯铝或含合金元素少的单相铝合金   而颗粒、晶须增强金属基复合材料则选择具有高强度的铝合金。B、用于℃的复合材料的金属基体  通过各种研究表明存这个温?#30830;?#22260;内可以作为金属基复合材料基体使用的目前主要是钛及其合金。  钛有两种晶形?钛具有六方密堆积排列结构低于℃时稳定?钛是体心立方结构高于℃时稳定。金属铝能提高钛由?向?相转变的温?#20154;?#20197;铝是?相钛的稳定剂。而大多数其他合金元素(Fe、Mn、Cr、Mo、V、Nb、Ta)能?#26723;?#38043;由?向?相转变的温?#20154;?#20197;是?相钛的稳定剂。  ?#35328;誚细?#30340;温度中能保持高强度优良的抗氧化和抗腐蚀?#38405;堋?#23427;具有?#32454;?#30340;强度/质量比和模量/质量比是一种理想的航空、宇航应用材料。  钛合金具有比重轻、耐腐蚀、耐氧化、强度高等特点是一种可在~℃温度下使用的合金主要用于航空发动机等零件上。用高?#38405;?#30899;化硅纤维、碳化钛颗粒、硼化钛颗粒增强钛合金可以获得更高的高温?#38405;堋! ?#32654;国己成功地试制成碳化硅纤维增强钛复合材料用它制成的叶片和传动轴等零件可用于高?#38405;?#33322;空发动机。钛合金的成分和?#38405;?#29616;在已用于钛基复合材料的钛合金的成分和?#38405;?#22914;下C、用于℃的复合材料的金属基体   铁和铁合金是在此温?#30830;?#22260;内使用的金属基体。  在金属基复合材料中使用的铁主要是铁合金按加工工艺分为变形高温合金和铸造高温合金。其中铁基变形高温合金?#21069;率?#20307;可塑性变形高温合金主要组成为%~%铁%~%镍和%~%铬。?#36865;?#26681;据不同的使用温度分别加入钨、钼、铌、钒、钛等合金元素进行强化。  铁基铸造高温合金是以铁为基体用铸造工艺成型的高温合金基体为面心立方体结构的?#29575;?#20307;。铁基变形高温合金、铸造高温合金分别用于制造?#35745;?#28065;轮发动机的燃烧室和涡?#33268;?#30424;、涡?#20540;?#21521;叶片?#21462;、用于℃以上的金属基体  用于℃以上的高温金属基复合材料的基体材料主要是镍基耐热合金和金属间化合物。  其中研究较为成熟的是镍基高温合金金属间化合物基复合材料尚处于研究阶段。  (1)镍和镍合金  在金属基复合材料中使用的镍与铁相同按照加工工艺不同可形成镍基变形高温合金和镍基铸造高温合金。    镍基变形高温合金以镍为基体(含量一般大于%)加入钨、钼、钴、铬、铌等合金元素使用温度在~℃具有?#32454;?#30340;强?#21462;?#33391;好的抗氧化和抗?#35745;?#33104;蚀能力用于制造?#35745;?#28065;轮发动机的燃烧?#19994;取! ?#38221;基铸造高温合金是以镍为基体用铸造工艺成型的高温合金能在~℃的氧化和?#35745;?#33104;蚀气氛中承受复杂压力并能长期可靠地工作主要用于制造涡轮转子叶片和导向叶片及其他在高温条件下工作的零件。  另外用钨丝、钍钨丝增强镍基合金还可以大幅度提高其高温?#38405;堋?#22914;高温持久?#38405;?#21644;高温蠕变?#38405;?#19968;般可提高倍主要用于高?#38405;?#33322;空发动机叶片等重要零件。(2) 金属间化合物  金属间化合物种类繁多而用于金属基复合材料的金属间化合物通常是一些高温合金如铝化镍铝化铁、铝化钛等使用温度可达℃。  在这些高温合金的晶体结构中原子主要以长程?#34892;?#26041;式排?#23567;?#30001;于这种?#34892;?#22312;金属间化合物中发生位错要比在无序合金中受到更大的?#38469;?#22240;此能使化合物在高温下保持强?#21462;! ?#37329;属间化合物的缺点是它们的韧性非常低主要原因有两个: (?#20445;?#32467;构组织中低的对称性导致滑移系不足 (?#29627;?#26230;体界面结合?#20808;酢!    ?#25913;进金属间化合物韧性方面的例子:  在冶金过程中采用快速凝固法以及向NiAl一类金属间化合物中添加硼由于硼可以迁移到晶面使其增强故金属间化合物的韧性有所改善。  研究表明只要添加极少量的硼[%(质量分数)]便可使其韧?#28304;櫻?#22686;加到%左右。一些金属间化合物的?#38405;?#19979;表列出了一些金属间化合物的主要?#38405;堋 ?#21478;外金属铜?#37096;?#20197;作为基体材料。  铜是优良的导体其导电率为银的%。铜的塑性好强度和弹性模量不高热膨胀系数大容易铸造和加工。  铜在复合材料中的主要用途是作为铌基超导体的基体材料。功能用金属基复合材料的基体  功能用金属基复合材料随着电子、信息、能源、汽?#26723;?#24037;业技术的不?#25103;?#23637;越来越受到各方面的重?#29992;?#20020;广阔的发展前景。  高技术领域的发展要求材料和器件具有优良的综合物理?#38405;?#22914;同时具有高力学?#38405;堋?#39640;导?#21462;?#20302;热膨胀、高导电率、高抗电弧烧蚀性、高摩?#26009;?#25968;和耐磨性?#21462;! ?#21333;靠金属与合金难以具有优良的综合物理?#38405;?#32780;要靠优化设计和先进制造技术将金属与增强物做成复合材料来满足需求。  例如电子领域的集成电路由于电子器件的集成度越来越高单位体积中的元件数不断增多功率增大发热?#29616;?#38656;用热膨胀系数小、导热性好的材料做基板和封装零件以便将热?#38043;?#36895;传走避免产生热应力来提高器件的可靠性。  又如汽车发动机零件要求耐磨、导热性好、热膨胀系数?#23454;?#31561;这些均可通过材料的组合设计来达到。  目前功能金属基复合材料主要用于微电子技术的电子封装、用于高导?#21462;?#32784;电弧烧蚀的集电材料和触头材料、耐高温摩擦的耐磨材料、耐腐蚀的电池极板材料?#21462;! ?#21151;能金属基复合材料主要选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。  用于电子封装的金属基复合材料的基体主要是纯铝和纯铜。  例如高碳化硅颗粒含量的铝基(SiC/Al)、铜基(SiC/Cu)复合材料  高模、超高模石墨纤维增强铝基(CAl)、铜基(CCu)复合材料  金刚石颗粒或多晶金刚石纤维增强铝、铜复合材料  硼/铝复合材料?#21462;! ?#29992;于耐磨零部件的金属基复合材料的基体主要是常用的铝、镁、锌、铜、铅等金属及合金。  例如:碳化硅、氧化铝、石墨颗粒、晶须、纤维等增强铝、镁、铜、锌、铅等金属基复合材料。  用于集电和电触头的金属基复合材料有:碳(石墨)纤维、金属丝、陶瓷颗粒增强铝、铜、银及合金?#21462;! ?#21151;能用金属基复合材料所用金属基体均具有良好的导?#21462;?#23548;电性和良好的力学?#38405;?#20294;有热膨胀系数大、耐电弧烧蚀性差等缺点。  通过在这些基体中加入合适的增强物就可以得到优异的综合物理?#38405;?#28385;足各种特殊需要。  例如在纯铝中加入导热性好、弹性模量大、热膨胀系数小的石墨纤维、碳化硅颗粒就可使这类复合材料具有很高的导?#35748;?#25968;(与纯铝、铜相比)和很小的热膨胀系数满足了集成电路封装散热的需要。  随着材料科学的发展还会出现更多?#20998;?#30340;功能金属基复合材料。三、陶瓷基体  传统的陶瓷?#20405;?#38518;器和瓷器也包括玻璃、水泥、搪瓷、砖瓦等人造无机非金属材料。  由于这些材料都是含二氧化硅的天?#36824;?#37240;盐矿物质如粘土、石灰石、砂子等为原料制成的所以陶瓷材料也是硅酸盐材料。  随着现代科学技术的发展出现了许多?#38405;?#20248;异的新型陶瓷它们不仅含有氧化物还有碳化物、硼化物和氮化物?#21462;! ?#38518;瓷是金属和非金属元素的固体化合物其键合为共价键或离子键与金属不同它们不含有大量电子。  一般而言陶瓷具有比金属更高的熔点和硬度化学性质非常稳定耐热性、抗老化性皆好。  通常的陶瓷是绝缘体在高温下?#37096;?#20197;导电但比金属导电性差得多。  虽然陶瓷的许多?#38405;?#20248;于金属但它也存在?#26053;?#30340;弱点即脆性强韧性差很容易因存在裂纹、空隙、?#21448;实?#32454;微缺陷而破碎引起不可预测的灾难性后果因而大大限制了陶瓷作为承载结构材料的应用。  近年来的研究结果表明在陶瓷基体中添加其它成分如陶瓷粒子、纤维或晶须可提高陶瓷的韧性。  粒子增强虽能使陶瓷的韧性有所提高但效果并不显著。  年代美国电话系统常常发生短路?#25910;?#26816;查发现在蓄电池极板表面出现一种针状结晶物质。进一步的研究结果表明这种结晶与基体极板金属结晶相似但强度和模量都很高并呈胡须状故命名晶须。    最常用的晶须是碳化物晶须。其强度大容易掺混在陶瓷基体中已成功地用于增强多种陶瓷。  陶瓷基体材料主要以结晶和非结晶两?#20013;?#24577;的化合物存在它们一般应具有优异的耐高温?#38405;?#19982;纤维或晶须之间有良好的界面相容性以及较好的工艺?#38405;艿取! ?#24120;用的陶瓷基体主要包括:玻璃、玻璃陶瓷、氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷?#21462;! ?#19979;表是一些陶瓷材料的物理和机械?#38405;堋?#19968;些陶瓷材料的物理和机械?#38405;埽?#29627;璃   玻璃是通过无机材料高温?#25112;?#32780;成的一种陶瓷材料。  与其它陶瓷材料不同玻璃在熔体后不经结晶而冷却成为坚硬的无机材料即具有非晶态结构是玻璃的特征之一。  在玻璃坯体的?#25112;?#36807;程中由于复杂的物理化学反应产生不平衡的酸性和碱性氧化物的熔融?#21512;?#20854;粘度较大并在冷却过程中进一步迅速增大。  一般?#38381;?#24230;增大到一定程度(约Pas)时熔体?#19981;?#24182;转变为具有固体性质的无定形物体即玻璃。此时相应的温度称为玻璃化转变温度(Tg)。  当温度低于Tg时玻璃表现出脆性。  加热时玻璃熔体的粘度?#26723;?#22312;达到某一粘度(约Pas)所对应的温度时玻璃显著软化这一温度称为软化温度(Tf)。  Tg和Tf的高低主要取决于玻璃的成分。玻璃陶瓷  许多无机玻璃可以通过?#23454;?#30340;热处理使其由非晶态转变为晶态这一过程称为反玻璃化。  由于反玻璃化?#20849;?#29827;成为多晶体透光性变差而且因体积变化还会产生内应力影响材料强?#21462;?#25152;以通常应当避免发生反玻璃化过程。  但对于某些玻璃反玻璃化过程可以控制最后能够得到无残余应力的微晶玻璃这种材料称为玻璃陶瓷。  为了实现反玻璃化需要加入成核剂(如TiO)。  玻璃陶瓷具有热膨胀系数小、力学?#38405;?#22909;和导?#35748;?#25968;较大等特点玻璃陶瓷基复合材料的研究公国内外都受到重视。 氧化物陶瓷基体  作为基体材料使用的氧化物陶瓷主要有AMgOSiOZrO莫来石(即富铝红柱石化学式为AO·2SiO)?#20154;?#20204;的溶点在℃以上。  氧化物陶瓷主要为单相多晶结构除晶相外可能?#36141;?#26377;少量气相(气孔)。  微晶氧化物的强度?#32454;?#31895;晶结构时晶界面上的残余应力较大对强度不利。  氧化物陶瓷的强?#20154;?#29615;境温度升高而?#26723;?#20294;在℃以下?#26723;徒闲 ! ?#22240;?#25628;?#21270;物陶瓷基复合材料应避免在高应力和高温环境下使用。这是由于AO和ZrO的抗热震性较差SiO在高温下容易发生蠕变和相变。  虽然莫来石具有较好的抗蠕变?#38405;?#21644;?#31995;?#30340;热膨胀系数但使用温度也不宜超过℃。()氧化铝陶瓷基体   以氧化铝(AlO)为主要成分的陶瓷称为氧化铝陶瓷氧化铝仅有一种热动力学稳定的相态即?AlO属六方晶系。  氧化铝陶瓷包括高纯氧化铝瓷氧化铝瓷氧化铝瓷和氧化铝瓷等?#20998;制?#27687;化铝含量(质量分数)依此为.%、%、%和%?#25112;?#28201;度依次为℃、℃、℃和℃。  以?AlO和AlOSiO为主晶相的称为刚玉莫来石瓷主要原料为高岭土、氧化铝和少量膨润土?#25112;?#28201;度为℃左右主要?#38405;?#35265;下表所示。一些陶瓷材料的物理和机械?#38405;堋 ?AlO被氧化锆粉体增韧近年来发展较为普遍其原理是:  氧化锆有四方相和单斜相两?#20013;?#24577;当氧化锆和氧化铝的粉体混合并加热至℃左?#24050;?#21270;锆粒子从四方相向单斜相形态转变从而导致体积改变吸收能量减缓微观裂纹尖端的应力集中从而起到增韧氧化铝的作用。()氧化锆陶瓷基体  以氧化锆(ZrO)为主要成分的陶瓷称为氧化锆陶瓷。氧化锆密度~gcm熔点℃。  氧化锆在℃时从单斜相迅速转变为四方相此可逆转变伴随有%~%的体积变化。  由于氧化锆具有可逆相变?#35797;?#27687;化锆陶瓷的?#25112;?#36807;程中加入适量CaO、MgO等与ZrO结构近似的氧化物作为稳定剂形成稳定的立方相结构。  稳定的氧化锆陶瓷的比热容和导?#35748;?#25968;小韧性好化学稳定性良好高温时具有抗酸性和抗碱性。非氧化物陶瓷  非氧化构陶瓷?#20405;?#19981;合氧的氮化物、碳化物、硼化物和硅化物。  它们的特点是耐火性和耐磨性好硬度高但脆性也很强。  碳化物和硼化物的抗热氧化温度约~℃。氮化物略低些硅化物的表面能形成氧化硅膜所以抗热氧化温度达~℃。  氮化硼具有类似石墨的六方结构在高温(℃)和高压作用下可转变成立方结构的?~氮化硼耐热温度高达℃硬度极高可作为金刚石的代用品。()氮化硅陶瓷基体   以氮化硅(SiN)为主要成分的陶瓷称氮化硅陶瓷。氮化硅陶瓷有两?#20013;?#24577;即?和?两种六方晶型由于氮化硅中SiN键结合强度高属难?#25112;?#29289;质。  氮化硅陶瓷主要制备技术有?#25112;?#27694;化硅热压氮化硅(HPSN)反应化合氮化硅(RBSN)化学气相沉积(CVD)氮化硅?#21462;! ?#21508;种制备技术所需的工艺条件各不相同所得氮化硅的?#38405;?#20063;有所差异。  如反应化合氮化硅比热压氮化硅有?#31995;?#30340;抗氧化性  另外在HPSN制备技术中MgO作为通常的?#25112;?#21161;剂加入后与?SiN表面含有的SiO形成?#21512;?#30340;硅化镁这些硅化镁渗透在SiN颗粒中间成为?SiN渗析的通?#39304;! 〈游?#35266;结构的HPSN颗粒中可以看到少量硅化镁表层的存在是导致℃以上氮化硅强度?#26723;?#30340;主要原因。  在HPSN制备技术中除了加入MgO外还可以加人YO、CeO和ZrO等作为?#25112;?#21161;剂。下表中列出了不同制备方法的氮化硅的一些物理?#38405;堋?#19981;同制备方法的氮化硅的一些物理?#38405;堋 ?#27694;化硅还具有热膨胀系数低优异的抗冷热聚变能力能耐除氢氟酸外的各种无机酸和碱溶液  ?#36865;?#36824;可耐熔融的铅、锡、镍、黄钢、铝等有色金属及合金的侵蚀且不黏留这些金属液。()氮化硼陶瓷基体  以氮化硼(BN)为主要成分的陶瓷称为氮化硼陶瓷。氮化硼是共价键化合物有立方和六方两种晶型结构。氮化硼可以分为下面的三种:①?BN这是一种六方晶型层状结构类似于石墨理论密度为.g/cm。②?BN它一种立方晶型结构和硬度都类似于钻石理论密度为.g/cm。③?BN它也是一种六方晶型理论密度为gcm。  由于六方晶型BN具有类似于石墨的结构具有润滑性好和硬度低等特点?#39135;啤鞍资?#22696;”在热压陶瓷过程中主要被当作脱模剂使用。  BN与石墨不同是绝缘体六方晶型BN的莫氏硬度为无明显熔点升华分解温度为℃理论密度gcm。  BN的抗氧化?#38405;?#20248;异可在℃以下的氧化气氛中和℃以下的氮气和惰性气氛中使用。  如果把BN粉末加入到氮化硅和氧化铝中则混合物热导率(℃)为~W/(m·K)且随温度变化不大热膨胀系数约为(~)*/K热稳定性好。   高纯BN电阻率为?m(℃高温下为~?m)介电常数为~介电损耗因?#28216;?~)*l击穿电压为kV/cm高温下?#26448;?#20445;持绝缘?#38405;?#30897;、酸、金属、砷化镓和玻璃熔渣侵蚀?#28304;?#22810;数金属和玻璃熔体不润湿也不反应。()碳化硅陶瓷基体  以碳化硅(SiC)为主要成分的陶瓷称为碳化硅陶瓷。  SiC是一种非常硬和抗磨蚀的材料以热压法制造的SiC可以用来作为切割钻石的刀具。   SiC还具有优异的抗腐蚀?#38405;?#25239;氧化?#38405;堋! iC并不在自然界中存在主要通过热压、?#25112;帷?#21453;应?#25112;?#21644;化学气相沉积等制备技术获得。  SiC一般有两种晶型即?SiC(六方晶型)和?SiC(立方晶型)SiC键属于典型的共价键。  为了提高陶瓷的?#26053;?#31243;度常添加MgO、YO、B、C、Al等能够?#26723;?#26230;界能的粉末以促进?#25112;帷! ?#19981;同方法制备的SiC的一些?#38405;?#22914;下表所示。不同方法制备的碳化硅的一些?#38405;?4)碳化硼陶瓷基体  以碳化硼(BC)为主要成分的陶瓷称为碳化硼陶瓷。  BC是一?#20540;?#23494;?#21462;?#39640;熔点、高硬度陶瓷。碳化硼粉体是由BO和C在电弧炉中发生下列反应所得:①游离碳含量可以用近似计量w游离碳=(w总碳)  BC粉末可以通过无压?#25112;帷?#28909;压等制备技术形成?#26053;?#30340;材料其主要?#38405;?#22914;下表所示?#26680;摹?#26080;机胶凝材料  无机胶凝材料主要包括水泥、石膏、菱苦土和水玻璃?#21462;! ?#22312;无机胶凝材料基增强塑料中研究和应用最多的是纤维增强水泥基增强塑料。它是以水泥净浆、砂浆或混凝土为基体以短切纤维或连续纤维为增强材料组成的。  用无机胶凝材料作基体?#29943;?#20135;纤维增强塑料尚是一种处于发展阶段的新型结构材料其长期耐久性尚待进一?#25945;?#39640;其成型工艺尚待进一步完善其应用领域有待进一?#38477;?#24320;发。、水泥基体材料  () 水泥基体材料具有以下五个特征  ① 水泥基体为多孔体系其孔隙尺寸可由数“埃”到数百“埃’。孔隙存在不仅会影响基体本身的?#38405;?#20063;会影响纤维与基体的界面粘接。  ②纤维与水泥的弹性模量比小因水泥的弹性模量比树脂的高对多数有机纤维而言纤维与水泥的弹性模量比甚至小于这意昧着在纤维增强水泥复合材料中应力的传递效应远不如纤维增强树脂。③水泥基材的断裂?#30001;炻式系?#22312;纤维尚未从水泥基材中拔出拉断前水泥基材即行开?#36873;! 、?#27700;泥基材中含有粉末或颗粒状的物料,与纤维成点接触故纤维的掺量受到很大限制。  而树脂基体在未固化前是粘稠液体可较好地浸透纤维?#23567;?#25925;纤维的掺量可高些。  ⑤水泥基材呈碱性对金属纤维可起保护作用但?#28304;?#22810;数矿物纤维是不利的。  几种增强水泥基体用纤维和水泥?#38405;?#27604;较见下表所示:()水泥基体的水化机理  水泥水化过程是相当复杂的其物理化学变化是多种多样的。  在硅酸?#38382;?#26009;中硅酸盐矿物硅酸三钙(简写CS)、硅酸二钙(简写CS)约占%?#20102;?#19977;钙(简写CA)和铁?#20102;?#22235;钙(简写CAF)的固溶体约占%。  硅酸三钙和硅酸二钙的主要水化反应产物是水化硅酸钙与Ca(OH)的晶体。两种硅酸盐的水化反应可大致用下式表示:简称CSH式简称CSH?#20581; ?#22312;早期的水泥石中主要是CSH()式型系由熟料粒子向外辐射的针、刺、柱、管状的晶体(长约~um宽一般小于um)在末端变细常在尖端有分叉。    CSH()式型与CSH()式型往往同时出现粒子相互啮合成网络状。  CSH(2)式型以集合体出现粒径小于um是不规则的等?#35835;?#23376;。  Ca(OH)在早期大量生成初生成时为六角形的薄片宽度由几十微米到多微米以后逐渐增厚并失去六?#20999;温?#24275;。  Ca(OH)晶体与水化硅酸?#24179;?#21449;在一起?#36816;?#27877;石的强度及其与集料颗粒、纤维的胶结起着主要作用。  CSH纤维状晶体在水泥石长期水化中?#32422;?#32493;存在并?#19968;?#21487;发育生长有的可达几十微米。  长纤维网络起着改善水泥石本身强度和变形的作用。  水泥中的铁?#20102;?#30416;相在水化时可生成形态与结晶完全不同的三种水化产物:?#26696;品?#30707;?#34180;ⅰ?#21333;硫相”和“水化石榴石”的固溶体。由于硅酸盐水泥水化过程中产生大量Ca(OH)故其水泥石孔?#20817;合?#30340;pH值很高一般在~。  硫?#20102;嵫问?#26009;的主要矿物成分为无水硫?#20102;?#38041;CaOAlOCaSO简写CA(SO)与?CS。 当~的硫?#20102;嵫问?#26009;与~的二水石膏粉磨可得硫?#20102;?#30416;型早强水泥。  在水化时无水硫酸钙与二水石膏反应生成?#21697;?#30707;与铝胶(AH)其反应式如下:  另外Ca(OH)与铝胶、二水石膏反应生成?#21697;?#30707;、其反应式如下:  由于硫?#20102;?#30416;早强水泥中的石膏含量不足故全部Ca(OH)被结合生产?#21697;?#30707;。因此这种水泥?#19981;?#20307;孔隙中?#21512;?#30340;pH值为左右。  硫?#20102;?#30416;型低碱水泥是由~%的硫?#20102;嵫问?#26009;与%~%的硬石膏制成的。  由于此种水泥的石膏含量?#32454;?#25925;?CaOSiO水化生产的Ca(OH)几乎皆可与铝胶、石膏反应生成?#21697;?#30707;?#36866;褂不?#20307;孔隙中?#21512;鄍H值只有左右。  在各种水泥水化生成物中只有?#21697;?#30707;的孔?#20817;合?#30340;pH值是最低的。  因此到目前为止硫?#20102;?#30416;型低碱水泥是水硬性胶凝材料中碱度最低的一种。、氯氧镁水泥  氯氧镁水泥基复合材料是以氯氧镁水泥为基体以各种类型的纤维增强材料及不同外加?#20102;?#32452;成用一定的加工方法复合而成的一种多相固体材料属于无机胶凝材料基复合材料。  它具有质量轻、强度高、不燃烧、成本低和生产工艺简单等优点。  氯氧镁水泥、也称镁水泥?#20004;?#24050;有多年的历史。它是MgOMgClH三元体系。多年来因其水化物的?#36864;?#24615;较差限制了它的开发和应用。近年来人们通过研究在配方中引入不同类型的抗水性外加剂改进生产工艺使其抗水?#28304;?#24133;度提高。使得氯氧镁水泥复合材料从单一轻型屋面材料发展列复合地板、玻璃瓦、浴缸和风管等多种制品。  氯氧镁水泥中的主要成分分为菱苦土(MgO)它是菱镁矿石经~℃煅烧而成的一?#21046;?#30828;性胶凝材料。 我国菱镁矿资源蕴藏丰富截止年底统计我国菱镁矿勘查储量达亿吨?#38469;?#30028;储量的%。主要分布在辽宁、山东、四川、河?#34180;?#26032;疆等地其中辽宁约占全国贮量的%。开发利用这一巨大的资源优势对于推动GRC复合材料的发展将起到不可估量的作用。  目前镁水泥复合材料广泛采用的是玻璃纤维、石棉纤维和木质纤维增强材料为改善制品?#38405;?#36824;填加各种粉状填料(如滑石粉、二氧化硅粉等)及抗水性外加剂。  镁水泥复合材料生产方法根据所用纤维材料的?#38382;?#19981;同而异有铺网法(即用玻璃纤维网格布增强水泥砂浆)、喷射法(即用连续纤维切短后与水泥砂浆同时喷射到模具中)、顶拌法(即短切纤维与水泥砂浆通过机?#21040;?#25292;混合后浇铸注到模具中)。五、聚合物基体材料.聚合物基体的作用  聚合物基体是FRP的一个必需组分。在复合材料成型过程中基体经过复杂的物理、化学变化过程与增强纤维复合成具有一定形状的整体因而整体?#38405;?#30452;接影响复合材料?#38405;堋?#22522;体的作用主要包括以下四个部分  ①将纤维粘合成整体并使纤维位置固定在纤维间传递载荷并使载荷均衡  ②基体决定复合材料的一些?#38405;堋?#22914;复合材料的高温使用?#38405;?耐热性)、横向?#38405;堋?#21098;?#34892;阅堋?#32784;介?#24066;阅?如?#36864;?#32784;化学品?#38405;??#21462;   、?#22522;体决定复合材料成型工艺方法以及工艺?#38382;?#36873;择?#21462;! 、?#22522;体保护纤维免受各种损伤。  ?#36865;?#22522;体对复合材料的另外一些?#38405;?#20063;有重要影响如纵向拉伸、尤其是压缩?#38405;?#30130;劳?#38405;?#26029;裂韧性?#21462;#?#32858;合物基体材料的分类     用于复合材料的聚合物基体有多种分类方法如按树脂热行为可分为热固性及?#20154;?#24615;两类。  ?#20154;?#24615;基体如聚丙烯、聚酰胺、聚碳酸酯、聚醚砜、聚醚醚酮?#20154;?#20204;是一类线形或有支链的固态高分子可溶可熔可反复加工成型而无任何化学变化。?#20154;?#24615;聚合物的形态特征  按聚集态结?#20849;?#21516;这类固态高分子有非晶(或无定形)和结晶两类而后者的结晶也是不完全的通常的结晶度在一%范围。  热固性基体如?#36153;?#26641;脂、?#23588;?#26641;脂、双马树脂、不饱和聚酯?#20154;?#20204;在制成最终产品前通常为分子量?#38386;?#30340;液态或固态预聚体经加?#28982;?#21152;固化剂发生化学反应固化后形成不溶不熔的三维网状高分子这类基体通常是无定形的。热固性聚合物的形态特征  聚合物基体按树脂特性及用途分为:  一般用途树脂、耐热性树脂、耐候性树脂、阻燃树脂?#21462;!?#25353;成型工艺分为:  手糊用树脂、喷射用树脂、胶衣用树脂、缠绕用树脂、拉挤用树脂?#21462;!   ?#30001;于不同的成型工艺对树脂的要求不同如粘?#21462;?#36866;用期、凝胶时间、固化温?#21462;?#22686;粘等因而不同工艺应选用不同型号树脂。.固态高聚物的?#38405;堋?#22266;态高聚物的力学?#38405;?#24378;烈依赖于温度和加载速率(时间)下图为典型高聚物的模量与温度关系。典型高聚物的模量随温度变化?#20154;?#24615;非晶高聚物?#20154;?#24615;结晶半晶高聚物热固性高聚物  高聚物存在三个特征温度:  玻璃化转变温度Tg熔点Tm和?#27785;?#28201;度Tf。  在Tg以下高聚物为硬而韧或硬而脆的团体(玻璃态)模量随温度变化很小?#20154;?#24615;非晶高聚物?#20154;?#24615;结晶半晶高聚物热固性高聚物  温度达到Tg附近时非晶高聚物转变成软而有弹性的橡胶态而半晶高聚物转变为软而韧的皮革态?#20154;?#24615;非晶高聚物?#20154;?#24615;结晶半晶高聚物 温度继续升高高聚物达到流动温度Tf(非晶)或Tm(结晶)而成为高粘度的流体(?#27785;?#24577;)?#20154;?#24615;非晶高聚物?#20154;?#24615;结晶半晶高聚物  热固性高聚物则由于不能熔融而在比?#32454;?#30340;温度下发生分解。热固性高聚物  ?#20154;?#24615;高聚物的玻璃化温度基本是固定的而热固性高聚物的玻璃化温?#20154;?#20132;联度增加而增加当交联度很高时热固性高聚物达到Tg后可能无明显的软化现象。.聚合物基体的选择  对聚合物基体的选择应遵循下列原则:  (?#20445;?#33021;够满足产品的使用需要  如使用温?#21462;?#24378;?#21462;?#21018;?#21462;?#32784;药品性、耐腐蚀性?#21462;! ?#39640;拉伸(或剪切)模量、高拉伸强?#21462;?#39640;断裂韧性的基体有利于提高FRP力学?#38405;堋?)对纤维具有良好的浸润性和粘接力()容易操作如要求胶液具有足够长的适用期、预浸料具有足够长的贮存期、固化收缩小?#21462;?)低毒性、低?#30899;?#24615;。()价格合理。  传统的聚合物基体是热固性的其最大的优点是具有良好的工艺性。  由于固化前热固性树脂粘度很低因而宜于在常温常压下浸渍纤维并在?#31995;?#30340;温度和压力下固化成型  固化后具有良好的耐药品性和抗蠕变性  热固性树脂的缺点是预浸料需低温冷藏?#25233;?#23384;期有限成型周期长和材料韧性差。  ?#20154;?#24615;基体的最重要优点是其高断裂韧性(高断裂应变和高冲击强度)这使得FRP具有更高的损伤容限。  ?#36865;餿人?#24615;树脂基体复合村料还具有预浸料不需冷藏?#25233;?#23384;期无限、成型周期短、可再成型、易于修补、废品及边角料可再生利用等优点。  ?#20154;?#24615;基体的缺点:  ①、是?#20154;?#24615;基体的熔体或溶液粘度很高纤维浸渍困?#35328;?#28024;料制备及制品成型需要在高温高压下进?#23567; 、凇?#32858;碳酸酯或尼龙这样一些工程塑料因耐热性、抗蠕变性或耐药品性?#30830;?#38754;问题而使应用受到限制。  二、热固性基体  热固性基体(主要是不饱合聚酯树脂、?#36153;?#26641;脂、?#23588;?#26641;脂)一直在连续纤维增强树脂基复合材料中占统治地位。  不饱合聚酯树脂、?#23588;?#26641;脂主要用于玻璃增强塑料其中聚酯树脂用量最大约占总量的%而?#36153;?#26641;脂则一般用作耐腐蚀性或先进复合材料基体。(一)热固性树脂下表为一些常用的热固性树脂其它物理?#38405;埽?#19981;饱和聚酯树脂  ()不饱和聚酯树脂及其特点    不饱和聚酯树脂?#20405;?#26377;线型结构的主?#29943;?#21516;时具有重复酯键及不饱和双键的一类聚合物。  不饱和聚酯的种类很多按化学结构分类可分为顺酐型、丙烯酸型、和丙烯酸?#36153;?#37231;型聚酯树脂。  不饱和聚酯树脂在热固性树指中是工业化较早产量较多的一类它主要应用于玻璃纤维复合材料。  由于树脂的收缩率高且力学?#38405;芙系?#22240;此很少用它与碳纤维制造复合材料。  但近年来由于汽车工业发展的需耍用玻璃纤维部分取代碳纤维的混杂复合材料得以发展价格低廉的聚酯树脂可能扩大应用。  不饱和聚酯的主要优点是:  ?#34180;?#24037;艺?#38405;?#33391;好如室温下粘度低可以在室温下固化在常压下成型颜色浅可以制作彩色制品有多种措施来调节其工艺?#38405;艿取     。病?#22266;化后树脂的综合?#38405;?#33391;好并有多种专用树脂?#35270;?#19981;同用途的需要  ?#22330;?#20215;格低廉其价格远低于?#36153;?#26641;脂略高于?#23588;?#26641;脂。  不饱和聚酯的主要缺点是:  固化时体积收缩?#24335;?#22823;成型时气味和毒性较大耐热性、强度和模量都?#31995;?#26131;变?#25105;?#27492;很少用于受力较强的制?#20998;小?)交联剂、引发剂和促进剂(a)交联剂 不饱和聚酯分子链中含有不饱和双键因而在热的作用下通过这些双键大分子链之间可以交联起来变成体型结构。  但是.这种交联产物很脆没有什么优点无实用价值。  因此在实际中经常?#20005;?#22411;不饱和聚酯溶于烯类单体中使聚酯中的双键间发生共聚合反应得到体型产物以改善固化后树脂的?#38405;堋!?#28911;类单体在这里既是溶剂又是交联剂。  已固化树脂的?#38405;?#19981;仅与聚酯树脂本身的化学结构有关而且与所选用的交联剂结构及用量有关。  同时交联剂的选择和用量还直接影响着树脂的工艺?#38405;堋! ?#24212;用最广泛的交联剂是苯乙烯其它还有甲基丙烯甲酯、邻苯二甲酸二丙烯酯、乙烯基?#22918;健?#19977;聚氰酸三丙酯?#21462;?b)引发剂 引发剂一般为有机过氧化物它的特性通常用临界温度和半衰期来表示。    临界温度?#20405;?#26377;机过氧化物具有引发活性的最低温?#21462;! ?#22312;此温度下过氧化物开始以可察觉的速度分解形成游离基从而引发不饱和聚酯树脂以可以观察的速度进行固化。  半衰期?#20405;?#22312;给定的温度条件下有机过氧化物分解一半所需要的时间。  一些常见的过氧化物特性如下表所示。几种有机过氧化物的特性(c)促进剂 促进剂的作用?#21069;?#24341;发剂的分解温度?#26723;?#23460;温以下。  促进?#26519;?#31867;很多各有其适用性。  对过氧化物?#34892;?#30340;促进剂有二甲基苯胺、二乙基苯胺、二甲基?#22918;?#33018;?#21462;! ?#23545;氢过氧化物?#34892;?#30340;促进剂大都是具有变价的金属钻如环烷酸钻、?#20102;?#38068;?#21462;! ?#20026;了操作方便配制准确常用苯乙烯将促进剂配成较稀的溶液。()不饱和聚酯树脂的固化特点不饱和聚酯树脂的固化是一个放?#30830;?#24212;其过程可分为三个阶段:(a)胶凝阶段(b)?#19981;?#38454;段(c)完全固化阶段(a)胶凝阶段 从加入促进剂后到树脂变成凝胶状态的一?#38382;?#38388;。  这?#38382;?#38388;对于玻璃钢制品的成型工艺起决定性作用是固化过程最重要的阶段。    影响胶凝时间的因素很多如阻聚剂、引发剂和促进剂的加入量环境温度和湿度树脂的体积交联剂蒸发损失?#21462;?b)?#19981;?#38454;段 ?#19981;?#38454;?#38382;?#20174;树脂开始胶凝到一定硬度能把制品从模具上取下为止的一?#38382;?#38388;。(c)完全固化阶段 在室温下这?#38382;?#38388;可能要几天至几星期。完全固化通常是在室温下进行并用后处理的方法来加速如在℃保温小时。  但在后处理之前空温下至少要放置小时这?#38382;?#38388;越长制品吸水?#35797;?#23567;?#38405;?#20063;越好。  ()不饱和聚酯树脂的增粘特性 在碱土金属氧化物或氢氧化物(例如MgOCaOCa(OH)Mg(OH)等作用下不饱和聚树脂很快稠化形成凝胶状物这种能?#20849;?#39281;和聚酯树脂粘度增加的物?#39135;?#20026;增粘剂。  增粘?#37327;?#20351;起始粘度为~Pa·s的粘性液体状树脂在短时间内粘度剧增至Pa·s以上直至成为能流动的、不粘手的类似凝胶状物这一过程称为增粘过程。  树脂处于凝胶状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。  目前已利用不饱和聚酯树脂的这一增粘特性来制备聚酯预混料片状模压料(SMC)和团状模压料其中片状模压料可以进行自动化、机械化、连续大量生产并且用它可以压制大型制品。.?#36153;?#26641;脂  凡是含有二个以上?#36153;?#22522;的高聚物统称为?#36153;?#26641;脂。  按原料组分而言有双?#26377;突费?#26641;脂非双?#26377;突费?#26641;脂以及脂肪族?#36153;?#21270;合物等新型?#36153;?#26641;脂。()?#36153;?#26641;脂的种类A.双酚A型?#36153;?#26641;脂以双酚化合物为原料制成的?#36153;?#26641;脂统称双?#26377;突费?#26641;脂有双酚A型、双酚F型、双酚PA型和间苯二酚?#36153;?#26641;脂?#21462;?a)双酚A型?#36153;?#26641;脂  它是一种量大面广的?#36153;?#26641;脂常称为变通?#36153;?#26641;脂系由?#36153;?#19993;烷与二酚基丙烷等在碱性介质中缩聚而成的属缩水?#35270;?#37274;类。  其中粘度?#31995;?#20998;子量?#38386;?#30340;?#25910;?#28082;态的双酚A?#36153;?#26641;脂可用于玻璃钢。双酚A型?#36153;?#26641;脂的结构通式如下(b)双酚F?#36153;?#26641;脂  这种树脂的分子量小结构简单  其特点是粘度小只有双酚A?#36153;?#26641;脂的/左右。它所用的固化剂以及固化物的?#38405;?#19982;双酚A?#36153;?#26641;脂相似。(c)双酚S?#36153;?#26641;脂  双酚S?#36153;?#26641;脂是以’二羟基二苯砜(双酚S)与过量?#36153;趼缺?#28919;在氢氧化钠催化剂存在下合成树脂。  这种树脂的特点是热稳定性和耐腐蚀性?#20154;?#37210;A型树脂好得多对玻璃纤维有较好的润湿性制品尺寸稳定性好。(d)间苯二甲?#36153;?#26641;脂 它是由间苯二酚与甲醛(或丁醛等)在草酸催化下结合成低分子量的?#23588;?#26641;脂后再在氢氧化钠催化下与?#36153;趼缺?#28919;反应制成的?#36153;?#26641;脂。  间苯二甲?#36153;?#26641;脂的特点:  具有?#32454;?#30340;活性其制品有良好的电绝缘性和耐热及耐化学腐蚀性。  主要用于纤维增强塑料、胶粘剂、涂料和耐高温的浇铸料。B.非双?#26377;突费?#26641;脂 它是由?#36153;趼缺?#28919;与多元醇、多元酸、多元酯或多元胺?#20154;?#21512;而成的树脂。  在国内已试制或生产的?#20998;?#26377;?#23588;┗费酢?#19977;聚氰酸?#36153;酢?#27688;基?#36153;?#26641;脂?#21462;?a)?#23588;┗费?#26641;脂  它是由?#36153;趼缺?#28919;与线型?#23588;?#26641;脂在氢氧化钠存在下缩合而成的高粘性树脂。其典型结构式如下(b)三聚氰酸?#36153;?#26641;脂  它是由三聚氰酸与?#36153;趼缺?#28919;在氢氧化钠存在下结合而成的为三聚氰酸三?#36153;?#19993;酯与异三聚氰酸三?#36153;?#19993;酯的混合物。现生产的牌号有?#36153;?#26641;脂结构式如下:  从结构式中可以看出、含有三个?#36153;?#22522;固化后交联密度大。因此有优良的耐热性。  同时它的主体中为三氮杂环化学稳定性高耐紫外线和大气老化?#38405;?#22909;而且更突出的是成分中氮含量?#32454;?%)有自熄?#38405;?#30005;弧性等特点。C 有机硅?#36153;?#26641;脂  在有机硅?#36153;?#26641;脂中有一种是以?#36153;?#19993;烷丙烯醚与聚硅氧烷中的活?#20204;?#36215;加成反应制得的线型树脂。  这种树脂具?#24515;?#39640;温?#38405;?#20854;纤维增强物的层压板比有机硅树脂纤维增强物层压板的抗劈、弯曲和层间剪切强度等?#21152;?#24456;大的提高。D.胺基?#36153;?#26641;脂  它是由胺的化合物和?#36153;趼缺?#28919;缩合而成的属于缩水?#35270;?#33018;。它又分为以下两种:(a) 四官能团胺基?#36153;?#26641;脂 这种?#36153;?#26641;脂的特点是韧性好、耐?#21462;?#32784;有机溶剂和碱但耐无机酸差。  目前这种树脂只少量生产主要用于导电胶?#37096;?#29992;于纤维增强塑料特别是碳纤维复合材料更好。  (b) 对氨基苯酚?#36153;?#26641;脂 它是由对氨基苯酚和?#36153;趼缺?#28919;在苛性碱介质中反应生成的是一?#20013;阅?#33391;好的新型?#36153;?#26641;脂。这种树脂粘附力较好。 这类树脂适用于手工湿法成型复合材料制品特别是作为纤维缠绕成型的复合材料制品如电机护环、火箭辅助发动机壳体。E.缩水?#35270;?#37231;类?#36153;?#26641;脂 这种?#36153;?#26641;脂具有粘度?#31995;?#21453;应活性高固化物力学?#38405;?#22909;粘接强度大耐气候?#38405;?#30005;?#38405;?#20248;良的特点。F 脂环族?#36153;?#26641;脂  它?#20405;富?#26063;?#36153;?#21270;合物主要以脂环烯烃(有二个以上双键的化合物)通过过氧化物(如过氧化?#23452;?#31561;)?#36153;?#21270;而制得的。  脂环族?#36153;?#26641;脂的主要优点: (?#20445;?#30001;于它的?#36153;?#22522;都直接连接在脂环上固化后得到含脂环的刚性结构物具有高的热变形温度和热稳定性。 (?#29627;?#30001;于无苯基结构存在故耐紫外线耐气候性良好?#36865;?#36824;有粘度低、工艺性好等优点。脂环族?#36153;?#26641;脂的主要缺点:  需要加热固化成型同时要以?#30899;?#30524;睛的酸酐类作为固化剂操作麻?#22330;.脂肪族?#36153;?#26641;脂 这种?#36153;?#26641;脂是以脂肪烯烃(有二个以上双键的化合物)通过过氧化物?#36153;?#21270;而制得的。  目前这类?#36153;?#26641;脂典型的代表是?#36153;?#21270;聚丁二烯树脂。  ?#36153;?#21270;聚丁二烯树脂是以丁二烯l、为原料用金属钠为催化剂在溶剂(苯或庚烷)中聚合得到低分子量的液体聚丁二烯再用过氧化酸(如过氧化醋酸)等氧化成的聚丁二烯?#36153;?#26641;脂。结构式如下  从结构中可以看出?#36153;?#21270;聚丁二烯树脂具有活性的?#36153;?#22522;、羟基和双键为多官能团的?#36153;?#26641;脂。  ?#36153;?#21270;聚丁二烯树脂主要特点是产物可从橡胶状到坚硬固体耐冲击?#38405;?#31361;出蠕变小但成型的收缩?#24335;?#22823;。 该树脂的主要用途:用作玻璃纤维增强塑料高强度结构胶粘剂耐腐蚀涂料和浇铸材料?#21462;?)?#36153;?#26641;脂的固化别  ?#36153;?#26641;脂是线型结构的必须加入固化剂使它变为不溶不熔的网状结构的树脂才有用处。  ?#36153;?#26641;脂的固化剂按固化工艺历程可分为三大类:  ①含有活?#20204;?#30340;化合物它仍在固化时发生加成聚合反应  ②离?#26377;?#24341;发?#20102;强?#36827;一步分为阴离子和阳离子二种  ③交联?#20102;?#20204;能与双酚A型?#36153;?#26641;脂的氢氧基进行交联。   ?#26448;?#19982;?#36153;?#26641;脂中?#36153;?#22522;发生反应使树脂固化的物质统称为固化剂或?#19981;?#21058;  发生反应的过程叫做固化、?#19981;?#25110;变定。  固化剂的种类很多通常有胺类固化剂、酸酐类固化剂、咪唑类固化刑、潜伏性固化剂以及其他类型的固化剂。  由于固化剂的使用对?#36153;?#26641;脂的?#38405;?#26377;重要的影响因此对固化剂的研究越来超引起人们的重视新?#20998;?#19981;断出现改善了?#36153;?#26641;脂的?#38405;?#25193;大了它的应用范围。.?#23588;?#26641;脂  ?#23588;?#26641;脂系?#23588;?#32553;合物它广泛应用于工业技术部门。它主要应用于胶粘剂、涂料及布、?#20581;?#29627;璃布的层压复合材料?#21462;! 》尤?#26641;脂的优点是?#28982;费?#26641;脂价格便宜但有吸附性不好、收缩率高、成型压力高、制品空隙含量高等缺点。因此较少用?#23588;?#26641;脂来制造碳纤维复合材料。  ?#23588;?#26641;脂的含碳量高因此用它制造耐烧蚀材料做宇宙飞行器载入大气的防护制件它还被用做制造碳/碳复合材料的碳基体的原料。  近年来新研制的酚改性二?#22918;?#26641;脂(树脂)也已被用来制造耐高温的玻璃纤维复合材料。()?#23588;?#26641;脂的种类 ?#23588;?#26641;脂随酚类和醛类配比用量不同和使用的催化剂不同所得到的?#23588;?#26641;脂分热固性和?#20154;?#24615;两大类。  在国内作为纤维增强塑料基体用的?#23588;?#26641;脂大多采用热固性树脂。(a) 氨?#23588;?#26641;脂      ?#23588;?#26641;脂:     ?#23588;?#26641;脂:     ?#23588;?#26641;脂: ?#23588;?#26641;脂  用苯酚与甲醛的摩尔比为:在氨水存在下经缩聚脱水而制成的?#23588;?#26641;脂以乙醇为溶剂配制成溶液。?#23588;?#26641;脂  用苯酚与甲醛的摩尔比为l:在氨水存在下经缩聚反应脱水而制得的?#23588;?#26641;脂以乙醇为溶剂配制成溶液。 ?#23588;?#26641;脂  所用的原材料与只是苯酚和甲醛配比不同而已。(b)镁?#23588;?#26641;脂  用苯酚与甲醛的摩尔比为:和少量苯胺在氧化镁催化下经缩聚脱水而制成的?#23588;?#26641;脂。如牌号为?#23588;?#26641;脂?#21462;?c)钡?#23588;?#26641;脂  用苯酚和甲醛为原料在Ba(OH)的催化下经缩聚、中和、过滤及脱水而制成的一种热固性?#23588;?#26641;脂。  它的主要特点是粘度小固化速度快适合于低压成型和缠绕成型工艺。  (d)?#21697;尤?#26641;脂  用苯酚和甲醛的摩尔比为:在NaCO存在下经缩聚反应后制成的?#23588;?#26641;脂。如牌号为?#23588;?#26641;脂?#21462;!?e)改性?#23588;?#26641;脂。()?#23588;?#26641;脂的固化与固化剂  ?#23588;?#26641;脂固化方法有两种:  (一)加热固化不加任何固化剂仅仅通过加热的办法依靠?#23588;?#26412;身的羟甲基等活性基团进行化学反应而固化:  (二)通过加入固化剂使树脂发生固化。  常用的固化剂有以下两类:  ()线型?#23588;?#26641;脂用六次甲基四胺等固化剂(%~%)再通过加热进行固化  ()热固性?#23588;?#26641;脂用有机酸作为固化剂常用的固化剂有:?#20132;?#37240;、甲基?#20132;?#37240;、?#20132;?#37232;?#21462;?#30707;油磺酸、硫酸硫酸乙酯等用量(%~%)。()?#23588;?#26641;脂的改性 仅由苯酚加甲醛缩合而成的?#23588;?#26641;脂存在脆性粘附力小等缺点多半都要进行改性最为普遍的改性方法有:  (a)聚已烯醇缩丁醛改性?#23588;?#26641;脂  (b)苯?#29359;?#24615;?#23588;?#26641;脂  (c)二?#22918;?#25913;性的?#23588;?#26641;脂  (d)硼改性的?#23588;?#26641;脂 (a)聚已烯醇缩丁醛改性?#23588;?#26641;脂  用聚乙烯醇缩丁醛的酒精溶液加到镁?#23588;?#26641;脂中配成溶液树脂。  这种树脂的特点是具有良好的流动性适合于模压成型制品具有?#32454;?#30340;机械强度良好的电绝缘性?#25353;?#28909;性。(b)苯?#29359;?#24615;?#23588;?#26641;脂 以苯胺、苯酚与甲醛按::摩尔比的用量、在六次甲基四?#21453;?#21270;下于℃℃回流反应后经脱水而成树脂再用?#22918;健?#20057;醇配成溶液。  苯?#29359;?#24615;?#23588;?#26641;脂具有优良的电?#38405;?#33509;在缩合时加入苯胺的用量愈多则树脂中苯?#23588;?#32467;构上的羟基愈少电?#38405;?#24840;好而耐热性?#26723;汀!?c)二?#22918;?#25913;性的?#23588;?#26641;脂二?#22918;?#25913;性的?#23588;?#26641;脂又?#21697;?#25913;性二?#22918;?#30002;醛树脂它是由二?#22918;?#21644;甲醛在硫酸催化下经缩合反应而生成的产物再与苯酚和甲醛进行反应而制得的树脂。  二?#22918;?#25913;性的?#23588;?#26641;脂是一种优良的耐热的高频绝缘材料而且耐腐蚀?#38405;?#20248;良但玻璃钢成型工?#25112;?#20854;他?#23588;?#26641;脂差。(d) 硼改性的?#23588;?#26641;脂  利用硼酸与苯酚反应生成硼酸酚再与甲醛或多聚甲醛水溶液反应可生成一个含硼的?#23588;?#26641;脂。  这种树脂改善了原有?#23588;?#26641;脂的脆性和吸水性提高了玻璃铜制品的机械强度和耐热性。.其它热固性树脂      ()呋喃树脂      ()乙烯基酯树脂      ()有机硅树脂。() 呋喃树脂  凡是含有呋喃?#26041;?#26500;的树脂统称为呋喃树脂。一般包括?#21453;肌?#31968;醛和糠酮及其衍生物漆糠树脂、?#21453;几?#24615;?#23588;?#26641;脂?#21462;!  ?#36825;类树脂是以杂环为主链因此具有?#32454;?#30340;热稳定性和耐腐蚀等优良?#38405;?#32780;且原材料取之于农副产物其来源方便。  呋喃树脂缺点是机械?#38405;?#36739;差特别脆成型需要加压加热固化等条件影响它的使用和推广。  呋喃树脂只有在要求耐高温和?#36864;?#21448;耐碱制?#20998;?#25165;使用。单独使用它的情形不多通常与?#36153;?#26641;脂?#28982;?#29992;制造防腐蚀地坪?#21462;?) 乙烯基酯树脂 乙烯基酯树脂是?#36153;?#19993;烯酸酯类树脂或称不饱和?#36153;?#26641;脂是国外年代初开发的一类新型聚合物它通常是由低分子量?#36153;?#26641;脂与不饱和一元酸通过开环加成反应而制得的化合物。  这类化合物可单独固化但一般?#21450;?#23427;溶解在苯乙烯?#30830;?#24212;性单体的活性稀释剂中来使用把这类混合物称为乙烯基酸树脂典型化学结构式如下:  从结构式中可以看出该类树脂保留了?#36153;?#26641;脂的基本链段又有不饱和聚酯树脂的不饱和双键可以室温固化。  由于汇集了?#36153;?#26641;脂和不饱和聚酯树脂这二种树脂双重特性使其?#38405;?#26356;趋完善。这就是该树脂最大的特点之一。() 有机硅树脂  有机硅树脂是一类由交替的硅和氧原?#24188;?#25104;骨架不同的有机基再与硅原子联结的聚合物的统称。  如果原料单体的官能度<=则制得的聚有机硅烷为线型结构  如果原料的单体的官能度>则可制得热固性有机硅树脂。  加热热固性有机硅树脂到~℃或存在催化剂时加热即可能转变为不溶不熔的三维网状结构。  硅树脂可分为硬硅树脂的和柔软弹性的硅树脂两大类别。  作为纤维增强塑料及涂料用的硅树脂属于硬硅树脂。5、?#20154;?#24615;树脂  ?#20154;?#24615;聚合物?#20405;?#20855;有线型或支链型结构的有机高分子化合物。这类聚合物可以反复受热软化(或熔化)而冷却后变硬。  ?#20154;?#24615;聚合物在软化或熔化状态下可以进?#24515;?#22609;加工当冷却至软化点以下能保持模塑成型的形状。  属于?#20154;?#24615;聚合物的有:聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛、聚砜、聚苯硫?#21462;! ?#22312;这些聚合物中有一些已用于玻璃纤维增强塑料但是用作碳纤维复合材料基体的目前?#20849;?#22810;。  ?#20154;?#24615;聚合物基复合材料与热固性树脂基复合材料相比在力学?#38405;堋?#20351;用温?#21462;?#32769;化?#38405;?#26041;面处于劣势但是它具有工艺简单、工艺周期短、成本低、比重小?#30830;?#38754;?#21152;?#21183;。  当前汽车工业的发展为?#20154;?#24615;聚合物基复合材料的研究和应用开辟了广阔的天地。  典型的?#20154;?#24615;聚合物主要有:.聚酰胺.聚碳酸酯.聚砜.聚酰胺.聚碳酸酯聚碳酸酯有下述的化学结构  其中n在~的范围内。工业生产的聚碳酸酯平均分子量为。.聚砜 聚砜?#20405;?#20027;链结构中含有SO链节的聚合物。它的突出?#38405;蓯强?#20197;Y下长期使用。它的结构式如下

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