復合材料基礎知識

1、復合材料基礎知識2009.1.2定義：復合材料(Compositematerials)，是以一種材料為基體(Matrix)，另一種材料為增強體(reinforcement)組合而成的材料。各種材料在性能上互相取長補短，產(chǎn)生協(xié)同效應，使復合材料的綜合性能優(yōu)于原組成材料而滿足各種不同的要求。性能復合材料中以纖維增強材料應用最廣、用量最大。其特點是比重小、比強度和比模量大。還具有優(yōu)良的化學穩(wěn)定性、減摩耐磨、自潤滑、耐熱、耐疲勞、耐蠕變、消聲、電絕緣等性能。各向異性，因此可按制件不同部位的強度要求設計纖維的排列。以碳纖維和碳化硅纖維增強的鋁基復合材料，在500C時仍能保持足夠的強度和模量。碳化硅纖維與

2、鈦復合，不但鈦的耐熱性提高，且耐磨損，可用作發(fā)動機風扇葉片。碳化硅纖維與陶瓷復合，使用溫度可達1500C，比超合金渦輪葉片的使用溫度(1100C)高得多。碳纖維增強碳、石墨纖維增強碳或石墨纖維增強石墨，構成耐燒蝕材料，已用于航天器、火箭導彈和原子能反應堆中。非金屬基復合材料由于密度小，用于汽車和飛機可減輕重量、提高速度、節(jié)約能源。用碳纖維和玻璃纖維混合制成的復合材料片彈簧，其剛度和承載能力與重量大5倍多的鋼片彈簧相當。分類：按組成分金屬與金屬復合材料非金屬與金屬復合材料非金屬與非金屬復合材料按結構特點：纖維復合材料夾層復合材料細粒復合材料混雜復合材料樹脂基復合材料(ResinMatrixCom

3、posite)也稱纖維增強塑料(FiberReinforcedPlastics)，是目前技術比較成熟且應用最為廣泛的一類復合材料。這種材料是用短切的或連續(xù)纖維及其織物增強熱固性或熱塑性樹脂基體，經(jīng)復合而成。以玻璃纖維作為增強相的樹脂基復合材料在世界范圍內已形成了產(chǎn)業(yè)，在我國俗稱玻璃鋼。樹脂基復合材料發(fā)展史1932年在美國出現(xiàn)1940年以手糊成型制成了玻璃纖維增強聚酯的軍用飛機的雷達罩1946年纖維纏繞成型技術在美國出現(xiàn)，為纖維纏繞壓力容器的制造提供了技術貯備。1949年研究成功玻璃纖維預混料并制出了表面光潔，尺寸、形狀準確的復合材料模壓件。1950年真空袋和壓力袋成型工藝研究成功，并制成直升飛

4、機的螺旋槳。60年代在美國利用纖維纏繞技術，制造出北極星、土星等大型固體火箭發(fā)動機的殼體，為航天技術開辟了輕質高強結構的最佳途徑。.1972年美國PPG公司研究成功熱塑性片狀模型料成型技術，1975年投入生產(chǎn)。.80年代又發(fā)展了離心澆鑄成型法自從先進復合材料投入應用以來，有三件值得一提的成果.1、美國全部用碳纖維復合材料制成一架八座商用飛機-里爾芳2100號，并試飛成功，這架飛機僅重567kg，它以結構小巧重量輕而稱奇于世。.2、第二件是采用大量先進復合材料制成的哥倫比亞號航天飛機，這架航天飛機用碳纖維/環(huán)氧樹脂制作長18.2m、寬4.6m的主貨艙門，用凱芙拉纖維/環(huán)氧樹脂制造各種壓力容器，用

5、硼/鋁復合材料制造主機身隔框和翼梁，用碳/碳復合材料制造發(fā)動機的噴管和喉襯，發(fā)動機組的傳力架全用硼纖維增強鈦合金復合材料制成，被覆在整個機身上的防熱瓦片是耐高溫的陶瓷基復合材料。在這架代表近代最尖端技術成果的航天收音機上使用了樹脂、金屬和陶瓷基復合材料。.3、是在波音-767大型客機上使用了先進復合材料作為主承力結構，這架可載80人的客運飛機使用碳纖維、有機纖維、玻璃纖維增強樹脂以及各種混雜纖維的復合材料制造了機翼前緣、壓力容器、引擎罩等構件，不僅使收音機結構重量減輕，還提高了飛機的各種飛行性能。復合材料在中國.起始于1958年，首先用于軍工制品，而后逐漸擴展到民用。.1958年以手糊工藝研制

6、了玻璃鋼艇，以層壓和卷制工藝研制玻璃鋼板、管和火箭彈.1961年研制成用于遠程火箭的玻璃纖維-酚醛樹脂燒蝕防熱彈頭.1962年引進不飽和聚酯樹脂、噴射成型和蜂窩夾層結構成型技術，并制造了玻璃鋼的直升機螺旋槳葉和風洞葉片，同年開始纖維纏繞工藝研究并生產(chǎn)出一批氧氣瓶等壓力容器。.1970年用玻璃鋼蜂窩夾層結構制造了一座直徑44m的雷達罩原材料：.包括基體相和增強相的原材及添加劑。.基體相材料指作為基體的各種聚合物，包括熱固性樹脂和熱塑性樹脂.增強相材料則是指各種纖維，如玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維、高密度聚乙烯纖維等。.添加劑是復合材料產(chǎn)品在生產(chǎn)或加工過程中需要添加的輔助化學品通稱為添加劑或助劑不飽

7、和聚酯樹脂.不飽和聚酯是不飽和二元羧酸（或酸酐）或它們與飽和二元羧酸（或酸酐）組成的混合酸與多元醇縮聚而成的，具有酯鍵和不飽和雙鍵的線型高分子化合物。通常，聚酯化縮聚反應是在190220r進行，直至達到預期的酸值（或粘度）。在聚酯化縮反應結束后，趁熱加入一定量的乙烯基單體，配成粘稠的液體，這樣的聚合物溶液稱之為不飽和聚酯樹脂。物理性質.相對密度在1.111.20左右，固化時體積收縮率較大耐熱性。絕大多數(shù)不飽和聚酯樹脂的熱變形溫度都在5060C,些耐熱性好的樹脂則可達120r.力學性能。不飽和聚酯樹脂具有較高的拉伸、彎曲、壓縮等強度.耐化學腐蝕性能。不飽和聚酯樹脂耐水、稀酸、稀堿的性能較好，耐有

8、機溶劑的性能差，同時，樹脂的耐化學腐蝕性能隨其化學結構和幾何開關的不同，可以有很大的差異。介電性能。不飽和聚酸樹脂的介電性能良好?；瘜W性質.不飽和聚酯是具有多功能團的線型高分子化合物，在其骨架主鏈上具有聚酯鏈鍵和不飽和雙鍵，而在大分子鏈兩端各帶有羧基和羥基。乙烯基樹脂乙烯基樹脂又稱為環(huán)氧丙烯酸樹脂，是60年代發(fā)展起來的一類新型樹脂，其特點是聚合物中具有端基不飽和雙鍵。乙烯基樹脂具有較好的綜合性能：由于不飽和雙鍵位于聚合物分子鏈的端部，雙鍵非?；顫?，固化時不受空間障礙的影響，可在有機過氧化物引發(fā)下，通過相鄰分子鏈間進行交聯(lián)固化，也可與單體苯乙烯其聚固化；樹脂鏈中的R基團可以屏蔽酯鍵，提高酯鍵的耐

9、化學性能和耐水解穩(wěn)定性；乙烯基樹脂中，每單位相對分子質量中的酯鍵比普通不飽和聚酯中少35%50%左右，這樣就提咼了該樹脂在酸、堿溶液中的水解穩(wěn)定性；樹脂鏈上的仲羥基與玻璃纖維或其它纖維的浸潤性和粘結性從而提高復合材料的強度；環(huán)氧樹脂主鏈，它可以賦與乙烯基樹脂韌性，分子主鏈中的醚鍵可使樹脂具有優(yōu)異的耐酸性。環(huán)氧樹脂環(huán)氧樹脂是泛指分子中含有兩個或兩個以上環(huán)氧基團的有機高分子化合物，除個別外，它們的相對分子質量都不高。環(huán)氧樹脂的分子結構是以分子鏈中含有活潑的環(huán)氧基團為其特征，環(huán)氧基團可以位于分子鏈的末端、中間或成環(huán)狀結構。由于分子結構中含有活潑的環(huán)氧基團，使它們可與多種類型的固化劑發(fā)生交聯(lián)反應而形成

10、不溶、不熔的具有三向網(wǎng)狀結構的高聚物。環(huán)氧樹脂的性能和特性1、形式多樣。各種樹脂、固化劑、改性劑體系幾乎可以適應各種應用對形式提出的要求其范圍可以從極低的粘度到高熔點固體。2、固化方便。選用各種不同的固化劑，環(huán)氧樹脂體系幾乎可以在0180C溫度范圍內固化。3、粘附力強。環(huán)氧樹脂分子鏈中固有的極性羥基和醚鍵的存在，使其對各種物質具有很高的粘附力。環(huán)氧樹脂固化時的收縮性低，產(chǎn)生的內應力小，這也有助于提高粘附強度。4、收縮性低。環(huán)氧樹脂和所用的固化劑的反應是通過直接加成反應或樹脂分子中環(huán)氧基的開環(huán)聚合反應來進行的，沒有水或其它揮發(fā)性副產(chǎn)物放出。它們和不飽和聚酯樹脂、酚醛樹脂相比，在固化過程中顯示出很

11、低的收縮性（小于2%）。5、力學性能。固化后的環(huán)氧樹脂體系具有優(yōu)良的力學性能。6、電性能。固化后的環(huán)氧樹脂體系是一種具有高介電性能、耐表面漏電、耐電弧的優(yōu)良絕緣材料。7、化學穩(wěn)定性。通常，固化后的環(huán)氧樹脂體系具有優(yōu)良的耐堿性、耐酸性和耐溶劑性。像固化環(huán)氧體系的其它性能一樣，化學穩(wěn)定性也取決于所選用的樹脂和固化劑。適當?shù)剡x用環(huán)氧樹脂和固化劑，可以使其具有特殊的化學穩(wěn)定性能。8、尺寸穩(wěn)定性。上述的許多性能的綜合，使環(huán)氧樹脂體系具有突出的尺寸穩(wěn)定性和耐久性。9、耐霉菌。固化的環(huán)氧樹脂體系耐大多數(shù)霉菌，可以在苛刻的熱帶條件下使用。指標工業(yè)二酚基丙烷型環(huán)氧樹脂實際上是含不同聚合度的分子的混合物。其中大多

12、數(shù)的分子是含有兩個環(huán)氧基端的線型結構。少數(shù)分子可能支化，極少數(shù)分子終止的基團是氯醇基團而不是環(huán)氧基。因此環(huán)氧樹脂的環(huán)氧基含量、氯含量等對樹脂的固化及固化物的性能有很大的影響。指標環(huán)氧值。環(huán)氧值是鑒別環(huán)氧樹脂性質的最主要的指標，工業(yè)環(huán)氧樹脂型號就是按環(huán)氧值不同來區(qū)分的。環(huán)氧值是指每100g樹脂中所含環(huán)氧基的物質的量數(shù)。環(huán)氧值的倒數(shù)乘以100就稱之為環(huán)氧當量。環(huán)氧當量的含義是：含有1mol環(huán)氧基的環(huán)氧樹脂的克數(shù)。無機氯含量。樹脂中的氯離子能與胺類固化劑起絡合作用而影響樹脂的固化，同時也影響固化樹脂的電性能，因此氯含量也環(huán)氧樹脂的一項重要指標。有機氯含量。樹脂中的有機氯含量標志著分子中未起閉環(huán)反應的

13、那部分氯醇基團的含量,它含量應盡可能地降低，否則也要影響樹脂的固化及固化物的性能。揮發(fā)分。粘度或軟化點。其它樹脂酚醛樹脂聚氨酯樹脂熱塑性樹脂熱塑性樹脂是指具有線型或分枝型結構的有機高分子化合物。這一類樹脂的特點是遇熱軟化或熔融而處于可塑性狀態(tài)，冷卻后又變堅硬，而且這一過程可以反復進行。典型代表性熱塑性樹脂如聚烯烴、氟樹脂、聚酰胺、聚酯、聚碳酸酯、聚甲醛、聚丙烯-十二烯-苯乙烯（ABS樹脂）、聚苯乙烯-丙烯腈（SAN或AS樹脂）等。增強材料玻璃纖維碳纖維芳綸纖維超高分子量聚乙烯纖維玻璃纖維玻璃纖維的成分及性能:1、E-玻璃亦稱無堿玻璃，系一種硼硅酸鹽玻璃。目前是應用最廣泛的一種玻璃纖維用玻璃成分

14、，具有良好的電氣絕緣性及機械性能，廣泛用于生產(chǎn)電絕緣用玻璃纖維，也大量用于生產(chǎn)玻璃鋼用玻璃纖維，它的缺點是易被無機酸侵蝕，故不適于用在酸性環(huán)境。2、C-玻璃亦稱中堿玻璃，其特點是耐化學性特別是耐酸性優(yōu)于無堿玻璃，但電氣性能差,機械強度低于無堿玻璃纖維10%20%，通常國外的中堿玻璃纖維含一定數(shù)量的三氧化二硼，而我國的中堿玻璃纖維則完全不含硼。在國外，中堿玻璃纖維只是用于生產(chǎn)耐腐蝕的玻璃纖維產(chǎn)品，如用于生產(chǎn)玻璃纖維表面氈等，也用于增強瀝青屋面材料，但在我國中堿玻璃纖維占據(jù)玻璃纖維產(chǎn)量的一大半（60%），廣泛用于玻璃鋼的增強以及過濾織物，包扎織物等的生產(chǎn)，因為其人格低于無堿玻璃纖維而有較強的競爭力

15、。3、高強玻璃纖維其特點是高強度、高模量，它的單纖維抗拉強度為2800MPa,比無堿玻纖抗拉強度高25%左右，彈性模量86000MPa，比E-玻璃纖維的強度高。用它們生產(chǎn)的玻璃鋼制品多用于軍工、空間、防彈盔甲及運動器械。但是由于價格昂貴，目前在民用方面還不能得到推廣，全世界產(chǎn)量也就幾千噸左右。4、AR玻璃纖維亦稱耐堿玻璃纖維，主要是為了增強水泥而研制的。5、A玻璃亦稱高堿玻璃，是一種典型的鈉硅酸鹽玻璃，因耐水性很差，很少用于生產(chǎn)玻璃纖維。6、E-CR玻璃是一種改進的無硼無堿玻璃，用于生產(chǎn)耐酸耐水性好的玻璃纖維，其耐水性比無堿玻纖改善78倍，耐酸性比中堿玻纖也優(yōu)越不少，是專為地下管道、貯罐等開發(fā)

16、的新品種。7、D玻璃亦稱低介電玻璃，用于生產(chǎn)介電強度好的低介電玻璃纖維。除了以上的玻璃纖維成分以外，近年來還出現(xiàn)一種新的無堿玻璃纖維，它完全不含硼，從而減輕環(huán)境污染，但其電絕緣性能及機械性能都與傳統(tǒng)的E玻璃相似。另外還有一種雙玻璃成分的玻璃纖維，已用在生產(chǎn)玻璃棉中，據(jù)稱在作玻璃鋼增強材料方面也有潛力。此外還有無氟玻璃纖維，是為環(huán)保要求而開發(fā)出來的改進型無堿玻璃纖維。玻璃纖維制品品種與用途1、無捻粗紗無捻粗紗是由平行原絲或平行單絲集束而成的。無捻粗紗按玻璃成分可劃分為：無堿玻璃無捻粗紗和中堿玻璃無捻粗紗。生產(chǎn)玻璃粗紗所用玻纖直徑從1223umo無捻粗紗的號數(shù)從150號到9600號（tex）。無捻

17、粗紗可直接用于某些復合材料工藝成型方法中，如纏繞、拉擠工藝，因其張力均勻，也可織成無捻粗紗織物，在某些用途中還將無捻粗紗進一步短切。2、無捻粗紗織物（方格布）方格布是無捻粗紗平紋織物，是手糊玻璃鋼重要基材。方格布的強度主要在織物的經(jīng)緯方向上，對于要求經(jīng)向或緯向強度高的場合，也可以織成單向方格布，它可以在經(jīng)向或緯向布置較多的無捻粗紗。對方格布的質量要求如下：織物均勻，布邊平直，布面平整呈席狀，無污漬、起毛、折痕、皺紋等；經(jīng)、緯密，面積重量，布幅及卷長均符合標準；卷繞在牢固的紙芯上，卷繞整齊；迅速、良好的樹脂透性；織物制成的層合材料的干、濕態(tài)機械強度均應達到要求。用方格布鋪敷成型的復合材料其特點是

18、層間剪切強度低，耐壓和疲勞強度差。3、玻璃纖維氈片（1）短切原絲氈將玻璃原絲（有時也用無捻粗紗）切割成50mm長，將其隨機但均勻地鋪陳在網(wǎng)帶上，隨后施以乳液粘結劑或撒布上粉末結劑經(jīng)加熱固化后粘結成短切原絲氈。短切氈主要用于手糊、連續(xù)制板和對模模壓和SMC工藝中。對短切原絲氈的質量要求如下：沿寬度方向面積質量均勻；短切原絲在氈面中分布均勻，無大孔眼形成，粘結劑分布均勻；具有適中的干氈強度；優(yōu)良的樹脂浸潤及浸透性。（2）連續(xù)原絲氈將拉絲過程中形成的玻璃原絲或從原絲筒中退解出來的連續(xù)原絲呈8字形鋪敷在連續(xù)移動網(wǎng)帶上，經(jīng)粉末粘結劑粘合而成。連續(xù)玻纖原絲氈中纖維是連續(xù)的，故其對復合材料的增強效果較短切氈

19、好。主要用在拉擠法、RTM法、壓力袋法及玻璃氈增強熱塑料（GMT）等工藝中。（3）表面氈玻璃鋼制品通常需要形成富有樹脂層，這一般是用中堿玻璃表面氈來實現(xiàn)。這類氈由于采用中堿玻璃（C）制成，故賦予玻璃鋼耐化學性特別是耐酸性，同時因為氈薄、玻纖直徑較細之故，還可吸收較多樹脂形成富樹脂層，遮住了玻璃纖維增強材料（如方格布）的紋路，起到表面修飾作用。（4）針刺氈針刺氈或分為短切纖維針刺氈和連續(xù)原絲針刺氈。短切纖維針刺氈是將玻纖粗紗短切成50mm，隨機鋪放在預先放置在傳送帶上的底材上，然后用帶倒鉤的針進行針刺，針將短切纖維刺進底材中，而鉤針又將一些纖維向上帶起形成三維結構。所用底材可以是玻璃纖維或其它纖

20、維的稀織物，這種針刺氈有絨毛感。其主要用途包括用作隔熱隔聲材料、襯熱材料、過濾材料，也可用在玻璃鋼生產(chǎn)中，但所制玻璃鋼強度較低，使用范圍有限。另一類連續(xù)原絲針刺氈，是將連續(xù)玻璃原絲用拋絲裝置隨機拋在連續(xù)網(wǎng)帶上，經(jīng)針板針刺，形成纖維相互勾連的三維結構的氈。這種氈主要用于玻璃纖維增強熱塑料可沖壓片材的生產(chǎn)。(5)縫合氈短切玻璃纖維從50mm乃至60cm長均可用縫編機將其縫合成短切纖維或長纖維氈，前者可在若干用途方面代替?zhèn)鹘y(tǒng)的粘結劑粘結的短切氈，后者則在一定程度上代替連續(xù)原絲氈。它們的共同優(yōu)點是不含粘結劑，避免了生產(chǎn)過程的污染，同時浸透性能好，價格較低。玻璃纖維織物(1)玻璃布我國生產(chǎn)的玻璃布，分為

21、無堿和中堿兩類，國外大多數(shù)是無堿玻璃布。玻璃布主要用于生產(chǎn)各種電絕緣層壓板、印刷線路板、各種車輛車體、貯罐、船艇、模具等。中堿玻璃布主要用于生產(chǎn)涂塑包裝布，以及用于耐腐蝕場合?？椢锏奶匦杂衫w維性能、經(jīng)緯密度、紗線結構和織紋所決定。經(jīng)緯密度又由紗結構和織紋決定。經(jīng)緯密加上紗結構，就決定了織物的物理性質，如重量、厚度和斷裂強度等。有五種基本的織紋：平紋、斜紋、緞紋、羅紋和席紋。(2)單向織物單向織物是一種粗經(jīng)紗和細緯紗織成的四經(jīng)破緞紋或長軸緞紋織物。其特點是在經(jīng)紗主向上具有高強度。組合玻璃纖維增強材料70年代以來，出現(xiàn)了把短切原絲氈、連續(xù)原絲氈、無捻粗紗織物和無捻粗紗等，按一定的順序組合起來的增強

22、材料，大體有以下幾種：(1)短切原絲氈+無捻粗紗織物(2)短切原絲氈+無捻粗紗布+短切原絲氈(3)短切原絲氈+連續(xù)原絲氈+短切原絲氈(4)短切原比氈+隨機無捻粗紗(5)短切原絲氈或布+單向碳纖維(6)短切原絲+表面氈(7)玻璃布+單向無捻粗紗或玻璃細棒+玻璃布碳纖維碳纖維是由有機纖維或低分子烴氣體原料加熱至1500C所形成的纖維狀碳材料，其碳含量在90%以上。碳(石墨)纖維具有低密度、高強度、高模量、耐高溫、抗化學腐蝕、低電阻、高熱導、低熱膨脹、耐化學輻射等優(yōu)良特性，此外，還具有纖維的柔曲性和可編性，比強度和比模量優(yōu)于其它纖維增強體。碳(石墨)纖維的主要用途宇航工業(yè)用作導彈防熱及結構材料如火箭

23、噴管、鼻錐、大面積防熱層；衛(wèi)星構架、天線、太陽能翼片底板、衛(wèi)星-火箭結合部件；航天飛機機頭，機翼前緣和艙門等制件；哈勃太空望遠鏡的測量構架，太陽能電池板和無線電天線。航空工業(yè)用作主承力結構材料，如主翼、尾翼和機體；次承力構件，如方向舵、起落架、副翼、擾流板、發(fā)動機艙、整流罩及座板等，此外還有C/C剎車片。交通運輸用作汽車傳動軸、板簧、構架和剎車片等制件；船舶和海洋工程用作制造漁船、魚雷快艇、快艇和巡邏艇，以及賽艇的桅桿、航桿、殼體及劃水漿；海底電纜、潛水艇、雷達罩、深海油田的升降器和管道。運動器材用作網(wǎng)球、羽毛球、和壁球拍及桿、棒球、曲棍球和高爾夫球桿、自行車、賽艇、釣桿、滑雪板、雪車等。（5

24、）土木建筑幕墻、嵌板、間隔壁板、橋梁、架設跨度大的管線、海水和水輪結構的增強筋、地板、窗框、管道、海洋浮桿、面狀發(fā)熱嵌板、抗震救災用補強材料。（6）其它工業(yè)化工用的防腐泵、閥、槽、罐；催化劑，吸附劑和密封制品等。生體和醫(yī)療器材如人造骨骼、牙齒、韌帶、X光機的床板和膠卷盒。編織機用的劍竿頭和劍竿防靜電刷。其它還有電磁屏蔽、電極度、音響、減磨、儲能及防靜電等材料也已獲得廣泛應用。添加劑添加劑在復合材料中的作用有以下幾方面：（1）穩(wěn)定化作用樹脂基復合材料在制備、貯存、加工和使用過程中容易老化變質，性能明顯降低，為了防止或延緩復合材料的老化，在復合材料制備、加工過程中就需添加一類穩(wěn)定劑，也稱為防老劑。

25、穩(wěn)定化添加劑主要是抑制由氧、光和熱等引起的復合材料在制備、加工和應用時產(chǎn)生的老化過程。（2）改善力學性能對于樹脂基復合材料，為了改善它們的某些力學性能，如拉伸強度、硬度、剛性、抗沖擊強度等，可在復合材料制備加工時，添加一些可以改善力學性能的添加劑。如以環(huán)氧樹脂為基體的復合材料在交聯(lián)固化之后，硬度較大、強度較高，但韌性較差，抗沖擊性能不理想，為了改善它的抗沖擊性能，可添加能提高韌性的添加劑。（3）改善加工性能復合材料在制備和加工過程中經(jīng)常添加一些稀釋劑，以改善復合材料的加工性能，如提高流動性及脫模性。稀釋劑的加入可以降低樹脂的粘度，改善膠液對增強材料的浸潤性，還便于把樹脂固化過程中放出的能量傳遞

26、出來，并可適當延長膠液的使用期。潤滑劑的加入可以提高聚合物分子之間以及聚合物與增強材料之間的潤滑性，從而改善復合材料的加工性。.（4）阻燃作用隨著復合材料在航空、汽車、建筑及電器等方面應用的迅速擴大，對其阻燃性能的要求也越來越高，樹脂基復合材料基體多數(shù)是由碳氫化合物構成的有機聚合物，具有可燃性，因此在復合材料的加工過程中，需要添加一類使復合材料達到一定阻燃要求的添加劑，這類添加劑通稱為阻燃劑。（5）改進表面性能為了防止復合材料加工和使用時產(chǎn)生靜電的危害，在復合材料制備時常常加入一類具有表面活性的添加劑物質，以改善復合材料的表面性能，這類添加劑包括抗靜電劑和防霧劑等。（6）改善外觀質量在復合材料

27、及其制品加工或制備時，為了改善復合材料及其制品的外觀質量，常加入一類能賦予復合材料外觀光潔或使制品具有各種色彩的添加劑，這類添加劑有著色劑和潤滑劑。引發(fā)劑與促進劑引發(fā)劑（initiator）是指在聚合反應中能使單體分子或線型分子鏈中含有雙鍵的低分子活化而成為游離基，并進行連鎖反應的物質。不飽和聚酯樹脂一般可以通過引發(fā)劑（或光或其它引發(fā)方式等）與交聯(lián)劑分子中的雙鍵發(fā)生自由基共聚反應，使線型分子交聯(lián)或具有網(wǎng)狀結構的體型分子。采用引發(fā)劑固化樹脂時，可以有效地控制反應速度，在配以適當?shù)拇龠M劑后，滿足固化工藝要求，得到穩(wěn)定質量的產(chǎn)品。促進劑是指聚酯樹脂在固化過程中，能降低引發(fā)劑引發(fā)溫度，促使有機過氧化物

28、在室溫下產(chǎn)生游離基的物質。不飽和聚酯樹脂用的有機過氧化物臨界溫度都在60C以上，不能滿足室溫固化要求，只有在還原劑（或氧化劑）的存在下，有機過氧化物分解的活化能才能顯著降低，這樣，有機過氧化物的分解溫度可在室溫下分解，因此，由引發(fā)劑與促進劑組成的體系常稱為引發(fā)系統(tǒng)。阻聚劑與緩聚劑阻聚劑：指能迅速與游離基作用，減慢或抑制不希望有的化學反應物質，用于延長某些單體和樹脂的貯存期。也稱聚合終止劑，它包括阻聚劑和緩聚劑。阻聚劑可以防止聚合作用的進行，在聚合過程中產(chǎn)生誘導期（即聚合速度為零的一段時間），誘導期的長短與阻聚劑含量成正比，阻聚劑消耗完后，誘導期結束，即按無阻聚劑存在時的正常速度進行。阻聚劑可以

29、防止聚合作用的進行，在聚合過程中產(chǎn)生誘導期（即聚合速度為零的一段時間），誘導期的長短與阻聚劑含量成正比，阻聚劑消耗完后，誘導期結束，即按無阻聚劑存在時的正常速度進行。緩聚劑是調節(jié)樹脂的放熱性能，以滿足工藝要求的添加劑，它不產(chǎn)生誘導期，只降低聚合速度，緩聚劑除不少品種與阻聚劑相同外，最有效的是a-甲基苯乙烯。實際上，阻聚劑、緩聚劑及穩(wěn)定劑都是樹脂交聯(lián)固化反應的抑制劑，其作用原理都是吸收、消滅可以引發(fā)樹脂交聯(lián)固化的游離基，是游離基的抑制劑，在某一種樹脂中，消滅游離基能力強，即為阻聚作用；在另一種樹脂中，只起減弱游離基活性者，即為緩聚作用。增韌劑與稀釋劑增韌劑：是具有降低復合材料脆性和提高復合材料抗

30、沖擊性能的一類助劑?？煞譃榛钚栽鲰g劑與非活性增韌劑兩類，活性增韌劑是指其分子鏈上含有能與基體樹脂反應的活性基團，它能形成網(wǎng)絡結構，增加一部分柔性鏈，從而提高復合材料的抗沖擊性能。非活性增韌劑則是一類與基體樹脂很好相溶、但不參與化學反應的增韌劑。稀釋劑：是一類使液體樹脂粘度變稀薄時的液體物質。這不能溶解樹脂，但能部分代替溶劑。稀釋劑的作用是降低樹脂粘度，使樹脂具有流動性，改善樹脂對增強材料、填料等的浸潤性；控制固化時的反應熱；延長樹脂固化體系的適用期；填料用量增加，降低成本。按不同的樹脂需要，所用的稀釋劑也不同。環(huán)氧樹脂固化劑固化劑又名硬化劑、熟化劑或變定劑，是一類增進或控制固化反應的物質或混合

31、物。樹脂固化是經(jīng)過縮合、閉環(huán)、加成或催化等化學反應，使熱固性樹脂發(fā)生不可逆的變化過程，固化是通過添加固化（交聯(lián)）劑來完成的?？寡鮿┮活惸芤种苹驕p緩高分子材料自動氧化反應速度的物質。樹脂、塑料、橡膠及復合材料在成型加工、貯存和使用過程中不可避免地要與氧氣及光接觸，再加上溫度的變化，導致它們在外觀、結構和性能上發(fā)生變化，也即老化。引起上述變化的外界因素以氧、光、熱三個因素最為重要。這三種因素造成高分子材料的自動氧化反應和熱分解反應，使高分子聚合物降解，產(chǎn)生一系列變化。為了抑制和減緩高分子材料的氧化降解，延長它們的使用壽命，提高其使用價值，常常在高分子材料里加入少時能抑制或減緩高分子材料降解老化的物

32、質，即抗氧劑。光穩(wěn)定劑太陽光對復合材料及其它高分子材料都能引起不同程度的破壞，導致聚合物降解，使得制品的外觀及性能變壞，這種過程稱之為光氧化或光老化。產(chǎn)生光老化的主要原因是太陽光中紫外光的作用。光穩(wěn)定劑是一類能夠抑制或減弱光降解作用，提高聚合物和復合材料耐光性能的物質，由于大多數(shù)光穩(wěn)定劑都吸收紫外光，所以習慣上也常把這類物質稱為紫外線吸收劑。光穩(wěn)定劑對于防止復合材料的光老化、延長它們的使用壽命效果非常顯著，而且用量也很小，一般僅為聚合物質量的0.01%0.5%。光穩(wěn)定劑的品種很多，按作用機理分類，包括有光屏蔽劑類、紫外線吸收劑類、自由基捕獲劑類及淬滅劑類。按化學結構分類，有水楊酸酯類、二苯甲酮

33、類、苯并三唑類、受阻胺類及有機鎳絡合物等。熱穩(wěn)定劑熱穩(wěn)定劑是一類能防止和減少聚合物在加工和使用過程中受熱而發(fā)生降解或交聯(lián)，延長復合材料使用壽命的添加劑。常用的穩(wěn)定劑主要成分分類可分為鹽基類、脂肪酸皂類、有機錫化合物、復合型熱穩(wěn)定劑及純有機化合物類。填料填料是用以改善復合材料性能（如硬度、剛度及沖擊強度等），并能降低成本的固體添加劑，它與增強材料不同，填料呈顆粒狀。而呈纖維狀的增強材料不作為填料。填料的作用機理：填料作為添加劑，主要是通過它占據(jù)體積發(fā)揮作用，由于填料的存在，基體材料的分子鏈就不能再占據(jù)原來的全部空間，使得相連的鏈段在某種程度上被固定化，并可能引起基體聚合物的取向。由于填料的尺寸穩(wěn)

34、定性，在填充的聚合物中，聚合物界面區(qū)域內的分子鏈運動受到限制，而使玻璃化溫度上升，熱變形溫度提高，收縮率降低，彈性模量、硬度、剛度、沖擊強度提高。填料的作用：降低成型制件的收縮率，提高制品的尺寸穩(wěn)定性、表面光潔度、平滑性以及平光性或無光性等；樹脂粘度有效的調節(jié)劑；可滿足不同性能要求，提高耐磨性、改善導電性及導熱性等，大多數(shù)填料能提高材料沖擊強度及壓縮強度，但不能提高拉伸強度；可提高顏料的著色效果;某些填料具有極好的光穩(wěn)定性和耐化學腐蝕性;有增容作用，可降低成本，提高產(chǎn)品在市場上的競爭能力。脫模劑脫模劑是為防止成型的復合材料制品在模具上粘著，而在制品與模具之間施加一類隔離膜，以便制品很容易從模具

35、中脫出，同時保證制品表面質量和模具完好無損。常用的脫模劑主要有以下幾類：（1）按脫模劑的使用方式不同有外脫模劑及內脫模劑之分。外脫模劑是直接將脫模劑涂敷在模具上；內脫模劑是一些熔點比普通模制溫度稍低的化合物，在加熱成型工藝中將其加入樹脂中，它與液態(tài)樹脂相容，但與固化樹脂不相容，在一定加工溫度條件下，從樹脂基體滲出，在模具和制品之間形成一層隔離膜。（2）按脫模劑的狀態(tài)不同有薄膜型（主要有聚酯、聚乙烯、聚氯乙烯、玻璃紙、氟塑料薄膜）、溶液型（主要有烴類、醇類、羧酸及羧酸酯、羧酸的金屬鹽、酮、酰胺和鹵代烴）、膏狀及蠟狀（包括硅酯、HK-50耐熱油膏、汽缸油、汽油與瀝青的溶液及蠟型）脫模劑?；邢炐兔?/p>

36、模劑是應用最廣泛的一類脫模劑，價格便宜、使用方便、無毒、脫模效果好，缺點是會使制品表面沾油污，影響表面上漆，漏涂時會使脫模困難。對于成型形狀復雜的大型制品常與溶液型脫模劑復合使用。著色劑和觸變劑著色劑著色劑是能使制品著色的有機與無機的、天然與合成的色料的總稱。觸變劑觸變劑是一種使液體樹脂基體（或膠衣樹脂）變?yōu)榱鲃有暂^好的添加劑，而撤除外力時，如攪拌或剪切間斷時又或以恢復原來不易流動的狀態(tài)。觸變劑的作用是防止樹脂在施工的斜面或垂直面上流淌，避免樹脂含量在上下層不均勻現(xiàn)象，從而保證制品的質量。常用的觸變劑有氣相二氧化硅、沉淀二氧化硅。其它的觸變劑有石棉、高嶺土、凹凸棒土、乳液法氯乙烯化合物等。阻燃

37、劑以樹脂和橡膠為基體的復合材料含有大量的有機化合物，具有一定的可燃性。阻燃劑是一類能阻止聚合物材料引燃或抑制火焰?zhèn)鞑宓奶砑觿?。最常用的和最重要的是阻燃劑是磷、溴、氯、銻和鋁的化合物。阻燃劑根據(jù)使用方法可分為添加型和反應型兩大類。添加型阻燃劑主要包括磷酸酯、鹵代烴及氧化銻等，它們是在復合材料加工過程中摻合于復合材料里面，使用方便，適應面大但對復合材料的性能有影響。反應型阻燃劑是在聚合物制備過程中作不一種單體原料加入聚合體系，使之通過化學反應復合到聚合物分子鏈上，因此對復合材料的性能影響較小，且阻燃性持久。反應型阻燃劑主要包括含磷多元醇及鹵代酸酐等。偶聯(lián)劑是一類具有兩不同性質官能團的物質，它們分子中的一部分官能團可與有機分子反應，另一部分官能團可與無機物表面的吸附水反應，形成牢固的粘合。偶聯(lián)劑在復合材料中的作用在于它既能與增強材料表面的某些基團反應，又能與基體樹脂反應，在增強材料與樹脂基體之間形成一個界面層，界面層能傳遞應力，從而增強了增強材料與樹脂之間粘合強度，提高了復合材料的性能，同時還可以防止不與其它介質向界面滲透，改善了界面狀態(tài)，有利于制品的耐老化、耐應力及電絕緣性能。硅烷偶聯(lián)劑硅烷偶聯(lián)劑的通式為RSiX3，式中R代表氨基、巰基、乙烯基、環(huán)氧基、氰基及甲基丙烯酰氧基等基團，這些基團和不同的基