环氧树脂复合材料工艺研究及其应用
环氧树脂复合材料工艺研究及其应用
摘要：本文从环氧树脂的特性出发，分析了以环氧树为基体的复合材料的常用生产技术，典型产品，并介绍了国内外的有关情况。
一、前言
相比传统材料，复合材料具有一系列不可替代的特性，自二次大占以来发展很快。尽管产量小(据法国Vetrotex公司统计，2003年全球复合材料达700万吨)，但复合材料的水平已是衡量一个国家或地区科技、经济水平的标志之一。美、日、西欧水平较高。北美、欧洲的产量分别占全球产量的33%与32%，以中国(含台湾省)、日本为主的亚洲占30%。中国大陆2003年玻班纤维增强塑料(玻璃纤维与树脂复合的复合材料、俗称“玻璃钢”)逾90万吨，已居世界第二位(美国2003年为169万吨，日本不足70万吨)。
复合材料主要由增强材料与基体材料两大部分组成：
增强材料：在复合材料中不构成连续相赋于复合材料的主要力学性能，如玻璃钢中的玻璃纤维，CFRP(碳纤维增强塑料)中的碳纤维素就是增强材料。
基体：构成复合材料连续相的单一材料如玻璃钢(GRP)中的树脂(本文谈到的环氧树脂)就是基体。
按基体材料不同，复合材料可分为三大类：
树脂复合材料
金属基复合材料
无机非金属基复合材料，如陶瓷基复合材料。
本文讨论环氧树脂基复合材料。
1、为什么采用环氧树脂做基体？
固化收缩率代低，仅1%-3%，而不饱和聚酯树脂却高达7%-8%；
粘结力强；
有B阶段，有利于生产工艺；
可低压固化，挥发份甚低；
固化后力学性能、耐化学性佳，电绝缘性能良好。
值得指出的是环氧树脂耐有机溶剂、耐碱性能较常用的酚醛与不饱和聚酯权势脂为佳，然耐酸性差；固化后一般较脆，韧性较差。
2、环氧玻璃钢性能(按ASTM)
以FW(纤维缠绕)法制造的玻纤增强环氧树脂的产品为例，将其与钢比较。
表1 GF/EPR与钢的性能比较
表2 几种常用材料与复合材料的比强度和比模量
图1 复合材料的比强度与比刚性
二、纤维增强环氧树脂复合材料成型工艺简介
1、手糊成型(hand lay up)
图2 手糊成型示意图
(1)概要
依次在模具表面上施加脱模剂胶衣
一层粘度为0.3-0.4PaS的中等活性液体热固性树脂(须待胶衣凝结后)
一层纤维增强材料(玻纤、芳纶、碳纤维......)，纤维增强材料有表面毡、无捻粗纱布(方格布)等几种。以手持辊子或刷子使树脂浸渍纤维增强材料，并驱除气泡，压实基层。铺层操作反复多次，直到达到制品的设计厚度。
树脂因聚合反应，常温固化。可加热加速固化。
(2)原材料
树脂不饱和聚酯树脂、已烯基酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂等。
纤维玻纤、碳纤、芳纶等。虽然厚的芳纶织物难于手工将树脂浸透，亦可用。
芯材任意。
(3)优点
1)适合少量生产；
2)可室温成型，设备投资少，模具折旧费低；
3)可制造大型制品和型状复杂产品；
4)树脂和增强材料可自由组合，易进行材料设计；
5)可采用加强筋局部增强，可嵌入金属件；
6)可用胶衣层获得具有自由色彩和光泽的表面(如开模成型则一面不平滑)；
7)玻纤含量较喷射成型高。
无捻粗纱布50%左右
织物35%-45%
短切原丝毡30%-40%
(4)缺点
1)属于劳动密集型生产，产品质量由工人训练程度决定；
2)玻纤含量不可能太高；树脂需要粘度较低才易手工操作，溶剂/苯乙烯量高，力学与热性能受限制；
3)手糊用树脂分子量低；通常可能较分子量高的树脂有害于人的健康和安全。
(5)典型产品
舰艇、风力发电机叶片、游乐设备、冷却塔壳体、建筑模型。
2、树脂传递成型(RTM)
图3 树脂传递成型示意图
(1)概要
RTM是一种闭模低压成型的方法。
将纤维增强材料置于上下模之间；合模并将模具夹紧；在压力下注射树脂；树脂固化后打开模具，取下产品。
树脂胶凝过程开始前，必须让树脂充满模腔，压力促使树脂快速传递到模个内，浸渍纤维材料。
RTM是一低压系统，树脂注射压力范围0.4-0.5MPa,当制造高纤维含量(体积比超过50%)的制品，如航空航天用零部件时，压力甚至达0.7MPa。
纤维增强材料有时可预先在一个模具内预成型大致形状(带粘结剂)，再在第二个模具内注射成型。
为了提高树脂浸透纤维能力，可选择真空辅助注射(VARI-vacuum saaistedrsin injection)。注意树脂一经将纤维材料浸透，树脂注口要封闭，以便树脂固化。注射与固化可在室温或加热条件下进行。模具可以复合材料与钢材料制作。若采用加热工艺。宜用钢模。
(2)原材料
树脂：一般多用环氧、不饱和聚酯、乙烯基脂及酚醛；当加温时，高温树脂台双马列来酰亚胺树脂亦可用。
法国Vetrotex公司开发了热塑性树脂RTM。
纤维：任意。常用玻纤连续毡、缝编材料(其纤维间的缝隙得于树脂传递)、无捻粗纱布；玻纤与热塑性塑料的复合纱及其织物与片材(法国Vetrotex商品名TWINTEX)。
芯材：不用蜂窝，因蜂窝空格全被树脂填满，压力会导致其破坏。可用耐溶剂发泡材料PU、PP、CL、VC等。
(3)优点
1)制品纤维含量可较高，未被树脂浸得部分非常少；
2)闭模成型，生产环境好；
3)劳动强度低，对工人技术熟练程度的要求也比手糊与喷射成型低；
4)制品两面光，可作有表面胶衣的制品，精度也比较高；
5)成型周期较短；
6)产品可大型化；
7)强度可按设计要求具有方向性；
8)可与芯村、嵌件一体成型；
9)相对注射设备与模具成本较低。
(4)缺点
1)不易制作较小产品；
2)因要承压，故模具较手糊与喷射工艺用模具要重和复杂，价位也高一些；
3)能有未被浸渍的材料，导致边角料浪费。
(5)典型产品
小型飞机与汽车零部件、客车座椅、仪表壳
3、纤维缠绕(FW)
图4纤维缠绕示意图
(1)概要
通常采用直接无捻粗纱作为增强材料。粗纱排列在纱架上。粗纱自纱架上退绕，通过张力系统、树脂槽、绕丝嘴，由小车带动其往复移动并缠绕在回转的芯轴(模)上。纤维缠绕角度与纤维排列密度根据强度设计，并由芯轴(模)转速与小车往复速度之比，精确地控制。固化后将缠绕的复合材料制品脱模。
对某些两端密闭的产品不用脱模，芯模即包在复合材料产品内，作为内衬。
(2)原材料
树脂：任意。环氧、不饱和聚酯、乙烯基脂及酚醛树脂。
纤维：任意。无捻粗纱、缝编和无纺织物。生产管罐时，常用表面毡、短切原丝作为内衬材料。
芯材：可用。虽然复合材料制品通常是单一壳体，一般不用。
(3)优点
1)因为纤维迳直以合理的线形铺设，承担负荷，故复合材料制品的结构特性可非常高；
2)由于同内衬层组合，可制得耐腐蚀、耐压、耐热的制品；
3)可制造两端封闭的制品；
4)铺放材料快、经济、用无捻粗纱，材料费用低；
5)可采用树脂计量，然浸胶后的纤维通过挤胶或口模，控制树脂含量；
6)可大理生产和自动化；
7)机械成型，复合材料材质及方向性均匀，质量稳定。
(4)缺点
1)制品形状限于圆柱形或其它回转体；
2)纤维不易沿制品长度方向精确排列；
3)对于大型制品，芯模成本高；
4)成品外表不是“模制”的，不尽人意；
5)对于承受压力的制品，如选择树脂不合适或无内衬，就易发生渗漏。
(5)典型产品
管道、贮罐、气瓶(消防呼吸气瓶、压缩天然气瓶等)、固体火箭发动机壳体。
4、RIM(Reaction Injection Molding-反应注射成型)
图5RIM示意图
(1)概要
将两种或两种以上的组分在混合区低压(0.5MPa)混合后，即在低压(0.5-1.5MPa)下注射到闭模中反应成型，此即为工艺过程。若组分一为多元醇，一为异氰酸酯，则反应生成聚氨酯。为增加强度，可直接在一种组分内行加入磨碎玻纤原丝和(或)填料。弈可采用长纤维(如连续纤维毡、织物、复合毡、短切原丝等的预成型物等)增强，在注射前，将长纤维增强材料预先置模具内。用此法可得到高力学性能的制品。这种工艺称为SRIM(Structural Reaction Injection Molding-结构反应注射成型)。
(2)原材料
树脂：常用聚氨酯体系或聚氨酯/脲混合体系；亦可采用环氧、尼龙、聚酯等基本；
纤维：常用长0.2-0.4mm的磨碎玻璃纤维；
芯材：不用。
(3)优点
1)制造成本比热塑性塑料注射工艺低；
2)可制造大尺寸、开头复杂的产品；
3)固化快，适于快速生产。
(4)缺点
采用磨碎玻璃纤维增强原料费用高，荐用矿物复合材料取代之。
(5)主要产品
汽车仪表盘、保险杠、建筑门、窗、桌、沙发、电绝缘件。
5、拉挤成型(Pultrusion)
(1)概要
主要采用玻璃纤维无捻粗纱(使用前预先放置在纱架上)，它提供纵向(沿生产线方向)增强。其它类型的增强有连续原丝毡、织物等，它们补充横向增强，表面毡则用于提高成品表面质量。树脂中可加入填料，改进型材料性能(如阻燃)，并降低成本。
拉挤成型的程序是
1)使玻璃纤维增强材料浸渍树脂；
2)玻璃纤维预成型后进入加热模具内，进一步浸渍(挤胶)、基本树脂固化、复合材料定型；
3)将型材按要求长度切断。
现在已有变截面的、长度方向呈弧型的拉挤制品成型技术。
拉挤成型将增强材料浸渍树脂有两种方式：
胶槽浸渍法：通常采用此法，即将增强材料通过树脂槽浸胶，然后进入模具。此法设备便宜作业性好，适于不饱和聚酯树脂，乙烯基酯树脂。
注入浸渍法(图6)：玻纤增强材料进入模具后，被注入模具内的树脂所浸渍。此法适于凝胶时间短、粘度高、生产附产物的树脂基体，如酚醛、环氧、双马来酰亚胺树脂。
图6注入浸渍法
(2)原材料
树脂：常用不饱和聚酯树脂、环氧树脂、乙烯基酯树脂、酚醛树脂；
纤维：拉挤用玻璃纤维无捻粗纱、连续毡、缝编毡、缝编复合毡、织物、玻纤表面毡、聚酯纤维表面毡等；
芯材：一般不用，现有以PU发泡材料为芯材，外为连续拉挤框型型材，作为保温墙板的。
(3)优点
1)典型拉挤速度0.5-2m/min，效率较高，适于大批量生产，制造长尺寸制品；
2)树脂含量可精确控制；
3)由于纤维呈纵向，且体种比可较高(40%-80%)，因而型材轴向结构特性可非常好；
4)主要用无捻粗纱增强，原材料成本低，多种增强材料组合使用，可调节制品力学性能；
5)制品质量稳定，外观平滑。
(4)缺点
1)模具费用较高；
2)一般限于生产恒定横截面的制品。
(5)典型产品
建筑屋顶横梁、椽子、门窗框架型材、墙板、石油开采抽油杆、帐篷竿、梯子、桥梁、工具把、手机微波站罩壳、汽车板簧、传动轴、电缆管、光纤光缆芯、钓鱼竿、隔栅、汽车空调器罩、扩轨罩。
6、真空袋法法成型(Vacuum bag process)
图7真空袋法成示意图
(1)概要
此法是手糊法与喷射法的延伸。将手糊或喷射好的积层在树脂的A阶段与模具在一起，在积层上覆以橡胶袋，周边密封，在后用真空泵抽真空，积层从而受到不大于1个气压的压力，而被压实、成型。
(2)原材料
树脂：主要采用环氧树脂、酚醛树脂。不饱和聚酯树脂与乙烯基酯树脂则因真空泵将树脂中的苯乙烯(交联剂)过度抽出，可能会造成问题，故一般不用；
纤维：同手糊法；
芯材：任意。
(3)优点
1)采用普通的湿法铺层技术，通常可获得高纤维含量的制品；
2)可制造大尺寸产品；
3)产品两面光；
4)较湿法铺层浸胶孔隙率低；
5)由于压力，树脂流经结构纤维，纤维得以较好地浸渍树脂；
6)有利于操作人员健康和安全；真空袋减少了固化时逸出的挥发性物质。
(4)缺点
1)额外的工艺过程增加了劳动力和袋材成本；
2)要求操作人员有较高的技术熟练水平；
3)树脂混合和含量控制基本上仍然取决于操作人员的技术；
4)生产效率不高。
(5)典型产品
艇、赛车、芯材粘结、飞机鼻锥雷达罩、机翼、方向舵。
7、树脂膜熔浸成型(RFI-Resin Film Infusion)
图8树脂膜熔浸成型示意图
(1)概要
将干强物与树脂片(树脂片系放在一层脱模纸上提供)交替铺放在模具内。铺层被真空袋包覆，藉真空泵抽真空，将干织物内空气抽出。然后加热，令树脂熔化并流浸已抽出空气的织物，然后经过一事实上时间即固化。
(2)原材料
树脂：一般仅用环氧树脂；
纤维：任意；
芯材：许多种芯材都可以使用，由于工艺过程中温度高，对PVC泡沫需要专门处理，以免泡沫损坏。
(3)优点
1)空隙率低，可精确获得高的纤维含量；
2)铺层清洁，有利于健康和安全(似预浸)；
3)可较预浸法成本低，此为主要的优点；
4)由于树脂仅能过织物厚度方向传递，故树脂未浸到白斑区可较SCRIMP(西曼复合材料公司树脂参入成型法—Seeman Composite Resin Infusion Molding Process)少。
(4)缺点
1)目前仅用于宇航工业，还未推广；
2)虽然宇航工业用高压釜系统产非总是需要，但加热室和真空袋系统对于复合材料固化，总是不可少的；
3)模具要求能经受树脂膜片的工艺温度(低温固化即需60-100oC)；
4)要求所用芯材能经受工艺温度和压力；
(5)典型产品
飞机雷达罩、舰艇声纳整流罩。
8、预浸料(高压釜)成型
图9 预浸料高压釜法示意图
(1)概要
预先在加热、加压或使用溶剂的条件下，将织物和(或)纤维预先用预催化树脂预浸渍。固化剂大多能在环境温度下，让预浸材料贮存几周或几个月，仍能保质使用。当要延长保持期，材料须在冷冻条件下贮存。树脂通常在环境温度下呈临界固态。故触摸预浸材料时有轻微的黏附感，象胶带似的。制作单向预浸渍材料的纤维直接由纱架下来，与树脂结合。预浸渍材料用手或机械铺于模具表面，通过真空袋抽真空，并通常加热到120-180oC。使树脂重新流动，并最终固化。盛开附加压力通常藉助高压釜(实际上是一座压力加热罐)提供，它能对铺层施加达5个大气压的压力。
(2)原材料
树脂：通常用环氧树脂，不饱和聚酯树脂、酚醛树脂及高温树脂，如聚酰亚胺、氰酸酯、双马来酰亚胺树脂等；
纤维：任意。虽然由于在工艺过程中，高温分对芯材有些影响，需要采用某些专门的泡沫芯材。
(3)优点
1)预浸材料制造人员可精确地调整树脂/固化剂水平和树脂在纤维中的含量；可以可靠地得到高纤维含量。
2)材料于操作人员十分安全，无碍健康，操作清洁；
3)单向带纤维成本最低，因为毋须将纤维预先转为织物的二次加工过程；
4)由于制造过程采用可渗透的高粘度树脂，树脂化学性能力学和热性能可以是最适宜的；
5)材料有效时间长(室温下可保质数月)，这意味着可优化结构、复合材料易铺层；
6)可能实现自动化和节省劳动力。
(4)缺点
1)对于预浸织物，材料成本高；
2)通常要对高压釜固化复合材料制品，耗费大、作业慢、制品尺寸受限制；
3)模具需能承受作业温度；
4)芯材需要承受作业温度和压力。
(5)典型产品
飞机结构复合材料(如机翼和尾翼)、卫星与运载火箭结构件(太阳能电池基板、夹层结构板、卫星接口支架、火箭整流罩等)、赛车、运动器材(如网球拍、滑雪板等)。
9、低温固化预浸料成型
图10 低温固化预浸料成型示意图
(1)概要
低温固化预浸料完全按通常的预浸料方法制备，但树脂的化学性质使其得以在60-100oC温度下固化。在60oC时，材料可操作保持期可小到限于1个星期，但亦可延长到几个月。树脂系统的流动截面适于采用真空袋压力，避免采用高压釜。
(2)材料
树脂：一般仅采用环氧树脂；
纤维：任意，同通常的预浸料；
芯材：任意，虽然一般的PVC泡沫需要特别注意。
(3)优点
1)具有传统预浸料法所具备的(1)-(6)条优点；
2)模具材料较便宜，如木材亦可用，因其固化温度较低故；
3)可容易地制造大型结构。因为仅需真空袋压力；固化温度低，可采用简单的热空气循环加热室(经常就地建造大于制品的加热室)；
4)可采用普通的PVC泡沫芯材，略作处理即可；
5)能耗低。
(4)缺点
1)材料成本仍高于预浸织物；
2)需加热室和真空袋系统，以固化制品；
3)模具需能经受高于环境温度的温度(常用60-100oC)；
4)仍有能耗，因需高于环境温度固化。
(5)典型产品
高性能风力发电机叶片、赛艇、救生艇、火车用零部件。
10、SCRIMP,RIFT,VARTM
图11 SCRIMP,RIFT,VARTM示意图
(1)概要
SCRIMP(Seeman Composite Infusion Molding Process—西曼复合材料公司树脂渗透成型法),RIFT(Resin Infusion umder Flexibe Tooling—柔性模具树脂渗透法) ,VARTM(Vscuum Assisted Transfer Molding—真空辅助树脂传递成型)这三种工艺原理相似。
将织物作为干铺层材料入模内，如同RTM。然后覆以剥离保护层和缝编非结构织物。整个铺层用真空袋覆罩好。袋无渗漏后，让树脂流到积层。树脂很容易流经非结构织物而在整个铺层分布。SCRIMP法在真空袋与铺层之间可置加压模块，利于提高制作表观与结构密实度。
(2)材料
树脂：常和环氧树脂、不饱和聚酯和乙烯基酯树脂；
纤维：任意种类普通织物。这些工艺方法缝编材料很好用，因其间隙使得树脂快速流动；芯材：除蜂窝外，各种芯材均可用。
(3)优点
1)同RTM，但制品仅一面光，不似RTM两面光；
2)由于模具一半是真空袋，主模具仅需较低强度，故模具成本甚低；
3)可制造大尺寸产品；
4)通常的湿法铺层工具可改进以用于这些成型法；
5)一次作业即可生产芯材结构。
(4)缺点
1)要完成好相对复杂的操作过程；
2)树脂粘度必须非常低，限制了制品的力学性能；
3)铺层未浸到树脂而造成的废品浪费甚大；
4) SCRIMP的一些工艺要素已被专利所限。
(5)典型产品
小艇半成品、列车和卡车车身面板。
三、环氧树脂复合材料的应用
环氧树脂是先进复合材料中应用最广泛的树脂体系，它可适用于多种成型工艺，可配制成不同配方，可调节粘度范围大；以便适应于不同的生产工艺。它的贮存寿命长，固化时不释出挥发物，固化收缩率低，固化后的制品具有极佳的尺寸稳定性、良好的耐热、耐湿性能和高的绝缘性，因此，目前环氧树脂统治着高性能复合材料的市场。
(一)环氧树脂复合材料在航空工业中应用
40年代初，电子工业的需要，寻找一种适宜的材料，做防护军用飞行器的雷达天线，特别是防护战斗机及轰炸机上的雷达天线。采用雷达罩是用来防护气候对精密电子仪器的影响。玻璃钢具有优良的透雷达波性能，足够的机械强度和简便的成型工艺，使它成为理想的雷达罩材料。这是历史上第一次采用玻璃钢制造雷达罩，同时又大大地促进了玻璃钢材料的研究。
60年代玻璃钢技术在直升机领域的应用有所突破，如西德M．B．B．公司研制玻璃钢旋翼桨叶，逐步取代金属铝蒙皮／铝蜂窝夹层结构的金属桨叶。但由于玻璃钢的模量低，不能制造高强度的飞机结构件。
70年代初，随着硼纤维、碳纤维、芳纶纤维等相继出现，这些高级增强纤维的比刚度、比强度、耐疲劳性能等优于金属材料，由它们来增强环氧树脂组成的复合材料，已在飞机的主结构件(主受力件)上得到应用。
近10多年来，考虑到这些高级增强纤维的价格都比较高，为了更合理的用材，大力开发混杂复合材料(Hybrid Composites)的研究。
以复合材料在飞机发动机中的应用为代表。美国两家喷气发动机制造厂：通用电器—飞机发动机事业集团公司(GE—AEBG)和普惠公司，以及其它一些二次承包公司，都在用高性能复合材料取代金属制造飞机发动机零部件。如发动机舱系统的许多部紧推力反向器、风扇罩、
石墨片环氧树脂复合材料的力学性能和热性能
石墨片环氧树脂复合材料的力学性能和热性能 酸酐固化的双酚A二缩水甘油醚（DGEBA）与2.5—5%重量的石墨微片增强已被制造出来。对这些复合材料的结构，力学性能，粘弹性进行了研究和比较，XRD研究表明，对复合材料的处理并没有改变原来的纯石墨d-间距。复合材料的拉伸性能测量表明弹性模量与拉伸强度随着石墨微片的浓度增加而增加，储能模量和玻璃化转变温度（Tg）也随着石墨微片浓度上升而上升，但是线性热膨胀系数却降低了。热稳定性通过热重分析测定。与纯环氧树脂相比，这种复合材料表现出较高的热稳定性和炭浓度。通过扫描电子显微镜对这些复合材料的损伤机理加固效果进行了研究。 关键词: 石墨微片环氧树脂复合材料 一．介绍 对更高性能的复合材料的需求不断在增加，以满足更高的要求或取代现有的材料，高性能的连续纤维（如碳纤维，玻璃纤维）增强聚合物基复合材料是众所周知的。然而,这些复合材料在基体性能方面具有一些不足之处，往往限制他们的广泛应用和创造发展的需要新型的复合材料。在塑胶行业,填料的加入对聚合物材料是一种常见的操作。这不仅提高刚度，韧性,硬度,热变形温度,以及模具收缩率,也显著降低了加工成本。事实上,超过50%的聚合物生产都用无机填料以某种填充方式达到所希望的性能。最常用的粒子有碳酸钙、粘土、云母、氢氧化铝、玻璃珠,和金属磷酸盐。填料的选择往往是基于最终产品所需要的性能。改善复合材料的机械和其他性能在很大程度上依赖于填料粒子的含量、颗粒形状和大小,表面特征和分散性。因此,对其增韧的这些复合材料的机理很多来自于如裂纹尖端应力场,应力表面的衔接,剥离∕微裂纹和裂纹偏转等。 据报道,微米级填料填充的复合材料的性能不如那些充满了纳米粒子级相同的填料。此外,改进后的物理性质，化学性质，如表面平整度和阻隔性能，使用传统微米大小的粒子均不能达到。因此，近年来纳米基础的复合材料已引起相当的重视。这些都是一些很有前景的聚合物/粘土纳米复合材料，聚合物/石墨纳米微片材料，聚合物/碳纳米管复合材料。这些纳米复合材料含有非常低量的填料（10％），相比之下，传统的颗粒复合材料常用的填料含量在40-60％的范围内。此外，这些纳米复合材料是准各向同性，由传统方式相比，可以处理连续纤维增强复合材料。 值得一提的是硅酸盐粘土（蒙脱石）和石墨颗粒显示分层的自然结构并具有很高的长宽比（＞1000）。一次插层或剥离的化学过程[7,21]。虽然粘土纳米复合材料显示出较高的强度，弹性模量，热变形温度和阻隔性能，但是石墨烯纳米复合材料显示出优良的导电性能和热导性。碳纳米管也显示出优异的机械性能(模量=1 TPa，强度=10倍的钢)、热、电性能。在此基础上考虑,可以发展这些纳米级粒子提供材料的可修整性。另据报道, 碳纳米管的价格是石墨烯500倍左右,可以用常规方法剥离和复合,而碳纳米管复合材料需要处理技术的发展对于分散，纳米管的波纹和排列。因此，考虑到成本和所需的属性，石墨微片是碳纳米管方面的一个潜在的替代品。然而，在纳米尺度的基本认识强化机制仍是重要和必要的。 众所周知石墨具有高强度和高导热性，它提供了决定真正的多功能复合材料的功能性，并具有成本效益的方式。这种颗粒增强聚合物有许多潜在的应用，例如：阴极射线管和燃料电池，百代唱片，屏蔽电子罩，雷达吸波涂料，热机械增强材料。我们现在的目标是研究制造以环氧树脂为基体，石墨烯微片增强的复合材料，并探讨其力学，热学和粘弹性能以及失效机制作为石墨烯浓度的功能。 2 实验 2.1 原材料 基体材料是三组分环氧系统是由双酚A二缩水甘油醚（DGEBA）通过酸酐固化剂，甲基
环氧树脂复合材料
环氧树脂复合材料 复合材料是由基体材料和增强材料复合而成的多相体系固体材料。它充分发挥了各组分材料的特点和潜在能力，通过各组分的合理匹配和协同作用，呈现出原来单一材料(均质材料、单相材料)所不具有的优异的新性能，从而达到对材料某些性能的综合要求。复合材料的出现在材料发展史上具有划时代的意义。受到国内外的极大重视。其发展之迅猛在历史上是空前的。已在工业、农业、交通、军事、科学技术和人民生活等各个领域广为应用。尤其是在航空、航天等尖端技领域中已成为不可缺少的重要的结构材料。无怪乎有人认为21世纪将进入“复合材料时代”。 热固性树脂基复合材料是目前研究得最多、应用得最广的一种复合材料。它具有质量轻、强度高、模量大、耐腐蚀性好、电性能优异、原料来源广泛，加工成型简便、生产效率高等特点，并具有材料可设计性以及其他一些特殊性能，如减振、消音、透电磁波、隐身、耐烧蚀等特性，已成为国民经济、国防建设和科技发展中无法取代的重要材料。在热固性树脂基复合材料中使用最多的树脂仍然是酚醛树脂、不饱和聚酪树脂和环氧树脂这三大热固性树脂。这三种树脂阶性能各有特点：酚醛树脂的耐热性较高、耐酸性好、固化速度快，但较脆、需高压成型；不饱和聚酪树脂的工艺性好、价格最低，但性能较差；环氧树脂的粘结强度和内聚强度高，耐腐蚀性及介电性能优异，综合性能最好，但价格较贵。因此，在实际工程中环氧树脂复合材料多用于对使用性能要求高的场合，如用作结构材料、耐腐蚀材料、电绝缘材料及透波材料等。 1、环氯树脂复合材料的分类 环氧树脂复合材料(简称环氧复合材料，也有人称为环氧增强塑料)的品种很多，其名称、含义和分类方法也没有完全统一，但大体上讲可按以下方法分类。 (1)按用途可分为环氧结构复合材料、环氧功能复合材料和环氧功能型结构复合材料。结构复合材料是通过组成材料力学性能的复合，使之能用作受力结构材料，并能按受力情况设计和制造材料，以达到材料性能册格比的最佳状态。功能复合材料是通过组成材料其他性能(如光、电、热、耐腐蚀等)的复合，以得到具有某种理想功能的材料。例如环氧树脂覆铜板、环氧树脂电子塑封料、雷
环氧树脂粘土纳米复合材料的制备与表征
环氧树脂/粘土纳米复合材料的制备与表征 王立新张福强王新蹇锡高 摘要首先用已二胺对粘土(Na-基膨润土)通过离子交换反应进行改性，然后将改性后的粘土与双酚A 型环氧树脂在DMF中搅拌混合，脱除溶剂后热模浇铸，制备出环氧树脂/粘土纳米复合材料，利用元素分析、红外光谱、X光衍射、透射电镜等手段表征了材料的结构和性能. 关键词环氧树脂，粘土，离子交换，纳米复合材料 中图法分类号O633.13 O631 Preparation and Characterization of Epoxy/Clay Nanocomposite Wang Lixin Zhang Fuqiang Wang Xin Jian Xigao Abstract Na-montmorillonite was modified by ion-exchanged using hexamethylene-diamine,and the modified clay and epoxy was stirred in DMF,after the solvent was evaporated,the epoxy/clay nanocomposites were prepared by casting in heating.Also the strcture and properties of composites were characterized by elemental microanalysis,infrared spectro scopy,XRD,TEM and so on. Keywords Epoxy, Clay,Ion-exchanged,Nanocomposite 0 引言 粘土与有机化合物的反应早在30年代就有研究［1］，人们利用粘土的阳离子交换性质，使粘土与长链季铵盐发生反应，使亲水性的粘土转变为具有亲油性使之可以稳定的分散于油相中，因而可以作为油墨、油漆的流变剂.另外，在高分子领域，它还可以作为一种优良的改性剂，即进行了离子交换的粘土，改善了其与有机物的相容性又由于它的可分散性(即可达到纳米级的微粒)，使之能与高聚物复合较充分，从而提高高聚物的多种性能. 纳米材料概念确立于八十年代中期.其中研究较广的是纳米陶瓷材料和纳米金属材料，而对无机/有机体系纳米复合材料的研究较少，最典型的例子是尼龙6/粘土混合体系［2］.利用粘土增强环氧树脂性能的文章目前国内刊物上还未见报道.在国际上，也只有最近几年的一些文献上见到［3～4］.T.J.Pinnavaia等人从90年开始，已经做了卓有成效的工作［5～6］. 本文选用国产的E-51环氧树脂与河南产的膨润粘土进行复合，提高材料的耐热性和机械强度. 1 实验部分 1.1 主要原料 低分子量双酚A型环氧树脂(E-51)，岳阳化工厂产品；膨润粘土，河南信阳产品；已二胺，沈阳市试剂三厂产品；N，N-二甲基甲酰胺(DMF).天津市化学试剂研究所产品；低分子量聚酰胺树脂(203)，天津市中河化学有限公司产品. 1.2 主要设备
环氧树脂施工工艺
环氧树脂地坪施工工法 1.前言 环氧树脂地坪涂料是用于工业厂房的地坪涂料。其基料为环氧树脂，整体无缝、平整亮丽、可达镜面效果、附着力强、柔韧性好、耐酸碱、防腐蚀、坚韧、耐磨、耐冲击；更加便于清洁、维护方便、造价低廉且施工快捷，使工作环境更加洁净，使用年限更加长久等优良特性。 环氧树脂地坪涂料种类较多，常用的主要有环氧无溶剂自流平地坪漆系列、环氧无溶剂平涂地坪漆系列、环氧防静电地坪漆系列、环氧彩砂地坪漆系列、环氧磨石地坪漆系列、环氧防滑地坪漆系列、环氧水性地坪漆系列、环氧聚氨酯地坪系列（图层结构剖面图、特别适用的范围附后）等等，目前变电所常用的环氧无溶剂自流平地坪和平涂地坪漆，本文主要对上述两种环氧地坪的工法进行介绍。 2.工法特点 环氧树脂地坪在建筑物、构筑物地面基层施工结束后，根据建筑物的使用性质，选择合适的环氧地坪的种类，按规定进行施工。 3.适用范围 适用于变电站主控制楼门厅、办公区、电缆层地面，配电装置室地面、踢脚线，以及台阶踏步等面层，省电力公司变电站装饰装修典型设计图册中有相关的规定。 4.作业材料与设备 基面处理设备 磨削机：装配金刚研磨刀，用于混凝土、水磨石、硬化耐磨地面、大理石等基材表面
打磨处理。 便携式磨削机：用于小面积混凝土、水磨石、硬化耐磨地面、大理石等基材表面或边角部位打磨处理，亦可用于去除小面积的旧漆和油污层。 铣刨机：用于铣刨去除旧漆层、油污层等。 抛丸设备：用于大面积混凝土、水磨石、硬化耐磨地面、大理石等基材表面抛丸处理。 吸尘器：去除地面灰尘。 涂装用具 锯齿镘刀、钉鞋、钉子辊筒：锯齿镘刀用于镘涂自流平地坪涂料，然后用钉子辊筒辊压以释出膜内空气，对于局部涂装缺陷可在涂膜表干前穿钉鞋前往修复。 平底刮板：用于刮涂底漆、砂浆、腻子等稠厚地坪涂料，适合于紧贴地面刮涂。 辊筒与漆刷：质量优异、不掉毛的辊筒和刷子方能获得良好的外观，通常短毛辊筒具有更好的操作性。 无空气喷涂机：用于喷涂施工地坪面漆，效率高，易获得良好的装饰效果，易控制涂料耗量；须根据涂料粘度及使用期选择喷泵和喷咀，以获得适合的流体压力和流量。通常电驱动或内燃机驱动的高压无气喷涂机因其良好的便携性而得到广泛应用。 空气喷涂设备：包括空气压缩机和空气喷枪，可用于喷涂施工低粘度的地坪涂料。 砂浆搅拌机、铺料器与抹光机：用于施工厚层(≥3mm)树脂砂浆，将搅拌均匀的树脂砂浆用铺料器摊铺于地板上，采用抹光机抹平。
双酚A型环氧树脂的合成及复合材料制备(精)
双酚 A 型环氧树脂的合成及复合材料制备 姓名:贾训祥 学号:0840605115 专业:高分子材料与工程一、实验目的: 1. 了解逐步聚合预聚体的合成方法和环氧树脂的实验室制法。 2. 了解环氧树脂复合材料的制备方法。 3. 掌握复合材料样条的制备与其力学性能的测试过程。 二、实验原理: 环氧树脂是指那些分子中至少含有两个反应性的环氧基团的树脂化合物。环氧树脂经固化后有许多突出的优异性能, 如对各种材料特别是对金属的粘着力很强, 有卓越的耐化学腐蚀性,力学强度很高,电绝缘性好,耐腐蚀,等等。此外,环氧树脂可以在相当宽的温度范围内固化, 而且固化时体积收缩很小。环氧树脂的上述优异特性使它有着许多非常重要的用途。广泛用于粘合剂(万能胶 ,涂料、复合材料等方面。 合成环氧树脂的方法大致可分两类。一类是用含有环氧基团的化合物(如环氧氯丙烷或经化学处理后能生成环氧基的化合物(如 1.3-二氯丙醇和二元以上的酚(醇聚合而得。另一类是使含有双键的聚合物(如聚丁二烯或小分子(如二环戊二烯环氧化而得。双酚 A 型环氧树脂是环氧树脂中产量最大,使用最广的一个品种,它是由双酚 A 和环氧氯丙烷在氢氧化钠存在下反应生成的:
原料配比不同,反应条件不同(如反应介质,温度和加料顺序 ,可制得不同软化点, 不同分子量的环氧树脂。式中 n 一般在 0到 25之间。根据相对分子质量大小,环氧树脂可以分成各种型号。一般低相对分子质量环氧树脂的 n 平均值小于 2、软化点低于 50℃, 也称为软环氧树脂; 中等相对分子质量环氧树脂的 n 值在 2~5之间、软化点在 50℃~95℃之间; 而 n 大于 5的树脂(软化点在 100℃以上称为高分子量树脂。相对分子质量对软化点的影响见图 1。 图 1 在环氧树脂的结构中有羟基(>CH-OH 、醚基(-O -和极为活泼的环氧基存在。羟基、醚基有高度的极性, 使环氧分子与相邻界面产生了较强的分子间作用力, 而环氧基团则与介质表面, 特别是金属表面上的游离键起反应, 形成化学键。因而, 环
金属基复合材料基体材料
金属基复合材料基体材料 姓名：xx 班级：xx 学号：xx 学院：xx
金属基复合材料基体材料 金属基复合材料是上世纪60年代发展起来的一门相对较新的材料科学，是复合材料的一个分支。随着航天、航空、电子、汽车以及先进武器系统的迅速发展对材料提出了日益增高的性能要求，除了要求材料具有一些特殊的性能外，还要具有优良的综合性能，这些都有力地促进了先进复合材料的迅速发展。电子、汽车等民用工业的迅速发展又为金属基复合材料的应用提供了广泛的前景。特别是近年来，由于复合材料成本的降低，制备工艺逐步完善，在21世纪金属基复合材料将会得到大规模的生产和应用。 本文主要介绍金属基复合材料的基体材料。 一、金属机体的作用： 固结增强体，与增强体一道构成复合材料整体，保护纤维使之不受环境侵蚀；传递和承受载荷，在颗粒增强金属基复合材料中基体是主要承载相，在纤维增强金属基复合材料中，基体对力学性能的贡献也远大于在聚合物基体和陶瓷基体在复合材料中的贡献；赋予复合材料一定形状，保证复合材料具有一定的可加工性;复合材料的强度、刚度、耐高温、耐介质、导电、导热等性能均与基体的相应性质密切相关。 二、金属基体占得比重： 基体在复合材料中占有很大的体积百分数。在连续纤维增强金属基复合材料中基体约占50%一70％的体积，一般占60%左右最佳。颗粒增强金属基复合材料中根据不同的性能要求，基体含量可在90%一25％范围内变化，多数额粒增强金属基复合材料的基体约占80%一90％。而晶须、短纤维增强金属基复合材料基体含量在70％以上，一般在80一90％。 三、金属基体的优势： 金属是最古老、最通用的工程材料之一，它们有许多成熟的成型、加工、连接方法可供金属基复合材料借鉴。在使用寿命、性能测试等方面有丰富的技术资料；对金属基体自身的性能积累有丰富的数据，对它们在使用中的优缺点拥有丰富的经验。弹性模量和耐热性高；强度高，还可以通过各种工程途径来进行强化；塑性、韧性好，是强而韧（strong and tough)的材料; 电、磁、光、热、弹等性能好，有应用于多功能复合材料的发展潜力。 四、金属基体的种类 金属与合金的品种繁多，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、钛铝金属间化合物等。 五、金属基体选取的原则 基体材料成分的正确选择，对能否充分组合和发挥基体金属和增强物的性能特点，获得预期的优异综合性能满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：
环氧树脂纳米复合材料界面及其对 电性能影响分析
2018年8月电工技术学报Vol.33 No. 16 第33卷第16期TRANSACTIONS OF CHINA ELECTROTECHNICAL SOCIETY Aug. 2018 DOI: 10.19595/https://www.wendangku.net/doc/bb11552847.html,ki.1000-6753.tces.170992 环氧树脂纳米复合材料界面及其对 电性能影响分析 吴子剑1,2王晨2张明艳1,2裴鑫2姜鹏2 （1. 工程电介质及其应用教育部重点实验室（哈尔滨理工大学）哈尔滨 150040 2. 哈尔滨理工大学材料科学与工程学院哈尔滨 150040） 摘要实验分别采用混酸、环氧大分子、硅烷偶联剂（KH560）对多壁碳纳米管（MWCNTs）表面进行改性制得酸化碳纳米管（C-MWCNTs）、环氧功能化碳纳米管（E-MWCNTs）、硅烷偶联 化碳纳米管（Si-MWCNTs），将改性后的MWCNTs和有机化蒙脱土（O-MMT）通过溶液共混的 方式与环氧树脂（EP）制备成环氧树脂纳米复合材料。通过分析试样的冲击实验数据、断面形貌 以及MWCNTs的红外光谱来确定不同功能化方式处理的MWCNTs对纳米复合材料中界面区域的 影响。借鉴界面势垒模型分析界面区域对纳米复合材料电性能的影响。分析结果表明， Si-MWCNTs、E-MWCNTs与环氧树脂的界面结合强度大于C-MWCNTs。当纳米掺杂组分质量分 数相同时，Si-MWCNTs/EP中界面区域大于E-MWCNTs/EP中界面区域。当Si-MWCNTs在基体 中分散均匀时，随Si-MWCNTs的质量分数的增加，Si-MWCNTs/EP中自由体积增加，键合区域 对偶极极化限制性增强，二者共同促进Si-MWCNTs/EP纳米复合材料的介电常数和介质损耗的降 低，过渡区域陷阱密度增大，Si-MWCNTs/EP纳米复合材料的击穿强度得到提高。O-MMT的加 入减弱了MWCNTs在基体中的团聚，使MWCNTs/O-MMT/EP的电导率降低。 关键词：环氧树脂碳纳米管蒙脱土界面区域电性能 中图分类号：TQ323.5 Interface of Epoxy Resin Composites, and Its Influence on Electrical Performance Wu Zijian1,2 Wang Chen2 Zhang Mingyan1,2 Pei Xin2 Jiang Peng2（1. Key Laboratory of Engineering Dielectric and Its Application Technology of Ministry of Education Harbin University of Science and Technology Harbin 150040 China 2. Department of Material Science and Technology Harbin University of Science and Technology Harbin 150040 China） Abstract Carbon nanotubes (MWCNTs) were individually treated with mixed acids, epoxy macromolecules, and silane coupling agents, and the products were marked as C-MWCNTs, E-MWCNTs, Si-MWCNTs. The epoxy resin composites were made by blending MWCNTs, organic montmorillonite (O-MMT) and epoxy resin (EP). The influence of C-MWCNTs, E-MWCNTs, Si-MWCNTs on the interface of composites was investigated by analyzing the impact test data of 黑龙江省博士后面上项目一等资助（LBH-Z16089），中国博士后面上项目一等资助（2017M610212），工程电介质及其应用教育部重点实验室前沿项目预研基金（2018EDAQY05），哈尔滨市科技创新人才项目（2017RAQXJ105）和黑龙江省普通本科高等学校青年创新人才培养计划资助。 收稿日期 2017-07-10 改稿日期 2017-12-29 万方数据
石墨片环氧树脂复合材料的力学性能和热性能
石墨片环氧树脂复合材料的力学性能和热性能
石墨片环氧树脂复合材料的力学性能和热性能 酸酐固化的双酚A二缩水甘油醚（DGEBA）与2.5—5%重量的石墨微片增强已被制造出来。对这些复合材料的结构，力学性能，粘弹性进行了研究和比较，XRD研究表明，对复合材料的处理并没有改变原来的纯石墨d-间距。复合材料的拉伸性能测量表明弹性模量与拉伸强度随着石墨微片的浓度增加而增加，储能模量和玻璃化转变温度（Tg）也随着石墨微片浓度上升而上升，但是线性热膨胀系数却降低了。热稳定性通过热重分析测定。与纯环氧树脂相比，这种复合材料表现出较高的热稳定性和炭浓度。通过扫描电子显微镜对这些复合材料的损伤机理加固效果进行了研究。 关键词: 石墨微片环氧树脂复合材料一．介绍 对更高性能的复合材料的需求不断在增加， 以满足更高的要求或取代现有的材料，高 性 能的连续纤维（如碳纤维，玻璃纤维）增强聚合物基复合材料是众所周知的。然而,这些复合材料在基体性能方面具有一些不足之处，往往限制
他们的广泛应用和创造发展的需要新型的复合材料。在塑胶行业,填料的加入对聚合物材料是一种常见的操作。这不仅提高刚度，韧性,硬度,热变形温度,以及模具收缩率,也显著降低了加工成本。事实上,超过50%的聚合物生产都用无机填料以某种填充方式达到所希望的性能。最常用的粒子有碳酸钙、粘土、云母、氢氧化铝、玻璃珠,和金属磷酸盐。填料的选择往往是基于最终产品所需要的性能。改善复合材料的机械和其他性能在很大程度上依赖于填料粒子的含量、颗粒形状和大小,表面特征和分散性。因此,对其增韧的这些复合材料的机理很多来自于如裂纹尖端应力场,应力表面的衔接,剥离∕微裂纹和裂纹偏转等。 据报道,微米级填料填充的复合材料的性能不如那些充满了纳米粒子级相同的填料。此外,改进后的物理性质，化学性质，如表面平整度和阻隔性能，使用传统微米大小的粒子均不能达到。因此，近年来纳米基础的复合材料已引起相当的重视。这些都是一些很有前景的 聚合物/粘土纳米复合材料，聚合物/石墨纳米微片材料，聚合物/碳纳米管复合材料。这些
环氧树脂的主要应用领域分析
环氧树脂的主要应用领域 环氧树脂优良的物理机械和电绝缘性能、与各种材料的粘接性能、以及其使用工艺的灵活性是其他热固性塑料所不具备的。因此它能制成涂料、复合材料、浇铸料、胶粘剂、模压材料和注射成型材料，在国民经济的各个领域中得到广泛的应用。 ①涂料 环氧树脂在涂料中的应用占较大的比例，它能制成各具特色、用途各异的品种。其共性： (1)耐化学品性优良，尤其是耐碱性。 (2)漆膜附着力强，特别是对金属。 (3)具有较好的耐热性和电绝缘性。 (4)漆膜保色性较好。 但是双酚A型环氧树脂涂料的耐候性差，漆膜在户外易粉化失光又欠丰满，不宜作户外用涂料及高装饰性涂料之用。因此环氧树脂涂料主要用作防腐蚀漆、金属底漆、绝缘漆，但杂环及脂环族环氧树脂制成的涂料可以用于户外。 ②胶粘剂 环氧树脂除了对聚烯烃等非极性塑料粘结性不好之外，对于各种金属材料如铝、钢、铁、铜；非金属材料如玻璃、木材、混凝土等；以及热固性塑料如酚醛、氨基、不饱和聚酯等都有优良的粘接性能，因此有万能胶之称。环氧胶粘剂是结构胶粘剂的重要品种。 环氧树脂胶粘剂的主要用途见表l-1、表l-2及表l-3。 表1-1环氧树脂胶粘剂的主要用途
陶瓷黄 ③电子电器材料 由于环氧树脂的绝缘性能高、结构强度大和密封性能好等许多独特的优点，已在高低压电器、电机和电子元器件的绝缘及封装上得到广泛应用，发展很快。主要用于： (1)电器、电机绝缘封装件的浇注。如电磁铁、接触器线圈、互感器、干式变压器等高低压电器的整体全密封绝缘封装件的制造。在电器工业中得到了快速发展。从常压浇注、真空浇注已发展到自动压力凝胶成型。 表1-2环氧胶粘剂在土木建筑上的主要用途 表1-3环氧胶粘剂在汽车上的主要用途
环氧树脂优缺点
热固性树脂基复合材料是目前研究得最多、应用得最广的一种复合材料。它具有质量轻、强度高、模量大、耐腐蚀性好、电性能优异、原料来源广泛，加工成型简便、生产效率高等特点，并具有材料可设计性以及其他一些特殊性能，如减振、消音、透电磁波、隐身、耐烧蚀等特性，已成为国民经济、国防建设和科技发展中无法取代的重要材料。在热固性树脂基复合材料中使用最多的树脂仍然是酚醛树脂、不饱和聚酪树脂和环氧树脂这三大热固性树脂。这三种树脂阶性能各有特点：酚醛树脂的耐热性较高、耐酸性好、固化速度快，但较脆、需高压成型；不饱和聚酪树脂的工艺性好、价格最低，但性能较差；环氧树脂的粘结强度和内聚强度高，耐腐蚀性及介电性能优异，综合性能最好，但价格较贵。因此，在实际工程中环氧树脂复合材料多用于对使用性能要求高的场合，如用作结构材料、耐腐蚀材料、电绝缘材料及透波材料等。 1、环氯树脂复合材料的分类 环氧树脂复合材料(简称环氧复合材料，也有人称为环氧增强塑料)的品种很多，其名称、含义和分类方法也没有完全统一，但大体上讲可按以下方法分类。 (1)按用途可分为环氧结构复合材料、环氧功能复合材料和环氧功能型结构复合材料。结构复合材料是通过组成材料力学性能的复合，使之能用作受力结构材料，并能按受力情况设计和制造材料，以达到材料性能册格比的最佳状态。功能复合材料是通过组成材料其他性能(如光、电、热、耐腐蚀等)的复合，以得到具有某种理想功能的材料。例如环氧树脂覆铜板、环氧树脂电子塑封料、雷达罩等。需要指出的是，无论使用的是材料的哪一种功能性，都必须具有必要的力学性能，否则再好的功能材料也没有实用性。已有些功能材料同时还要有很高的强度，如高压绝缘子芯棒，要求绝缘性和强度都很高，是一种绝缘性结构复合材料。 (2)按成型压力可分为高压成型材料(成型压力5—30MPa)，如环氧工程塑料及环氧层压塑料；低压成型材料(成型压力＜2．5MPa)，如环氧玻璃钢和高性能环氧复合材料。玻璃钢和高性能复合材料由于制件尺寸较大(可达几个㎡)、型面通常不是平面，所以不宜用高压成型。否则模具造价太高，压机吨位太大，因而成本太贵。 (3)按环氧复合材料阶性能、成型方法、产品及应用领域的特点，并照顾到习惯上的名称综合考虑可分为：环氧树脂工程塑料、环氧树脂层压塑料、环氧树脂玻璃钢(通用型环氧树脂复合材料)及环氧树脂结构复合材料。 3、环氧树脂复合材料的特性 (1)密度小，比强度和比模量高。高模量碳纤维环氧复合材料的比强度为钢的5倍、铝合金的4倍，钻合金的3．2倍。其比模量是钢、铝合金、钦合金的5．5—6倍。因此，在强度和刚度相同的情况下碳纤维环氧复合材料构件的重量可以大大减轻。这在节省能源、提高构件的使用性能方面，是现有任何金属材料所不能相比的。 (2)疲劳强度高，破损安全特性好。环氧复合材料在静载荷或疲劳载荷作用下，首先在最薄弱处出现损伤，如横向裂纹、界面脱胶、分层、纤维断裂等。然而众多的纤维和界面会阻
环氧树脂生产工艺
环氧树脂生产工艺 摘要：对环氧树脂进行简单的介绍，包括其定义，发展概况，分类及其生产工艺等等。选取了双酚A型环氧树脂为例，介绍其生产工艺中的原料，流程，设备以及后期的“三废”的处理。 关键词：环氧树脂发展概况生产工艺 定义及发展概况 1.环氧树脂定义 环氧树脂（Epoxy Resin）是指分子结构中含有2个或2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，是一类重要的热固性树脂。最常用的双酚A 型环氧树脂含2个环氧基。化学名称：双酚A二缩水甘油醚. 英文名称： Diglycidyl ether of bis phenol A（缩写DGEBP A）,其结构为： 2.发展概况 环氧树脂的发明曾经历了相当长的时期，它的工业化生产和应用仅是近40年的事情。 在19世纪末和20世纪初两个重大的发现揭开了环氧树脂发明的帷幕。远在1891年德国的Lindmann用对苯二酚和环氧氯丙烷反应生成了树脂状产物。1909年俄国化学家Prileschajew发现用过氧化苯甲醚和烯烃反应可生成环氧化合物。这两种化学反应至今仍 是环氧树脂合成中的主要途径。 我国的环氧树脂的开发始于1956年，在沈阳、上海两地首先获得了成功。1958年上海开始工业化生产。经过40余年的努力，我国环氧树脂生产和应用得到了迅速的发展。目前生产厂家已达100余家。生产的品种、产量日益增多，质量不断提高，在现代化的建设中正起着越来越重要的作用。 环氧树脂的分类及其合成工艺 1.分类 按化学结构差异：环氧树脂可分为缩水甘油类环氧树脂和非缩水甘油类环氧树脂2大类。 按分子中官能团的数量：环氧树脂可分为双官能团环氧树脂和多官能团环氧树脂。 按室温下的状态：环氧树脂可分为液态环氧树脂和固态环氧树脂。 2.生产工艺 环氧树脂的种类繁多，不同类型的环氧树脂的合成方法不同。环氧树脂的合成方法主要有两种：(1) 多元酚、多元醇、多元酸或多元胺等含活泼氢原子的化合物与环氧氯丙烷等含环氧基的化合物经缩聚而得。(2) 链状或环状双烯类化合物的双键与过氧酸经环氧化而成。
超好的环氧树脂复合材料英文文献
https://www.wendangku.net/doc/bb11552847.html,/Journal of Reinforced Plastics and Composites https://www.wendangku.net/doc/bb11552847.html,/content/30/19/1621The online version of this article can be found at: DOI: 10.1177/0731684411426810 2011 30: 1621 originally published online 7 November 2011 Journal of Reinforced Plastics and Composites N. Venkateshwaran, A. ElayaPerumal and M. S. Jagatheeshwaran Effect of fiber length and fiber content on mechanical properties of banana fiber/epoxy composite Published by: https://www.wendangku.net/doc/bb11552847.html, can be found at: Journal of Reinforced Plastics and Composites Additional services and information for https://www.wendangku.net/doc/bb11552847.html,/cgi/alerts Email Alerts: https://www.wendangku.net/doc/bb11552847.html,/subscriptions Subscriptions: https://www.wendangku.net/doc/bb11552847.html,/journalsReprints.nav Reprints: https://www.wendangku.net/doc/bb11552847.html,/journalsPermissions.nav Permissions: https://www.wendangku.net/doc/bb11552847.html,/content/30/19/1621.refs.html Citations: What is This? - Nov 7, 2011 OnlineFirst Version of Record - Dec 16, 2011 Version of Record >>
复合材料聚合物基体考试整理
济南大学复合材料聚合物基体考试整理 复材1108班 第一章（12分） 不饱和聚酯树脂：是指不饱和聚酯在乙烯基类交联单体(例如苯乙烯)中的溶液。不饱和聚酯：是由不饱和二元酸或酸酐、饱和二元酸或酸酐，二元醇经缩聚反应合成的相对分子质量不高的聚合物。 不饱和聚酯树脂的合成方法：熔融缩聚法、溶剂共沸脱水法、减压法、加压法。不饱和聚酯树脂的合成过程包括：线型不饱和聚酯的合成、用苯乙烯稀释聚酯。不饱和聚酯树脂固化的三个阶段：凝胶、定型、熟化。 最常用的交联单体：是苯乙烯。 酸值：中和一定量的不饱和聚酯树脂所消耗的氢氧化钾的毫克数。 固化：粘流态树脂体系发生交联反应而转变成为不溶、不熔的具有体型网络结构的固态树脂的全过程。 引发剂：是能使单体分子或含双键的线型高分子活化而成为游离基并进行连锁聚合反应的物质。 有机过氧化物的通式为：R-O-O-H或R-O-O-R。其中的R基团可以是：烷基、芳基、酰基、碳酸酯基。 有机过氧化物的特性是用：活性氧含量、临界温度、半衰期来表征的。 通用型不饱和聚酯树脂具有下列技术指标：粘度、酸值、凝胶时间、固体含量。工业上生产不饱和聚酯树脂的方法有：一步法、二步法。 增粘剂：能使不饱和聚酯树脂粘度增加的物质。 阻聚剂：使单体与不饱和聚酯不能发生聚合反应的物质。 不饱和聚酯树脂的固化是一种游离基型共聚反应，具有链引发、链增长 链终止三个游离基型聚合反应的特点。 影响树脂增粘过程的因素：树脂的起始粘度、不饱和聚酯的结构、增粘剂的种类与用量、体系的水分含量、填料的种类。 常用的交联剂分为：单官能团单体、双官能团单体、多官能团单体。 酸酐中的反式双键比顺式双键活泼。 第二章（6分） 环氧树脂：指分子中含有两个或两个以上环氧基团的那一类有机高分子化合物。环氧树脂分5类：缩水甘油醚类、缩水甘油酯类、缩水甘油胺类、线型脂肪族类、脂环族类。 环氧值：是指每100g树脂中所含环氧基的克当量数。 环氧当量：含有1克当量环氧基的环氧树脂的克数。 半衰期：在给定温度下，有机过氧化物分解一半所需要的时间。 常用的脂肪族胺类固化剂有：二乙烯三胺（H2NCH2CH2NHCH2CH2NH2）、三乙烯四胺（H2NCH2CH2NHCH2CH2NHCH2CH2NH2）、四乙烯五胺（H2NCH2CH2NHCH2CH2NHCH2CH2NHCH2CH2NH2）。 用于环氧树脂的固化剂有两类：反应性固化剂、催化性固化剂。 E-44表示主要组成物质为：二酚基丙烷，环氧平均值为0.44。 稀释剂：用来降低环氧树脂的粘度。主要有两种：活性稀释剂、非活性稀释剂。增韧剂：能够改善环氧树脂固化物的抗冲击强度、耐热冲击性能。主要分为：活性增韧剂、非活性增韧剂。 第三章（4分）
环氧树脂_二氧化钛纳米复合材料的制备及性能
环氧树脂/二氧化钛纳米复合材料的制备及性能 作者：董元彩， 孟卫， 魏欣， 杨绪杰， 陆路德， 汪信 作者单位：南京理工大学材料化学教研室，210094 刊名： 塑料工业 英文刊名：CHINA PLASTICS INDUSTRY 年，卷(期)：1999,27(6) 被引用次数：74次 参考文献(11条) 1.Shang SW;WilliamsJ W查看详情[外文期刊] 1994(29) 2.ShangSW;WilliamsJW查看详情 1995(30) 3.黄锐;徐伟平查看详情 1997(03) 4.熊传溪;闻荻江;皮正杰查看详情 1994(04) 5.欧玉春;漆宗能查看详情 1997(02) 6.Henglein A查看详情 1989(89) 7.严东生查看详情 1995(01) 8.Rustum Roy查看详情 1987(18) 9.林鸿益查看详情 1994(06) 10.张宝龙;黄吉甫查看详情 1998(05) 11.邹盛欧查看详情 1996(09) 引证文献(74条) 1.吴宗汉.罗曼环氧树脂及涂料的增韧改性[期刊论文]-涂料工业 2009(12) 2.熊磊.王汝敏.梁红波.管静超支化聚合物接枝纳米TiO2/环氧树脂复合材料的制备与表征[期刊论文]-中国胶粘剂 2009(4) 3.齐鑫.邸明伟纳米技术在弹性体增韧环氧树脂中的应用[期刊论文]-粘接 2009(1) 4.颜正义.游长江.李瑶环氧树脂增韧改性的研究进展[期刊论文]-广州化学 2009(1) 5.吴捷.杨楠.吴大青聚合物基纳米复合材料的制备方法及其性能评述[期刊论文]-森林工程 2009(6) 6.欧宝立.李笃信表面修饰纳米SiO2增强增韧聚氯乙烯[期刊论文]-复合材料学报 2009(1) 7.江曙.廖立兵环氧树脂/金云母纳米复合材料的制备与表征[期刊论文]-矿物学报 2008(4) 8.狄宁宇.沈鉴烽.曹万荣.刘攀登.郑芳环氧灌封料中无机填料的研究[期刊论文]-绝缘材料 2008(5) 9.谢宇.曹黎华纳米粒子改性环氧树脂的研究进展[期刊论文]-应用化工 2008(3) 10.王合情.曹诺.肖卫东.胡高平纳米有机蒙脱土改性环氧树脂的研究[期刊论文]-现代塑料加工应用 2007(6) 11.王慧敏.柳婵.李清环氧丙烯酸酯/蒙脱土插层材料的研究[期刊论文]-烟台大学学报（自然科学与工程版）2007(3) 12.曹端庆.熊联明.覃毅.李璐.曾林辉.郭亮环氧树脂改性方法研究进展[期刊论文]-塑料科技 2007(11) 13.曹树祥.黎苇.余任亮纳米材料的特性及其在建筑涂料中的应用[期刊论文]-九江职业技术学院学报 2007(3) 14.陈士昆.吴杰颖.徐国财微米碳酸钙复合树脂制备及表征[期刊论文]-淮南师范学院学报 2007(3) 15.曹诺.肖圣洁.肖卫东三溴苯酚/环氧树脂活性阻燃体系的增韧研究[期刊论文]-塑料科技 2007(3) 16.魏建军.毕兴.姚建武纳米材料的特性及其在建筑涂料中的应用[期刊论文]-江西化工 2007(2)
纤维增强环氧树脂复合材料成型工艺
纤维增强环氧树脂复合材料成型工艺
纤维增强环氧树脂复合材料成型工艺一、前言 相比传统材料，复合材料具有一系列不可替代的特性，自二次大占以来发展很快。尽管产量小（据法国Vetrotex公司统计，2003年全球复合材料达700万吨），但复合材料的水平已是衡量一个国家或地区科技、经济水平的标志之一。美、日、西欧水平较高。北美、欧洲的产量分别占全球产量的33%与32%，以中国（含台湾省）、日本为主的亚洲占30%。中国大陆2003年玻班纤维增强塑料（玻璃纤维与树脂复合的复合材料、俗称“玻璃钢”）逾90万吨，已居世界第二位（美国2003年为169万吨，日本不足70万吨）。复合材料主要由增强材料与基体材料两大部分 组成： 增强材料：在复合材料中不构成连续相赋于复合材料的主要力学性能，如玻璃钢中的玻璃纤维，CFRP（碳纤维增强塑料）中的碳纤维素就是增强材料。 基体：构成复合材料连续相的单一材料如玻璃钢（GRP）中的树脂（本文谈到的环氧树脂）就是基体。y
按基体材料不同，复合材料可分为三大类： 树脂复合材料 金属基复合材料 无机非金属基复合材料，如陶瓷基复合材料。 本文讨论环氧树脂基复合材料。 1、为什么采用环氧树脂做基体？ 固化收缩率代低，仅1%-3%，而不饱和聚酯树脂却高达7%-8%； 粘结力强； 有B阶段，有利于生产工艺； 可低压固化，挥发份甚低； 固化后力学性能、耐化学性佳，电绝缘性能良好。值得指出的是环氧树脂耐有机溶剂、耐碱性能较常用的酚醛与不饱和聚酯权势脂为佳，然耐酸性差；固化后一般较脆，韧性较差。 2、环氧玻璃钢性能（按ASTM） 以FW（纤维缠绕）法制造的玻纤增强环氧树脂的产品为例，将其与钢比较。 表1 GF/EPR与钢的性能比较 玻璃含量GF/EPR（玻纤含量80wt%) AISI1008 冷轧钢
【CN109943021A】一种纳米无机填料改性环氧树脂复合材料的方法【专利】
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910227079.4 (22)申请日 2019.03.25 (71)申请人 电子科技大学 地址 611731 四川省成都市高新区（西区） 西源大道2006号 (72)发明人 高正平 刘煦平 (74)专利代理机构 电子科技大学专利中心 51203 代理人 闫树平 (51)Int.Cl. C08L 63/00(2006.01) C08K 3/36(2006.01) C08K 3/22(2006.01) C08J 3/205(2006.01) (54)发明名称一种纳米无机填料改性环氧树脂复合材料的方法(57)摘要本发明属环氧树脂改性技术领域，涉及一种纳米无机填料改性环氧树脂复合材料的方法。本发明利用纳米无机填料改性环氧树脂复合材料，将用于微米粒子纳米化的高压微粒化装置用于无机填料在环氧树脂液体中的分散，极大地改善了纳米颗粒由于其表面效能高极易团聚影响复合材料性能的问题，大幅度提高了无机填料在环氧树脂中的分散性。本发明中纳米填料改性环氧树脂复合材料表现出良好的耐局部放电腐蚀能力，在添加量1-10wt％范围内，根据添加物为单一品种或多种组合，环氧树脂的耐局部放电腐蚀能力提高分别50-120％，其效果远远优于当前的方法，并且未采用前驱液，分散剂等有机溶剂，绿 色环保。权利要求书1页 说明书3页 附图2页CN 109943021 A 2019.06.28 C N 109943021 A
权 利 要 求 书1/1页CN 109943021 A 1.一种纳米无机填料改性环氧树脂复合材料的方法，包括以下步骤： 步骤1、将纳米无机填料进行烘干，然后加入液体环氧树脂，分散形成均一乳液； 步骤2、将步骤1所得乳液经过高压微粒化装置进行进一步分散均匀，高压微粒化装置分散的条件为压力120～160Mpa，循环20～30次； 步骤3、将步骤2所得产物加入固化剂，再次分散均匀后，将其倒入模具中，先于100～120℃预固化1～3小时，再升温至170～180℃固化2.5～3.5小时，最后自然冷却至室温即可得到最终改性后的环氧树脂复合材料。 2.如权利要求1所述纳米无机填料改性环氧树脂复合材料的方法，其特征在于：所述纳米无机填料为二氧化硅，氧化铝，二氧化钛之一或其混合物。 3.如权利要求1所述纳米无机填料改性环氧树脂复合材料的方法，其特征在于：所述步骤1中烘干是指将纳米无机填料放入干燥机中在25～35℃进行烘干18～24小时。 4.如权利要求1所述纳米无机填料改性环氧树脂复合材料的方法，其特征在于：所述纳米无机填料的平均粒径在1～100nm。 5.如权利要求1所述纳米无机填料改性环氧树脂复合材料的方法，其特征在于：所述步骤1中的分散为高速搅拌机分散30分钟-2小时，其参数设定为1800～2200rpm。 6.如权利要求1所述纳米无机填料改性环氧树脂复合材料的方法，其特征在于：所述液体环氧树脂的平均官能度为2.5-6.0，软化点≤28℃，25℃时粘度为200-50000mPa·s。 7.如权利要求1所述纳米无机填料改性环氧树脂复合材料的方法，其特征在于：所述液体环氧树脂为缩水甘油醚类环氧树脂、缩水甘油酯类环氧树脂、缩水甘油胺类环氧树脂、线型脂肪族类环氧树脂或脂环族类环氧树脂。 8.如权利要求1所述纳米无机填料改性环氧树脂复合材料的方法，其特征在于：所述步骤3中固化剂采用甲基六氢邻苯二甲酸酐。 2
碳化硅／环氧树脂复合材料的制备及性能研究
碳化硅／环氧树脂复合材料的制备及性能研究 分别采用固化剂D230、9035、acamine 2636与环氧树脂E51混合，然后分别与用硅烷偶联剂（KH550、KH560、A171）处理的碳化硅颗粒混合，采用浇注法制备了碳化硅/环氧树脂复合材料。以材料的弯曲强度为评价方法，研究了3种不同固化剂构成的环氧树脂体系以及3种硅烷偶联剂对碳化硅/环氧树脂复合材料性能的影响，以及复合材料弯曲强度与材料中环氧树脂含量的关系。结果表明，3种固化剂中以D230、9035制备的材料性能为好；采用KH550、KH560处理碳化硅颗粒后的材料性能比不处理或采用A171处理碳化硅颗粒后的材料性能为好。随着复合材料中环氧树脂相含量的增加复合材料的弯曲强度下降。 标签：环氧树脂；碳化硅；复合材料 1 前言 环氧树脂是一种常用的具有良好使用性、价廉的热固性高分子材料，但也具有耐摩擦磨损性能和导热性能较差的缺点，通常需要与其他无机填料复合才能获得良好的耐磨损性能和导热性能[1]。碳化硅（SiC）具有高强度、高硬度、耐磨、耐腐蚀、抗氧化、高热导率、良好的高温稳定性、低的线胀系数、强的耐化学腐蚀性等优点[2]。将碳化硅颗粒（包括纳米颗粒）和环氧树脂混合后固化成型，制备碳化硅/环氧树脂复合材料，可以制备耐磨损材料和导热材料[3～5]。 浇注法制备颗粒填充的环氧树脂复合材料具有操作简单，改变模具可制成各种形状部件的优点。本研究采用价格相对便宜且易得的普通碳化硅颗粒、3种固化剂和环氧树脂，用浇注法制备了碳化硅/环氧树脂复合材料。系统研究了固化剂、硅烷偶联剂对碳化硅颗粒的表面处理对复合材料弯曲性能的影响，以及碳化硅/环氧树脂复合材料弯曲性能与环氧树脂相含量的关系。 2 实验部分 2.1 主要原料 环氧树脂（E-51），天津天豪达化工有限公司；固化剂acamine 2636，美国空气产品公司；固化剂9035，苏州亨思特实业有限公司；固化剂D230，美国亨斯迈公司；偶联剂KH 550、KH560，辽宁盖州市恒达化工有限责任公司；偶联剂A171，美国联碳公司；促进剂K54，韩国金井公司；黑碳化硅颗粒（12#、60#、90#、320#），市售。 2.2 碳化硅/环氧树脂复合材料的制备 在容器中加入乙醇和偶联剂，配成偶联剂质量分数为5%的溶液。加入碳化硅颗粒浸泡30 min，过滤后将碳化硅在120 ℃干燥30 min。