纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料研究進(jìn)展課件

1、姓名：陳進(jìn)滿學(xué)號(hào)：1201010110目錄纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料研究進(jìn)展摘要 本文綜述了纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料特性和應(yīng)用，總結(jié)了纖維增強(qiáng)熱固性樹脂基復(fù)合材料的研究進(jìn)展，介紹了雙馬聚酰亞胺樹脂、環(huán)氧樹脂、氰酸酯樹脂和聚酰亞胺樹脂等熱固性樹脂的現(xiàn)狀及進(jìn)展。分析了碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料的進(jìn)展及應(yīng)用，綜述了納米材料、聚合物對(duì)碳纖維環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的改性進(jìn)展,探討了其改性機(jī)理。關(guān)鍵詞：碳纖維 環(huán)氧樹脂 聚合物基復(fù)合材料 改性一.概論復(fù)合材料是將兩種或兩種以上不同品質(zhì)的材料通過(guò)專門的成型工藝和制造方法復(fù)合而成的一種高性能新材料，按使用要求可分為結(jié)構(gòu)復(fù)合材料和功能復(fù)合材料，到目前為止，主要的發(fā)展方

2、向是結(jié)構(gòu)復(fù)合材料，但現(xiàn)在也正在發(fā)展集結(jié)構(gòu)和功能一體化的復(fù)合材料。點(diǎn)擊添加文本點(diǎn)擊添加文本1.纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料的特性比強(qiáng)度、比模量大耐疲勞性能好減振性好過(guò)載時(shí)安全性好具有多種功能性a、耐燒蝕性好 聚合物基復(fù)合材料可以制成具有較高的比熱，燒融熱和氣化熱，可吸收高溫?zé)g的大量熱能。b、有良好的摩擦性能 包括良好的摩阻特性（高摩擦系數(shù)材料）及減摩特性（低摩擦系數(shù)材料）。c、高度的電絕緣性能。d、耐腐蝕性。e、具有特殊的光，電、磁特性的聚合物與其它材料組成的多種功能復(fù)合材料。二、 纖維增強(qiáng)熱固性樹脂基體材料研究進(jìn)展樹脂基體是復(fù)合材料的另一個(gè)主要組分材料，分為熱固性樹脂基體和熱塑性樹脂基體，前者是

3、目前發(fā)展的主流。1、 聚酰亞胺樹脂聚酰亞胺是一類含有酰亞胺基的高分子,可以分成假熱塑性聚酰亞胺(如Vespel 零件和型材) ,熱塑性聚酰亞胺(如P84 ,Ultem 等) 和熱固性聚酰亞胺(Kinel 模制零件等) 。聚酰亞胺的合成方法大致歸納為一步合成法,二步合成法、三步合成法和氣相沉積法?？筛鶕?jù)用途和品種選擇合成方法。在二步合成法中目前正在研究解決聚酰胺酸溶液穩(wěn)定性問題,所以出現(xiàn)聚酰胺酸烷基酯法,聚酰胺酸硅烷基酯法等。在一步法合成中為了提高聚酰亞胺的分子量,要盡量使溶液中的水份除去,可考慮共沸溶劑帶水的方法,或用異氰酸酯代替二胺的合成方法,或?qū)⒕埘０匪猁}在高溫高壓下聚合的方法,這些改進(jìn)方

4、法都將向?qū)嵱没~進(jìn)。在三步合成方法中實(shí)際上是終由聚異酰亞胺的合成方法,此法亞胺化過(guò)程中無(wú)低分子物產(chǎn)生,可使制品無(wú)氣泡,正受到人們的關(guān)注。聚酰亞胺開發(fā)工作,從實(shí)用性考慮,二步合成法仍是通用廣泛采用的方法。氣相沉積法是制備聚酰亞胺涂層的方法,該法于高溫把二酐和二胺直接以氣流的形式傳輸?shù)交鞜捚髦谢旌闲纬杀∧?。此法需要高?控制有一定困難。2、 氰酸酯樹脂氰酸酯樹脂吸濕率低、韌性好、介電性能好（介電常數(shù)2.7-3.2，介電損耗0.001-0.005）。氰酸酯是未來(lái)結(jié)構(gòu)/功能一體化的有力候選材料，氰酸酯樹脂一般需要較高的后處理溫度。氰酸酯樹脂收縮率較低,吸濕率小于115% ,電性能好,介電損耗角正切值低

5、,僅為0100201008,介電常數(shù)為218312,具有優(yōu)良的粘結(jié)性和良好的阻燃性。此外,氰酸酯樹脂還具有優(yōu)良的力學(xué)性能,其彎曲強(qiáng)度和彎曲模量高于雙官能團(tuán)環(huán)氧樹脂,彎曲模量介于雙馬來(lái)酰亞胺和多官能團(tuán)環(huán)氧樹脂之間,玻璃化轉(zhuǎn)變溫度較高( Tg為240280) ,并且改性后可以在170左右進(jìn)行固化。因此,有關(guān)氰酸酯樹脂的應(yīng)用及改性已愈來(lái)愈受到人們的關(guān)注。改性氰酸酯樹脂有以下方法：（1）熱固性樹脂改性氰酸酯樹脂（2）熱塑性樹脂改性氰酸酯樹脂（3）橡膠彈性體改性氰酸酯樹脂（4）含不飽和雙鍵的化合物改性氰酸酯樹脂（5）晶須改性氰酸酯樹脂（6）其他改性氰酸酯樹脂三、 碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料進(jìn)展 1、

6、概述碳纖維(CF)是先進(jìn)復(fù)合材料中最常用的也是最重要的增強(qiáng)體，它是由不完全石墨結(jié)晶沿纖維軸向排列的一種多晶的新型無(wú)機(jī)非金屬材料，化學(xué)組成中碳元素含量達(dá)95%以上。碳纖維具有低密度、高強(qiáng)度、高模量、耐高溫、低電阻、高熱導(dǎo)、低膨脹、耐化學(xué)腐蝕等特性，此外還具有纖維的柔曲性和可編織性，比強(qiáng)度和比模量?jī)?yōu)于其他無(wú)機(jī)纖維。但是碳纖維性脆、抗沖擊性和高溫抗氧化性較差。2、 研究現(xiàn)狀碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料具有輕質(zhì)，高強(qiáng)、耐高溫、抗腐蝕、熱力學(xué)性能優(yōu)良等特點(diǎn)而被廣泛用作結(jié)構(gòu)材料及耐高溫抗燒蝕材料，在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。由于航空航天特殊的應(yīng)用環(huán)境，需要對(duì)碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料的高溫力學(xué)性能

7、進(jìn)行研究。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料的高溫力學(xué)性能進(jìn)行了大量的研究。研究了碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料的制備過(guò)程，測(cè)試了復(fù)合材料在不同溫度下的力學(xué)性能，分析溫度對(duì)復(fù)合材料力學(xué)性能的影響，對(duì)復(fù)合材料的高溫力學(xué)性能進(jìn)行預(yù)測(cè)。3.碳纖維復(fù)合材料在汽車領(lǐng)域應(yīng)用碳纖維復(fù)合材料，其所選擇的是等級(jí)稍低的工業(yè)級(jí)CFRP材料，成本可以控制在傳統(tǒng)碳纖維材料的一半左右。中投顧問化工行業(yè)研究員常軼智指出，為了提高燃油效率和降低二氧化碳的排放量，近年來(lái)汽車輕量化發(fā)展已成趨勢(shì)。而碳纖維復(fù)合材料具有質(zhì)量輕、拉伸模數(shù)高、拉伸強(qiáng)度大等特點(diǎn)，在汽車中的應(yīng)用要明顯優(yōu)于鋼材等其它材料，預(yù)計(jì)未來(lái)其在汽車領(lǐng)域中的應(yīng)

8、用前景將十分樂觀。據(jù)悉，現(xiàn)在汽車領(lǐng)域?qū)μ祭w維復(fù)合材料的需求增長(zhǎng)十分迅速，不少汽車的代工工廠已經(jīng)在與碳纖維制造商合作研制可用的汽車部件。例如，贏創(chuàng)與江森自控、雅各布塑料(Jacob Plastic)以及東邦特納克斯(Toho Tenax)共同研發(fā)碳纖維增強(qiáng)塑料(CFRP)輕質(zhì)材料；東麗與戴姆勒(Daimler)達(dá)成共同研發(fā)協(xié)議，為梅賽德斯奔馳研發(fā)CFRP部件等。預(yù)計(jì)未來(lái)隨著汽車領(lǐng)域需求的增長(zhǎng)，碳纖維復(fù)合材料的市場(chǎng)容量將會(huì)進(jìn)一步擴(kuò)大。據(jù)美國(guó)咨詢公司弗若斯特沙利文日前發(fā)布的相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2010-2017年，碳纖維復(fù)合材料的復(fù)合年均增長(zhǎng)率將達(dá)到31.5%。預(yù)計(jì)到2017年，全球汽車碳纖維復(fù)合材料市場(chǎng)將增長(zhǎng)至7885噸，其銷售額也將由2010年的1470萬(wàn)美元增長(zhǎng)至2017年的9550萬(wàn)美元。中投顧問發(fā)布的2011-201