【環(huán)氧樹脂復(fù)合材料研究進(jìn)展文獻(xiàn)綜述6000字】

環(huán)氧樹脂復(fù)合材料研究進(jìn)展文獻(xiàn)綜述目錄TOC\o"1-2"\h\u27437關(guān)鍵詞：環(huán)氧樹脂；復(fù)合材料；發(fā)展趨勢(shì) 1288361.引言 1127772.環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的概述 1138342.1環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的種類 2233022.2環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的材料組成 2318462.3環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的性能及特點(diǎn) 2148403.環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的日常應(yīng)用 3256313.1環(huán)氧樹脂復(fù)合材料在導(dǎo)熱領(lǐng)域的應(yīng)用研究 395403.2在阻燃領(lǐng)域中環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的應(yīng)用研究 4108693.3環(huán)氧樹脂復(fù)合材料在耐熱領(lǐng)域的應(yīng)用研究 5273174.環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的發(fā)展趨勢(shì) 532107結(jié)論 616924參考文獻(xiàn) 7摘要：在樹脂材料中，環(huán)氧樹脂材料是一種非常出色的樹脂材料。它具有非常良好的動(dòng)力學(xué)性能和電學(xué)性能，同時(shí)在熱學(xué)性能和防腐性能上也十分優(yōu)良。環(huán)氧樹脂具有制備方便并且價(jià)格低廉的特點(diǎn)，在電子電器、土木工程和汽車機(jī)械等領(lǐng)域可以廣泛的應(yīng)用。但是由于環(huán)氧樹脂的缺點(diǎn)確實(shí)也有很多，在高溫下容易使得固化后的分子交聯(lián)氧化程度比較高，從而直接造成了環(huán)氧樹脂在高溫環(huán)境下的脆性比較大，使得耐沖性能比較低，同時(shí)環(huán)氧樹脂的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能差。這些缺點(diǎn)都大大限制了環(huán)氧樹脂的廣泛應(yīng)用。近年來，環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的改性技術(shù)發(fā)展迅速，生產(chǎn)工藝日趨成熟，因此環(huán)氧樹脂復(fù)合材料在各個(gè)領(lǐng)域都得到了很好的應(yīng)用，并且由于環(huán)氧樹脂本身的優(yōu)異性能，具有廣闊的發(fā)展前景。通過查閱大量文獻(xiàn)資料，綜述了環(huán)氧樹脂的研究進(jìn)展、近年來各領(lǐng)域的進(jìn)展以及環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的發(fā)展趨勢(shì)和前景。關(guān)鍵詞：環(huán)氧樹脂；復(fù)合材料；發(fā)展趨勢(shì)引言隨著這幾年來經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，環(huán)氧樹脂復(fù)合材料已成為生活生產(chǎn)中不可或缺的重要的結(jié)構(gòu)材料。因其產(chǎn)品本身具有質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、模量大、耐腐蝕性好，生產(chǎn)過程中所需要使用的原件的數(shù)量較少，獲得方式較多等特點(diǎn)，在我們國(guó)防建設(shè)、國(guó)民經(jīng)濟(jì)和工業(yè)信息化的發(fā)展中已經(jīng)逐漸成為不可能被替換掉的重要原材料，因此，環(huán)氧樹脂復(fù)合材料得到了廣泛的應(yīng)用，目前環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的改性和應(yīng)用受到了廣泛的關(guān)注，筆者對(duì)于環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的性質(zhì)、發(fā)展以及在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的應(yīng)用進(jìn)行了探究。環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的概述環(huán)氧樹脂復(fù)合材料是一種新型的化學(xué)材料，通常是以環(huán)氧樹脂和增強(qiáng)材料為基礎(chǔ)的多相固體材料。。2.1環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的種類環(huán)氧樹脂復(fù)合材料（Erc），可以簡(jiǎn)稱為環(huán)氧復(fù)合材料，同時(shí)也可稱為環(huán)氧增強(qiáng)塑料，它的品類非常的龐大。目前為止，大家對(duì)于環(huán)氧樹脂復(fù)合材料還沒有統(tǒng)一的名稱和含義，也沒有統(tǒng)一而且具體的分類方法。但是一般情況下會(huì)按照用途進(jìn)行分類，可大概劃定為三種，在每種情況下，都使用環(huán)氧結(jié)構(gòu)復(fù)合材料、環(huán)氧功能復(fù)合材料和環(huán)氧功能復(fù)合材料。根據(jù)基體壓力的不同，環(huán)氧樹脂復(fù)合材料可分為高壓環(huán)氧樹脂基體復(fù)合材料和低壓環(huán)氧樹脂基體復(fù)合材料。；如果對(duì)其進(jìn)行細(xì)分的話，可以按照環(huán)氧復(fù)合材料的各種成型工藝方法及其性能，以及產(chǎn)品在各種應(yīng)用場(chǎng)景中所表現(xiàn)出來的特點(diǎn)，還要充分地考慮到我們實(shí)踐中所習(xí)慣的名稱，綜合地考慮一下，我們大致可以將環(huán)氧樹脂復(fù)合材料劃分為：環(huán)氧樹脂結(jié)構(gòu)復(fù)合材料、環(huán)氧樹脂層壓塑料、環(huán)氧樹脂玻璃鋼、環(huán)氧樹脂工程塑料。2.2環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的材料組成環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)通常由環(huán)氧樹脂基體、增強(qiáng)材料和在制備過程中形成的界面層組成。環(huán)氧樹脂基體是環(huán)氧樹脂溶液在空氣中固化一定時(shí)間后的固化產(chǎn)物。不同種類環(huán)氧樹脂基體中的環(huán)氧樹脂膠溶液需要配置不同的工藝要求；增強(qiáng)材料有多種形式，但通常主要使用纖維和纖維織物，偶爾也使用顆?；蚍勰┎牧?，因?yàn)榄h(huán)氧樹脂復(fù)合材料的增強(qiáng)效果通常隨著增強(qiáng)材料粒徑比的增加而增強(qiáng)。通常，在高性能環(huán)氧樹脂復(fù)合材料中，通常采用碳纖維、高強(qiáng)玻璃纖維或芳綸混雜纖維。只有這樣才能滿足環(huán)氧復(fù)合材料在各個(gè)領(lǐng)域的嚴(yán)格要求。界面層是環(huán)氧樹脂基體與增強(qiáng)材料在制備和復(fù)合環(huán)氧樹脂基體與增強(qiáng)材料時(shí)形成的結(jié)構(gòu)。界面層的性能水平直接影響到環(huán)氧基體和增強(qiáng)材料的電位，這也說明界面層在影響環(huán)氧樹脂復(fù)合材料性能方面起著重要作用。此外，高性能、高質(zhì)量的界面層可以保證環(huán)氧樹脂基體和增強(qiáng)體充分發(fā)揮其潛在能力和它們之間的復(fù)合效應(yīng)，有利于提高環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的綜合利用率。2.3環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的性能及特點(diǎn)環(huán)氧復(fù)合材料充分利用了各種組分材料的優(yōu)勢(shì)和潛力。通過這些組分的協(xié)同作用和復(fù)合效應(yīng)，它們顯示出新的化學(xué)和物理性質(zhì)，而原始的單一材料無法實(shí)現(xiàn)不同領(lǐng)域?qū)Σ牧夏承┨厥庑再|(zhì)的綜合要求。首先，環(huán)氧樹脂復(fù)合材料具有比模量高、比強(qiáng)度高、密度低的特點(diǎn)。高比模量環(huán)氧碳纖維復(fù)合材料的比強(qiáng)度一般是鋼的5倍，是鋁合金的4倍，是金剛石合金的3.2倍。因此，可以知道，當(dāng)環(huán)氧樹脂復(fù)合材料和不同金屬材料的強(qiáng)度和剛度相同時(shí)，使用碳纖維-環(huán)氧樹脂復(fù)合材料作為組件可以顯著降低總重量。這在有效地利用節(jié)約能源、增加了構(gòu)件的綜合利用率和防腐性能上，是目前世界上現(xiàn)有的任何一種金屬材料都完全無法與之相比較的。二者，環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的破損安全特性比較好，耐疲勞強(qiáng)度較高，環(huán)氧樹脂復(fù)合材料在一些特殊條件下可能會(huì)直接出現(xiàn)局部或者嚴(yán)重?fù)p傷的現(xiàn)象，例如在疲勞載荷或靜載荷作用下，環(huán)氧樹脂復(fù)合材料首先會(huì)在最薄弱的部位或者地方直接發(fā)生界面上的脫膠、橫向裂紋、纖維斷裂、分層等局部損傷的情況，但是此時(shí)整個(gè)構(gòu)件可能還可以繼續(xù)接受這種局部損傷的情況，此時(shí)，整個(gè)部件不會(huì)因?yàn)閾p壞現(xiàn)象而立即斷裂。主要原因是增強(qiáng)纖維和界面阻礙或延緩了裂紋的整體擴(kuò)展，環(huán)氧復(fù)合材料通過環(huán)氧基體快速重新分布載荷，并通過界面向最終纖維移動(dòng)。將整個(gè)部件保持在使用狀態(tài)，直到疲勞壽命達(dá)到90%左右。與金屬材料相比，環(huán)氧復(fù)合材料在整體斷裂前表現(xiàn)出明顯的跡象。因此，環(huán)氧樹脂復(fù)合材料比金屬材料具有更好的抗震性、抗風(fēng)險(xiǎn)性和安全性，因?yàn)榻饘僭谄谳d荷下通常會(huì)自動(dòng)導(dǎo)致突然損壞，而沒有明顯的征兆。第三，環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的阻尼性能良好。由于環(huán)氧樹脂復(fù)合材料是一種具有高比模量的材料，因此它也具有較高的固有振動(dòng)頻率。因此，環(huán)氧樹脂復(fù)合材料在運(yùn)行過程中不易引起共振，且不會(huì)因共振而造成早期損壞。環(huán)氧樹脂復(fù)合材料還具有良好的耐腐蝕性、介電性能、電磁波滲透性、良好的綜合性能、各向異性和可設(shè)計(jì)性。環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的可配置性能有助于根據(jù)工程結(jié)構(gòu)的荷載分布和工況設(shè)計(jì)環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的配方和層數(shù)。從而合理有效地發(fā)揮各部件的功能和潛在性能。雖然環(huán)氧樹脂復(fù)合材料具有許多性能優(yōu)勢(shì)，但其主要缺點(diǎn)是功率分散性大、耐潮濕、耐高溫差、老化和防腐性能差，以及橫向和層間剪切強(qiáng)度低。環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的日常應(yīng)用由于環(huán)氧樹脂本身具有良好的機(jī)械性能、電絕緣性能、物理性能、以及它在使用過程中制造出來的靈活性等諸多特點(diǎn)，所以目前如何將增強(qiáng)材料進(jìn)行改性以此獲得性能符合我們需要的高性能填充材料和將性能優(yōu)越的增強(qiáng)材料與環(huán)氧樹脂結(jié)合獲得良好的導(dǎo)熱型環(huán)氧樹脂復(fù)合材料、隔音型環(huán)氧樹脂復(fù)合材料、阻燃型環(huán)氧樹脂復(fù)合材料仍是一個(gè)問題。下面將對(duì)目前已有改性環(huán)氧樹脂復(fù)合材料進(jìn)行歸納總結(jié)。3.1環(huán)氧樹脂復(fù)合材料在導(dǎo)熱領(lǐng)域的應(yīng)用研究薛陽(yáng)［1］在進(jìn)行研究時(shí)發(fā)現(xiàn)以球形的氧化鋁作為復(fù)合材料的填料可以有效地提高環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能，這主要是由于球形氧化鋁（I-Al2O3）不規(guī)則的形貌結(jié)構(gòu)比普通的氧化鋁表面更為粗糙，使得球形氧化鋁（I-Al2O3）填料之間的接觸有了更多的可能性，更加地有利于球形氧化鋁填料和環(huán)氧樹脂基體之間形成穩(wěn)定的導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)，所以環(huán)氧樹脂/球形氧化鋁（I-Al2O3）復(fù)合材料的導(dǎo)熱率最高可達(dá)1.65W/(m·K)，比其他相同填充量的環(huán)氧樹脂復(fù)合材料要高，相比于純環(huán)氧樹脂提高了650%。對(duì)于環(huán)氧樹脂/I-Al2O3復(fù)合材料本身而言，單只使用單一的大粒徑球形氧化鋁（I-Al2O3）填充的復(fù)合材料，其導(dǎo)熱率約為1.50W/(m·K)；隨著小粒徑的球形氧化鋁（I-Al2O3）的比例的提高，填料與環(huán)氧樹脂基體的界面面積增大而導(dǎo)致的界面熱阻相應(yīng)增大，從而導(dǎo)致復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能下降；當(dāng)填充材料全部為小粒徑球形氧化鋁（I-Al2O3）時(shí)，環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的導(dǎo)熱率下降至最低，所以使用適當(dāng)?shù)牧奖鹊那蛐窝趸X作為填料，才能有效地提高環(huán)氧復(fù)合材料的導(dǎo)熱性，過多或過少小粒徑的氧化鋁都將對(duì)提高環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的導(dǎo)熱性有負(fù)面影響。張永平［2］在研究時(shí)選擇了具有高導(dǎo)熱、高電阻率、電絕緣性優(yōu)異的六方氮化硼(h-BN)陶瓷粉末作為增強(qiáng)填料，593固化劑來作為環(huán)氧樹脂的固化劑，用硅烷偶聯(lián)劑[Y-R-Si(OR)3]作為表面活性劑對(duì)h-BN進(jìn)行了功能化處理，以此制備EP/h-BN-KH550復(fù)合材料。改性后的EP/h-BN-KH550復(fù)合材料的導(dǎo)熱率隨著h-BN填料的含量的增加而增加；在h-BN的添加量在20%之前，其導(dǎo)熱率的增加幅度基本不變，在添加量超過20%以后，導(dǎo)熱率的增加幅度明顯增大。由于h-BN與環(huán)氧樹脂之間存在界面熱阻，從而導(dǎo)致導(dǎo)熱性能的下降，但經(jīng)過偶聯(lián)劑KH550處理之后的h-BN就可以與環(huán)氧樹脂很好的結(jié)合，減少它們之間的界面熱阻，從而提升復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能。當(dāng)h-BN-KH550的添加量為40wt%時(shí)，其導(dǎo)熱率為1.18W/(m·K)，是純環(huán)氧樹脂的5.4倍。王赫兵［3］通過研究發(fā)現(xiàn)，BN粒徑尺寸對(duì)復(fù)合材料的導(dǎo)熱率有較大影響?？傮w來說，材料的導(dǎo)熱率隨著BN體積含量的增加而提高，其原因是由于填料尺寸的增加，增大了BN與樹脂基體接觸的可能性，有利于基體內(nèi)導(dǎo)熱網(wǎng)絡(luò)的建立。馬萬里［4］利用不同粒徑的氧化鋁并且使用了硅烷偶聯(lián)KH560對(duì)氧化鋁的表面進(jìn)行改性處理后的氧化鋁混合作為填料來制備環(huán)氧樹脂復(fù)合材料，以此來深入研究復(fù)合材料的導(dǎo)熱率受不同填料粒徑和粒徑組合而產(chǎn)生的影響。研究結(jié)果顯示：在填料含量相同的情況下，粒徑大的填料比粒徑小的填料更加有利于大幅度地提高復(fù)合材料的導(dǎo)熱，這是由于粒徑越小的填料，其表面溫度可以變得更高，因此它的表面能也越大，從而導(dǎo)致填料在環(huán)氧樹脂基中分布不均勻從而容易發(fā)生團(tuán)聚現(xiàn)象，使得顆粒間有了空氣的存在，降低了復(fù)合材料的導(dǎo)熱系數(shù)。另外，不同尺寸的氧化鋁按一定比例混合。填料制備的復(fù)合材料可以提高復(fù)合材料的導(dǎo)熱性能，因?yàn)椴煌教盍显黾恿祟w粒間的接觸點(diǎn)，填料顆粒的堆積密度較高，更有利于復(fù)合材料導(dǎo)熱性能的提高。。3.2在阻燃領(lǐng)域中環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的應(yīng)用研究趙微［5］以環(huán)氧樹脂作為基體，多壁碳納米管（MWCNTs）作為添加劑，通采用超聲分散和溶液共混法制備了碳納米管/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料。研究了碳納米管的功能化、質(zhì)量分?jǐn)?shù)和分散劑含量對(duì)碳納米管復(fù)合材料阻燃性能的影響。：（1）羧基官能化碳納米管可以提高環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的阻燃性能。當(dāng)羧基含量為1%時(shí)，環(huán)氧復(fù)合材料的耐火性能最好。。（2）用極限氧指數(shù)的方法測(cè)試得出當(dāng)羧基化多壁碳納米管(MWCNTs-COOH）的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%時(shí)，環(huán)氧樹脂復(fù)合材料會(huì)具有最好的阻燃性能；在使用水平燃燒的方法測(cè)得當(dāng)碳納米管的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5%時(shí)，環(huán)氧樹脂復(fù)合材料會(huì)具有最好的阻燃性能。（3）用（2）結(jié)果表明，當(dāng)環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的耐火性能最佳時(shí)，碳納米管的分散質(zhì)量分?jǐn)?shù)為6%。。彭俊林［6］研究發(fā)現(xiàn)，聚磷酸銨（APP）和可膨脹石墨對(duì)聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯固化的環(huán)氧樹脂體系具有良好的阻燃協(xié)同效應(yīng)。在改善固化體系阻燃性能的基礎(chǔ)上，它們不會(huì)影響環(huán)氧樹脂的其他可加工性。彭俊林通過垂直燃燒實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論，app的加入可以有效防止碳層膨脹引起的墜落現(xiàn)象，對(duì)碳層的結(jié)合起到重要作用；熱重分析表明，加入app可以延緩環(huán)氧樹脂的熱分解，有效降低環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的分解速率；通過掃描電子顯微鏡的方法，可以更直觀地看到，碳層是由。APP復(fù)合體系本身需要形成厚度大、氣孔少、連接緊密的特點(diǎn)，從而使復(fù)合體系具有更好的隔熱和隔氧性能，提高其阻燃性能。3.3環(huán)氧樹脂復(fù)合材料在耐熱領(lǐng)域的應(yīng)用研究代振東［7］在進(jìn)行聚多巴胺（PDA）研究發(fā)現(xiàn)，低PDA含量的環(huán)氧PDA納米復(fù)合材料具有良好的熱穩(wěn)定性，可以制成耐高溫復(fù)合材料。與其他復(fù)合材料相比，這種PDA復(fù)合材料具有更好的熱穩(wěn)定性，這是因?yàn)镻DA填料和環(huán)氧樹脂基體中發(fā)生了大量交聯(lián)聚合反應(yīng)。因此，在熱運(yùn)動(dòng)過程中，復(fù)合材料形成了致密的微觀結(jié)構(gòu)，環(huán)氧樹脂鏈被堵塞。為了克服它們之間的相互作用，必須消耗能量來提高環(huán)氧樹脂和PDA復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性，這表明了環(huán)氧/PDA復(fù)合材料在高溫領(lǐng)域有很好的應(yīng)用前景。馬春柳［8］將納米石墨烯（GE）用硅烷偶聯(lián)劑KH-5700對(duì)其表面結(jié)構(gòu)進(jìn)行了修飾后，將其與環(huán)氧樹脂制備形成復(fù)合材料，對(duì)這種復(fù)合材料所具有的熱穩(wěn)定性能進(jìn)行詳細(xì)的探究。結(jié)果顯示：與純的環(huán)氧樹脂（EP）相比較，由于KH-GE的有機(jī)官能團(tuán)與EP基體的相容性很好，提高了KH-GE納米復(fù)合材料系統(tǒng)中所需的熱分解過程中所必須消耗的能量，從而大大地提高了體系的熱穩(wěn)定性。環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的發(fā)展趨勢(shì)目前，環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入了一個(gè)相對(duì)成熟的階段。其新的發(fā)展趨勢(shì)是產(chǎn)品向“高純度、精細(xì)化、規(guī)?；?、專業(yè)化、系列化、功能化”方向發(fā)展。我國(guó)環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的主要應(yīng)用領(lǐng)域仍然是涂料、電子電氣和膠粘劑行業(yè)。此外，隨著大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)、人工智能、5G等新一代信息技術(shù)的飛速發(fā)展，作為電子工業(yè)基礎(chǔ)材料的環(huán)氧復(fù)合材料的需求和增長(zhǎng)速度將逐年提高，我國(guó)對(duì)環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的需求趨向于開發(fā)高性能的環(huán)氧樹脂復(fù)合材料及相關(guān)產(chǎn)品。加強(qiáng)固化劑的開發(fā)。環(huán)氧樹脂復(fù)合材料固相含量高、無溶劑、水溶性好是國(guó)外涂料領(lǐng)域的發(fā)展趨勢(shì)。根據(jù)GrandViewResearch的最新市場(chǎng)報(bào)告，預(yù)計(jì)到2027年，全球環(huán)氧復(fù)合材料市場(chǎng)將達(dá)到429.2億美元。這也表明，未來幾年環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的發(fā)展趨勢(shì)是，航空航天、國(guó)防、汽車、交通、風(fēng)能等行業(yè)對(duì)環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的需求不斷增長(zhǎng)，這將有助于環(huán)氧樹脂復(fù)合材料市場(chǎng)的持續(xù)增長(zhǎng)。隨著世界各國(guó)對(duì)二氧化碳排放和燃油經(jīng)濟(jì)性的日益重視，環(huán)氧復(fù)合材料的應(yīng)用將越來越廣泛，這將有助于推動(dòng)全球?qū)Νh(huán)氧復(fù)合材料的需求。。結(jié)論環(huán)氧樹脂復(fù)合材料以直接或間接使用的形式滲透到人們的日常生活用品、高新技術(shù)領(lǐng)域的國(guó)民經(jīng)濟(jì)中。我國(guó)對(duì)于環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的市場(chǎng)前景和發(fā)展是十分看好的，所以對(duì)于低工藝水平的環(huán)氧樹脂復(fù)合材料項(xiàng)目的重復(fù)建設(shè)應(yīng)該進(jìn)行著力的避免，應(yīng)該要不斷地開拓新的高端產(chǎn)品和綠色產(chǎn)品，這才是我國(guó)環(huán)氧樹脂復(fù)合材料生產(chǎn)企業(yè)，研究者們的當(dāng)務(wù)之急。

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