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聚合物基复合材料

来源:www.pzlvyou.com 作者:admin 人气: 发布时间:2018-03-19
摘要:聚合物基复合材料(PMC-Polymer matrix Composites)是目前复合材料中研究最早、发展最快、应用最广、规模最大的一类。聚合物基复合材料是以有机聚合物为基体,短切的或连续纤维及其织物增强热固性或热塑性树脂基体.经复合而成。
    聚合物基复合材料(PMC-Polymer matrix Composites)是目前复合材料中研究最早、发展最快、应用最广、规模最大的一类。聚合物基复合材料是以有机聚合物为基体,短切的或连续纤维及其织物增强热固性或热塑性树脂基体.经复合而成。基体材料山于其粘结性能好,把增强材料牢固的枯结起来。增强材料的高强度、高模量特性使它成为理想的承载体。同时,基体又能使载荷均匀分布.并传递到纤维上去,并允许纤维承受压缩和剪切载荷。基体和增强材料之间能通过最佳的结构设计充分显示各自的优点,制备出比强度和比刚度高、可设计性强、抗疲劳性能好、耐腐蚀性能好,以及便于大面积整体成型和具有特殊的电磁性能等独特优点的复合材料。今天,聚合物基复合材料从早期的热固性酚醛树脂、聚醋树脂、环氧树脂等到现在种类繁多的热塑性树脂基复合材料,从最初的手糊成型工艺到目前各种先进的机械化、自动化成型工艺已经形成一个庞大的体系,具备完善的成型技术、生产工艺及后加工工艺,并且复合材料力学性能、理化性能研究逐步趋于完善,为复合材料的设计提供了理论依据,使得聚合物基复合材料的性能不断提高。从建筑、机械工程到化工、交通运输、电气工程、航空航天及体育卫生等各个方面,应用领域日益扩大,在国民经济建设中发挥了越来越重要的作用。
2.1聚合物基复合材料的树脂基体
2.1.1不饱和聚醋树脂
    不饱和聚醋树脂(UP-UL-alum ted Polyester Resin)是指不饱和聚醋在乙烯基类交联单体中的溶液。通常.不饱和聚醋是由不饱和二元狡酸或酸NF、饱和二元竣酸或酸Rf与二元醇缩聚而成,在缩聚反应结束后加人乙烯基类单体(通常为苯乙烯)配成的枯稠状液体树脂。
    早在20世纪30年代,就合成得到了不饱和聚酷树脂。由于在不饱和聚醋的分子链中存在着不饱和双键,在一定条件下它可转变成不溶、不熔的体型结构。进一步的研究发现.在不饱和聚醋树脂中加人乙烯基类单体.其固化速率可提高30多倍,不饱和聚酩与乙烯基类单体快速交联反应的这一重要发现.使得不饱和聚用树脂于1941年起获得大规模的应用。
    不饱和聚0树脂在过氧化物引发剂、有机酸盐促进剂的存在下,可以室温固化。因此,不饱和聚醋树脂可在室溢下成型制备纤维增强塑料,其成型工艺简单,特别适合于制造大型复合材料制品。不饱和聚醋树脂适合多种成型工艺,如手糊成型、喷射成型、RTM成型、模压成型、绷绕成型、拉挤成型等。
    不饱和树脂的主要优点:在室温条件下快速固化.而且无挥发物;粘度低.浸渍性好;固化方法较多,如引发固化、紫外线固化等;力学性能和电性能好;耐化学腐蚀性好;能透光、易着色,外表层能同时实现防护和装饰作用。
    缺点:固化收缩较大(7%一8%),固化要求严格,环境温度和湿度对固化影响较大;易燃烧;固化剂易姗烧爆炸;粘接强度比环氧树脂低。
    不饱和聚醋树脂由于价格低,制造方便,作为通用复合材料(如GF/LJP玻璃钢)仍占市场主导地位,广泛用于电器、建筑、防腐、交通等许多领域。
    1.不饱和策苗树脂结构与性能
    由于合成原料、合成方法的不同,根据不饱和聚a树脂的组成(所用原料的类型)和结构(合成反应机理)。可分为顺丁烯二酸酥型(顺醉型)、丙烯酸型、丙烯0型、二酚基丙烷型、乙烯基醋型。不饱和聚醋树脂的性能主要受以下几个方面的影响:
    (1)不饱和聚酗的合成原料不饱和聚命在交联前后的性能是由多种因素决定的,其中原材料的种类和所占的比例对不饱和聚醋树脂的性能具有很大的影响。
    不饱和聚醋分子链中的双键都是由不饱和二元酸提供的,为了调节聚醋的双键密度.在合成不饱和聚酌时采用不饱和二元酸和饱和二元酸的混合酸组分。饱和二元酸的引人能降低聚酷的结晶性.增加与交联单体苯乙烯的相容性。
    常用的不饱和二元酸是顺丁烯二酸醉和反丁烯二酸。t要用顺fff这是因为顺醉熔点低.反应时缩水量少(较顺酸或反酸少1/2的缩聚水),而且价廉。反丁烯二酸由于分子中固有的反式双键,使不饱和聚隋有较快的固化速率,较高的固化程度.还使聚0分子链排列较规整,因此,固化制品有较高的耐热性能、较好的力学性能与耐腐蚀性能。
    常用的饱和二元酸是邻笨二甲酸醉。苯醉用于典型的刚性树脂中,并使树脂固化后具有一定的韧性。在混合酸组分中,苯醉还可以降低聚m的结晶倾向,以及由于芳环结构导致与交联单体苯乙烯具有良好的相容性。
    在通用型不饱和聚醋树脂中,不饱和酸和饱和酸是按等物质的桩比加料的。如果不饱和酸/饱和酸的物质的量比堆加,则会使最终树脂的凝胶时间、折光率和强度下降,树脂的耐热性提高,而且耐溶剂性、耐腐蚀性能也提高。若不饱和酸/饱和酸的量比降低太多.制得的策酪树脂最终将固化不良,制品力学强度下降。通常,为了合成满足特殊性能要求的聚脂.应适当调狱不饱和酸/饱和酸的量比。
 
 
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