纤维增强聚合物基复合材料研究进展

1、姓名：陈进满学号：1201010110目录纤维增强聚合物基复合材料研究进展摘要 本文综述了纤维增强聚合物基复合材料特性和应用，总结了纤维增强热固性树脂基复合材料的研究进展，介绍了双马聚酰亚胺树脂、环氧树脂、氰酸酯树脂和聚酰亚胺树脂等热固性树脂的现状及进展。分析了碳纤维增强环氧树脂基复合材料的进展及应用，综述了纳米材料、聚合物对碳纤维环氧树脂复合材料的改性进展,探讨了其改性机理。关键词：碳纤维 环氧树脂 聚合物基复合材料 改性一.概论复合材料是将两种或两种以上不同品质的材料通过专门的成型工艺和制造方法复合而成的一种高性能新材料，按使用要求可分为结构复合材料和功能复合材料，到目前为止，主要的发展方

2、向是结构复合材料，但现在也正在发展集结构和功能一体化的复合材料。点击添加文本点击添加文本1.纤维增强聚合物基复合材料的特性比强度、比模量大耐疲劳性能好减振性好过载时安全性好具有多种功能性a、耐烧蚀性好 聚合物基复合材料可以制成具有较高的比热，烧融热和气化热，可吸收高温烧蚀的大量热能。b、有良好的摩擦性能 包括良好的摩阻特性（高摩擦系数材料）及减摩特性（低摩擦系数材料）。c、高度的电绝缘性能。d、耐腐蚀性。e、具有特殊的光，电、磁特性的聚合物与其它材料组成的多种功能复合材料。二、 纤维增强热固性树脂基体材料研究进展树脂基体是复合材料的另一个主要组分材料，分为热固性树脂基体和热塑性树脂基体，前者是

3、目前发展的主流。1、 聚酰亚胺树脂聚酰亚胺是一类含有酰亚胺基的高分子,可以分成假热塑性聚酰亚胺(如Vespel 零件和型材) ,热塑性聚酰亚胺(如P84 ,Ultem 等) 和热固性聚酰亚胺(Kinel 模制零件等) 。聚酰亚胺的合成方法大致归纳为一步合成法,二步合成法、三步合成法和气相沉积法。可根据用途和品种选择合成方法。在二步合成法中目前正在研究解决聚酰胺酸溶液稳定性问题,所以出现聚酰胺酸烷基酯法,聚酰胺酸硅烷基酯法等。在一步法合成中为了提高聚酰亚胺的分子量,要尽量使溶液中的水份除去,可考虑共沸溶剂带水的方法,或用异氰酸酯代替二胺的合成方法,或将聚酰胺酸盐在高温高压下聚合的方法,这些改进方

4、法都将向实用化迈进。在三步合成方法中实际上是终由聚异酰亚胺的合成方法,此法亚胺化过程中无低分子物产生,可使制品无气泡,正受到人们的关注。聚酰亚胺开发工作,从实用性考虑,二步合成法仍是通用广泛采用的方法。气相沉积法是制备聚酰亚胺涂层的方法,该法于高温把二酐和二胺直接以气流的形式传输到混炼器中混合形成薄膜。此法需要高温,控制有一定困难。2、 氰酸酯树脂氰酸酯树脂吸湿率低、韧性好、介电性能好（介电常数2.7-3.2，介电损耗0.001-0.005）。氰酸酯是未来结构/功能一体化的有力候选材料，氰酸酯树脂一般需要较高的后处理温度。氰酸酯树脂收缩率较低,吸湿率小于115% ,电性能好,介电损耗角正切值低

5、,仅为0100201008,介电常数为218312,具有优良的粘结性和良好的阻燃性。此外,氰酸酯树脂还具有优良的力学性能,其弯曲强度和弯曲模量高于双官能团环氧树脂,弯曲模量介于双马来酰亚胺和多官能团环氧树脂之间,玻璃化转变温度较高( Tg为240280) ,并且改性后可以在170左右进行固化。因此,有关氰酸酯树脂的应用及改性已愈来愈受到人们的关注。改性氰酸酯树脂有以下方法：（1）热固性树脂改性氰酸酯树脂（2）热塑性树脂改性氰酸酯树脂（3）橡胶弹性体改性氰酸酯树脂（4）含不饱和双键的化合物改性氰酸酯树脂（5）晶须改性氰酸酯树脂（6）其他改性氰酸酯树脂三、 碳纤维增强环氧树脂基复合材料进展 1、

6、概述碳纤维(CF)是先进复合材料中最常用的也是最重要的增强体，它是由不完全石墨结晶沿纤维轴向排列的一种多晶的新型无机非金属材料，化学组成中碳元素含量达95%以上。碳纤维具有低密度、高强度、高模量、耐高温、低电阻、高热导、低膨胀、耐化学腐蚀等特性，此外还具有纤维的柔曲性和可编织性，比强度和比模量优于其他无机纤维。但是碳纤维性脆、抗冲击性和高温抗氧化性较差。2、 研究现状碳纤维增强环氧树脂基复合材料具有轻质，高强、耐高温、抗腐蚀、热力学性能优良等特点而被广泛用作结构材料及耐高温抗烧蚀材料，在航空航天领域的应用也越来越广泛。由于航空航天特殊的应用环境，需要对碳纤维增强环氧树脂基复合材料的高温力学性能

7、进行研究。近年来，国内外学者对碳纤维增强环氧树脂基复合材料的高温力学性能进行了大量的研究。研究了碳纤维增强环氧树脂基复合材料的制备过程，测试了复合材料在不同温度下的力学性能，分析温度对复合材料力学性能的影响，对复合材料的高温力学性能进行预测。3.碳纤维复合材料在汽车领域应用碳纤维复合材料，其所选择的是等级稍低的工业级CFRP材料，成本可以控制在传统碳纤维材料的一半左右。中投顾问化工行业研究员常轶智指出，为了提高燃油效率和降低二氧化碳的排放量，近年来汽车轻量化发展已成趋势。而碳纤维复合材料具有质量轻、拉伸模数高、拉伸强度大等特点，在汽车中的应用要明显优于钢材等其它材料，预计未来其在汽车领域中的应

8、用前景将十分乐观。据悉，现在汽车领域对碳纤维复合材料的需求增长十分迅速，不少汽车的代工工厂已经在与碳纤维制造商合作研制可用的汽车部件。例如，赢创与江森自控、雅各布塑料(Jacob Plastic)以及东邦特纳克斯(Toho Tenax)共同研发碳纤维增强塑料(CFRP)轻质材料；东丽与戴姆勒(Daimler)达成共同研发协议，为梅赛德斯奔驰研发CFRP部件等。预计未来随着汽车领域需求的增长，碳纤维复合材料的市场容量将会进一步扩大。据美国咨询公司弗若斯特沙利文日前发布的相关数据显示，2010-2017年，碳纤维复合材料的复合年均增长率将达到31.5%。预计到2017年，全球汽车碳纤维复合材料市场将增长至7885吨，其销售额也将由2010年的1470万美元增长至2017年的9550万美元。中投顾问发布的2011-201