第3章聚合物基复合材料

1、Polymer Matrix Composites 3.1 3.1 概述概述3.2 3.2 聚合物基体聚合物基体3.3 3.3 纤维增强聚合物复合材料纤维增强聚合物复合材料3.4 3.4 颗粒增强聚合物复合材料颗粒增强聚合物复合材料3.5 3.5 聚合物基复合材料的应用聚合物基复合材料的应用JJ主要内容JJJ3.1 概述概述1、聚合物基复合材料聚合物基复合材料（Polymer Matrix Composites、简称PMC）：凡是以聚合物为基体材料制作的复合材料统称为聚合物基复合材料。2、聚合物基复合材料聚合物基复合材料包括纤维增强纤维增强（如玻璃纤维增强、碳纤维增强、芳纶纤维、硼纤维、碳化硅

2、纤维等增强）和颗粒增强颗粒增强复合材料。3、聚合物基体聚合物基体主要包括用于玻璃钢的酚醛树脂酚醛树脂、环氧树脂环氧树脂和聚酯聚酯，具有耐热性好的基体树脂如聚酰亚聚酰亚胺（胺（PI）、聚苯硫醚（）、聚苯硫醚（PPS）、聚醚砜（）、聚醚砜（PES）和聚）和聚醚醚酮（醚醚酮（PEEK）等热塑性树脂。在加工过程中，一般在加工过程中，一般只发生物理变化只发生物理变化，受热变，受热变为塑性体，成型后冷却又变硬定型，若再受热为塑性体，成型后冷却又变硬定型，若再受热还可改变形状重新成型的塑料。还可改变形状重新成型的塑料。在成型过程中在成型过程中发生化学变化发生化学变化，利用塑料在受热，利用塑料在受热时可流动的

3、特征而成型，并延长时间，使其发时可流动的特征而成型，并延长时间，使其发生化学反应而成为不熔不溶的网状分子结构，生化学反应而成为不熔不溶的网状分子结构，并固化定型而形成的塑料。并固化定型而形成的塑料。热塑性塑料热塑性塑料（线型）（线型）热固性塑料热固性塑料（体型）（体型）产量大，价格低，日常生活中应用范围广的塑产量大，价格低，日常生活中应用范围广的塑料料。如聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯如聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等。等。塑料塑料根据塑料制品的用途可分为根据塑料制品的用途可分为: :机械性能好，能用于制造各种机械零件的塑料机械性能好，能用于制造各种机械零件的塑料。主要有聚碳酸酯、聚酰

4、胺、聚甲醛、聚砜、酚主要有聚碳酸酯、聚酰胺、聚甲醛、聚砜、酚醛树脂、醛树脂、ABS塑料等。塑料等。具有特殊功能和特殊用途的塑料具有特殊功能和特殊用途的塑料。主要有氟塑。主要有氟塑料、硅塑料、环氧树指等。料、硅塑料、环氧树指等。通用塑料通用塑料工程塑料工程塑料特殊塑料特殊塑料聚合物聚合物 单体单体 名称名称 商品名称商品名称 符号符号 名称名称 结构式结构式 聚氯乙烯聚氯乙烯 氯纶氯纶 PVC PVC 氯乙烯氯乙烯 聚丙烯聚丙烯 丙纶丙纶 PPPP丙烯丙烯 聚丙烯腈聚丙烯腈 腈纶腈纶 PANPAN丙烯腈丙烯腈 聚己内酰聚己内酰胺胺 锦纶锦纶6 6 （或尼龙（或尼龙-6-6） PA6PA6己内酰胺

5、己内酰胺 CH2CHClCH2CHCH3CH2CHCNNHO 表表3.1 一些聚合物的名称、商品名一些聚合物的名称、商品名称、符号及单体称、符号及单体聚己二酰己二聚己二酰己二胺胺 锦纶锦纶66 66 （尼龙（尼龙6666） PA66己二酸己二酸己二胺己二胺 聚对苯二甲酸聚对苯二甲酸乙二醇酯乙二醇酯 涤纶涤纶 PET对苯二甲酸对苯二甲酸乙二醇乙二醇 聚苯乙烯聚苯乙烯 聚苯乙烯树脂聚苯乙烯树脂 PS苯乙烯苯乙烯 聚甲基丙烯酸聚甲基丙烯酸甲酯甲酯 有机玻璃有机玻璃 PMMA甲基丙烯酸甲甲基丙烯酸甲酯酯 聚丙烯腈聚丙烯腈- -丁丁二烯二烯- -苯乙烯苯乙烯 ABSABS树脂树脂 ABS丙烯腈丙烯腈丁二

6、烯丁二烯 苯乙烯苯乙烯 HOOC(CH2)4COOHNH2(CH2)6NH2HOCH2CH2OHCH2CCOOCH3CH3CH2CHCNCH2CHCHCH2CHCH2HOOCCOOHCHCH24、聚合物基复合材料聚合物基复合材料的分类：的分类：1）按照增强材料来分：）按照增强材料来分：玻璃纤维增强聚合物基复合材料(GFRP)、碳纤维增强聚合物基复合材料(CFRP)、芳纶纤维增强聚合物基复合材料(KFRP）、硼纤维增强聚合物基复合材料（BFRP）、碳化硅纤维增强聚合物基复合材料（SFRP)。2）按照功能或性能来分）按照功能或性能来分：通用型、耐化学腐蚀型、耐高温型、阻燃型、导电型等。3）按照聚合

7、物基体的结构和类型来分）按照聚合物基体的结构和类型来分：热固性树脂、热塑性树脂、橡胶基等。3.2 聚合物基体聚合物基体 3.2.1 热固性树脂热固性树脂 3.2.2 热塑性树脂热塑性树脂3.2.3 天然高分子天然高分子3.2.4 橡胶橡胶JJJJ3.2.1 热固性树脂热固性树脂性能：性能：难溶、难熔、耐热，机械强度高，刚性好，抗冲击性好难溶、难熔、耐热，机械强度高，刚性好，抗冲击性好 结构式结构式: :用途：用途：制造线路板、插座、插头、电话机、行李车轮、工具手柄、贴制造线路板、插座、插头、电话机、行李车轮、工具手柄、贴面板、三合板、刨花板等面板、三合板、刨花板等 nOHCH2OHOHCH21

8、、酚醛树脂（电木）、酚醛树脂（电木）2、环氧树脂、环氧树脂线型苯酚甲醛环氧树脂（EPN） 线型邻甲酚甲醛环氧树脂（ECN） 间苯二酚甲醛环氧树脂 该树脂的特点是具有较高的反应活性，固化物的耐热性，耐腐蚀性及电性能优良。可用作耐高温浇注料，胶黏剂、涂料及复合材料，也可用作其他环氧树脂的改性剂。 跑道跑道各种环氧树脂各种环氧树脂地坪地坪密封胶密封胶电子电子3.2.2 热塑性树脂热塑性树脂性能：性能：化学性质非常稳定，耐酸、碱，耐溶剂性能好，吸水性低，化学性质非常稳定，耐酸、碱，耐溶剂性能好，吸水性低，无毒，受热易老化无毒，受热易老化 用途：用途：制造食品包装袋、各种饮水瓶、容器、玩具等；还可制各种

9、制造食品包装袋、各种饮水瓶、容器、玩具等；还可制各种管材、电线绝缘层等管材、电线绝缘层等 第四代聚乙烯（超高分子量聚乙烯）第四代聚乙烯（超高分子量聚乙烯）高韧性、高耐磨。密度高韧性、高耐磨。密度越低，制造成本越低。越低，制造成本越低。nCH2CH21、聚乙烯、聚乙烯 (PE)PE薄膜薄膜PE泡沫塑料 聚乙烯泡沫塑料聚乙烯泡沫塑料具有密度低、耐低温及抗化学性能优良等优点，并具有一定的力学强度，可用作日用品、精密仪器的包装材料，保温材料和水上漂浮材料等。高发泡聚乙烯钙塑材料广泛用于建筑装饰，近年来聚乙烯泡沫塑料的用途日渐扩大，发展速度较快。结构式结构式: :性能：性能：强极性，绝缘性好，耐酸碱，难

10、燃，具有自熄性。缺点是介电强极性，绝缘性好，耐酸碱，难燃，具有自熄性。缺点是介电性能差，在性能差，在100 120即可分解出氯化氢，热稳定性差即可分解出氯化氢，热稳定性差 用途：用途：制造水槽，下水管；制造箱、包、沙发、桌布、窗帘、雨伞、制造水槽，下水管；制造箱、包、沙发、桌布、窗帘、雨伞、包装袋；还可做凉鞋、拖鞋及布鞋的塑料底等包装袋；还可做凉鞋、拖鞋及布鞋的塑料底等氯化聚氯乙烯氯化聚氯乙烯CPVC（过氯乙烯）可作热水硬管，使用温度（过氯乙烯）可作热水硬管，使用温度65 105。nClCHCH22、聚氯乙烯（、聚氯乙烯（PVC)PVC泡沫塑料泡沫塑料 聚氯乙烯泡沫塑料聚氯乙烯泡沫塑料按其配方

11、和成型方法不同可制成为软质和硬质两种。软质泡沫塑料在配制时加入较多的增塑剂，成型后具有一定的柔软性。而硬质聚氯乙烯泡沫塑料在配制时加入溶剂将树脂溶解，成型过程中溶剂受热挥发而成为质地坚硬的泡沫制品。 性能：性能：具有韧性、耐磨、耐热，具有吸湿性、无毒、接伸强度大具有韧性、耐磨、耐热，具有吸湿性、无毒、接伸强度大 用途：用途：可做尼龙布、尼龙袜子、尼龙绳及医用消毒容器等；做机械可做尼龙布、尼龙袜子、尼龙绳及医用消毒容器等；做机械零件、仪表、仪器零件零件、仪表、仪器零件结构式结构式: :NH ( CH2 ) x NH C ( CH2 ) y C nOO3、聚酰胺、聚酰胺 （尼龙（尼龙, PA6/P

12、A66）性能：性能：耐酸碱，耐腐蚀，化学稳定性好，耐寒，绝缘性好，耐磨。耐酸碱，耐腐蚀，化学稳定性好，耐寒，绝缘性好，耐磨。缺点是刚性差缺点是刚性差 结构式结构式: :用途：用途：可用作高温环境中化工设备的密封零件，无油润滑条件下作可用作高温环境中化工设备的密封零件，无油润滑条件下作轴承、活塞等，还可做电容器、电缆绝缘材料轴承、活塞等，还可做电容器、电缆绝缘材料 nCF2CF24、聚四氟乙烯（塑料王）、聚四氟乙烯（塑料王）性能：性能：坚硬、耐高温、良好的机械性能、电绝缘性好、韧性好、抗坚硬、耐高温、良好的机械性能、电绝缘性好、韧性好、抗冲击性好、透明度高冲击性好、透明度高 用途：用途：制造继电

13、器盒盖，计算机和磁盘的壳体、荧光灯罩、汽车及透制造继电器盒盖，计算机和磁盘的壳体、荧光灯罩、汽车及透明窗的玻璃等明窗的玻璃等nCOOCCH3CH3O结构式结构式: :5、聚碳酸酯（、聚碳酸酯（PC）（透明金属）（透明金属）性能：性能：变硬度、高抗冲强度、抗蠕变性好，耐热、耐寒、耐磨、抗变硬度、高抗冲强度、抗蠕变性好，耐热、耐寒、耐磨、抗氧化性好，尺寸稳定性好氧化性好，尺寸稳定性好 用途：用途： 制造机械、电子、电气制造航空、航天等部门的零部件制造机械、电子、电气制造航空、航天等部门的零部件结构式结构式: :nOCCH3CH3OSOO6、聚砜、聚砜 性能：性能：无毒、无味，易溶于酮、醛、酯等有机

14、溶剂。耐磨性、抗冲无毒、无味，易溶于酮、醛、酯等有机溶剂。耐磨性、抗冲击性能好击性能好 用途：用途：用于家用电器、箱包、装饰板材、汽车收音机等零部件用于家用电器、箱包、装饰板材、汽车收音机等零部件结构式结构式: :( CH2CH )x ( CH2CH = CHCH2 )y ( CH2CH )zCNn7、ABS塑料塑料性能：性能：其透明性在现有高聚物中是最好的，缺点是耐磨能差，硬度其透明性在现有高聚物中是最好的，缺点是耐磨能差，硬度较低，易溶于有机溶剂等较低，易溶于有机溶剂等 结构式结构式:用途：用途：广泛用于航空、医疗、仪器等领域广泛用于航空、医疗、仪器等领域nCH2CCH3COOCH38、聚

15、甲基丙烯酸甲酯（有机玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯（有机玻璃, PMMA）9、聚氨酯（、聚氨酯（PU） 聚氨酯聚氨酯是是聚氨基甲酸酯聚氨基甲酸酯的简称，英文名称是的简称，英文名称是polyurethane（PU），是一种新兴的有机高分子材料，被誉为，是一种新兴的有机高分子材料，被誉为“第五大第五大塑料塑料”，因其卓越的性能而被广泛应用于国民经济众多领域。，因其卓越的性能而被广泛应用于国民经济众多领域。 聚氨酯聚氨酯具有诸多优良特性，包括：（具有诸多优良特性，包括：（1）性能可调范围宽、）性能可调范围宽、适应性强（适应性强（2）耐磨性能好；（）耐磨性能好；（3）机械强度大；（）机械强度大；（4）粘接性能

16、）粘接性能好（胶黏剂）；（好（胶黏剂）；（5）弹性好，具有优良的复原性；（）弹性好，具有优良的复原性；（6）低温）低温柔性好；（柔性好；（7）耐候性好，使用寿命长达）耐候性好，使用寿命长达1520年；（年；（8）耐油性）耐油性好；（好；（9）耐生物老化；（）耐生物老化；（10）价格适中。）价格适中。 应用广泛应用广泛：1）油漆）油漆 2）涂料）涂料 3）粘合剂）粘合剂 4）发泡材料）发泡材料 5）弹性体）弹性体6）人造皮革）人造皮革 7）防水材料）防水材料聚氨酯泡沫塑料聚氨酯泡沫塑料 聚氨酯泡沫塑料聚氨酯泡沫塑料是以多元异氰酸酯和多元醇为主要原料，加入催化剂、发泡剂和表面活性剂等，在充分混合下

17、反应形成的轻质发泡材料。发泡气体有时也可以是由异氰酸酯和水反应生成的二氧化碳。聚氨酯泡沫塑料具有整体密度小，比强度高，导热系数低以及耐油、耐寒、防震和隔音性能好等优点，并且加工简单，容易制得。在日常生活和国民经济各部门中得到广泛应用，其产量在各种泡沫期料中名列前茅。聚氨酯人造革聚氨酯人造革 以聚氨酯树脂溶液为涂料，均匀涂覆在基材上，然后设法除去溶剂，聚氨酯膜层便与基材牢固结合，这样制得的涂层制品即为聚氨酯人造革聚氨酯人造革。 聚氨酯人造革聚氨酯人造革的生产方式有干法和湿法两种。前者的工艺过程与前述涂覆法生产聚氯乙烯人造革相似，树脂溶液的涂层通过烘箱时，溶剂被加热挥发。在湿法生产中，溶剂通过水洗

18、清除，涂层具有连续的气孔结构，因而透气性和透湿性大为提高，制品性能更加接近天然皮鞋。为了突出湿法聚氨酯革的优点，有人把它称为“合成革”。 金属涂层人造革漆布塑料壁纸10、聚苯乙烯（、聚苯乙烯（PS） 聚苯乙烯聚苯乙烯的分子量为的分子量为520万。万。PS的机械性能，随温度升高，刚性（弹的机械性能，随温度升高，刚性（弹性模量、抗拉强度、冲击强度等下降，而断裂伸长率较大。性模量、抗拉强度、冲击强度等下降，而断裂伸长率较大。PS的透明性好，的透明性好，透光率达透光率达8892%，仅次于丙烯酸类聚合物，折射率为，仅次于丙烯酸类聚合物，折射率为1.591.60。故可。故可用作光学零件，但它受阳光作用后，

19、易出现发黄和混浊。用作光学零件，但它受阳光作用后，易出现发黄和混浊。PS有主要缺点是有主要缺点是性脆和耐热性低。性脆和耐热性低。 对对PS进行改性，如橡胶改性的高抗冲进行改性，如橡胶改性的高抗冲PS（HIPS）；）；MMA-丁二烯丁二烯-苯乙苯乙烯（烯（MBS）；）；A（丙烯腈）（丙烯腈）B（丁二烯）（丁二烯）S ，在工业上应用最广泛的是，在工业上应用最广泛的是ABS塑料。塑料。 聚苯乙烯泡沫塑料 聚苯乙烯泡沫塑料聚苯乙烯泡沫塑料的成型方法很多，主要有模压法、可发性珠粒法和挤出发泡法。模压法是采用乳液法聚苯乙烯和热分解型发泡刑制得，是早期使用的方法，现在用的很少。目前大且使用的是可发性珠粒法和

20、挤出发泡法。 3.2.3 天然高分子天然高分子3.2.3 天然高分子天然高分子3.2.3 天然高分子天然高分子3.2.3 天然高分子天然高分子1、淀粉、淀粉4OOHOHOHCH2OH123456OOHOOHOHCH2OH123566532CH2OHOHOHOO654321CH2OHOHOHO4O1n结构式结构式: :餐具餐具食品包装膜食品包装膜OHOHOOHOHOHOOHOOHOH OOHOOHHOO3.2.3 天然高分子天然高分子3.2.3 天然高分子天然高分子2、纤维素（、纤维素（Cellulose)2、纤维素、纤维素结构式结构式: :654321CH2OHOHOHOHO4O65321CH

21、2OHOHOHOOHOOHOHCH2OH123456OOOHOHCH2OH123456On人造丝人造丝电影胶片电影胶片3、蛋白质、蛋白质结构：结构：毛发、毛发、蚕丝与蚕丝与蜘蛛丝蜘蛛丝3.2.4 橡胶橡胶天然橡胶其化学组成是天然橡胶其化学组成是聚异戊二烯聚异戊二烯有有顺式顺式与与反式反式两种构型，两种构型，它们的结构简式分别为：它们的结构简式分别为：CH2CCCH2HCH3n顺式顺式 CH2CCCH3HCH2n反式反式 1.1.天然橡胶天然橡胶乳胶乳胶2. 合成橡胶合成橡胶 合成橡胶可分为通用橡胶和特种橡胶。通用橡胶用量较大，例如丁苯橡胶占合成橡胶产量的60；其次是顺丁橡胶，占15；此外还有异

22、戊橡胶、氯丁橡胶、丁钠橡胶、乙丙橡胶、丁基橡胶等，它们都属通用橡胶。性能：性能：耐水，耐老化性能，特别是耐磨性和气密性好。缺点是不耐耐水，耐老化性能，特别是耐磨性和气密性好。缺点是不耐油和有机溶剂，抗撕强度小油和有机溶剂，抗撕强度小 结构式结构式: :用途：用途：为合成橡胶中最大的品种（约占为合成橡胶中最大的品种（约占50%50%），广泛用于制造汽车轮），广泛用于制造汽车轮胎，皮带等；与天然橡胶共混可作密封材料和电绝缘材料胎，皮带等；与天然橡胶共混可作密封材料和电绝缘材料nyxCH2CHCH CH2CH2CH（1）丁苯橡胶）丁苯橡胶性能：性能：耐油，耐氧化，耐燃，耐酸碱，耐老化，耐曲挠性及气密

23、性耐油，耐氧化，耐燃，耐酸碱，耐老化，耐曲挠性及气密性都很好；缺点是密度较大，耐寒和弹性较差都很好；缺点是密度较大，耐寒和弹性较差 结构式结构式: :用途：用途：制造运输带、防毒面具，电缆外皮、轮胎、胶粘剂等制造运输带、防毒面具，电缆外皮、轮胎、胶粘剂等 nCH2CCH CH2Cl（2）氯丁橡胶（万能橡胶）氯丁橡胶（万能橡胶）性能：性能：弹性、耐老化性和耐低温性、耐磨性，都超过天然橡胶；缺弹性、耐老化性和耐低温性、耐磨性，都超过天然橡胶；缺点是抗撕裂能力差，易出现裂纹点是抗撕裂能力差，易出现裂纹 结构式结构式: :用途：用途：为合成橡胶的第二大品种（约占为合成橡胶的第二大品种（约占15%15%

24、），大约），大约60%60%以上用于制造以上用于制造轮胎轮胎 nCH2CCCH2HH（3）顺丁橡胶）顺丁橡胶性能：性能：耐油性好，拉伸强度大，耐热性好；缺点是电绝缘性、耐寒耐油性好，拉伸强度大，耐热性好；缺点是电绝缘性、耐寒性差，塑性低、难加工性差，塑性低、难加工 用途：用途：用作机械上的垫圈以及制备收音机和汽车等需要耐油的零件用作机械上的垫圈以及制备收音机和汽车等需要耐油的零件 nyx CNCH2CHCH CH2CH2CH结构式结构式: :（4）丁腈橡胶）丁腈橡胶性能：性能：分子无双键存在，故耐热、耐氧化、耐老化性好，使用温度分子无双键存在，故耐热、耐氧化、耐老化性好，使用温度高高 结构式结

25、构式: :用途：用途：制造耐热胶管、垫片、三角胶带、输送带、人力车胎等制造耐热胶管、垫片、三角胶带、输送带、人力车胎等 nCH3CH2CH2CH CH2（5）乙丙橡胶）乙丙橡胶性能：性能：是一种耐热性和耐老化性很好的橡胶，它的特点是既耐高温，是一种耐热性和耐老化性很好的橡胶，它的特点是既耐高温，又耐低温，弹性好，耐油，防水，其制品柔软光滑，物理性能又耐低温，弹性好，耐油，防水，其制品柔软光滑，物理性能稳定、无毒、生物惰性、加工性能好，缺点是机械性能差，较稳定、无毒、生物惰性、加工性能好，缺点是机械性能差，较脆，易撕裂脆，易撕裂 结构式结构式:用途：用途：可用于医用材料，如导管，引流管，静脉插管

26、，人造器管等，可用于医用材料，如导管，引流管，静脉插管，人造器管等，还可用于飞机、导弹上的一些零部件及电绝缘材料还可用于飞机、导弹上的一些零部件及电绝缘材料nSiOCH3CH3（6）硅橡胶）硅橡胶 有机硅有机硅应用在汽车电子装置汽车电子装置上有：粘接与密封剂、灌封胶、凝胶、绝缘涂料、导热胶等材料。这些材料被用于保护发动机控制模块、点火线圈与点火模块、动力系统模块、制动系统模块、废气排放控制模块、电源系统、照明系统、各种传感器、连接器等等。 3.3 纤维增强聚合物复合材料纤维增强聚合物复合材料 3.3.1 碳纤维增强聚合物复合材料碳纤维增强聚合物复合材料 3.3.2 玻璃纤维玻璃纤维增强聚合物复

27、合材料增强聚合物复合材料 3.3.3 天然纤维天然纤维增强聚合物复合材料增强聚合物复合材料 3.3.4 合成纤维合成纤维增强聚合物复合材料增强聚合物复合材料JJJJ3.3.1 碳纤维增强聚合物复合材料碳纤维增强聚合物复合材料 CFRP 由碳纤维碳纤维和环氧树脂环氧树脂结合而成的复合材料，由于其比重小、刚性好和强度高而成为一种先进的航空航天材料。 装有装有X-43高超声速高超声速飞行器的飞行器的B-52轰炸机轰炸机 碳纤维增强环氧树脂复合材料，其比强度、比模量综合指标，在现有结构材料中是最高的。 采用自动铺丝技术制造的采用自动铺丝技术制造的Premier I飞机碳纤维复合材料机身飞机碳纤维复合材

28、料机身 碳纤维增强聚合物基复合材料（碳纤维增强聚合物基复合材料（CFRP） CFRP在民用在民用飞机中的应用飞机中的应用CFRP在空间站大型结构在空间站大型结构以及太阳能电池支架中的应用以及太阳能电池支架中的应用3.3.2 玻璃纤维增强聚合物复合材料玻璃纤维增强聚合物复合材料 （玻璃钢，（玻璃钢，GFRP） 最常用的玻璃纤维是无碱纤维和中碱纤维。中碱纤维几乎所有的性能都比无碱纤维差，但耐酸性较无碱纤维好，价格也较低。 常用的基体材料有环氧树脂、不饱和聚酯树脂和酚醛树脂。环氧树脂粘结力强，用于较高强度的玻璃钢制品，但粘度高、工艺性能差、价格也较贵。不饱和聚酯树脂的粘度小、浸润性好、气泡容易排除、

29、凝胶时间可根据需要任意调节控制、工艺性能最好、相对价格也较低，故得到广泛应用。酚醛树脂因其优越的阻燃性，近来受到广泛重视。 GFRP的制造有手糊、缠绕、SMC（BMC）、拉挤、离心浇铸、RTM、RIM、GMT 等多种工艺 。 拉挤工艺拉挤工艺是一种连续生产复合材料型材的方法，它是将纱架上的无捻玻璃纤维粗纱和其他连续增强材料、聚脂表面毡等进行树脂浸渍，然后通过保持一定截面形状的成型模具，并使其在模内固化成型后连续出模，由此形成拉挤制品的一种自动化生产工艺。 拉挤工艺流程拉挤工艺流程 玻璃纤维粗纱排布 浸胶 预成型 挤压模塑及固化 牵引 切割 制品性能 比重拉伸强度拉伸模量弯曲强度弯曲模量压缩强度

30、冲击强度硬度热膨胀系数热变形温度单位 g/cm3MPa GPa MPa GPa MPaJ/M洛氏硬度10-6*K-1oCGFRP拉挤型材1.7521018.621018.620013255012200拉挤拉挤GFRP产品性能产品性能 高压玻璃钢管与钢管的性能比较高压玻璃钢管与钢管的性能比较高压玻璃钢管制造工艺流程图 材料 密度 /103kgm-3 抗拉强度 b/MPa 弯曲模量 /102MPa 特性及用途 尼龙66玻璃钢 1.37 182 91 刚度、强度、减摩性好，作轴承、轴承架、齿轮等精密件、电工件、汽车仪表、前后灯等 ABS玻璃钢 1.28 101 77 化工装置、管道、容器等 聚苯乙烯

31、玻璃钢 1.28 95 91 汽车内装、收音机机壳、空调叶片等 聚碳酸酯玻璃钢 1.43 130 84 耐磨、绝缘仪表等 不同聚合物 玻璃钢应用于工业生产玻璃钢应用于工业生产玻璃钢天线反射面玻璃钢天线反射面玻璃钢建筑材料用于玻璃钢建筑材料用于上海东方明珠电视塔大堂装潢上海东方明珠电视塔大堂装潢玻璃钢（玻璃纤维增强塑料，玻璃钢（玻璃纤维增强塑料，GFRP） 玻璃钢应用于体育用品玻璃钢应用于体育用品硼纤维增强聚合物基复合材料（硼纤维增强聚合物基复合材料（BFRP） 特点特点：抗压强度和剪切强度都很高(优于铝合金、钛合金)，且蠕变小、硬度和弹性模量高，疲劳强度很高，耐辐射及导热极好（硼纤维比强度与玻

32、璃纤维相近；比弹性模量比玻璃纤维高5倍；耐热性更高）类别及应用类别及应用：硼纤维环氧树脂、聚酰亚胺树脂等复合材料多用于航空航天器、宇航器的翼面、仪表盘、转子、压器机叶片、螺旋浆叶的传动轴等。 3.3.3 天然纤维增强聚合物复合材料天然纤维增强聚合物复合材料 天然纤维增强聚合物复合材料天然纤维增强聚合物复合材料（natural fiber reinforced plastics，简称NFRP）是利用天然纤维（麻纤维、木纤维等）与热塑性树脂基体或热固性树脂基体复合而成的一种新型材料。 与玻璃纤维增强复合材料相比， NFRP具有密度低、隔音效果好、比性能高、可回收、价格低廉、人体亲和性好等优点。是各

33、行各业特别是与人们生活密切相关的建筑工业和汽车工业，特别青睐的“绿色产品” 。 木塑复合材料木塑复合材料 木塑复合材料有多种颜色和表面纹理木塑复合材料有多种颜色和表面纹理性能性能单位单位ASTM标准标准未填充树未填充树脂脂20% 木填木填料料40% 木填木填料料60% 木填木填料料熔体流动指数熔体流动指数g/10 min D1238 202.62.31.5屈服拉伸强度屈服拉伸强度psi (MPa) D638 3850 (26.5) 2480 (17.1) 2580 (17.8) 2250 (15.5)断裂拉伸强度断裂拉伸强度psi (MPa) D638 n/a2170 (14.9) 2320

34、(16.0) 2180 (15.1) 拉伸模量拉伸模量.psi (GPa) D638n/a245,000 (1.7)390,000 (2.7)642,000 (4.4)伸长率伸长率%D638 19154.91.3 抗弯模量抗弯模量psi (GPa) D790189,000 (1.3)210,000 (1.4)352,000 (2.4)589,000 (4.1)抗弯强度抗弯强度psi (MPa) D790n/a4420 (30.5) 5090 (35.1) 4310 (29.7)Izod缺口冲击强度缺口冲击强度ft-lb/in (J/m)D2560.56 (29.9)0.5 (27.7)0.4 (20.9)0.3 (16.1)热畸变温度热畸变温度(264 psi)F (C)D648n/a113 (45)127 (53) 143 (62) 不同木质填料用量下不同木质填料用量下HDPE的复合材料的性能的复合材料的性能 其中麻类纤维麻类纤维和竹类纤维竹类纤维因其拉伸强度比其他天然纤维高，可以称为高性能天然纤维。 材料科学与工程学报，材料科学与工程学报，2005，23（6）Polymer Testing，2005，24：1005在汽车制造中的应用在汽车制造中的应用 目前各汽车工业大国已经开始大量使用天然纤维复合材料，生产的产品有：轿车的门内板、行李厢、顶棚、座椅背板、衣帽架、仪表