【环氧树脂复合材料研究进展文献综述6000字】

环氧树脂复合材料研究进展文献综述目录TOC\o"1-2"\h\u27437关键词：环氧树脂；复合材料；发展趋势 1288361.引言 1127772.环氧树脂复合材料的概述 1138342.1环氧树脂复合材料的种类 2233022.2环氧树脂复合材料的材料组成 2318462.3环氧树脂复合材料的性能及特点 2148403.环氧树脂复合材料的日常应用 3256313.1环氧树脂复合材料在导热领域的应用研究 395403.2在阻燃领域中环氧树脂复合材料的应用研究 4108693.3环氧树脂复合材料在耐热领域的应用研究 5273174.环氧树脂复合材料的发展趋势 532107结论 616924参考文献 7摘要：在树脂材料中，环氧树脂材料是一种非常出色的树脂材料。它具有非常良好的动力学性能和电学性能，同时在热学性能和防腐性能上也十分优良。环氧树脂具有制备方便并且价格低廉的特点，在电子电器、土木工程和汽车机械等领域可以广泛的应用。但是由于环氧树脂的缺点确实也有很多，在高温下容易使得固化后的分子交联氧化程度比较高，从而直接造成了环氧树脂在高温环境下的脆性比较大，使得耐冲性能比较低，同时环氧树脂的导电导热性能差。这些缺点都大大限制了环氧树脂的广泛应用。近年来，环氧树脂复合材料的改性技术发展迅速，生产工艺日趋成熟，因此环氧树脂复合材料在各个领域都得到了很好的应用，并且由于环氧树脂本身的优异性能，具有广阔的发展前景。通过查阅大量文献资料，综述了环氧树脂的研究进展、近年来各领域的进展以及环氧树脂复合材料的发展趋势和前景。关键词：环氧树脂；复合材料；发展趋势引言随着这几年来经济的飞速发展，环氧树脂复合材料已成为生活生产中不可或缺的重要的结构材料。因其产品本身具有质量轻、强度高、模量大、耐腐蚀性好，生产过程中所需要使用的原件的数量较少，获得方式较多等特点，在我们国防建设、国民经济和工业信息化的发展中已经逐渐成为不可能被替换掉的重要原材料，因此，环氧树脂复合材料得到了广泛的应用，目前环氧树脂复合材料的改性和应用受到了广泛的关注，笔者对于环氧树脂复合材料的性质、发展以及在国民经济中的应用进行了探究。环氧树脂复合材料的概述环氧树脂复合材料是一种新型的化学材料，通常是以环氧树脂和增强材料为基础的多相固体材料。。2.1环氧树脂复合材料的种类环氧树脂复合材料（Erc），可以简称为环氧复合材料，同时也可称为环氧增强塑料，它的品类非常的庞大。目前为止，大家对于环氧树脂复合材料还没有统一的名称和含义，也没有统一而且具体的分类方法。但是一般情况下会按照用途进行分类，可大概划定为三种，在每种情况下，都使用环氧结构复合材料、环氧功能复合材料和环氧功能复合材料。根据基体压力的不同，环氧树脂复合材料可分为高压环氧树脂基体复合材料和低压环氧树脂基体复合材料。；如果对其进行细分的话，可以按照环氧复合材料的各种成型工艺方法及其性能，以及产品在各种应用场景中所表现出来的特点，还要充分地考虑到我们实践中所习惯的名称，综合地考虑一下，我们大致可以将环氧树脂复合材料划分为：环氧树脂结构复合材料、环氧树脂层压塑料、环氧树脂玻璃钢、环氧树脂工程塑料。2.2环氧树脂复合材料的材料组成环氧树脂复合材料的结构通常由环氧树脂基体、增强材料和在制备过程中形成的界面层组成。环氧树脂基体是环氧树脂溶液在空气中固化一定时间后的固化产物。不同种类环氧树脂基体中的环氧树脂胶溶液需要配置不同的工艺要求；增强材料有多种形式，但通常主要使用纤维和纤维织物，偶尔也使用颗粒或粉末材料，因为环氧树脂复合材料的增强效果通常随着增强材料粒径比的增加而增强。通常，在高性能环氧树脂复合材料中，通常采用碳纤维、高强玻璃纤维或芳纶混杂纤维。只有这样才能满足环氧复合材料在各个领域的严格要求。界面层是环氧树脂基体与增强材料在制备和复合环氧树脂基体与增强材料时形成的结构。界面层的性能水平直接影响到环氧基体和增强材料的电位，这也说明界面层在影响环氧树脂复合材料性能方面起着重要作用。此外，高性能、高质量的界面层可以保证环氧树脂基体和增强体充分发挥其潜在能力和它们之间的复合效应，有利于提高环氧树脂复合材料的综合利用率。2.3环氧树脂复合材料的性能及特点环氧复合材料充分利用了各种组分材料的优势和潜力。通过这些组分的协同作用和复合效应，它们显示出新的化学和物理性质，而原始的单一材料无法实现不同领域对材料某些特殊性质的综合要求。首先，环氧树脂复合材料具有比模量高、比强度高、密度低的特点。高比模量环氧碳纤维复合材料的比强度一般是钢的5倍，是铝合金的4倍，是金刚石合金的3.2倍。因此，可以知道，当环氧树脂复合材料和不同金属材料的强度和刚度相同时，使用碳纤维-环氧树脂复合材料作为组件可以显著降低总重量。这在有效地利用节约能源、增加了构件的综合利用率和防腐性能上，是目前世界上现有的任何一种金属材料都完全无法与之相比较的。二者，环氧树脂复合材料的破损安全特性比较好，耐疲劳强度较高，环氧树脂复合材料在一些特殊条件下可能会直接出现局部或者严重损伤的现象，例如在疲劳载荷或静载荷作用下，环氧树脂复合材料首先会在最薄弱的部位或者地方直接发生界面上的脱胶、横向裂纹、纤维断裂、分层等局部损伤的情况，但是此时整个构件可能还可以继续接受这种局部损伤的情况，此时，整个部件不会因为损坏现象而立即断裂。主要原因是增强纤维和界面阻碍或延缓了裂纹的整体扩展，环氧复合材料通过环氧基体快速重新分布载荷，并通过界面向最终纤维移动。将整个部件保持在使用状态，直到疲劳寿命达到90%左右。与金属材料相比，环氧复合材料在整体断裂前表现出明显的迹象。因此，环氧树脂复合材料比金属材料具有更好的抗震性、抗风险性和安全性，因为金属在疲劳载荷下通常会自动导致突然损坏，而没有明显的征兆。第三，环氧树脂复合材料的阻尼性能良好。由于环氧树脂复合材料是一种具有高比模量的材料，因此它也具有较高的固有振动频率。因此，环氧树脂复合材料在运行过程中不易引起共振，且不会因共振而造成早期损坏。环氧树脂复合材料还具有良好的耐腐蚀性、介电性能、电磁波渗透性、良好的综合性能、各向异性和可设计性。环氧树脂复合材料的可配置性能有助于根据工程结构的荷载分布和工况设计环氧树脂复合材料的配方和层数。从而合理有效地发挥各部件的功能和潜在性能。虽然环氧树脂复合材料具有许多性能优势，但其主要缺点是功率分散性大、耐潮湿、耐高温差、老化和防腐性能差，以及横向和层间剪切强度低。环氧树脂复合材料的日常应用由于环氧树脂本身具有良好的机械性能、电绝缘性能、物理性能、以及它在使用过程中制造出来的灵活性等诸多特点，所以目前如何将增强材料进行改性以此获得性能符合我们需要的高性能填充材料和将性能优越的增强材料与环氧树脂结合获得良好的导热型环氧树脂复合材料、隔音型环氧树脂复合材料、阻燃型环氧树脂复合材料仍是一个问题。下面将对目前已有改性环氧树脂复合材料进行归纳总结。3.1环氧树脂复合材料在导热领域的应用研究薛阳［1］在进行研究时发现以球形的氧化铝作为复合材料的填料可以有效地提高环氧树脂复合材料的导热性能，这主要是由于球形氧化铝（I-Al2O3）不规则的形貌结构比普通的氧化铝表面更为粗糙，使得球形氧化铝（I-Al2O3）填料之间的接触有了更多的可能性，更加地有利于球形氧化铝填料和环氧树脂基体之间形成稳定的导热网络，所以环氧树脂/球形氧化铝（I-Al2O3）复合材料的导热率最高可达1.65W/(m·K)，比其他相同填充量的环氧树脂复合材料要高，相比于纯环氧树脂提高了650%。对于环氧树脂/I-Al2O3复合材料本身而言，单只使用单一的大粒径球形氧化铝（I-Al2O3）填充的复合材料，其导热率约为1.50W/(m·K)；随着小粒径的球形氧化铝（I-Al2O3）的比例的提高，填料与环氧树脂基体的界面面积增大而导致的界面热阻相应增大，从而导致复合材料的导热性能下降；当填充材料全部为小粒径球形氧化铝（I-Al2O3）时，环氧树脂复合材料的导热率下降至最低，所以使用适当的粒径比的球形氧化铝作为填料，才能有效地提高环氧复合材料的导热性，过多或过少小粒径的氧化铝都将对提高环氧树脂复合材料的导热性有负面影响。张永平［2］在研究时选择了具有高导热、高电阻率、电绝缘性优异的六方氮化硼(h-BN)陶瓷粉末作为增强填料，593固化剂来作为环氧树脂的固化剂，用硅烷偶联剂[Y-R-Si(OR)3]作为表面活性剂对h-BN进行了功能化处理，以此制备EP/h-BN-KH550复合材料。改性后的EP/h-BN-KH550复合材料的导热率随着h-BN填料的含量的增加而增加；在h-BN的添加量在20%之前，其导热率的增加幅度基本不变，在添加量超过20%以后，导热率的增加幅度明显增大。由于h-BN与环氧树脂之间存在界面热阻，从而导致导热性能的下降，但经过偶联剂KH550处理之后的h-BN就可以与环氧树脂很好的结合，减少它们之间的界面热阻，从而提升复合材料的导热性能。当h-BN-KH550的添加量为40wt%时，其导热率为1.18W/(m·K)，是纯环氧树脂的5.4倍。王赫兵［3］通过研究发现，BN粒径尺寸对复合材料的导热率有较大影响。总体来说，材料的导热率随着BN体积含量的增加而提高，其原因是由于填料尺寸的增加，增大了BN与树脂基体接触的可能性，有利于基体内导热网络的建立。马万里［4］利用不同粒径的氧化铝并且使用了硅烷偶联KH560对氧化铝的表面进行改性处理后的氧化铝混合作为填料来制备环氧树脂复合材料，以此来深入研究复合材料的导热率受不同填料粒径和粒径组合而产生的影响。研究结果显示：在填料含量相同的情况下，粒径大的填料比粒径小的填料更加有利于大幅度地提高复合材料的导热，这是由于粒径越小的填料，其表面温度可以变得更高，因此它的表面能也越大，从而导致填料在环氧树脂基中分布不均匀从而容易发生团聚现象，使得颗粒间有了空气的存在，降低了复合材料的导热系数。另外，不同尺寸的氧化铝按一定比例混合。填料制备的复合材料可以提高复合材料的导热性能，因为不同粒径填料增加了颗粒间的接触点，填料颗粒的堆积密度较高，更有利于复合材料导热性能的提高。。3.2在阻燃领域中环氧树脂复合材料的应用研究赵微［5］以环氧树脂作为基体，多壁碳纳米管（MWCNTs）作为添加剂，通采用超声分散和溶液共混法制备了碳纳米管/环氧树脂复合材料。研究了碳纳米管的功能化、质量分数和分散剂含量对碳纳米管复合材料阻燃性能的影响。：（1）羧基官能化碳纳米管可以提高环氧树脂复合材料的阻燃性能。当羧基含量为1%时，环氧复合材料的耐火性能最好。。（2）用极限氧指数的方法测试得出当羧基化多壁碳纳米管(MWCNTs-COOH）的质量分数为2%时，环氧树脂复合材料会具有最好的阻燃性能；在使用水平燃烧的方法测得当碳纳米管的质量分数为1.5%时，环氧树脂复合材料会具有最好的阻燃性能。（3）用（2）结果表明，当环氧树脂复合材料的耐火性能最佳时，碳纳米管的分散质量分数为6%。。彭俊林［6］研究发现，聚磷酸铵（APP）和可膨胀石墨对聚对苯二甲酸乙二醇酯固化的环氧树脂体系具有良好的阻燃协同效应。在改善固化体系阻燃性能的基础上，它们不会影响环氧树脂的其他可加工性。彭俊林通过垂直燃烧实验得出结论，app的加入可以有效防止碳层膨胀引起的坠落现象，对碳层的结合起到重要作用；热重分析表明，加入app可以延缓环氧树脂的热分解，有效降低环氧树脂复合材料的分解速率；通过扫描电子显微镜的方法，可以更直观地看到，碳层是由。APP复合体系本身需要形成厚度大、气孔少、连接紧密的特点，从而使复合体系具有更好的隔热和隔氧性能，提高其阻燃性能。3.3环氧树脂复合材料在耐热领域的应用研究代振东［7］在进行聚多巴胺（PDA）研究发现，低PDA含量的环氧PDA纳米复合材料具有良好的热稳定性，可以制成耐高温复合材料。与其他复合材料相比，这种PDA复合材料具有更好的热稳定性，这是因为PDA填料和环氧树脂基体中发生了大量交联聚合反应。因此，在热运动过程中，复合材料形成了致密的微观结构，环氧树脂链被堵塞。为了克服它们之间的相互作用，必须消耗能量来提高环氧树脂和PDA复合材料的热稳定性，这表明了环氧/PDA复合材料在高温领域有很好的应用前景。马春柳［8］将纳米石墨烯（GE）用硅烷偶联剂KH-5700对其表面结构进行了修饰后，将其与环氧树脂制备形成复合材料，对这种复合材料所具有的热稳定性能进行详细的探究。结果显示：与纯的环氧树脂（EP）相比较，由于KH-GE的有机官能团与EP基体的相容性很好，提高了KH-GE纳米复合材料系统中所需的热分解过程中所必须消耗的能量，从而大大地提高了体系的热稳定性。环氧树脂复合材料的发展趋势目前，环氧树脂复合材料的发展已经进入了一个相对成熟的阶段。其新的发展趋势是产品向“高纯度、精细化、规模化、专业化、系列化、功能化”方向发展。我国环氧树脂复合材料的主要应用领域仍然是涂料、电子电气和胶粘剂行业。此外，随着大数据、互联网、人工智能、5G等新一代信息技术的飞速发展，作为电子工业基础材料的环氧复合材料的需求和增长速度将逐年提高，我国对环氧树脂复合材料的需求趋向于开发高性能的环氧树脂复合材料及相关产品。加强固化剂的开发。环氧树脂复合材料固相含量高、无溶剂、水溶性好是国外涂料领域的发展趋势。根据GrandViewResearch的最新市场报告，预计到2027年，全球环氧复合材料市场将达到429.2亿美元。这也表明，未来几年环氧树脂复合材料的发展趋势是，航空航天、国防、汽车、交通、风能等行业对环氧树脂复合材料的需求不断增长，这将有助于环氧树脂复合材料市场的持续增长。随着世界各国对二氧化碳排放和燃油经济性的日益重视，环氧复合材料的应用将越来越广泛，这将有助于推动全球对环氧复合材料的需求。。结论环氧树脂复合材料以直接或间接使用的形式渗透到人们的日常生活用品、高新技术领域的国民经济中。我国对于环氧树脂复合材料的市场前景和发展是十分看好的，所以对于低工艺水平的环氧树脂复合材料项目的重复建设应该进行着力的避免，应该要不断地开拓新的高端产品和绿色产品，这才是我国环氧树脂复合材料生产企业，研究者们的当务之急。

参考文献[1]薛阳,陈洁.环氧树脂复合材料在变电站电气设备中的应用[J].当代化工研究,2021(24):79-81.[2]张永平,龚军军.纳米B_4C(BN)/环氧树脂复合材料制备及性能研究[J].舰船科学技术,2021,43(23):111-116.[3]王赫兵,邓鑫,焦晓岚,郑玲.直写式3D打印环氧树脂复合材料的研究进展[J].热固性树脂,2021,36(06):48-52