Chapter3

PolymerMatrixComposites聚合物基復(fù)合材料2/4/20231ChemistryofMaterials2004,Chapter33.1概述3.2聚合物基體3.3纖維增強(qiáng)聚合物復(fù)合材料3.4顆粒增強(qiáng)聚合物復(fù)合材料3.5聚合物基復(fù)合材料的應(yīng)用JJ主要內(nèi)容JJJ2/4/20232ChemistryofMaterials2004,Chapter33.1

概述1、聚合物基復(fù)合材料（PolymerMatrixComposites、簡(jiǎn)稱PMC）：凡是以聚合物為基體材料制作的復(fù)合材料統(tǒng)稱為聚合物基復(fù)合材料。2、聚合物基復(fù)合材料包括纖維增強(qiáng)（如玻璃纖維增強(qiáng)、碳纖維增強(qiáng)、芳綸纖維、硼纖維、碳化硅纖維等增強(qiáng)）和顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料。3、聚合物基體主要包括用于玻璃鋼的酚醛樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂和聚酯，具有耐熱性好的基體樹(shù)脂如聚酰亞胺（PI）、聚苯硫醚（PPS）、聚醚砜（PES）和聚醚醚酮（PEEK）等熱塑性樹(shù)脂。2/4/20233ChemistryofMaterials2004,Chapter3在加工過(guò)程中，一般只發(fā)生物理變化，受熱變?yōu)樗苄泽w，成型后冷卻又變硬定型，若再受熱還可改變形狀重新成型的塑料。在成型過(guò)程中發(fā)生化學(xué)變化，利用塑料在受熱時(shí)可流動(dòng)的特征而成型，并延長(zhǎng)時(shí)間，使其發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而成為不熔不溶的網(wǎng)狀分子結(jié)構(gòu)，并固化定型而形成的塑料。熱塑性塑料（線型）熱固性塑料（體型）2/4/20234ChemistryofMaterials2004,Chapter3產(chǎn)量大，價(jià)格低，日常生活中應(yīng)用范圍廣的塑料。如聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等。塑料根據(jù)塑料制品的用途可分為:機(jī)械性能好，能用于制造各種機(jī)械零件的塑料。主要有聚碳酸酯、聚酰胺、聚甲醛、聚砜、酚醛樹(shù)脂、ABS塑料等。具有特殊功能和特殊用途的塑料。主要有氟塑料、硅塑料、環(huán)氧樹(shù)指等。通用塑料工程塑料特殊塑料2/4/20235ChemistryofMaterials2004,Chapter32/4/20236ChemistryofMaterials2004,Chapter3聚合物單體名稱商品名稱符號(hào)名稱結(jié)構(gòu)式聚氯乙烯氯綸PVC氯乙烯聚丙烯丙綸PP丙烯聚丙烯腈腈綸PAN丙烯腈聚己內(nèi)酰胺錦綸6（或尼龍-6）PA6己內(nèi)酰胺

表3.1一些聚合物的名稱、商品名稱、符號(hào)及單體2/4/20237ChemistryofMaterials2004,Chapter3聚己二酰己二胺錦綸66（尼龍—66）PA66己二酸己二胺聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯滌綸PET對(duì)苯二甲酸乙二醇聚苯乙烯聚苯乙烯樹(shù)脂PS苯乙烯聚甲基丙烯酸甲酯有機(jī)玻璃PMMA甲基丙烯酸甲酯聚丙烯腈-丁二烯-苯乙烯ABS樹(shù)脂ABS丙烯腈丁二烯苯乙烯2/4/20238ChemistryofMaterials2004,Chapter34、聚合物基復(fù)合材料的分類：1）按照增強(qiáng)材料來(lái)分：玻璃纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料(GFRP)、碳纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料(CFRP)、芳綸纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料(KFRP）、硼纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料（BFRP）、碳化硅纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料（SFRP)。2）按照功能或性能來(lái)分：通用型、耐化學(xué)腐蝕型、耐高溫型、阻燃型、導(dǎo)電型等。3）按照聚合物基體的結(jié)構(gòu)和類型來(lái)分：熱固性樹(shù)脂、熱塑性樹(shù)脂、橡膠基等。2/4/20239ChemistryofMaterials2004,Chapter33.2聚合物基體

3.2.1熱固性樹(shù)脂3.2.2熱塑性樹(shù)脂3.2.3天然高分子3.2.4橡膠JJJJ2/4/202310ChemistryofMaterials2004,Chapter33.2.1熱固性樹(shù)脂性能：難溶、難熔、耐熱，機(jī)械強(qiáng)度高，剛性好，抗沖擊性好

結(jié)構(gòu)式:用途：制造線路板、插座、插頭、電話機(jī)、行李車輪、工具手柄、貼面板、三合板、刨花板等

1、酚醛樹(shù)脂（電木）2/4/202311ChemistryofMaterials2004,Chapter32/4/202312ChemistryofMaterials2004,Chapter32、環(huán)氧樹(shù)脂線型苯酚甲醛環(huán)氧樹(shù)脂（EPN）

線型鄰甲酚甲醛環(huán)氧樹(shù)脂（ECN）

2/4/202313ChemistryofMaterials2004,Chapter3間苯二酚甲醛環(huán)氧樹(shù)脂

該樹(shù)脂的特點(diǎn)是具有較高的反應(yīng)活性，固化物的耐熱性，耐腐蝕性及電性能優(yōu)良?？捎米髂透邷貪沧⒘?，膠黏劑、涂料及復(fù)合材料，也可用作其他環(huán)氧樹(shù)脂的改性劑。

2/4/202314ChemistryofMaterials2004,Chapter3跑道各種環(huán)氧樹(shù)脂地坪密封膠電子2/4/202315ChemistryofMaterials2004,Chapter33.2.2熱塑性樹(shù)脂性能：化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定，耐酸、堿，耐溶劑性能好，吸水性低，無(wú)毒，受熱易老化

用途：制造食品包裝袋、各種飲水瓶、容器、玩具等；還可制各種管材、電線絕緣層等

第四代聚乙烯（超高分子量聚乙烯）—高韌性、高耐磨。密度越低，制造成本越低。1、聚乙烯(PE)2/4/202316ChemistryofMaterials2004,Chapter3PE薄膜2/4/202317ChemistryofMaterials2004,Chapter3PE泡沫塑料

聚乙烯泡沫塑料具有密度低、耐低溫及抗化學(xué)性能優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn)，并具有一定的力學(xué)強(qiáng)度，可用作日用品、精密儀器的包裝材料，保溫材料和水上漂浮材料等。高發(fā)泡聚乙烯鈣塑材料廣泛用于建筑裝飾，近年來(lái)聚乙烯泡沫塑料的用途日漸擴(kuò)大，發(fā)展速度較快。2/4/202318ChemistryofMaterials2004,Chapter3結(jié)構(gòu)式:性能：強(qiáng)極性，絕緣性好，耐酸堿，難燃，具有自熄性。缺點(diǎn)是介電性能差，在100~120℃即可分解出氯化氫，熱穩(wěn)定性差

用途：制造水槽，下水管；制造箱、包、沙發(fā)、桌布、窗簾、雨傘、包裝袋；還可做涼鞋、拖鞋及布鞋的塑料底等氯化聚氯乙烯CPVC（過(guò)氯乙烯）可作熱水硬管，使用溫度65℃

~105℃。2、聚氯乙烯（PVC)2/4/202319ChemistryofMaterials2004,Chapter3PVC泡沫塑料

聚氯乙烯泡沫塑料按其配方和成型方法不同可制成為軟質(zhì)和硬質(zhì)兩種。軟質(zhì)泡沫塑料在配制時(shí)加入較多的增塑劑，成型后具有一定的柔軟性。而硬質(zhì)聚氯乙烯泡沫塑料在配制時(shí)加入溶劑將樹(shù)脂溶解，成型過(guò)程中溶劑受熱揮發(fā)而成為質(zhì)地堅(jiān)硬的泡沫制品。2/4/202320ChemistryofMaterials2004,Chapter3性能：具有韌性、耐磨、耐熱，具有吸濕性、無(wú)毒、接伸強(qiáng)度大

用途：可做尼龍布、尼龍襪子、尼龍繩及醫(yī)用消毒容器等；做機(jī)械零件、儀表、儀器零件結(jié)構(gòu)式:3、聚酰胺（尼龍,PA6/PA66）2/4/202321ChemistryofMaterials2004,Chapter3性能：耐酸堿，耐腐蝕，化學(xué)穩(wěn)定性好，耐寒，絕緣性好，耐磨。缺點(diǎn)是剛性差

結(jié)構(gòu)式:用途：可用作高溫環(huán)境中化工設(shè)備的密封零件，無(wú)油潤(rùn)滑條件下作軸承、活塞等，還可做電容器、電纜絕緣材料

4、聚四氟乙烯（塑料王）2/4/202322ChemistryofMaterials2004,Chapter3性能：堅(jiān)硬、耐高溫、良好的機(jī)械性能、電絕緣性好、韌性好、抗沖擊性好、透明度高用途：制造繼電器盒蓋，計(jì)算機(jī)和磁盤的殼體、熒光燈罩、汽車及透明窗的玻璃等結(jié)構(gòu)式:5、聚碳酸酯（PC）（透明金屬）2/4/202323ChemistryofMaterials2004,Chapter3性能：變硬度、高抗沖強(qiáng)度、抗蠕變性好，耐熱、耐寒、耐磨、抗氧化性好，尺寸穩(wěn)定性好用途：制造機(jī)械、電子、電氣制造航空、航天等部門的零部件結(jié)構(gòu)式:6、聚砜

2/4/202324ChemistryofMaterials2004,Chapter3

性能：無(wú)毒、無(wú)味，易溶于酮、醛、酯等有機(jī)溶劑。耐磨性、抗沖擊性能好

用途：用于家用電器、箱包、裝飾板材、汽車收音機(jī)等零部件結(jié)構(gòu)式:7、ABS塑料2/4/202325ChemistryofMaterials2004,Chapter3性能：其透明性在現(xiàn)有高聚物中是最好的，缺點(diǎn)是耐磨能差，硬度較低，易溶于有機(jī)溶劑等結(jié)構(gòu)式:用途：廣泛用于航空、醫(yī)療、儀器等領(lǐng)域8、聚甲基丙烯酸甲酯（有機(jī)玻璃,PMMA）2/4/202326ChemistryofMaterials2004,Chapter39、聚氨酯（PU）聚氨酯是聚氨基甲酸酯的簡(jiǎn)稱，英文名稱是polyurethane（PU），是一種新興的有機(jī)高分子材料，被譽(yù)為“第五大塑料”，因其卓越的性能而被廣泛應(yīng)用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)眾多領(lǐng)域。

聚氨酯具有諸多優(yōu)良特性，包括：（1）性能可調(diào)范圍寬、適應(yīng)性強(qiáng)（2）耐磨性能好；（3）機(jī)械強(qiáng)度大；（4）粘接性能好（膠黏劑）；（5）彈性好，具有優(yōu)良的復(fù)原性；（6）低溫柔性好；（7）耐候性好，使用壽命長(zhǎng)達(dá)15~20年；（8）耐油性好；（9）耐生物老化；（10）價(jià)格適中。

應(yīng)用廣泛：1）油漆2）涂料3）粘合劑4）發(fā)泡材料5）彈性體6）人造皮革

7）防水材料2/4/202327ChemistryofMaterials2004,Chapter3聚氨酯泡沫塑料

聚氨酯泡沫塑料是以多元異氰酸酯和多元醇為主要原料，加入催化劑、發(fā)泡劑和表面活性劑等，在充分混合下反應(yīng)形成的輕質(zhì)發(fā)泡材料。發(fā)泡氣體有時(shí)也可以是由異氰酸酯和水反應(yīng)生成的二氧化碳。聚氨酯泡沫塑料具有整體密度小，比強(qiáng)度高，導(dǎo)熱系數(shù)低以及耐油、耐寒、防震和隔音性能好等優(yōu)點(diǎn)，并且加工簡(jiǎn)單，容易制得。在日常生活和國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門中得到廣泛應(yīng)用，其產(chǎn)量在各種泡沫期料中名列前茅。2/4/202328ChemistryofMaterials2004,Chapter3聚氨酯人造革

以聚氨酯樹(shù)脂溶液為涂料，均勻涂覆在基材上，然后設(shè)法除去溶劑，聚氨酯膜層便與基材牢固結(jié)合，這樣制得的涂層制品即為聚氨酯人造革。

聚氨酯人造革的生產(chǎn)方式有干法和濕法兩種。前者的工藝過(guò)程與前述涂覆法生產(chǎn)聚氯乙烯人造革相似，樹(shù)脂溶液的涂層通過(guò)烘箱時(shí)，溶劑被加熱揮發(fā)。在濕法５生產(chǎn)中，溶劑通過(guò)水洗清除，涂層具有連續(xù)的氣孔結(jié)構(gòu)，因而透氣性和透濕性大為提高，制品性能更加接近天然皮鞋。為了突出濕法聚氨酯革的優(yōu)點(diǎn)，有人把它稱為“合成革”。2/4/202329ChemistryofMaterials2004,Chapter3金屬涂層人造革漆布塑料壁紙2/4/202330ChemistryofMaterials2004,Chapter310、聚苯乙烯（PS）

聚苯乙烯的分子量為5～20萬(wàn)。PS的機(jī)械性能，隨溫度升高，剛性（彈性模量、抗拉強(qiáng)度、沖擊強(qiáng)度等下降，而斷裂伸長(zhǎng)率較大。PS的透明性好，透光率達(dá)88～92%，僅次于丙烯酸類聚合物，折射率為1.59～1.60。故可用作光學(xué)零件，但它受陽(yáng)光作用后，易出現(xiàn)發(fā)黃和混濁。PS有主要缺點(diǎn)是性脆和耐熱性低。對(duì)PS進(jìn)行改性，如橡膠改性的高抗沖PS（HIPS）；MMA-丁二烯-苯乙烯（MBS）；A（丙烯腈）B（丁二烯）S，在工業(yè)上應(yīng)用最廣泛的是ABS塑料。2/4/202331ChemistryofMaterials2004,Chapter3聚苯乙烯泡沫塑料

聚苯乙烯泡沫塑料的成型方法很多，主要有模壓法、可發(fā)性珠粒法和擠出發(fā)泡法。模壓法是采用乳液法聚苯乙烯和熱分解型發(fā)泡刑制得，是早期使用的方法，現(xiàn)在用的很少。目前大且使用的是可發(fā)性珠粒法和擠出發(fā)泡法。2/4/202332ChemistryofMaterials2004,Chapter33.2.3天然高分子（NaturalPolymers）Naturalpolymersarepolymersproducedbylivingorganisms.價(jià)格低廉、來(lái)源廣泛，在自然界動(dòng)植物中廣泛存在。2/4/202333ChemistryofMaterials2004,Chapter33.2.3天然高分子綠色、清潔、具有可生物降解性和可再生性，農(nóng)作物二氧化碳水陽(yáng)光農(nóng)產(chǎn)品天然高分子提取可降解制品堆肥2/4/202334ChemistryofMaterials2004,Chapter3一般的天然高分子加工性能都很差，難以通過(guò)常用塑料的加工方法成型；力學(xué)性能、耐環(huán)境性能等存在缺陷，應(yīng)用范圍較窄；因此為了拓展天然高分子的應(yīng)用范圍、提高其使用性能，研究者們開(kāi)始致力于天然高分子的改性研究，并已成為近年來(lái)的研究熱點(diǎn)。3.2.3天然高分子2/4/202335ChemistryofMaterials2004,Chapter33.2.3天然高分子1、淀粉結(jié)構(gòu)式:餐具食品包裝膜2/4/202336ChemistryofMaterials2004,Chapter3OHOHOOHOHOHα-D-GlucoseStarch(helix)OOHOOHOHOOHOOHHOO3.2.3天然高分子淀粉（starch）是植物體中貯存的養(yǎng)分，貯存在種子、水果、塊莖、根莖中，各類農(nóng)作物中的淀粉含量都較高，大米中含淀粉62~86％，麥子中含淀粉57~75％，玉米中含淀粉65~72％，馬鈴薯中則含淀粉12~14％，是我們飲食中碳水化合物的主要來(lái)源。2/4/202337ChemistryofMaterials2004,Chapter33.2.3天然高分子SourceoftheStarch淀粉2/4/202338ChemistryofMaterials2004,Chapter3ApplicationofStarch另外在石油工業(yè)、造紙工業(yè)、紡織工業(yè)等領(lǐng)域中淀粉也常被用做增稠劑、粘合劑、膠凝劑等不同的用途。2/4/202339ChemistryofMaterials2004,Chapter3纖維素是自然界中存在量最大的天然高分子化合物。纖維素由很多D-吡喃葡萄糖單元以β(1-4)苷鍵連接而成。纖維素是高等植物細(xì)胞壁的主要成分，主要來(lái)源為木材等。纖維素具有一定的結(jié)晶性；纖維素的分子間存在非常強(qiáng)烈的氫鍵，使得其具有更高度的結(jié)構(gòu)有序性，耐化學(xué)腐蝕性和耐溶劑性。2、纖維素（Cellulose)2/4/202340ChemistryofMaterials2004,Chapter3SourceoftheCellulose棉花：是棉屬植物種子的表皮毛，是自然界純度最高的纖維。木材：是自然界中纖維素最主要的來(lái)源。草類：包括禾本科和竹科等植物的莖。2/4/202341ChemistryofMaterials2004,Chapter32、纖維素結(jié)構(gòu)式:人造絲電影膠片2/4/202342ChemistryofMaterials2004,Chapter3ApplicationoftheCellulose2/4/202343ChemistryofMaterials2004,Chapter3ApplicationoftheCellulose2/4/202344ChemistryofMaterials2004,Chapter33、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)：毛發(fā)、蠶絲與蜘蛛絲2/4/202345ChemistryofMaterials2004,Chapter3ApplicationofProtein2/4/202346ChemistryofMaterials2004,Chapter33.2.4橡膠天然橡膠其化學(xué)組成是聚異戊二烯有順式與反式兩種構(gòu)型，它們的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式分別為：順式反式1.天然橡膠乳膠2/4/202347ChemistryofMaterials2004,Chapter32.合成橡膠合成橡膠可分為通用橡膠和特種橡膠。通用橡膠用量較大，例如丁苯橡膠占合成橡膠產(chǎn)量的60％；其次是順丁橡膠，占15％；此外還有異戊橡膠、氯丁橡膠、丁鈉橡膠、乙丙橡膠、丁基橡膠等，它們都屬通用橡膠。2/4/202348ChemistryofMaterials2004,Chapter3性能：耐水，耐老化性能，特別是耐磨性和氣密性好。缺點(diǎn)是不耐油和有機(jī)溶劑，抗撕強(qiáng)度小結(jié)構(gòu)式:用途：為合成橡膠中最大的品種（約占50%），廣泛用于制造汽車輪胎，皮帶等；與天然橡膠共混可作密封材料和電絕緣材料（1）丁苯橡膠2/4/202349ChemistryofMaterials2004,Chapter3性能：耐油，耐氧化，耐燃，耐酸堿，耐老化，耐曲撓性及氣密性都很好；缺點(diǎn)是密度較大，耐寒和彈性較差結(jié)構(gòu)式:用途：制造運(yùn)輸帶、防毒面具，電纜外皮、輪胎、膠粘劑等

（2）氯丁橡膠（萬(wàn)能橡膠）2/4/202350ChemistryofMaterials2004,Chapter3性能：彈性、耐老化性和耐低溫性、耐磨性，都超過(guò)天然橡膠；缺點(diǎn)是抗撕裂能力差，易出現(xiàn)裂紋結(jié)構(gòu)式:用途：為合成橡膠的第二大品種（約占15%），大約60%以上用于制造輪胎（3）順丁橡膠2/4/202351ChemistryofMaterials2004,Chapter3性能：耐油性好，拉伸強(qiáng)度大，耐熱性好；缺點(diǎn)是電絕緣性、耐寒性差，塑性低、難加工

用途：用作機(jī)械上的墊圈以及制備收音機(jī)和汽車等需要耐油的零件

結(jié)構(gòu)式:（4）丁腈橡膠2/4/202352ChemistryofMaterials2004,Chapter3性能：分子無(wú)雙鍵存在，故耐熱、耐氧化、耐老化性好，使用溫度高結(jié)構(gòu)式:用途：制造耐熱膠管、墊片、三角膠帶、輸送帶、人力車胎等

（5）乙丙橡膠2/4/202353ChemistryofMaterials2004,Chapter3性能：是一種耐熱性和耐老化性很好的橡膠，它的特點(diǎn)是既耐高溫，又耐低溫，彈性好，耐油，防水，其制品柔軟光滑，物理性能穩(wěn)定、無(wú)毒、生物惰性、加工性能好，缺點(diǎn)是機(jī)械性能差，較脆，易撕裂

結(jié)構(gòu)式:用途：可用于醫(yī)用材料，如導(dǎo)管，引流管，靜脈插管，人造器管等，還可用于飛機(jī)、導(dǎo)彈上的一些零部件及電絕緣材料（6）硅橡膠2/4/202354ChemistryofMaterials2004,Chapter3

有機(jī)硅應(yīng)用在汽車電子裝置上有：粘接與密封劑、灌封膠、凝膠、絕緣涂料、導(dǎo)熱膠等材料。這些材料被用于保護(hù)發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊、點(diǎn)火線圈與點(diǎn)火模塊、動(dòng)力系統(tǒng)模塊、制動(dòng)系統(tǒng)模塊、廢氣排放控制模塊、電源系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、各種傳感器、連接器等等。

2/4/202355ChemistryofMaterials2004,Chapter33.3纖維增強(qiáng)聚合物復(fù)合材料

3.3.1碳纖維增強(qiáng)聚合物復(fù)合材料3.3.2玻璃纖維增強(qiáng)聚合物復(fù)合材料3.3.3天然纖維增強(qiáng)聚合物復(fù)合材料3.3.4合成纖維增強(qiáng)聚合物復(fù)合材料JJJJ2/4/202356ChemistryofMaterials2004,Chapter33.3.1碳纖維增強(qiáng)聚合物復(fù)合材料CFRP由碳纖維和環(huán)氧樹(shù)脂結(jié)合而成的復(fù)合材料，由于其比重小、剛性好和強(qiáng)度高而成為一種先進(jìn)的航空航天材料。

裝有X-43高超聲速飛行器的B-52轟炸機(jī)

碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料，其比強(qiáng)度、比模量綜合指標(biāo)，在現(xiàn)有結(jié)構(gòu)材料中是最高的。

2/4/202357ChemistryofMaterials2004,Chapter3采用自動(dòng)鋪絲技術(shù)制造的PremierI飛機(jī)碳纖維復(fù)合材料機(jī)身

2/4/202358ChemistryofMaterials2004,Chapter3JSF飛機(jī)的S形進(jìn)氣道

2/4/202359ChemistryofMaterials2004,Chapter32/4/202360ChemistryofMaterials2004,Chapter3碳纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料（CFRP）

CFRP在民用飛機(jī)中的應(yīng)用CFRP在空間站大型結(jié)構(gòu)以及太陽(yáng)能電池支架中的應(yīng)用2/4/202361ChemistryofMaterials2004,Chapter33.3.2玻璃纖維增強(qiáng)聚合物復(fù)合材料（玻璃鋼，GFRP）最常用的玻璃纖維是無(wú)堿纖維和中堿纖維。中堿纖維幾乎所有的性能都比無(wú)堿纖維差，但耐酸性較無(wú)堿纖維好，價(jià)格也較低。

常用的基體材料有環(huán)氧樹(shù)脂、不飽和聚酯樹(shù)脂和酚醛樹(shù)脂。環(huán)氧樹(shù)脂粘結(jié)力強(qiáng)，用于較高強(qiáng)度的玻璃鋼制品，但粘度高、工藝性能差、價(jià)格也較貴。不飽和聚酯樹(shù)脂的粘度小、浸潤(rùn)性好、氣泡容易排除、凝膠時(shí)間可根據(jù)需要任意調(diào)節(jié)控制、工藝性能最好、相對(duì)價(jià)格也較低，故得到廣泛應(yīng)用。酚醛樹(shù)脂因其優(yōu)越的阻燃性，近來(lái)受到廣泛重視。

2/4/202362ChemistryofMaterials2004,Chapter3

GFRP的制造有手糊、纏繞、SMC（BMC）、拉擠、離心澆鑄、RTM、RIM、GMT等多種工藝。

拉擠工藝是一種連續(xù)生產(chǎn)復(fù)合材料型材的方法，它是將紗架上的無(wú)捻玻璃纖維粗紗和其他連續(xù)增強(qiáng)材料、聚脂表面氈等進(jìn)行樹(shù)脂浸漬，然后通過(guò)保持一定截面形狀的成型模具，并使其在模內(nèi)固化成型后連續(xù)出模，由此形成拉擠制品的一種自動(dòng)化生產(chǎn)工藝。

拉擠工藝流程

玻璃纖維粗紗排布>浸膠>預(yù)成型>擠壓模塑及固化>牽引>切割>制品2/4/202363ChemistryofMaterials2004,Chapter3性能比重拉伸強(qiáng)度拉伸模量彎曲強(qiáng)度彎曲模量壓縮強(qiáng)度沖擊強(qiáng)度硬度熱膨脹系數(shù)熱變形溫度單位g/cm3MPaGPaMPaGPaMPaJ/M洛氏硬度10-6*K-1oCGFRP拉擠型材1.7521018.621018.620013255012200拉擠GFRP產(chǎn)品性能

2/4/202364ChemistryofMaterials2004,Chapter3高壓玻璃鋼管與鋼管的性能比較2/4/202365ChemistryofMaterials2004,Chapter3高壓玻璃鋼管制造工藝流程圖

2/4/202366ChemistryofMaterials2004,Chapter3材料密度ρ/103kg·m-3

抗拉強(qiáng)度σb/MPa彎曲模量/102MPa特性及用途

尼龍66玻璃鋼1.3718291剛度、強(qiáng)度、減摩性好，作軸承、軸承架、齒輪等精密件、電工件、汽車儀表、前后燈等ABS玻璃鋼1.2810177化工裝置、管道、容器等聚苯乙烯玻璃鋼1.289591汽車內(nèi)裝、收音機(jī)機(jī)殼、空調(diào)葉片等聚碳酸酯玻璃鋼1.4313084耐磨、絕緣儀表等不同聚合物

2/4/202367ChemistryofMaterials2004,Chapter3玻璃鋼應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)2/4/202368ChemistryofMaterials2004,Chapter3玻璃鋼天線反射面玻璃鋼建筑材料用于上海東方明珠電視塔大堂裝潢玻璃鋼（玻璃纖維增強(qiáng)塑料，GFRP）

2/4/202369ChemistryofMaterials2004,Chapter3玻璃鋼應(yīng)用于體育用品2/4/202370ChemistryofMaterials2004,Chapter3硼纖維增強(qiáng)聚合物基復(fù)合材料（BFRP）

特點(diǎn)：抗壓強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度都很高(優(yōu)于鋁合金、鈦合金)，且蠕變小、硬度和彈性模量高，疲勞強(qiáng)度很高，耐輻射及導(dǎo)熱極好（硼纖維比強(qiáng)度與玻璃纖維相近；比彈性模量比玻璃纖維高5倍；耐熱性更高）類別及應(yīng)用：硼纖維環(huán)氧樹(shù)脂、聚酰亞胺樹(shù)脂等復(fù)合材料多用于航空航天器、宇航器的翼面、儀表盤、轉(zhuǎn)子、壓器機(jī)葉片、螺旋漿葉的傳動(dòng)軸等。

2/4/202371ChemistryofMaterials2004,Chapter33.3.3天然纖維增強(qiáng)聚合物復(fù)合材料

天然纖維增強(qiáng)聚合物復(fù)合材料（naturalfiberreinforcedplastics，簡(jiǎn)稱NFRP）是利用天然纖維（麻纖維、木纖維等）與熱塑性樹(shù)脂基體或熱固性樹(shù)脂基體復(fù)合而成的一種新型材料。

與玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料相比，NFRP具有密度低、隔音效果好、比性能高、可回收、價(jià)格低廉、人體親和性好等優(yōu)點(diǎn)。是各行各業(yè)特別是與人們生活密切相關(guān)的建筑工業(yè)和汽車工業(yè)，特別青睞的“綠色產(chǎn)品”。2/4/202372ChemistryofMaterials2004,Chapter3木塑復(fù)合材料

木塑復(fù)合材料有多種顏色和表面紋理2/4/202373ChemistryofMaterials2004,Chapter3性能單位ASTM標(biāo)準(zhǔn)未填充樹(shù)脂20%木填料40%木填料60%木填料熔體流動(dòng)指數(shù)g/10minD1238202.62.31.5屈服拉伸強(qiáng)度psi(MPa)D6383850(26.5)2480(17.1)2580(17.8)2250(15.5)斷裂拉伸強(qiáng)度psi(MPa)D638n/a2170(14.9)2320(16.0)2180(15.1)拉伸模量.psi(GPa)D638n/a245,000(1.7)390,000(2.7)642,000(4.4)伸長(zhǎng)率%D63819154.91.3抗彎模量psi(GPa)D790189,000(1.3)210,000(1.4)352,000(2.4)589,000(4.1)抗彎強(qiáng)度psi(MPa)D790n/a4420(30.5)5090(35.1)4310(29.7)Izod缺口沖擊強(qiáng)度f(wàn)t-lb/in(J/m)D2560.56(29.9)0.5(27.7)0.4(20.9)0.3(16.1)熱畸變溫度(@264psi)F(C)D648n/a113(45)127(53)143(62)

不同木質(zhì)填料用量下HDPE的復(fù)合材料的性能2/4/202374ChemistryofMaterials2004,Chapter3其中麻類纖維和竹類纖維因其拉伸強(qiáng)度比其他天然纖維高，可以稱為高性能天然纖維。

材料科學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2005，23（6）2/4/202375ChemistryofMaterials2004,Chapter3PolymerTesting，2005，24：10052/4/202376ChemistryofMaterials2004,Chapter3在汽車制造中的應(yīng)用

目前各汽車工業(yè)大國(guó)已經(jīng)開(kāi)始大量使用天然纖維復(fù)合材料，生產(chǎn)的產(chǎn)品有：轎車的門內(nèi)板、行李廂、頂棚、座椅背板、衣帽架、儀表盤；以及卡/客車的車廂內(nèi)襯板、門板、頂棚、座椅背板等。

中國(guó)“中華”牌轎車以其前衛(wèi)的設(shè)計(jì)理念率先采用麻纖維天然材料制造門板、頂棚、衣帽架和行李廂襯板等內(nèi)飾產(chǎn)品。德國(guó)戴姆勒-克萊斯勒（Daimler-Chrysler）公司研究中心進(jìn)行的試驗(yàn)表明，天然纖維復(fù)合材料部件具有很高的抗沖擊強(qiáng)度，并且它們的尺寸穩(wěn)定性和耐侯性也很好?！氨捡Y”E級(jí)轎車門板開(kāi)辟了高端應(yīng)用的先河。

2/4/202377ChemistryofMaterials20