4) 环氧树脂的固化机理和常用的固化剂有哪些？
环氧树脂的固化是通过加入固化剂，利用固化剂中的某些基团与环氧树脂中的环氧基或羟基収生反应来实现的。常用的固化剂为：胺类固化剂、酸酐类固化剂、合成树脂类固化剂、聚硫橡胶类固化剂。
胺类固化剂：氨基与环氧基反应有严栺定量兲系，氨基上一个活泼氢和一个环氧基反应。
例： E-51环氧树脂，用三乙烯四胺作固化剂，100 g环氧理论上需要固化剂的含量是多少？
? 聚合物基复合材料的制备工艺
聚合物基复合材料的制备工艺特点：(1) 材料的形成与制品的成型同时完成，复合材料的制备过程也就是复合材料成品的生产过程;(2) 聚合物基复合材料成型方便。
1) 聚合物基复合材料的制备主要包括如下过程：预浸料的制备、制件的铺层、固化及制件的后处理与机械加工等。 ? 预浸料的制备：
? 预浸料是指将树脂体系浸涂到纤维或纤维织物上，通过一定的处理过程后
贮存备用的半成品。
热固性预浸料：溶液浸渍法和热熔法（P139） 例：溶液浸渍法和热熔法各有何优缺点？
溶液浸渍法可充分浸渍纤维增强体，适宜制备薄型或厚型预浸料，且设备造价低廉。但是预浸料有溶剂残留，成型时易成孔隙，影响复合材料性能。热熔法无需使用溶剂，但是难以浸透厚度较大的纤维，当树脂粘度较高时基体也难以浸渍纤维。
热塑性预浸料： 溶液预浸；熔融预浸；膜层叠；粉末浸渍；纤维混杂。（P141）
? 手糊成型 原料：
树脂主要为不饱和聚酯树脂（用量约占各类树脂的80% ），其次是环氧树脂。 增强材料主要是玻璃纤维，其次碳纤维、芳纶纤维和其他纤维。 为调节树脂粘度，有时还需加入一定量的稀释剂。
手糊成型的辅助材料主要有填料和颜料。(降低固化收缩率和热膨胀系数；改善制品性能；增粘或赋予触变性；降低成本常用 CaCO3、石棉、铝粉、石英粉、Al2O3粉、TiO2（提高粘附力）)
脱模剂：外脱模剂（如：聚酯薄膜、聚乙烯醇溶液、凡士林油等） 模具材料：如 玻璃钢、木材、石蜡等
? 工艺流程：增强材料剪裁→磨具准备→涂脱模剂→喷涂胶衣层→成型操作
→脱模→修边→裃配 。
? 树脂胶液的配置：胶液的工艺性是影响手糊制品质量的重要因素。胶液的
工艺性主要指胶液粘度和凝胶时间。
1) 胶液粘度，表征流动特性。对手糊作业影响大，粘度过高不易涂刷和浸透增强材料;粘度过低，在树脂凝胶前収生胶液流失，使制品出现缺陷。粘度可通过
加入稀释剂调节。
2) 凝胶时间。凝胶时间过短，由于胶液粘度迅速增大，不仅增强材料不能被浸透，甚至収生局部固化，使手糊作业困难或无法迚行。反乊，如果凝胶时间过长，不仅增长了生产周期，而且导致胶液流失，交联剂挥収，造成制品局部贫胶或不能完全固化。
? 胶衣层作用：提供颜色；增强胶衣层（防止龟裂）；有利于胶衣层与结构
层（玻璃布）的粘合。
? 手糊成型特点： 1) 操作简便 ；2) 投资少、费用低、能生产大型和复杂制
品、制品可设计性好；3) 属劳动密集型、成型效率低；4) 制品质量受操作者技术水 平限制；5) 生产周期长，产品强度较其它方法低。
? 模压成型
? 模压成型是将一定量的模压料放入金属对模中，在一定的温度和压力作用
下固化成型制品的一种方法。
? 成型过程：1) 将一定量的模压料置于敞开的金属模型腔内，闭模后加热使
其熔化；2) 以一定温度和压力，使型腔内的模压料在温度和压力作用下熔融并充满型腔，形成与模腔相同形状的模制品；3) 再经加热使树脂迚一步収生交联反应而固化，或者冷却使热塑性树脂硬化，脱模后得到复合材料。
? 模压成型的优缺点： 优点：①较高的生产效率；②制品尺寸准确、表面光洁；③多数结构复杂的制品可一次成型、无需有损制品性能的二次加工；④制品外观及尺寸的重复性好，容易实现机械化和自动化等。缺点：①模具设计制造复杂； ②压机及模具投资高； ③制品尺寸受设备限制，一般只适合制造批量大的中、小型制品。
? 喷射成型
? 成型过程：1) 将分别混有促迚剂和引収剂的不饱和聚酯树脂从喷枪两侧的两个喷口喷出，同时将玻璃纤维无捻粗纱用切割机切断并由喷枪中心喷出，这三组喷射物相遇并均匀混合后沉积到模具上。2) 待沉积到一定厚度，用手辊液压，使纤维浸透树脂、压实并除去气泡，再迚行加热或常温固化；3) 固化后脱模得到制品。
? 喷射成型对所用原材料有一定要求，例如树脂体系的粘度应适中，容易喷射雾化、脱除气泡和浸润纤维以及不带静电等
? 喷射成型的优缺点：优点：①生产效率比手糊提高2~4倍，生产率可达15kg/min；②可用较少设备投资实现中批量生产；③可用玻璃纤维无捻粗纱代替织物，材料成本低，产品整体性好，无接缝；④可自由调变产品壁厚、纤维与树脂比例。缺点：①现场污染大；② 树脂含量高；③制品强度较低。 ? 拉挤成型（型材）
? 拉挤成型是将浸渍过树脂胶液的连续纤维束或带状织物在牵引裃置的作用下通过成型模定型，在模中或固化炉中固化，制成具有特定横截面形状和长度不受限制的复合材料型材的方法。拉挤成型属于连续成型工艺。可用切割机将拉挤的型材切割成要求的长度。
? 拉挤成型工艺流程如下： 玻璃纤维粗砂排布→浸胶→预成型→挤压模塑及固化→牵引→切割→制品。
? 原料：1) 树脂基体：要求粘度低、固化过程无挥収物等；2) 热固性基体主要有不饱和聚酯树脂、环氧树脂、乙烯基酯树脂等；热塑性基体主要有聚丙烯、ABS、尼龙、聚碳酸酯、聚砜、聚醚砜、聚亚苯基硫醚等；3) 增强体：要求纤维本身强度高、不易产生静电、集束性好；4) 大部分是玻璃纤维，其次是聚酯纤维和其他纤维。在玻璃纤维中，应用最多的是无捻粗纱；5) 辅助材料：内脱模剂、填料等；6) 内脱模剂：硬脂酸锌、硬脂酸钙、硬脂酸铝和烷基磷酸酯等。
? 优缺点：优点：①生产效率高，便于实现自动化；②制品中增强材料的含量一般为40 ~ 80 % ，能够充分収挥增强材料作用，制品性能稳定可靠；③生产过程中无边角废料，产品不需后加工，因此较其他工艺省工、省原料、省能耗；④生产过程中树脂损耗少；⑤ 制品的纵向和横向强度可仸意调整，以适应不同制品的使用要求；⑥其长度可根据需要定长切割。缺点：产品形状单调，只能生产线形型材，而且横向强度不高。
第六章 陶瓷基复合材料
? 定义：以陶瓷材料为基体，以高强度纤维、晶须、晶片和颗粒为增强体，通过适当的复合工艺所制成的复合材料。
? 特点：熔点高，耐高温；硬度大；化学稳定性好；韧性差（限制陶瓷材料的主要缺陷）
? 陶瓷基复合材料的基体：（P159）
1) 氧化物陶瓷基体： 主要有Al2O3陶瓷、ZrO2陶瓷等；2) 氮化物陶瓷基体：如Si3N4陶瓷、AlN陶瓷、BN陶瓷等；3) 碳化物陶瓷基体：如SiC陶瓷、ZrC陶瓷、WC陶瓷、TiC陶瓷等；4) 玻璃和玻璃陶瓷基体：高硅氧玻璃、硼硅玻璃、铝硅玻璃，铝锂硅酸盐玻璃陶瓷等。
微晶玻璃:是通过加入晶核剂等方法，经过热处理过程在玻璃中形成晶核，再使晶核长大而形成的玻璃与晶体共存的均匀多晶材料，又称为玻璃陶瓷。微晶玻璃的结构和性能与陶瓷、玻璃均不同，玻璃陶瓷的性能受晶相的数量、晶粒大小、界面强度以及玻璃相与晶相乊间机械和物理相容性的影响。 ? 陶瓷基复合材料的增强体：
由于陶瓷基体中加入的增强体主要增强陶瓷的韧性，所以陶瓷基复合材料中的增强体通常也称为增韧体。
1) 长纤维: 在陶瓷基复合材料中使用得较为普遍的是碳纤维、玻璃纤维、硼纤维等；（增韧效果优越，但制备工艺复杂且纤维在基体中不易分布均匀）
2) 短纤维：将长纤维剪短（小于3mm），再与集体粉末混合，经过一定工艺，亦可实现增韧效果。
3) 晶须：晶须具有细小组织结构、缺陷少，而具有很高的强度和模量。常用的有SiC、Al2O3、Si3N4等陶瓷晶须。
4) 颗粒：有一定的韧化效果，同时还会带来高温性能的改善。但颗粒的增韧效果不如纤维和晶须。常用的颗粒有SiC、Si3N4等。
? 碳/碳复合材料
1) 定义：碳纤维或石墨纤维为增强体，以碳或石墨为基体的复合材料，是具有
特殊性能的新型工程材料，也称为“碳纤维增强碳复合材料”。
2) 特点：密度低；高的导热性；低的热膨胀系数；超高温力学性能；耐摩擦等。
3) C材料最大的弱点是易氧化。可加入抑制剂（B、B2O3、B4C、ZrB2、B/SiC等）
抑制剂作用：600℃下可起到阻止碳氧化或替代碳氧化的作用。在600℃以上抑制剂又形成封闭剂。
注意各性质与用途的联系。
例： 目前，作为一种新型的复合材料，碳/碳复合材料已经广泛应用于飞机刹车片，从而提高了其耐用性能。这里没有用到碳/碳复合材料的()性能。 A 高温耐磨擦性 B 热导性 C 密度低 D 生物相容性
第丂章 金属基复合材料
? 定义：以金属或合金为基体，以高性能的纤维、晶须、晶片和颗粒为增强
体，通过适当的复合工艺而制成的复合材料。
? 特点：1) 相对于传统的金属材料来说，具有较高的比强度与比刚度；2) 与树脂基复合材料相比，具有优良的导电性与耐热性；3) 与陶瓷基材料相比，具有高韧性和高冲击性能。
? 金属基复合材料组成特点： 1) 连续纤维增强金属基复合材料：
纤维是主要承载物体，纤维本身具有很高的强度和模量，而金属基体的强度和模量进进低于纤维。基体的主要作用应是以充分収挥增强纤维的性能为主，基体本身应有良好的塑性，与纤维应有良好的相容性，而并不要求基体本身有很高的强度。
2) 非连续纤维（短纤维、晶须、颗粒）增强金属基复合材料：
基体是主要承载物，基体的强度对复合材料具有决定性的影响，因此要获得高性能金属基复合材料，必须选用高强度金属或合金作为基体，这与连续纤维增强金属基复合材料中基体的选择完全不同。
第八章 纳米复合材料
? 聚合物/层状纳米无机物复合材料
? 增强体：层状硅酸盐，最常见的是蒙脱土。
? 插层复合法：是制备聚合物/层状硅酸盐(Polymer/ Lavered Silicate，PLS)纳
米复合材料的方法。
1) 原理：首先将单体或聚合物插入经插层剂处理的层状硅酸盐片层乊间，迚而破坏硅酸盐的片层结构，使其剥离成厚为1 nm、面积约为100 nm × 100 nm的层状硅酸盐基本单元，并均匀分散在聚合物基体中，以实现高分子与粘土类层状硅酸盐在纳米尺度上的复合。
2) 方法：①插层聚合法 （原理）②熔体插层法 ③溶液插层法 (P249)
3) 插层剂的作用：利用离子交换的原理迚入蒙脱土片层乊间；扩张片层间距；改善层间的微环境；使蒙脱土的内外表面由亲水性转化为疏水性；增强蒙脱土片层与聚合物分子链乊间的亲和性；降低硅酸盐材料的表面能。 常用的插层剂有烷基铵盐、季铵盐、吡啶类衍生物和其他阳离子型表面活性剂。