反应原理：第一步甲醛与苯酚加成生成羟甲基苯酚
OH + C2H O
OH
OH
CH 2OH CH2O HOH2C
CH 2OH
OH
OH
CH2 O
CH 2OH
CH 2OH
CH2 OH
OH
HOH 2C
CH 2OH
CH 2OH
第二步羟甲基与苯酚邻对位氢脱水缩合
OH
CH 2OH +
OH
OH
CH 2
OH
或羟甲基与羟甲基缩合成醚键，再在加热下脱去甲醛成次甲基
轻质高强 电性能好 耐腐蚀性能好 热性能好 性能的可设计性及材料与结构的一致性 如：不同方向力学性能的调整（纤维的排列方向，铺层的次序，铺层的层数变
化），材料热膨胀系数的调整（碳纤维在平行纤维方向的热膨胀系数为负 值），制品不同部位力学性能的调整。 在制造复合材料的同时，也直接得到制品，材料和制品可一次获得。 界面结合性差，层间剪切强度低
H2N(CH2CH2NH)nCH2CH2NH2 多乙烯多胺
8.2.3 酚醛树脂
由酚类和酚醛树脂：以碱为催化剂，甲醛/苯酚摩尔 比大于1，反应到一定阶段停止，加热固化。
热塑性酚醛树脂：以酸为催化剂，甲醛/苯酚摩尔 比小于1，加入六次甲基四胺等固化剂才能固化。
酚醛树脂固化反应有小分子放出，所以固化在 加热、加压下进行。
8.3 增强材料
凡能提高基体材料机械强度、弹性模量等力学性能的材 料称为增强材料。
复合材料的界面
8.1 复合材料概述
复合材料是由两种或两种以上的不同材料通过一定工艺 制成的多相材料，并具有与原组成材料不同的新的性能。
包括三层意义： 它是一种多相材料，包含两种或两种以上物理上不同并可（机械）
分离的材料。 它可以在人为控制下以某种工艺将几种分离的不同材料混合在一起，
形成复合材料。 它的性能应优于各单独的组分材料，在某些方面可能具有组分材料
O CO
HC=CH
O CO
HC=CH
在引发剂的存在下，不饱和聚酯中的双键与苯乙烯发生 自由基共聚反应，交联成三元网状结构
O CO
O CO
O
HC-CH
CO
CH-Ph
CH
n
O
HC-CH
CO
HC-CH
CH-Ph CH
n HC-CH
过氧化物引发剂： BPO 过氧化甲乙酮 过氧化环己酮
氧化－还原引发体系： BPO－N，N-二甲基苯胺 过氧化甲乙酮-环烷酸钴 过氧化环己酮-环烷酸钴
R-O-CH2-CH-CH2 O
R-NH-CH2-CH-CH2 O
R-COO-CH2-CH-CH2 O
另一种引入环氧基的方法是用过醋酸或过 氧化氢对带双键的化合物进行环氧化：
R-CH=CH-R'-CH=CH-R"
R-CH-CH-R'-CH-CH-R"
O
O
线型脂肪族类环氧树脂
环氧树脂的固化
反应性固化剂： 脂肪族多元胺、芳香胺、 多元酸等
缩水甘油醚型环氧树脂
R-OH+CH2-CH-CH2Cl O
R-O-CH2-CH-CH2Cl OH
缩水甘油胺型环氧树脂
R-NH2+CH2-CH-CH2Cl O
R-NH-CH2-CH-CH2Cl OH
缩水甘油酯型环氧树脂
R-COOH+CH2-CH-CH2Cl O
R-COO-CH2-CH-CH2Cl OH
一些常用材料及纤维复合材料的比强度和比模量
材料
密度 （g/cm3）
钢
７.８
铝合金
２.８
钛合金
４.５
玻璃纤维复合 材料
２.０
碳纤维I／环氧 复合材料
１.６
碳纤维II／环氧 １.４５ 复合材料
有机纤维／环 氧复合材料
１.４
硼纤维／环氧 复合材料
２.１
拉伸强度 （GPa） １.０３ ０.４７ ０.９６ １.０６
１.０７
１.５０
１.４０
１.３８
弹性模量 比强度
比模量
（102GPa） （106cm） （108cm）
２.１
１.３
２.７
０.７５
１.７
２.６
１.１４
２.１
２.５
０.４
５.３
２.０
２.４
６.７
１５
１.４
１０.３
９.７
０.８
１0.０
５.７
２.１
６.６
１０
8.2 聚合物基复合材料
8.2.1 不饱和聚酯 不饱和聚酯树脂是由饱和二元酸(或酸酐)，不
没有的独特性能。
复合材料的结构：
基体相 增强剂相 相与相之间存在界面。
复合材料按基体分类 聚合物基复合材料
热塑性聚合物基：PP、PE、尼龙、PVC 热固性聚合物基：不饱和聚酯、环氧树脂、酚醛树脂等 金属基复合材料 无机非金属基复合材料： 陶瓷基、水泥基、玻璃基
复合材料的特性
OH
OH
CH 2OH + HOH2C
-H2 O
OH
OH
OH
OH
CH 2OH2C
- CH2O
CH 2
碱催化下第二步羟甲基缩合反应较慢，羟甲基 可稳定存在，因此在以后加热时，羟甲基可继 续反应，固化成网络结构。
酸催化下，羟甲基的缩合反应迅速，生成的羟 甲基立即缩合，但因苯酚过量，甲醛消耗完反 应终止。以后再加入甲醛或固化剂，反应继续， 固化成网络结构。
饱和二元酸（或酸酐）与多元醇缩聚而成的聚 酯在乙烯基单体（如苯乙烯）中的溶液。
饱和二元酸或酸酐：
O
COOH
C CO
O
COOH
不饱和二元酸或酸酐
O HC C HC C O
O
HC COOH HOOC CH
多元醇
CH 3CH-CH 2 OH OH
交联剂
CH=CH2
HOCH2CH2OH
多元酸（酸酐）与多元醇缩聚，形成主链含有双键的 聚酯：
实际应用例子：大型储槽，容器，卫生洁具，冷却塔，雷达 罩，人造大理石，人造玛瑙，舰船方面的应用，等等。
8.2.2 环氧树脂
环氧树脂是指分子结构中含有2个或2个以上环氧基 的化合物。环氧基可在分子链末端，也可在分子链 的中间。
分子链中引入环氧基一般有两种方法，一种是由含 活泼氢的化合物如酚类、有机酸类、胺类与环氧氯 丙烷发生开环反应，然后在碱的作用下闭环，引入 环氧基：
催化性固化剂： 叔胺、三氟化硼等
脂肪族多元胺固化原理
R-NH2+CH2-CH----O
OH
CH2-CHR-N CH2-CH-
OH
常用的脂肪胺固化剂
H2NCH2CH2NHCH2CH2NH2 二乙烯三胺
H2NCH2CH2NHCH2CH2NHCH2CH2NH2 三乙烯四胺
H2NCH2CH2NHCH2CH2NHCH2CH2NHCH2CH2NH2 四乙烯五胺