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环氧树脂的基本性能指标
（1）外观与色泽： 外观：低分子量的低粘度液体——半固体——固体； 外观：低分子量的低粘度液体——半固体——固体； 固体环氧树脂——薄片 固体环氧树脂——薄片 色泽： 透明，从无色到黄色 （2）黏度和软化点 施工操作一个重要指标，5000~25000mPa.s 施工操作一个重要指标，5000~25000mPa.s 有些黏度高的环氧树脂黏度指的是40℃ 有些黏度高的环氧树脂黏度指的是40℃下测定值。 固体环氧树脂是非结晶的数种聚合度预聚物的混合体。 软化点：被软化的树脂在外力作用下呈流动态
3.2.4 电性能
树脂分子由共价键组成，因此是一种优良的电绝缘材料。 影响因素： 树脂大分子链的极性 树脂大分子链的极性； 极性； 一般极性基团越多，极性越大，电绝缘性能越差； 已固化树脂中杂质的存在。 电绝缘材料的高聚物可分为： （1）链节结构对称且无极性基团的高聚物，如PE，PTFE ）链节结构对称 无极性基团的高聚物，如PE， 结构对称且 （2）无极性基团，但链节结构不对称的高聚物，如PS，NR等， 无极性基团， 链节结构不对称的高聚物，如PS，NR等， （3）链节结构不对称且有极性基团的高聚物，如PVC，PA，PF树 ）链节结构不对称 结构不对称且有极性基团 极性基团的高聚物，如PVC，PA，PF树 指等
1）增加高分子链的刚性 增加分子链的刚性，高聚物的玻璃化温度相应提 高。在链上尽量减少单键，引入共轭双键、三键或环 状结构 2）进行结晶 在主链上引入 都能提高结晶高 聚物的熔融温度， 表 3-3
3）进行交联
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3.2.3 耐腐蚀性
树脂的腐蚀 物理作用：溶胀或溶解，导致结构破坏，性能下降 化学作用：化学键破坏或新的化学键 影响因素： 树脂结构 树脂含量 树脂固化交联密度 环氧树脂的耐腐蚀性因所用的固化剂不同而不同： 用酸酐固化 胺类固化剂 不同的胺类固化剂，交联键类型不同，固化的树脂耐腐 蚀性也不同。 15 芳香族二胺 > 脂肪族类固化剂
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3.3.5 毒性及过敏性
1）毒性 口服毒性的大小，一般用鼠类口服致死用量 LD50的大小来表示。 ——1kg体重白鼠服药后死亡一半药物的最小剂量 ——1kg体重白鼠服药后死亡一半药物的最小剂量 数，单位为mg/kg，数值越小毒性越大。 数，单位为mg/kg，数值越小毒性越大。
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高毒 中毒
轻微毒性
1.聚合物基体 1.聚合物基性能，有良好的工艺性能。 •酚醛树脂 酚醛树脂 加热即固化； 固化过程中有小分子析出； 脆性大； 用于粉状塑料和短纤维增强；价格最便宜
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不饱和聚酯树脂
（第四次课2010）
室温下固化，常压成型， 固化时体积收缩大、耐热性差； 力学性能不如环氧和酚醛树脂，价格低于环氧， 比酚醛贵； 多用于玻纤增强 环氧树脂： 环氧树脂： 黏结力强，机械强度高， 介电性能优良，耐化学腐蚀性好； 用于碳纤维和硼纤维增强 还有三聚氰胺甲醛树脂和有机硅树脂 还有热塑性树脂，如聚醚砜，聚苯硫醚
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3.3 基体材料的工艺性
树脂的工艺性能包括树脂的浸润性 黏结性、 树脂的工艺性能包括树脂的浸润性、黏结性、流动性 浸润性、 固化特性（最重要） 和固化特性（最重要）。 3.3.1 浸润性能 液体对固体的浸润情况在第四章介绍。
纤维表面张力（张力 ，浸润 ） 树脂表面张力 （分子结构即分子间引力 ，内聚能，表面张力 浸润 ） 树脂与纤维间界面张力 （树脂/纤维表面分子间作用力 ，浸润 ） 树脂粘度 ，流动性 ，浸润 ；纤维疏松，浸润
溶解/加热
UP固化收缩率降低
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3.2.2 耐热性能
复合材料耐热性：温度升高，性能变化 物理变化：变形、软化、流动、熔融 化学变化：分子链断裂、交联、氧化、分解
聚合物受热变化
物理耐热性：在一定温度条件下，仍然保持 树脂耐热性 其作为基体材料的强度 化学耐热性：树脂发生热老化时的温度范围
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提高树脂耐热性的途径 途径： 途径
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大分子链的链 段运动引起的
4）树脂的体积收缩率与其结构的关系 几种树脂的固化收缩率： 1~2% 环氧 聚酯 4~6% 酚醛 8~10% 影响树脂体积收缩的因素： 固化前后树脂系统（树脂、固化剂等）的密度、 基体固化后的网络结构的紧密程度； 固化过程中有无小分子释出
降低收缩率方法：调节树脂大分子链段充分伸直，固化前分子 间填充密实 例如：PMMA/PS+UP
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2.辅助剂 2.辅助剂
固化剂、引发剂和促进剂 固化剂、引发剂和促进剂： 稀释剂：降低树脂黏度，分为非活性和活性稀释剂 稀释剂 非活性稀释剂：不参与树脂固化反应，树脂成型中挥发， 加入量为10~60%。丙酮、乙醇、甲苯、苯等； 活性稀释剂：参与树脂固化反应，成为材料成分，加入量 为5~10%。如：苯乙烯（不饱和）、环氧丙烷丁基醚（环氧） 环氧树脂常用活性稀释剂： 501： 2mPa.s 会使交联密度 降低，影响热变形 温度。
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（3）环氧值、环氧质量分数和环氧当量 2010第五次课 2010
环氧值：每100g环氧树脂中所含有的环氧基的摩尔数。 环氧值：每100g环氧树脂中所含有的环氧基的摩尔数。 （该法有利于固化剂用量的计算）。phr。我国经常采用。 （该法有利于固化剂用量的计算）。phr。我国经常采用。 环氧质量分数：每100g树脂中含有环氧基的质量（g 环氧质量分数：每100g树脂中含有环氧基的质量（g）。俄 罗斯、东欧各国用； 环氧当量：含有1mol环氧基团的树脂的质量，175~200 环氧当量：含有1mol环氧基团的树脂的质量，175~200 g/mol; 分子量增大，环氧基间的链段越长，环氧当量就相应增加。 美国、欧洲、日本采用。
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填料：改善性能，降低成本。 填料 树脂加入填料可增加树脂的黏度，改变流动特性，降 低树脂固化时的收缩以及增加表面硬度。 如：CaCO3、滑石粉、石英粉、金属粉等； 一定要烘干后再使用； 影响树脂的凝胶和固化速度，应当注意。 颜料： 颜料 用量约0.5~5% 要求：颜色鲜明，有耐热性和耐光性；在树脂中分散良 好，不影响树脂固化。一般选用无机颜料，有机颜料影响 树脂固化。 7
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3.2 基体材料的基本性能
3.2.1 力学性能 1）强度与模量 分子内和 的作用力。 决定主要因素：分子内 分子间的作用力 决定主要因素：分子内和分子间的作用力。 聚合物材料的破坏，是由主链上的化学键的断裂或是聚 合物分子链间相互作用力的破坏。 实际强度低于理论强度： 工艺，内应力(杂质、缺陷) 工艺，内应力(杂质、缺陷) 基体材料性能 复合材料性能
3.1.2 基体材料在复合材料中作用
①均衡载荷，传递载荷（将单根的纤维粘成整体）； ②保护纤维，防止纤维磨损； ③赋予复合材料各种特性（耐热、耐腐蚀、阻燃、抗辐射）； ④决定复合材料生产工艺、成型方法。
3.1.3 基体材料系统的选配原则
①产品性能 ②工艺性能 ③成本及来源 波形瓦；耐腐蚀槽； 波形瓦；耐腐蚀槽；导弹鼻锥 综合决定 从成型工艺角度: 基体材料 手糊成型：聚酯、环氧； 层压、模压、缠绕工艺： 环氧和酚醛； 成本：酚醛<聚酯<环氧
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（4）羟基当量 羟基当量 ——含有一摩尔羟基的树脂质量。 ——含有一摩尔羟基的树脂质量。 羟基是一个极性基团，也是环氧树脂的主要反应基团，尤 其是以酸酐为固化剂时。对高分子量、超高分子量的环氧树脂 比较重要。 （5）可水解氯 是因为环氧树脂制备过程中闭环反应不完全，残留的氯醇 醚引起的。
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2）树脂的内聚强度与其结构的关系 内聚强度：线型——体型 内聚强度：线型——体型 交联密度↑，强度↑ 交联密度↑，强度↑；但过高， 导致脆性； 3）树脂的断裂伸长率与结构的关系
普弹形变、高弹形变、黏流形变 普弹形变、高弹形变、 高弹形变 强迫高弹形变 大分子链的柔顺性 大分子链的柔顺性 分子链间的交联密度 分子链间的交联密度
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2）不饱和聚酯树脂固化的阶段性 湿法工艺中，分为凝胶、定型和熟化三个阶段。
固 化 阶 段 凝胶： 粘流态树脂 半固态凝胶 凝胶时间＜手糊时间 定型： 凝胶 熟化： 恘性 硬度、形状 硬，惊定 恘性 ， ， 定 化 失去流动性
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3）环氧树脂固化的阶段性 环氧树脂的固化过程也可分为凝胶、定型和熟 化三个阶段。 固化：环氧基与固化剂分子间开环加成反应， 逐步的特性，因此其三个阶段比聚酯树脂明显。 环氧树脂的固化条件对固化剂不同可在很大范 围内变动，使得环氧比聚酯有更好的工艺适应性。
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2）过敏反应 接触过敏：暴露部位直接接触此物而发生的过敏； 吸入过敏：由于吸入含有毒性气体或蒸汽的空气而 发生的过敏。 活性稀释剂易引起皮肤过敏，甚至发生皮肤溃烂。
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3.4 复合材料用树脂基体
3.4.1 环氧树脂系统 1. 引言
分子中含有两个或两个以上环氧基的 一类高分子低聚物。环氧基可以位于分子 两端也可以位于中间或成环状结构。
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（2）环氧树脂的品种
①缩水甘油醚类 ②缩水甘油酯类 ③缩水甘油胺类 ④线形脂肪族类 ⑤脂环族类
①~③类是环氧氯丙 烷与含有活泼氢原子 的化合物如酚类、醇 类、有机羧酸类，胺 类等缩聚而成；
④和⑤类环氧树脂 是由带双键的烯烃 用过氧乙酸或在低 温下用过氧化氢进 行环氧化而成。
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（3）环氧树脂型号的命名原则：环氧树脂以一个或两个汉语拼音 环氧树脂型号的命名原则： 字母与两位阿拉伯数字作为型号，以表示类型及品质；型号的第 一位采用主要组成物质名称 E-51环氧树脂
环氧基非常活泼，可与多种基团反应，因此可以和 多种类型的固化剂反应交联，形成不溶不熔的三维网状高 聚物。
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（1）环氧树脂的性能和特征： 环氧树脂的性能和特征：
① 形式多样：树脂、固化剂、改性体系 ②固化方便，固化温度可在0~180℃之间固化。 ③ 黏附力强 ④ 收缩性低 ⑤力学性能 ⑥ 电性能 ⑦化学稳定性 环氧体系中，苯环和脂肪羟基不易受碱的侵蚀 ⑧尺寸稳定性 ⑨ 耐霉菌