熱固性樹脂基復(fù)合材料是目前研究得最多、應(yīng)用得最廣的一種復(fù)合材料。它具有質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、模量大、耐腐蝕性好、電性能優(yōu)異、原料來(lái)源廣泛，加工成型簡(jiǎn)便、生產(chǎn)效率高等特點(diǎn)，并具有材料可設(shè)計(jì)性以及其他一些特殊性能，如減振、消音、透電磁波、隱身、耐燒蝕等特性，已成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)、國(guó)防建設(shè)和科技發(fā)展中無(wú)法取代的重要材料。在熱固性樹脂基復(fù)合材料中使用最多的樹脂仍然是酚醛樹脂、不飽和聚酪樹脂和環(huán)氧樹脂這三大熱固性樹脂。這三種樹脂階性能各有特點(diǎn)：酚醛樹脂的耐熱性較高、耐酸性好、固化速度快，但較脆、需高壓成型；不飽和聚酪樹脂的工藝性好、價(jià)格最低，但性能較差；環(huán)氧樹脂的粘結(jié)強(qiáng)度和內(nèi)聚強(qiáng)度高，耐腐蝕性及介電性能優(yōu)異，綜合性能最好，但價(jià)格較貴。因此，在實(shí)際工程中環(huán)氧樹脂復(fù)合材料多用于對(duì)使用性能要求高的場(chǎng)合，如用作結(jié)構(gòu)材料、耐腐蝕材料、電絕緣材料及透波材料等。

1、環(huán)氯樹脂復(fù)合材料的分類

環(huán)氧樹脂復(fù)合材料(簡(jiǎn)稱環(huán)氧復(fù)合材料，也有人稱為環(huán)氧增強(qiáng)塑料)的品種很多，其名稱、含義和分類方法也沒(méi)有完全統(tǒng)一，但大體上講可按以下方法分類。

(1)按用途可分為環(huán)氧結(jié)構(gòu)復(fù)合材料、環(huán)氧功能復(fù)合材料和環(huán)氧功能型結(jié)構(gòu)復(fù)合材料。結(jié)構(gòu)復(fù)合材料是通過(guò)組成材料力學(xué)性能的復(fù)合，使之能用作受力結(jié)構(gòu)材料，并能按受力情況設(shè)計(jì)和制造材料，以達(dá)到材料性能冊(cè)格比的最佳狀態(tài)。功能復(fù)合材料是通過(guò)組成材料其他性能(如光、電、熱、耐腐蝕等)的復(fù)合，以得到具有某種理想功能的材料。例如環(huán)氧樹脂覆銅板、環(huán)氧樹脂電子塑封料、雷達(dá)罩等。需要指出的是，無(wú)論使用的是材料的哪一種功能性，都必須具有必要的力學(xué)性能，否則再好的功能材料也沒(méi)有實(shí)用性。已有些功能材料同時(shí)還要有很高的強(qiáng)度，如高壓絕緣子芯棒，要求絕緣性和強(qiáng)度都很高，是一種絕緣性結(jié)構(gòu)復(fù)合材料。

(2)按成型壓力可分為高壓成型材料(成型壓力5—30MPa)，如環(huán)氧工程塑料及環(huán)氧層壓塑料；低壓成型材料(成型壓力＜2．5MPa)，如環(huán)氧玻璃鋼和高性能環(huán)氧復(fù)合材料。玻璃鋼和高性能復(fù)合材料由于制件尺寸較大(可達(dá)幾個(gè)㎡)、型面通常不是平面，所以不宜用高壓成型。否則模具造價(jià)太高，壓機(jī)噸位太大，因而成本太貴。(3)按環(huán)氧復(fù)合材料階性能、成型方法、產(chǎn)品及應(yīng)用領(lǐng)域的特點(diǎn)，并照顧到習(xí)慣上的名稱綜合考慮可分為：環(huán)氧樹脂工程塑料、環(huán)氧樹脂層壓塑料、環(huán)氧樹脂玻璃鋼(通用型環(huán)氧樹脂復(fù)合材料)及環(huán)氧樹脂結(jié)構(gòu)復(fù)合材料。3、環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的特性

(1)密度小，比強(qiáng)度和比模量高。高模量碳纖維環(huán)氧復(fù)合材料的比強(qiáng)度為鋼的5倍、鋁合金的4倍，鉆合金的3．2倍。其比模量是鋼、鋁合金、欽合金的5．5—6倍。因此，在強(qiáng)度和剛度相同的情況下碳纖維環(huán)氧復(fù)合材料構(gòu)件的重量可以大大減輕。這在節(jié)省能源、提高構(gòu)件的使用性能方面，是現(xiàn)有任何金屬材料所不能相比的。

(2)疲勞強(qiáng)度高，破損安全特性好。環(huán)氧復(fù)合材料在靜載荷或疲勞載荷作用下，首先在最薄弱處出現(xiàn)損傷，如橫向裂紋、界面脫膠、分層、纖維斷裂等。然而眾多的纖維和界面會(huì)阻止或延緩裂紋的擴(kuò)展，基體會(huì)迅速把載荷重新分配并通過(guò)界面?zhèn)鬟f到末斷纖維上，使整個(gè)構(gòu)件能繼續(xù)承載，不會(huì)立即整體斷裂。在疲勞過(guò)程中裂紋擴(kuò)展很慢，直到疲勞壽命的90％左右才迅速斷裂。整體斷裂前有明顯預(yù)兆，所以破損安全特性好。而金屬材料在疲勞載荷下常常是沒(méi)有明顯預(yù)兆的突發(fā)性破壞。

(3)減振性能好。結(jié)構(gòu)的白振頻率除了與結(jié)構(gòu)本身形狀有關(guān)外，還與材料的比模量的平方根成正比。環(huán)氧復(fù)合材料具有高的比模量，因此也具有高的自振頻率。高的自振頻率不易引起工作時(shí)的共振，這就可以避免因共振而產(chǎn)生的早期破損。同時(shí)，復(fù)合材料中纖維與基體間的界面具有吸振能力，因此它的振動(dòng)阻尼很高。對(duì)形狀和尺寸相同的輕金屬合金梁及碳纖維復(fù)合材料梁進(jìn)行振動(dòng)試驗(yàn)表況輕合金梁需9s才能停止振動(dòng)，而復(fù)合材料梁只需2．5s就靜止了。

(4)耐腐蝕性能、介電性能、透電磁波性能及綜合性能好。耐熱性亦較好。

(5)可用模具一次成型整體構(gòu)件，從而減少了零部件、緊固件和接頭數(shù)目，改善了受力狀態(tài)，節(jié)省了原材料，減輕了構(gòu)件的重量。所用工裝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)周期短，成本可大大降低。

(6)各向異性及材料性能的可設(shè)計(jì)性。這是復(fù)合材料，尤其是高性能復(fù)合材料的突出特點(diǎn)。可根據(jù)工程結(jié)構(gòu)的載荷分布及使用條件進(jìn)行復(fù)合材料的配方設(shè)計(jì)和鋪層設(shè)計(jì)。合理地、有效地發(fā)揮各組成材料的作用和潛在性能，滿足材料性能的預(yù)定要求，實(shí)現(xiàn)構(gòu)件的優(yōu)化設(shè)計(jì)，做到安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理。

(7)環(huán)氧復(fù)合材料的主要缺點(diǎn)是：材料性能的分散性較大，耐老化性較差，耐濕熱性不很高，橫向性能和層間剪切強(qiáng)度不夠好。環(huán)氧樹脂膠粘劑是性能極為優(yōu)異的膠粘劑品種，特別是它環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、粘著力強(qiáng)、環(huán)保性好等特點(diǎn)，使其受到人們的廣泛重視，應(yīng)用范圍及廣。專家向中國(guó)環(huán)氧樹脂行業(yè)介紹了它的優(yōu)缺點(diǎn)。一、環(huán)氧樹脂膠粘劑的優(yōu)點(diǎn)與其他類型的膠粘劑比較，環(huán)氧樹脂膠粘劑具有以下優(yōu)點(diǎn)：(1)環(huán)氧樹脂含有多種極性基團(tuán)和活性很大的環(huán)氧基，因而與金屬、玻璃、水泥、木材、塑料等多種極性材料，尤其是表面活性高的材料具有很強(qiáng)的粘接力，同時(shí)環(huán)氧固化物的內(nèi)聚強(qiáng)度也很大，所以其膠接強(qiáng)度很高。(2)環(huán)氧樹脂固化時(shí)基本上無(wú)低分子揮發(fā)物產(chǎn)生。膠層的體積收縮率小，約1％一2％，是熱固性樹脂中固化收縮率最小的品種之一。加入填料后可降到0．2％以下。環(huán)氧固化物的線脹系數(shù)也很小。因此內(nèi)應(yīng)力小，對(duì)膠接強(qiáng)度影響小。加之環(huán)氧固化物的蠕變小，所以膠層的尺寸穩(wěn)定性好。(3)環(huán)氧樹脂、固化劑及改性劑的品種很多，可通過(guò)合理而巧妙的配方設(shè)計(jì)，使膠粘劑具有所需要的工藝性(如快速固化、室溫固化、低溫固化、水中固化、低粘度、高粘度等)，并具有所要求的使用性能(如耐高溫、耐低溫、高強(qiáng)度、高柔性、耐老化、導(dǎo)電、導(dǎo)磁、導(dǎo)熱等)。(4)與多種有機(jī)物(單體、樹脂、橡膠)和無(wú)機(jī)物(如填料等)具有很好的相容性和反應(yīng)性，易于進(jìn)行共聚、交聯(lián)、共混、填充等改性，以提高膠層的性能。(5)耐腐蝕性及介電性能好。能耐酸、堿、鹽、溶劑等多種介質(zhì)的腐蝕。體積電阻率1013～1016Ω·cm，介電強(qiáng)度16—35kV／mm。(6)通用型環(huán)氧樹脂、固化劑及添加劑的產(chǎn)地多、產(chǎn)量大，配制簡(jiǎn)易，可接觸壓成型，能大規(guī)模應(yīng)用。2、環(huán)氧樹脂膠粘劑的缺點(diǎn)當(dāng)然，環(huán)氧樹脂膠粘劑也有它自身缺點(diǎn)。從經(jīng)濟(jì)角度看，它的價(jià)格比較高；從材料性能角度看，它主要存在以下不足之處：呋喃玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的力學(xué)性能以及制備時(shí)的工藝性能。這類復(fù)合材料已廣泛用來(lái)制備化工反應(yīng)器的攪拌裝置、貯槽及管道等化工設(shè)備。三、聚丁二烯樹脂聚丁二烯樹脂是一種分子量不高的液體，大分子主鏈上主要包含1，2-結(jié)構(gòu)，又稱為1，2-聚丁二烯樹脂。這種樹脂的大分子鏈上具有很多乙烯基側(cè)鏈，所以，在游離基引發(fā)劑存在下，可進(jìn)一步交聯(lián)成三向網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的體型高聚物。1，2-聚丁二烯樹脂可由丁二烯在烷基鋰、堿金屬（常用金屬鈉）或可溶性堿金屬?gòu)?fù)合物（如鈉-萘體系）引發(fā)劑引發(fā)下，按陰離子型聚合歷程合成。1，2-聚丁二烯樹脂大分子鏈完全由碳?xì)浣M成，因此樹脂固化后有優(yōu)良的電性能、彎曲強(qiáng)度較好、耐水性優(yōu)良。四、有機(jī)硅樹脂在有機(jī)硅聚合物中，具有實(shí)用價(jià)值和得到廣泛應(yīng)用的主要是由有機(jī)硅單體（如有機(jī)鹵硅烷）經(jīng)水解縮聚而成的主鏈結(jié)構(gòu)為硅氧鍵的高分子有機(jī)硅化合物。這種主鏈由硅氧鍵構(gòu)成，側(cè)鏈通過(guò)硅原子與有機(jī)基團(tuán)相連的聚合物，稱為聚有機(jī)硅氧烷。有機(jī)硅樹脂則是聚有機(jī)硅氧烷中一類分子量不高的熱固性樹脂。用這類樹脂制造的玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，在較高的溫度范圍內(nèi)（200～250℃）長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)使用后，仍能保持優(yōu)良的電性能，同時(shí)，還具有良好的耐電弧性能及憎水防潮性能。有機(jī)硅樹脂的性能如下：（1）熱穩(wěn)定性。有機(jī)硅樹脂的Si-O鍵有較高的鍵能（363kJ/mol），所以比較穩(wěn)定，耐熱性和耐高溫性能均很高。一般說(shuō)來(lái)其熱穩(wěn)定性范圍可達(dá)200～250℃，特殊類型的樹脂可以更高一些。（2）力學(xué)性能。有機(jī)硅樹脂固化后的力學(xué)性能不高，若在大分子主鏈上引進(jìn)氯代苯基，可提高力學(xué)性能。有機(jī)硅樹脂玻璃纖維層壓板的層間粘接強(qiáng)度較差，受熱時(shí)彎曲強(qiáng)度有較大幅度的下降。若在主鏈中引入亞苯基，可提高剛性、強(qiáng)度及使用溫度。（3）電性能。有機(jī)硅樹脂具有優(yōu)良的電絕緣性能，它的擊穿強(qiáng)度、耐高壓電弧及電火花性能均較優(yōu)異。受電弧及電火花作用時(shí)，樹脂即使裂解而除去有機(jī)基團(tuán)，表面剩下的二氧化硅同樣具有良好的介電性能。（4）憎水性。有機(jī)硅樹脂