環氧樹脂復合材料研究進展文獻綜述目錄TOC\o"1-2"\h\u27437關鍵詞：環氧樹脂；復合材料；發展趨勢 1288361.引言 1127772.環氧樹脂復合材料的概述 1138342.1環氧樹脂復合材料的種類 2233022.2環氧樹脂復合材料的材料組成 2318462.3環氧樹脂復合材料的性能及特點 2148403.環氧樹脂復合材料的日常應用 3256313.1環氧樹脂復合材料在導熱領域的應用研究 395403.2在阻燃領域中環氧樹脂復合材料的應用研究 4108693.3環氧樹脂復合材料在耐熱領域的應用研究 5273174.環氧樹脂復合材料的發展趨勢 532107結論 616924參考文獻 7摘要：在樹脂材料中，環氧樹脂材料是一種非常出色的樹脂材料。它具有非常良好的動力學性能和電學性能，同時在熱學性能和防腐性能上也十分優良。環氧樹脂具有制備方便并且價格低廉的特點，在電子電器、土木工程和汽車機械等領域可以廣泛的應用。但是由于環氧樹脂的缺點確實也有很多，在高溫下容易使得固化后的分子交聯氧化程度比較高，從而直接造成了環氧樹脂在高溫環境下的脆性比較大，使得耐沖性能比較低，同時環氧樹脂的導電導熱性能差。這些缺點都大大限制了環氧樹脂的廣泛應用。近年來，環氧樹脂復合材料的改性技術發展迅速，生產工藝日趨成熟，因此環氧樹脂復合材料在各個領域都得到了很好的應用，并且由于環氧樹脂本身的優異性能，具有廣闊的發展前景。通過查閱大量文獻資料，綜述了環氧樹脂的研究進展、近年來各領域的進展以及環氧樹脂復合材料的發展趨勢和前景。關鍵詞：環氧樹脂；復合材料；發展趨勢引言隨著這幾年來經濟的飛速發展，環氧樹脂復合材料已成為生活生產中不可或缺的重要的結構材料。因其產品本身具有質量輕、強度高、模量大、耐腐蝕性好，生產過程中所需要使用的原件的數量較少，獲得方式較多等特點，在我們國防建設、國民經濟和工業信息化的發展中已經逐漸成為不可能被替換掉的重要原材料，因此，環氧樹脂復合材料得到了廣泛的應用，目前環氧樹脂復合材料的改性和應用受到了廣泛的關注，筆者對于環氧樹脂復合材料的性質、發展以及在國民經濟中的應用進行了探究。環氧樹脂復合材料的概述環氧樹脂復合材料是一種新型的化學材料，通常是以環氧樹脂和增強材料為基礎的多相固體材料。。2.1環氧樹脂復合材料的種類環氧樹脂復合材料（Erc），可以簡稱為環氧復合材料，同時也可稱為環氧增強塑料，它的品類非常的龐大。目前為止，大家對于環氧樹脂復合材料還沒有統一的名稱和含義，也沒有統一而且具體的分類方法。但是一般情況下會按照用途進行分類，可大概劃定為三種，在每種情況下，都使用環氧結構復合材料、環氧功能復合材料和環氧功能復合材料。根據基體壓力的不同，環氧樹脂復合材料可分為高壓環氧樹脂基體復合材料和低壓環氧樹脂基體復合材料。；如果對其進行細分的話，可以按照環氧復合材料的各種成型工藝方法及其性能，以及產品在各種應用場景中所表現出來的特點，還要充分地考慮到我們實踐中所習慣的名稱，綜合地考慮一下，我們大致可以將環氧樹脂復合材料劃分為：環氧樹脂結構復合材料、環氧樹脂層壓塑料、環氧樹脂玻璃鋼、環氧樹脂工程塑料。2.2環氧樹脂復合材料的材料組成環氧樹脂復合材料的結構通常由環氧樹脂基體、增強材料和在制備過程中形成的界面層組成。環氧樹脂基體是環氧樹脂溶液在空氣中固化一定時間后的固化產物。不同種類環氧樹脂基體中的環氧樹脂膠溶液需要配置不同的工藝要求；增強材料有多種形式，但通常主要使用纖維和纖維織物，偶爾也使用顆粒或粉末材料，因為環氧樹脂復合材料的增強效果通常隨著增強材料粒徑比的增加而增強。通常，在高性能環氧樹脂復合材料中，通常采用碳纖維、高強玻璃纖維或芳綸混雜纖維。只有這樣才能滿足環氧復合材料在各個領域的嚴格要求。界面層是環氧樹脂基體與增強材料在制備和復合環氧樹脂基體與增強材料時形成的結構。界面層的性能水平直接影響到環氧基體和增強材料的電位，這也說明界面層在影響環氧樹脂復合材料性能方面起著重要作用。此外，高性能、高質量的界面層可以保證環氧樹脂基體和增強體充分發揮其潛在能力和它們之間的復合效應，有利于提高環氧樹脂復合材料的綜合利用率。2.3環氧樹脂復合材料的性能及特點環氧復合材料充分利用了各種組分材料的優勢和潛力。通過這些組分的協同作用和復合效應，它們顯示出新的化學和物理性質，而原始的單一材料無法實現不同領域對材料某些特殊性質的綜合要求。首先，環氧樹脂復合材料具有比模量高、比強度高、密度低的特點。高比模量環氧碳纖維復合材料的比強度一般是鋼的5倍，是鋁合金的4倍，是金剛石合金的3.2倍。因此，可以知道，當環氧樹脂復合材料和不同金屬材料的強度和剛度相同時，使用碳纖維-環氧樹脂復合材料作為組件可以顯著降低總重量。這在有效地利用節約能源、增加了構件的綜合利用率和防腐性能上，是目前世界上現有的任何一種金屬材料都完全無法與之相比較的。二者，環氧樹脂復合材料的破損安全特性比較好，耐疲勞強度較高，環氧樹脂復合材料在一些特殊條件下可能會直接出現局部或者嚴重損傷的現象，例如在疲勞載荷或靜載荷作用下，環氧樹脂復合材料首先會在最薄弱的部位或者地方直接發生界面上的脫膠、橫向裂紋、纖維斷裂、分層等局部損傷的情況，但是此時整個構件可能還可以繼續接受這種局部損傷的情況，此時，整個部件不會因為損壞現象而立即斷裂。主要原因是增強纖維和界面阻礙或延緩了裂紋的整體擴展，環氧復合材料通過環氧基體快速重新分布載荷，并通過界面向最終纖維移動。將整個部件保持在使用狀態，直到疲勞壽命達到90%左右。與金屬材料相比，環氧復合材料在整體斷裂前表現出明顯的跡象。因此，環氧樹脂復合材料比金屬材料具有更好的抗震性、抗風險性和安全性，因為金屬在疲勞載荷下通常會自動導致突然損壞，而沒有明顯的征兆。第三，環氧樹脂復合材料的阻尼性能良好。由于環氧樹脂復合材料是一種具有高比模量的材料，因此它也具有較高的固有振動頻率。因此，環氧樹脂復合材料在運行過程中不易引起共振，且不會因共振而造成早期損壞。環氧樹脂復合材料還具有良好的耐腐蝕性、介電性能、電磁波滲透性、良好的綜合性能、各向異性和可設計性。環氧樹脂復合材料的可配置性能有助于根據工程結構的荷載分布和工況設計環氧樹脂復合材料的配方和層數。從而合理有效地發揮各部件的功能和潛在性能。雖然環氧樹脂復合材料具有許多性能優勢，但其主要缺點是功率分散性大、耐潮濕、耐高溫差、老化和防腐性能差，以及橫向和層間剪切強度低。環氧樹脂復合材料的日常應用由于環氧樹脂本身具有良好的機械性能、電絕緣性能、物理性能、以及它在使用過程中制造出來的靈活性等諸多特點，所以目前如何將增強材料進行改性以此獲得性能符合我們需要的高性能填充材料和將性能優越的增強材料與環氧樹脂結合獲得良好的導熱型環氧樹脂復合材料、隔音型環氧樹脂復合材料、阻燃型環氧樹脂復合材料仍是一個問題。下面將對目前已有改性環氧樹脂復合材料進行歸納總結。3.1環氧樹脂復合材料在導熱領域的應用研究薛陽［1］在進行研究時發現以球形的氧化鋁作為復合材料的填料可以有效地提高環氧樹脂復合材料的導熱性能，這主要是由于球形氧化鋁（I-Al2O3）不規則的形貌結構比普通的氧化鋁表面更為粗糙，使得球形氧化鋁（I-Al2O3）填料之間的接觸有了更多的可能性，更加地有利于球形氧化鋁填料和環氧樹脂基體之間形成穩定的導熱網絡，所以環氧樹脂/球形氧化鋁（I-Al2O3）復合材料的導熱率最高可達1.65W/(m·K)，比其他相同填充量的環氧樹脂復合材料要高，相比于純環氧樹脂提高了650%。對于環氧樹脂/I-Al2O3復合材料本身而言，單只使用單一的大粒徑球形氧化鋁（I-Al2O3）填充的復合材料，其導熱率約為1.50W/(m·K)；隨著小粒徑的球形氧化鋁（I-Al2O3）的比例的提高，填料與環氧樹脂基體的界面面積增大而導致的界面熱阻相應增大，從而導致復合材料的導熱性能下降；當填充材料全部為小粒徑球形氧化鋁（I-Al2O3）時，環氧樹脂復合材料的導熱率下降至最低，所以使用適當的粒徑比的球形氧化鋁作為填料，才能有效地提高環氧復合材料的導熱性，過多或過少小粒徑的氧化鋁都將對提高環氧樹脂復合材料的導熱性有負面影響。張永平［2］在研究時選擇了具有高導熱、高電阻率、電絕緣性優異的六方氮化硼(h-BN)陶瓷粉末作為增強填料，593固化劑來作為環氧樹脂的固化劑，用硅烷偶聯劑[Y-R-Si(OR)3]作為表面活性劑對h-BN進行了功能化處理，以此制備EP/h-BN-KH550復合材料。改性后的EP/h-BN-KH550復合材料的導熱率隨著h-BN填料的含量的增加而增加；在h-BN的添加量在20%之前，其導熱率的增加幅度基本不變，在添加量超過20%以后，導熱率的增加幅度明顯增大。由于h-BN與環氧樹脂之間存在界面熱阻，從而導致導熱性能的下降，但經過偶聯劑KH550處理之后的h-BN就可以與環氧樹脂很好的結合，減少它們之間的界面熱阻，從而提升復合材料的導熱性能。當h-BN-KH550的添加量為40wt%時，其導熱率為1.18W/(m·K)，是純環氧樹脂的5.4倍。王赫兵［3］通過研究發現，BN粒徑尺寸對復合材料的導熱率有較大影響。總體來說，材料的導熱率隨著BN體積含量的增加而提高，其原因是由于填料尺寸的增加，增大了BN與樹脂基體接觸的可能性，有利于基體內導熱網絡的建立。馬萬里［4］利用不同粒徑的氧化鋁并且使用了硅烷偶聯KH560對氧化鋁的表面進行改性處理后的氧化鋁混合作為填料來制備環氧樹脂復合材料，以此來深入研究復合材料的導熱率受不同填料粒徑和粒徑組合而產生的影響。研究結果顯示：在填料含量相同的情況下，粒徑大的填料比粒徑小的填料更加有利于大幅度地提高復合材料的導熱，這是由于粒徑越小的填料，其表面溫度可以變得更高，因此它的表面能也越大，從而導致填料在環氧樹脂基中分布不均勻從而容易發生團聚現象，使得顆粒間有了空氣的存在，降低了復合材料的導熱系數。另外，不同尺寸的氧化鋁按一定比例混合。填料制備的復合材料可以提高復合材料的導熱性能，因為不同粒徑填料增加了顆粒間的接觸點，填料顆粒的堆積密度較高，更有利于復合材料導熱性能的提高。。3.2在阻燃領域中環氧樹脂復合材料的應用研究趙微［5］以環氧樹脂作為基體，多壁碳納米管（MWCNTs）作為添加劑，通采用超聲分散和溶液共混法制備了碳納米管/環氧樹脂復合材料。研究了碳納米管的功能化、質量分數和分散劑含量對碳納米管復合材料阻燃性能的影響。：（1）羧基官能化碳納米管可以提高環氧樹脂復合材料的阻燃性能。當羧基含量為1%時，環氧復合材料的耐火性能最好。。（2）用極限氧指數的方法測試得出當羧基化多壁碳納米管(MWCNTs-COOH）的質量分數為2%時，環氧樹脂復合材料會具有最好的阻燃性能；在使用水平燃燒的方法測得當碳納米管的質量分數為1.5%時，環氧樹脂復合材料會具有最好的阻燃性能。（3）用（2）結果表明，當環氧樹脂復合材料的耐火性能最佳時，碳納米管的分散質量分數為6%。。彭俊林［6］研究發現，聚磷酸銨（APP）和可膨脹石墨對聚對苯二甲酸乙二醇酯固化的環氧樹脂體系具有良好的阻燃協同效應。在改善固化體系阻燃性能的基礎上，它們不會影響環氧樹脂的其他可加工性。彭俊林通過垂直燃燒實驗得出結論，app的加入可以有效防止碳層膨脹引起的墜落現象，對碳層的結合起到重要作用；熱重分析表明，加入app可以延緩環氧樹脂的熱分解，有效降低環氧樹脂復合材料的分解速率；通過掃描電子顯微鏡的方法，可以更直觀地看到，碳層是由。APP復合體系本身需要形成厚度大、氣孔少、連接緊密的特點，從而使復合體系具有更好的隔熱和隔氧性能，提高其阻燃性能。3.3環氧樹脂復合材料在耐熱領域的應用研究代振東［7］在進行聚多巴胺（PDA）研究發現，低PDA含量的環氧PDA納米復合材料具有良好的熱穩定性，可以制成耐高溫復合材料。與其他復合材料相比，這種PDA復合材料具有更好的熱穩定性，這是因為PDA填料和環氧樹脂基體中發生了大量交聯聚合反應。因此，在熱運動過程中，復合材料形成了致密的微觀結構，環氧樹脂鏈被堵塞。為了克服它們之間的相互作用，必須消耗能量來提高環氧樹脂和PDA復合材料的熱穩定性，這表明了環氧/PDA復合材料在高溫領域有很好的應用前景。馬春柳［8］將納米石墨烯（GE）用硅烷偶聯劑KH-5700對其表面結構進行了修飾后，將其與環氧樹脂制備形成復合材料，對這種復合材料所具有的熱穩定性能進行詳細的探究。結果顯示：與純的環氧樹脂（EP）相比較，由于KH-GE的有機官能團與EP基體的相容性很好，提高了KH-GE納米復合材料系統中所需的熱分解過程中所必須消耗的能量，從而大大地提高了體系的熱穩定性。環氧樹脂復合材料的發展趨勢目前，環氧樹脂復合材料的發展已經進入了一個相對成熟的階段。其新的發展趨勢是產品向“高純度、精細化、規模化、專業化、系列化、功能化”方向發展。我國環氧樹脂復合材料的主要應用領域仍然是涂料、電子電氣和膠粘劑行業。此外，隨著大數據、互聯網、人工智能、5G等新一代信息技術的飛速發展，作為電子工業基礎材料的環氧復合材料的需求和增長速度將逐年提高，我國對環氧樹脂復合材料的需求趨向于開發高性能的環氧樹脂復合材料及相關產品。加強固化劑的開發。環氧樹脂復合材料固相含量高、無溶劑、水溶性好是國外涂料領域的發展趨勢。根據GrandViewResearch的最新市場報告，預計到2027年，全球環氧復合材料市場將達到429.2億美元。這也表明，未來幾年環氧樹脂復合材料的發展趨勢是，航空航天、國防、汽車、交通、風能等行業對環氧樹脂復合材料的需求不斷增長，這將有助于環氧樹脂復合材料市場的持續增長。隨著世界各國對二氧化碳排放和燃油經濟性的日益重視，環氧復合材料的應用將越來越廣泛，這將有助于推動全球對環氧復合材料的需求。。結論環氧樹脂復合材料以直接或間接使用的形式滲透到人們的日常生活用品、高新技術領域的國民經濟中。我國對于環氧樹脂復合材料的市場前景和發展是十分看好的，所以對于低工藝水平的環氧樹脂復合材料項目的重復建設應該進行著力的避免，應該要不斷地開拓新的高端產品和綠色產品，這才是我國環氧樹脂復合材料生產企業，研究者們的當務之急。

參考文獻[1]薛陽,陳潔.環氧樹脂復合材料在變電站電氣設備中的應用[J].當代化工研究,2021(24):79-81.[2]張永平,龔軍軍.納米B_4C(BN)/環氧樹脂復合材料制備及性能研究[J].艦船科學技術,2021,43(23):111-116.[3]王赫兵,鄧鑫,焦曉嵐,鄭玲.直寫式3D打印環氧樹脂復合材料的研究進展[J].熱固性樹脂,2021,36(06):48-52