【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 絡(luò)，同時(shí) Michael加成反應(yīng)后形成的線性聚合物中的仲胺還可以與鏈延長(zhǎng)聚合物上其余的雙鍵進(jìn)行進(jìn)一步的加成反應(yīng)。 ? ? ? ? 降低固化和后處理溫度 ① 提高 BMI單體反應(yīng)活性 ② 加入催化劑或促進(jìn)劑 ? 樹脂傳遞模塑用 BMI樹脂 主要通過 在 BMI樹脂體系中加入烯丙基或乙烯基單體，通過或不通過預(yù)聚達(dá)到適應(yīng) RTM的黏度要求 ，主要樹脂有： Shell公司Compimide65FWR， BP公司用于輪轂的 RTMBMI樹脂。 ? ? ? 絕緣材料 主要用作高溫預(yù)浸漆、層合板、覆銅板及模壓塑料等。 ? 航空航天結(jié)構(gòu)材料 主要與碳纖維層合 ,制備連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料 , 用作軍機(jī)或民機(jī)或宇航器件的承辦構(gòu)件 ,如用作機(jī)翼蒙皮、尾翼、垂尾、飛機(jī)機(jī)身和骨架等。 ? 耐磨材料 用作金剛石砂輪、重負(fù)荷砂輪、剎車片和耐高溫軸承黏合劑等。 ? 功能復(fù)合材料 BMI樹脂的耐熱性優(yōu)于環(huán)氧樹脂工藝性與環(huán)氧相近 ,且耐濕熱性能優(yōu)異，因此 BMI樹脂基復(fù)合材料在航空航天領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。 ? ? 氰酸酯樹脂通常定義為 含有兩個(gè)或者兩個(gè)以上氰酸酯官能團(tuán)的酚衍生物 ，它在熱和催化劑作用下發(fā)生三環(huán)反應(yīng)，生成含有三嗪環(huán)的高交聯(lián)密度網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的大分子。 ? 固化氰酸酯樹脂具有低介于電常數(shù) (~)和極小的介電損耗角正切值 (~)，高玻璃化轉(zhuǎn)變溫度 (240~290℃ )，低收縮率，低吸濕率 (＜ %)，優(yōu)良的力學(xué)性能和粘結(jié)性能等，而且它具有與環(huán)氧樹脂相似的加工工藝性，可在 177℃ 下固化，并在固化過程中發(fā)揮發(fā)性小分子產(chǎn)生。 ? ? ? 固化氰酸酯樹脂分子網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中同時(shí)含有大量的三嗪及芳香環(huán)或剛性脂環(huán)（如 Xu7187體系），并且三聯(lián)嗪環(huán)與芳香環(huán)之間是通過醚鍵連結(jié)起來的 ,因此固化氰酸酯樹脂既有 較好的耐熱而化學(xué)性 ,又具有 較好的抗沖擊和介電性 。 ? 氰酸酯樹脂的 增韌改性 ① 與單官能度氰酸酯共聚，以降低網(wǎng)絡(luò)的交聯(lián)密度 。 ② 與橡膠彈性體共混改性 。 ③ 與熱塑性塑料共混共固化形成半互穿網(wǎng)絡(luò) (SIPN)。 ④ 一種新型橡膠增韌的氰酸酯樹脂體系是核 殼橡膠粒子增韌的 Xu，核 殼橡膠粒子增韌不會(huì)影響氰酸酯樹脂的耐熱性，而且它對(duì)樹脂體系的流變性能影響也較小。 ? ? ? 氰酸酯樹脂基復(fù)合材料具有優(yōu)良的性能，廣泛應(yīng)用于 高速數(shù)字和高頻印制電路板、高性能透波材料和航空結(jié)構(gòu)材料 。 ? 氰酸酯復(fù)合材料同時(shí)具有良好的電性能和力學(xué)性能，它用于高性能飛機(jī) 雷達(dá)天線罩 和 機(jī)敏結(jié)構(gòu)蒙皮 。 ? 同時(shí)，由于其寬頻帶特征，并具有低而穩(wěn)定的介電常數(shù)和介電損耗角正切，因而也是制造 隱身飛行器 的材料之一。 ? 氰酸酯在現(xiàn)代 電子通信領(lǐng)域 內(nèi)也有極廣的用途。 ? ? PMR聚酰亞胺 ? PMR聚酰亞胺力學(xué)性能 ? PMR聚酰亞胺改性 ? PMR聚酰亞胺增韌 ? PMR聚酰亞胺工藝改性 ? ? 熱固性聚酰亞胺依據(jù)其活性封端基可分為三種主要類型： PMR聚酰亞胺（主要指 Nadic酸酐封端的一類聚酰亞胺） 乙炔封端聚酰亞胺 雙馬來酰亞胺（ BMI）。 ? ? PMR聚酰亞胺 ?1972年， NASA路易斯研究中心發(fā)展了 PMR技術(shù)（ in suit polymerization of monomeric reactants） , 并用于制造熱固性耐高溫聚酰亞胺復(fù)合材料。 ?PMR技術(shù)的特點(diǎn)： ① 使用低相對(duì)分子質(zhì)量、低黏度單體； ② 使用低沸點(diǎn)溶劑； ③ 最后固化階段沒有或很少有揮發(fā)分產(chǎn)生。 ? ? PMR聚酰亞胺力學(xué)性能 ? ? PMR聚酰亞胺改性 ? PMR聚酰亞胺增韌 ? 熱塑性樹脂增韌熱固性樹脂基體，通?？色@得一個(gè)非均相體系。細(xì)小的熱塑性顆粒彌散分布在熱固性樹脂基體內(nèi)，當(dāng)裂紋擴(kuò)展時(shí)，熱塑性顆?！搬斿^作用”阻礙裂紋擴(kuò)展，提高樹脂基體的斷裂韌性。 Nasa Langley研究中心采用熱塑性聚酰亞胺粉末 Matrimid 5218增韌 PMR15和 LaRCRP46/5218聚酰亞胺樹脂體系。 ? PMR聚酰亞胺可采用 改性主鏈結(jié)構(gòu) 來提高韌性。通過在 PMR聚酰亞胺主鏈結(jié)構(gòu)中引入柔性鏈降低主鏈的剛性，可有效地提高其韌性。 LaRCRP46和 LP15聚酰亞胺樹分別以 3， 4ODA和 BAPP替代MDA后，由于在 3， 4ODA和 BAPP中柔性醚鍵的存在，和 PMR15相比， LaRCRP46和 LP15主鏈柔性增加，韌性提高。 ? ? PMR聚酰亞胺改性 ? PMR聚酰亞胺工藝改性 ? 早期的研究工作表明 m氧基苯作封端基，可將 PMR聚酰亞胺的固化溫度從 316℃ 降至 260℃ 。但 m氧基苯封端的聚酰亞胺 Tg約為 270～ 280℃ ，只能在 260℃ 以下使用。 ? 將 p－氨基苯（ pＡＳ）和ＮＥ等摩爾比混合后作封端基作用，所獲得的ＰＭＲ－ＮＶ聚酰亞胺，也可在 260℃ 下交聯(lián)固化。固化后的ＰＭＲ－ＮＶ聚酰亞胺 Tg超過３２５ ℃ ，碳纖維增強(qiáng)ＰＭＲ－ＮＶ聚酰亞胺復(fù)合材料在３１８ ℃ 下短期力學(xué)性能和ＰＭＲ－ 15聚酰亞胺復(fù)合材料相當(dāng)。 ? ＰＭＲ－ＮＶ聚酰亞胺的缺點(diǎn)是樹脂流動(dòng)性差，要獲得高質(zhì)量無孔隙的復(fù)合材料，所需成形壓力是ＰＭＲ－１５復(fù)合材料成形壓力的２倍以上。 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 復(fù)合材料不僅是材料，而且更確切地說是結(jié)構(gòu)， 具有材料和結(jié)構(gòu)的雙重屬性 ，而且是多層次結(jié)構(gòu)，可分為三個(gè)結(jié)構(gòu)層次：一次結(jié)構(gòu)、二次結(jié)構(gòu)、三次結(jié)構(gòu)。 ? “ 一次結(jié)構(gòu) ” 是指由基體和增強(qiáng)材料復(fù)合而成的單層材料，其力學(xué)性能決定于組分材料的力學(xué)性能、相幾何 (各相材料的形狀、分布、含量 )和界面區(qū)的性能； ? “ 二次結(jié)構(gòu) ” 是指出單層材料層合而成的層合體，其力學(xué)性能決定于單層材料的力學(xué)性能和鋪層幾何 (各單層的厚度、鋪設(shè)方向、鋪層序列 )； ? “ 三次結(jié)構(gòu) ” 是工程結(jié)構(gòu)或產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，其力學(xué)性能決定于層合體的力學(xué)性能和結(jié)構(gòu)幾何。 ? ? 復(fù)合材料設(shè)計(jì)也可分為三個(gè)層次：?jiǎn)螌硬牧显O(shè)計(jì)、鋪層設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。這三個(gè)設(shè)計(jì)層次互為前提、互相影響、互相依賴。因此，復(fù)合材料及其結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)打破了材料研究和結(jié)構(gòu)研究的傳統(tǒng)界限。 材料設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須同時(shí)進(jìn)行，并將它們統(tǒng)一在同一個(gè)設(shè)計(jì)方案中 。 ? 單 層材料設(shè)計(jì) 包括正確選擇增強(qiáng)材料、基體材料及其配比，該層次決定單層板的性能； ? 鋪 層設(shè)計(jì) 包括對(duì)鋪層材料的鋪層方案做出合理安排，該層次決定層合板的性能； ? 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 則最后確定產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的形狀和尺寸。 連續(xù)性假設(shè) 復(fù)合材料力學(xué) 基本假設(shè) 線彈性假設(shè) 小變形假設(shè) 宏觀力學(xué) 復(fù)合材料力學(xué) 研究手段 細(xì)觀力學(xué) 微觀力學(xué) ? ? 單層板的宏觀力學(xué)分析是層合結(jié)構(gòu)分析的基礎(chǔ)，單層板是層合結(jié)構(gòu)分析的基本單元。單層板 正軸本構(gòu)關(guān)系 ： ? ? 單層板 偏軸本構(gòu)關(guān)系 ： ? ? 單層板強(qiáng)度一般指宏觀強(qiáng)度，有 5個(gè)基本強(qiáng)度，通過單向?qū)嶒?yàn)獲取。 ? ? ?層合板的各單層扳之間粘結(jié)牢固，有共同的變形，不產(chǎn)生滑移； ?各單層板可近似地認(rèn)為處于平面應(yīng)力狀態(tài)； ?變形前垂直于中面的直線段，變形后仍為垂直于變形后中曲面的直線段，且長(zhǎng)度不變（直法線假設(shè)）； ?平行于中面的諸截面上的正應(yīng)力與其它應(yīng)力相比很小，可以忽略不計(jì)。 ?在上述假定基礎(chǔ)上建立的層合板理論稱為 經(jīng)典層合理論 。 ? ? 層合板本構(gòu)關(guān)系 ? ? –耦合效應(yīng) ?從上面的分析可以看出，一般層合板的物理關(guān)系很復(fù)雜。這種復(fù)雜性首先表現(xiàn)在面內(nèi)要素與彎曲要素發(fā)生耦合，他們通過子矩陣 [B]表現(xiàn)出來。顯然，當(dāng) [B]=[0]時(shí)，這類耦合消失，只要矩陣 [B]中有不為零的元，就存在這類耦合。這種耦合是由于層合板厚度方向的非均質(zhì)性引起的。 ? 面內(nèi)內(nèi)力可引起出平面變形，內(nèi)力矩可引起面內(nèi)變形，反之亦然。 這種效應(yīng)稱為 耦合效應(yīng) 。 ? ? –交叉效應(yīng) ? ? –泊松效應(yīng) ? 還有一類耦合，即軸力 Nx可引起線應(yīng)變 ，軸力 Ny可引起線應(yīng)變 ；彎矩 可引起曲率 ，彎矩 可引起曲率 。這類耦合稱為 泊松效應(yīng) 。 ? 在面內(nèi)稱為 面內(nèi)泊松效應(yīng) ，在彎曲中稱為 彎曲泊松效應(yīng) 。這類耦合即使在均質(zhì)各項(xiàng)同性材料中也是司空見慣的了。 0x? 0y?xMxk yM yk ? ? ? ? ? ? ? 因此，對(duì)稱層合板必有 [B] =[0] ? 不發(fā)生耦合效應(yīng)。因?yàn)槊鎯?nèi)要素與彎曲要素分離，所以對(duì)稱層合板有下述內(nèi)力 應(yīng)變關(guān)系： ? ? ? ? 在計(jì)算對(duì)稱層合板剛度時(shí)，應(yīng)當(dāng)利用其對(duì)稱性，以減少計(jì)算工作量。對(duì)稱層合板術(shù)語(yǔ)總層數(shù) N層合板的中面，所以中心層被參考面分為二等分。若把中心層被參考面非開的兩部分視為對(duì)稱的兩層，則總層數(shù)稱為偶數(shù) 2n(=N+1)層（如圖所示）。計(jì)算 Aij和 Dij時(shí)只要計(jì)算參考面一側(cè)，然后兩倍之即可。于是，若從頂面起計(jì)算到中面，有 ? ? ? ? ? ? 彈性特性 ? ? ? ? ? ? ? ? ? 耦合效應(yīng)消除方法 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （ 1)基體開裂 研究表明 :裂紋的形成和擴(kuò)展使得基體開裂?；w是各向同性材料，但被纖維加強(qiáng)后，使其結(jié)構(gòu)上不連續(xù)，這樣，當(dāng)基體中裂紋擴(kuò)展遇到纖維時(shí)，因?yàn)閺?qiáng)度，剛度上的差異，此時(shí)裂紋尖端應(yīng)力集中的程度還不足以使纖維斷裂，則裂紋不能進(jìn)一步擴(kuò)展。但為消耗外載對(duì) FRP所做的功，基體需要不斷產(chǎn)生新的裂紋； ? (2)分層 FRP層合板受疲勞外載時(shí)，在應(yīng)變一致情況下，因不同纖維鋪設(shè)層的剛度不同，致使各層所受應(yīng)力不同，從而在不同鄰層間產(chǎn)生應(yīng)力差。層合板層間強(qiáng)度是基體的剪切強(qiáng)度。當(dāng)層間應(yīng)力差超過基體剪切強(qiáng)度時(shí)，產(chǎn)生分層破壞形式。分層破壞易發(fā)生于層合板的自由邊緣 (包括板內(nèi)部的孔邊 )部位，因?yàn)榇颂幍膽?yīng)變約束小于其它部位； ? ? (3)界面脫膠 研究表明：纖維與加載方向間的夾角越大，裂紋尖端垂直于纖維的應(yīng)力分量越大，就越容易發(fā)生界面脫膠。界面強(qiáng)度取決于制造工藝，它對(duì) FRP的強(qiáng)度和韌性起很大影響。界面脫膠進(jìn)一步加大了 FRP疲勞損傷擴(kuò)展的程度和速度。 ? (4)纖維斷裂 纖維斷裂后裂紋加速擴(kuò)展，并引起此處應(yīng)力重新分配，使得新的纖維斷裂，進(jìn)一步加深 FRP的損傷程度，降低 FRP的剩余強(qiáng)度。當(dāng)剩余強(qiáng)度小于最大外載荷時(shí)， FRP層合板發(fā)生斷裂失效，即所謂的 “ 突然死亡 ” 。纖維與加載方向夾角越小，越容易斷裂。 ? (5)外載和環(huán)境影響 研究表明 :加載頻率在一定范圍內(nèi)對(duì) FRP疲勞行為影響不明顯，外加載荷的幅值、應(yīng)力比是影響 FRP疲勞壽命的主要因素。外載幅值越大，應(yīng)力比越小， FRP的疲勞壽命越短，反之越長(zhǎng)。另外環(huán)境腐蝕越大，溫度越高， FRP的疲勞損傷擴(kuò)展也越快，但在一般情況下，溫度和使用環(huán)境都是固定的，所以常暫且不考慮這部分影響因素。 ? ? SN曲線方法 SN曲線是材料發(fā)生疲勞時(shí)應(yīng)力循環(huán)次數(shù) N同其相應(yīng)的極限應(yīng)力 S間的實(shí)測(cè)關(guān)系曲線。理論上系的擬合模型 。其二是以曲線關(guān)系擬合的模型。復(fù)合材料的 SN曲線受各種材料和試驗(yàn)參數(shù)影響，如纖維類型及體積分?jǐn)?shù)；基體類型；鋪層形式；界面性質(zhì)；載荷形式；平均應(yīng)力；交變應(yīng)力頻率；環(huán)境條件。前