树脂基体在碳纤维复合材料中起什么作用呢(树脂基碳纤维复合材料密度)

在生活中，很多人可能想了解和弄清楚树脂基体在碳纤维复合材料中起什么作用的相关问题？那么关于树脂基体在碳纤维复合材料中起什么作用呢的答案我来给大家详细解答下。

　　纤维增强树脂基复合材料由于其比重小、力学及化学性能高，首先被广泛应用于航天航空领域，包括人造卫星和高性能飞机的齿轮、轴承等机械材料以及机翼、机身等轻质材料。以碳纤维为增强体的先进树脂基复合材料是航空航天工业中最重要的材料之一，其中，碳纤维起增强作用，承受大部分载荷，使材料显示出较高的抗张强度和刚度。

　　树脂基体与增强纤维通过界面连在一起，基体将载荷通过界面传递给纤维，不仅能够发挥纤维抗张性能优异的特点，还能起到使载荷均匀分布和保护纤维免遭外界损伤的作用，所以选用与碳纤维有良好的界面性能的树脂才能充分发挥碳纤维的性能。

　　树脂基体作为碳纤维复合材料的粘接剂，对碳纤维复合材料的技术性能、成型工艺以及产品的性能等都有直接的影响，根据使用的部位、对象与环境条件选择一种好的树脂基体，可以更好的突出碳纤维的高模量、高强度、低密度的优良性能。因此，对树脂基体的要求是：①与纤维表面有很好的结合力，以构成一个完整的界面。②与纤维有相匹配的弹性模量和断裂伸长率。在复合材料中主要承载者是纤维，但复合材料的纵向拉伸和纵向压缩的承载能力受基体的弹性模量影响很大，因此希望基体树脂的拉伸强度和压缩强度越大越好。③耐湿热，复合材料构件的耐湿热性主要取决于树脂基体。④工艺性，主要指树脂各组分的混溶性、树脂体系的成膜性、一定温度下的粘度流动性、对纤维的润湿性、做成预浸料的性能来决定的。

　　据了解，目前先进复合材料用热固性树脂基体主要有四大类：环氧树脂（EP）基体、双马来酰亚胺（BMI）树脂基体、聚酰亚胺树脂（PI）基体和氰酸酯树脂（CE）基体。

　　1、环氧树脂基体。EP基体综合性能优异，工艺性好，价格较低，目前仍是应用最普遍的树脂基体。国内飞机结构及航天结构用碳纤维复合材料的基体主要是EP类。如用作垂尾壁板的T300/4211为三氟化硼单乙胺固化酚醛环氧树脂，用于前机身的T300/LWR-1为DDS固化E-54环氧树脂，用于直升机旋翼的T300/YEW-7808为咪唑固化混合环氧树脂等。

　　但环氧树脂在固化过程中，由于体积收缩等原因，产生内应力，使得材料翘曲、开裂及强度下降等，纯树脂固化后，交联密度高，存在质脆，耐疲劳性、耐开裂性、抗冲击性、耐湿热性差等缺点，在很大程度上限制了它在某些高技术领域的应用，因此对环氧树脂的改性工作一直是中外研究的热门课题。

　　2、双马来酰亚胺树脂基体。BMl基体是工作温度150~250℃的树脂基体，耐热性优于多官能环氧树脂但低于聚酰亚胺树脂，吸湿率较环氧树脂低，通过改性可获得韧性和耐湿热性优于环氧树脂、工艺性又优于聚酰亚胺接近环氧的树脂基体，可满足高速飞机主承力结构用复合材料的需要。但其后处理温度太高，一般为200~230℃，有的为250℃，给制造带来困难。很多树脂预浸料缺乏粘性，铺层困难。

　　3、聚酰亚胺树脂基体。聚酰亚胺树脂（PI)通常是指在分子主链上含有酰亚胺基团的一类特殊的聚合物材料，其结构主链中通常含有五元杂环单元，使得其表现出非常特殊的性能，在耐高温、耐低温、抗辐射、阻燃、自润滑和微电子等高新技术领域中应用非常广泛。

　　4、氰酸酯树脂基体。CE基体是20世纪80年代开发的一类兼有结构和功能性的树脂。是含有2个或2个以上氰酸酯官能团（一OCN）的新型高性能介电功能树脂基体，其极低的介电损耗角正切值（0.002-0.005）、耐湿热性能（Tg=260℃）、良好的综合力学性能以及成型工艺性（与EP相当）使之作为介电功能复合材料树脂基体在航空、航天和电子工业领域的应用备受瞩目。

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