结构复合材料的基体大致可分为轻金属基体和耐热合金基体两大类。 1. 用于450℃以下的轻金属基体：铝、镁及其合金 2. 用于450-700℃的复合材料的金属基体：钛及其合金
3. 用于1000℃以上的高温复合材料的的金属基体：镍基、铁基耐热合金和金属间化合物 2.1.3 功能复合材料的基体
主要的金属基体是Al及其合金、Cu及其合金、Ag、Pb、Zn等。 电子封装：Al和Cu。
耐磨零部件：Al、Mg、Zn、Cu、Pb等金属 及合金。 集电和电触头：Al、Cu、Ag及合金。 2.2 陶瓷材料
用作基体材料用的陶瓷一般应具有优异的耐高温性质、与纤维或晶须之间有良好的界面相容性以及较好的工艺性能等。
常用的陶瓷基体主要包括：玻璃、玻璃陶瓷、氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷等。 氧化物陶瓷：A1203，MgO，SiO2，ZrO2， 莫来石(3A12O3·2SiO2)等。 非氧化物陶瓷：氮化物、碳化物、硼化物和硅化物。 2.3 聚合物材料
2.3.1 聚合物基体的种类、组分和作用 1．聚合物基体的种类
不饱和聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂及各种热塑性聚合物等。 2．聚合物基体的组分
聚合物是聚合物基体的主要组分，除此还包括其他辅助材料，如固化剂、增韧剂、稀释剂、催化剂等。
3．聚合物基体的作用
复合材料中的基体有三种主要作用： （1）把纤维粘在一起；（2）分配纤维间的载荷；（3）保护纤维不受环境影响。 4. 聚合物基体的选择
聚合物基体的选择应遵循下列原则： （1）能够满足产品的使用需要；（2）对纤维具有良好的浸润性和粘接力；（3）容易操作；（4）低毒性、低刺激性。（5）价格合理。 2.3.2 聚合物的结构与性能 1．聚合物的结构 聚合物结构的主要特点： （1）聚合物的分子链由很大数目（103～105）的结构单元组成，每个结构单元相当于一个小分子。 （2）链长有限的聚合物分子含有官能团或端基。
（3）聚合物分子间的作用力对于聚合物聚集态结构及复合材料的物理力学性能有密切关系。 2．聚合物的性能
（1）聚合物的力学性能
热固性树脂：固化后的力学性能不高，决定聚合物强度的主要因素是分子内及分子间的作用力。 热塑性树脂：
1）具有明显的力学松弛现象；2）在外力作用下，形变较大，当应变速度不太大时，可具有相当大的断裂延伸率；3）抗冲击性能较好。 （2）聚合物的耐热性能 a）聚合物的结构与耐热性
为改善材料耐热性能，聚合物需具有刚性分子链、结晶性或交联结构。 b） 聚合物的热稳定性
提高聚合物热稳定性的途径：提高聚合物分子链的键能，避免弱键存在；在聚合物链中引入较大比例的芳环和杂环。
（3）聚合物的耐蚀性能
复合材料的耐化学腐蚀性能与树脂的类别、性能、含量（尤其是表面）有很大的关系。 （4）聚合物的介电性能
聚合物具有良好的电绝缘性能。一般而言，树脂大分子的极性越大，则介电常数越大、电阻率越小、击穿电压越小、介质损耗角越大，材料的介电性能越差。 （5）聚合物的其他物理性能 2.3.3 热固性树脂 1．不饱和聚酯树脂
由饱和二元酸、不饱和二元酸与二元醇经缩聚反应合成的线型预聚体。 a.结构特征
??OCO?(CH2)n?OCO?(CH2)m??饱和二元酸结构
不饱和二元酸结构
?OCO?CH?CH?OCO?b.固化
交联剂 —— 乙烯、苯乙烯、丁二烯等单体。 引发剂 —— 过氧化物。
促进剂 —— 苯胺类和有机钴。 c.固化特点
固化是一放热反应，其过程可分为三个阶段： （1） 胶凝阶段（2）硬化阶段（3）完全固化阶段 d.特点
（1）粘度低，工艺性好。（2）综合性能好，价廉，用量约占80% （3）苯乙烯等挥发大有毒，体积收缩大，耐热性、强度和模量较低。（4）一般不与高强度的碳纤维复合，与玻璃纤维复合制作次受力件。 2．环氧树脂 a. 双酚型
通式：线性预聚体
通式：线性预聚体
双酚型环氧含硬性苯环, 链刚性较高, 只能用聚合度低的树脂。耐热性好, 强度高, 韧性差。 固化特点：
环氧活性基都在链两端，固化交联度不高。 b. 非双酚型
链内含有环氧基,交联密度高,结合强度及耐热性均提高。 三聚氰酸环氧含三氮杂环，有自熄性，耐电弧性好。 c. 胺基环氧
结构中含高极性的酰胺键（-NHCO-），粘结性好，力学性能较高；但耐水性差，电性能有所下降。
d. 脂环族环氧
结构中不含苯环，含脂环 ，稳定性更高，热学性能好，耐紫外线，不易老化。粘度低，工艺性好。
e. 脂肪族环氧 —— 高韧性环氧
无六环状硬性结构，冲击韧性好，但与纤维结合力较差。 环氧树脂固化：
环氧树脂分子中都含有活泼的环氧基团，可与多种固化剂交联，形成网状结构。 常用固化剂：
二元胺类、二元酸酐类。若选用芳香族胺或咪唑类固化剂，强度及耐热性可进一步提高，但冲击韧性会有一定的影响。 环氧树脂特点：
（1）粘附力好，韧性较好，收缩率低。复合材料强度高，尺寸稳定。 （2）电性能好。介电强度高，耐电弧优良的绝缘材料。 （3）耐酸碱耐溶剂性强。 （4）热稳定性良好。 3．酚醛树脂
酚/醛 < 0.9，碱催化
可得体型热固性树脂。
固化：
（1）加热固化（2）加固化剂，如六次甲基四胺或有机酸。 碱性固化剂仍需加热，酸性固化剂可室温固化。 特点：
耐热性高，可达315℃。价格最低。粘附性较差，收缩率大，气孔率高，性脆。 改性：
（1）引入柔性链。如：聚乙烯醇缩丁醛
（2）降低树脂中 -OH 基的含量。如：以苯胺或二甲苯取代部分苯酚。提高电性能。 （3）硼酸改性酚。吸水性、耐热性、脆性和电学性能均提高。 2.3.4 热塑性树脂
与热固性聚合物相比：
（1）力学性能、耐热性、抗老化性等较差。
（2）工艺简单、周期短、成本低、密度小、应用广。
柔性无极性链。与纤维浸润性、结合力较差。复合增强效果有限。原料来源广泛，价格低，普通民用。
2. 聚酰胺（尼龙）
链中含大量酰胺基，链间以氢键连接。结合力强，强度高，耐磨性好，化学稳定性好。使用温度<100℃，吸水率高。
常用品种：尼龙6、66、1010、610等。 3. 聚碳酸酯
刚性苯环，Tm = 225～250℃, Tg = 145℃；变形小，抗蠕变，尺寸稳定。可与玻璃纤维和碳纤维复合。 4. 聚砜
以砜和苯环连结成硬性链，可在100～150℃下长期使用，Tg>200℃；S+6处于最高价，抗氧化，耐辐射；抗蠕变，尺寸稳定。成型温度太高，达300℃。可与碳纤维复合。用于宇航和汽车工业。
第三章 复合材料的增强材料
在复合材料中，凡是能提高基体材料力学性能的物质，均称为增强材料。 3.1 玻璃纤维（ Glass Fibre） 3.1.1 概述
3.1.2 玻璃纤维的分类 以玻璃原料成分分类：
有碱玻璃纤维 A Na-Ca-Si系普通玻璃（Na2O>15%） 中碱玻璃纤维 Na2O (10.5～12.5%) 用量少 无碱玻璃纤维 E Ca-Al-B-Si系 用量大 高强玻璃纤维 S Mg-Al-Si系 或B2O3系 高弹玻璃纤维 M S系中加入BeO 以单丝直径分类：
粗纤维 30μm 无捻粗纱、无纺布 初级纤维 20μm 短切纤维、纤维毡 中级纤维 10～20μm
高级纤维 3～10μm 纺织 超细纤维 < 4μm 以纤维外观分类：
无捻粗砂、有捻粗砂、短切纤维、空心玻璃纤维、玻璃粉、磨细纤维等
以纤维特性分类：高强玻璃纤维、高模量玻璃纤维、耐高温玻璃纤维、耐碱玻璃纤维、耐酸玻璃纤维、普通玻璃纤维
