6.14.1聚酰亚胺发展趋势· 6.14.2聚酰亚胺复合材料应用 240 主要参考文献 第7章耐温聚合物基纳米复合材料…… 244 7.1耐温聚合物基纳米复合材料发展概况 …244 7.2耐温聚合物基纳米复合材料 246 7.2.1纳米材料的表征 7.2.2纳米技术在提高复合材料的热性能中的应用…… 7.3聚合物纳米复合材料的类型………… 7889 7.3.1聚合物-聚合物纳米复合材料 7.3.2聚合物-无机纳米复合材料…… …250 7.4聚合物液晶复合聚合物材料 7.4.1概况… 7.4.2聚合物液晶的研究现状 4.3聚合物液晶在材料方面的发展动态及开发前景 7.4.4液晶聚合物分子复合材料的进展 7.4.5液晶聚合物分子复合材料的制备方法 7.4.6关键科学问题和主要研究方向 7.4.7液晶聚合物分子复合材料的发展前景 …265 7.5无机纳米粒子复合聚合物材料…………… 7.5.1概况 265 7.5.2聚合物/纳米复合材料制备方法 7.5.3聚合物-层状无机纳米复合材料的制备方法… 7.5.4熔体插层聚合物纳米复合材料的计算机模拟 2 7.5.5无机纳米粒子改性热固性树脂的研究进展 7.6碳纳米管聚合物复合材料 7.6.1概况… 7.6.2碳纳米管的制备 457789 7.6.3碳纳米管纯化 7.6.4碳纳米管功能化修饰 280 7.6.5碳纳米管聚合物复合材料的类型及制备 280 7.6.6碳纳米管纯化、表面改性实例 282 7.6.7聚合物纳米复合材料的展望 主要参考文献…… 284
６１４１ 聚酰亚胺发展趋势!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ２３９ ６１４２ 聚酰亚胺复合材料应用!!!!!!!!!!!!!!!!! ２４０ 主要参考文献!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ２４１ 第７章 耐温聚合物基纳米复合材料!!!!!!!!!!!!!!!!! ２４４ ７１ 耐温聚合物基纳米复合材料发展概况 !!!!!!!!!!!!! ２４４ ７２ 耐温聚合物基纳米复合材料 !!!!!!!!!!!!!!!!! ２４６ ７２１ 纳米材料的表征 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ２４７ ７２２ 纳米技术在提高复合材料的热性能中的应用 !!!!!!!! ２４８ ７３ 聚合物纳米复合材料的类型 !!!!!!!!!!!!!!!!! ２４８ ７３１ 聚合物聚合物纳米复合材料 !!!!!!!!!!!!!!! ２４９ ７３２ 聚合物无机纳米复合材料 !!!!!!!!!!!!!!!! ２５０ ７４ 聚合物液晶复合聚合物材料 !!!!!!!!!!!!!!!!! ２５１ ７４１ 概况 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ２５１ ７４２ 聚合物液晶的研究现状 !!!!!!!!!!!!!!!!! ２５３ ７４３ 聚合物液晶在材料方面的发展动态及开发前景 !!!!!!! ２５９ ７４４ 液晶聚合物分子复合材料的进展 !!!!!!!!!!!!! ２６０ ７４５ 液晶聚合物分子复合材料的制备方法 !!!!!!!!!!! ２６２ ７４６ 关键科学问题和主要研究方向 !!!!!!!!!!!!!! ２６４ ７４７ 液晶聚合物分子复合材料的发展前景 !!!!!!!!!!! ２６５ ７５ 无机纳米粒子复合聚合物材料 !!!!!!!!!!!!!!!! ２６５ ７５１ 概况 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ２６５ ７５２ 聚合物／纳米复合材料制备方法!!!!!!!!!!!!!! ２６６ ７５３ 聚合物层状无机纳米复合材料的制备方法 !!!!!!!!! ２７１ ７５４ 熔体插层聚合物纳米复合材料的计算机模拟 !!!!!!!! ２７４ ７５５ 无机纳米粒子改性热固性树脂的研究进展 !!!!!!!!! ２７５ ７６ 碳纳米管聚合物复合材料 !!!!!!!!!!!!!!!!!! ２７７ ７６１ 概况 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ２７７ ７６２ 碳纳米管的制备 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ２７８ ７６３ 碳纳米管纯化 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ２７９ ７６４ 碳纳米管功能化修饰 !!!!!!!!!!!!!!!!!! ２８０ ７６５ 碳纳米管聚合物复合材料的类型及制备 !!!!!!!!!! ２８０ ７６６ 碳纳米管纯化、表面改性实例 !!!!!!!!!!!!!! ２８２ ７６７ 聚合物纳米复合材料的展望 !!!!!!!!!!!!!!! ２８３ 主要参考文献!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! ２８４
第1章概论 1.1耐高温聚合物及其复合材料概述 人类发展的历史证明,材料是社会进步、人类赖以生存和发展的物质基础 是工业革命的先导,关系到国民经济、社会发展和国家安全,是国家综合实力的 重要标志。另一方面,材料是科学与工业技术发展的基础,它构成了人类文明的 前提。可以说,人类的历史是材料逐步更新进步的历史,是材料发展的历史。到 了近代,材料领域中已包括了三大体系,即金属材料、非金属无机材料、有机聚 合物材料。再者,材料科学是当今世界的带头学科之一,现代科技的发展始终与 材料的革新相联系。纵观人类利用材料的历史,可以清楚地看到,每一种重要材 料的发现和利用,都会把人类支配和改造自然的能力提高到一个新的水平,给社 会生产力和人类带来巨大的变化。随着航空航天、电子信息、汽车工业、家用电 器等诸多方面技术领域日新月异的发展,人类进入新世纪以来,对于材料提出了 更高的要求。我国材料领域基础研究的战略目标是:围绕新时期我国对于材料的 重大需求,在材料科学以及与之密切相关的工程技术领域中,选择若干重点基础 科学问题取得突破,发展新的理论和技术,大幅度减污降耗,提高量大面广的钢 铁、能源、交通、建筑材料等传统材料的性能和使用寿命,满足国家建设和发展 的根本保证;增加材料制备的技术含量,提高材料的附加值,开拓信息、能源 航天、航空等新兴产业领域的高技术材料,增强我国国防、经济实力和国际竞争 力,使我国材料科学与工程的某些基础研究进入国际先进行列,为我国国民经济 和社会发展作出重大贡献。重点研究方向是:①传统材料的改造升级与高性能 化;②发展高新技术产业材料的科学基础;③提高人民生活质量的材料科学基 础;④材料科学自身发展的科学基础。对聚合物及其复合材料的要求也越来越 高。如:高的耐热性和力学性能,优良的电性能和耐久性等,同时不断地朝着高 性能化、多功能化、轻量化和低成本化方向发展。 半个世纪以来,科学技术与工程领域的飞速发展对各种材料性能提出了更为 广泛和更为严格的要求,以致人们一方面必须致力于不断开发新品种材料,另一 方面又要着力于已有品种材料的改性。耐高温聚合物及复合材料就是材料开发 改性的成果,它的主要特点是耐高温、高强度、高模量,它首先是为适应宇航工 业的发展而发展、成长的,当然,它在一般航空工业、交通事业、文体用品等领 域也起到重要的促进作用
书 第 ! 章 概 论 !! 耐高温聚合物及其复合材料概述 人类发展的历史证明，材料是社会进步、人类赖以生存和发展的物质基础， 是工业革命的先导，关系到国民经济、社会发展和国家安全，是国家综合实力的 重要标志。另一方面，材料是科学与工业技术发展的基础，它构成了人类文明的 前提。可以说，人类的历史是材料逐步更新进步的历史，是材料发展的历史。到 了近代，材料领域中已包括了三大体系，即金属材料、非金属无机材料、有机聚 合物材料。再者，材料科学是当今世界的带头学科之一，现代科技的发展始终与 材料的革新相联系。纵观人类利用材料的历史，可以清楚地看到，每一种重要材 料的发现和利用，都会把人类支配和改造自然的能力提高到一个新的水平，给社 会生产力和人类带来巨大的变化。随着航空航天、电子信息、汽车工业、家用电 器等诸多方面技术领域日新月异的发展，人类进入新世纪以来，对于材料提出了 更高的要求。我国材料领域基础研究的战略目标是：围绕新时期我国对于材料的 重大需求，在材料科学以及与之密切相关的工程技术领域中，选择若干重点基础 科学问题取得突破，发展新的理论和技术，大幅度减污降耗，提高量大面广的钢 铁、能源、交通、建筑材料等传统材料的性能和使用寿命，满足国家建设和发展 的根本保证；增加材料制备的技术含量，提高材料的附加值，开拓信息、能源、 航天、航空等新兴产业领域的高技术材料，增强我国国防、经济实力和国际竞争 力，使我国材料科学与工程的某些基础研究进入国际先进行列，为我国国民经济 和社会发展作出重大贡献。重点研究方向 是：①传 统 材 料 的 改 造 升 级 与 高 性 能 化；②发展高新技术产业材料的科学基础；③提 高 人 民 生 活 质 量 的 材 料 科 学 基 础；④材料科学自身发展的科学基础。对聚 合 物 及 其 复 合 材 料 的 要 求 也 越 来 越 高。如：高的耐热性和力学性能，优良的电性能和耐久性等，同时不断地朝着高 性能化、多功能化、轻量化和低成本化方向发展。 半个世纪以来，科学技术与工程领域的飞速发展对各种材料性能提出了更为 广泛和更为严格的要求，以致人们一方面必须致力于不断开发新品种材料，另一 方面又要着力于已有品种材料的改性。耐高温聚合物及复合材料就是材料开发、 改性的成果，它的主要特点是耐高温、高强度、高模量，它首先是为适应宇航工 业的发展而发展、成长的，当然，它在一般航空工业、交通事业、文体用品等领 域也起到重要的促进作用。 １
本书重点论述一些具有特种性能的耐温聚合物树脂基及其复合材料,涉及范 围更接近功能性材料,但又不完全局限于这一领域,其主要原因是目前功能性树 脂基复合材料的概念还有待商议,工业发展尚欠成熟。本书所述耐温聚合物树脂 基主要是热塑性树脂,另外,还专章节介绍了近年来得到迅速发展的树脂基纳米 复合材料。 1.1.1聚合物材料分类及耐高温聚合物 聚合物材料有各种不同的分类方法,以聚合物化合物(树脂)为基础,可以 分为天然聚合物材料和合成聚合物材料;按大分子主链结构分可以分为碳链聚合 物材料、杂链聚合物材料和元素有机聚合物材料;按性能与应用分可以分为塑 料、橡胶、纤维、胶黏剂、涂料、功能聚合物材料以及聚合物基复合材料等。 20世纪以来,聚合物材料异军突起,引起了材料领域的重大变革,其使用 量已从体积上远远超过了金属。从某种意义上讲,人类已进入了聚合物合成材料 的时代。随着聚合物科学与聚合物材料科学的建立,特种高性能聚合物材料得到 了长足的发展,在高技术中获得了广泛的应用,已成为聚合物材料科学与工程中 的一个重要的分支 固体火箭的工作环境十分恶劣,加压燃烧室喷管、喉衬、涡轮叶片、导向叶 片、燃气轮机等部件都与高温材料有着密切的关系。为了提高固体火箭发动机喷 管喉部和其他热端部件效率,已经对耐高温材料提出了更高、更迫切的要求,并 更紧密地依赖于耐高温材料的研究开发,耐高温材料已经成为航天先进材料中的 优先发展方向。材料在高温下的应用对航天技术特别是固体火箭等领域具有极其 重要的推动作用。 20世纪60年代,美国和前苏联在发展航天计划时,正是基于对上述部件耐 温性有很高的要求,于是研究和发展了耐高温聚合物,后来广泛应用于民用。聚 合物耐温性的提高主要是采用对聚合物进行聚合、改性、共混等方法改变聚合物 的主链、侧基以及链段的微观结构来实现。在许多方面,单一材料已不能满足实 际需要,这就要求人们对材料的研究逐步摆脱过去单纯靠经验的摸索方法,转向 按预定性能分子设计新材料的研究方向发展。 1.1.2耐高温聚合物复合材料 要使耐高温聚合物得到长足的发展和充分展现其独特的性能,一般均采用复 合材料( composite materials)。复合材料的出现和发展,是现代科学技术不断进 步的结果,也是材料设计方面的一个突破。它综合了各种材料的优点,按需要设 计、复合成综合性能优异的新材料。可以预言,如果用材料作为历史分期的依 据,那么21世纪就是复合材料的时代
本书重点论述一些具有特种性能的耐温聚合物树脂基及其复合材料，涉及范 围更接近功能性材料，但又不完全局限于这一领域，其主要原因是目前功能性树 脂基复合材料的概念还有待商议，工业发展尚欠成熟。本书所述耐温聚合物树脂 基主要是热塑性树脂，另外，还专章节介绍了近年来得到迅速发展的树脂基纳米 复合材料。 ! ! ! 聚合物材料分类及耐高温聚合物 聚合物材料有各种不同的分类方法，以聚合物化合物 （树脂）为基础，可以 分为天然聚合物材料和合成聚合物材料；按大分子主链结构分可以分为碳链聚合 物材料、杂链聚合物材料和元素有机聚合物材料；按性能与应用分可以分为塑 料、橡胶、纤维、胶黏剂、涂料、功能聚合物材料以及聚合物基复合材料等。 ２０世纪以来，聚合物材料异军突起，引起了材料领域的重大变革，其使用 量已从体积上远远超过了金属。从某种意义上讲，人类已进入了聚合物合成材料 的时代。随着聚合物科学与聚合物材料科学的建立，特种高性能聚合物材料得到 了长足的发展，在高技术中获得了广泛的应用，已成为聚合物材料科学与工程中 的一个重要的分支。 固体火箭的工作环境十分恶劣，加压燃烧室喷管、喉衬、涡轮叶片、导向叶 片、燃气轮机等部件都与高温材料有着密切的关系。为了提高固体火箭发动机喷 管喉部和其他热端部件效率，已经对耐高温材料提出了更高、更迫切的要求，并 更紧密地依赖于耐高温材料的研究开发，耐高温材料已经成为航天先进材料中的 优先发展方向。材料在高温下的应用对航天技术特别是固体火箭等领域具有极其 重要的推动作用。 ２０世纪６０年代，美国和前苏联在发展航天计划时，正是基于对上述部件耐 温性有很高的要求，于是研究和发展了耐高温聚合物，后来广泛应用于民用。聚 合物耐温性的提高主要是采用对聚合物进行聚合、改性、共混等方法改变聚合物 的主链、侧基以及链段的微观结构来实现。在许多方面，单一材料已不能满足实 际需要，这就要求人们对材料的研究逐步摆脱过去单纯靠经验的摸索方法，转向 按预定性能分子设计新材料的研究方向发展。 ! ! " 耐高温聚合物复合材料 要使耐高温聚合物得到长足的发展和充分展现其独特的性能，一般均采用复 合材料 （ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｍａｔｅｒｉａｌｓ）。复合材料的出现和发展，是现代科学技术不断进 步的结果，也是材料设计方面的一个突破。它综合了各种材料的优点，按需要设 计、复合成综合性能优异的新材 料。可 以 预 言，如 果 用 材 料 作 为 历 史 分 期 的 依 据，那么２１世纪就是复合材料的时代。 ２
两种或两种以上不同物理、化学性质的材料组合而成具有特定性能的复合材 料,在复合材料或树脂中的第二相在亚微观或微观上的不均匀分散,常常能在一 些性能上产生惊人的改进。在复合材料中,所形成的复合材料各组分保持原物质 的同一性,又能通过复合材料中各组分的性能互补,获得原有单一组分材料不具 备的优异性能。而树脂基复合材料最大的特点是适应性广,可以通过改变组分类 型、用量配比及工艺条件等来满足不同使用要求 复合材料在材料工程上与设计、应用和评价等学术问题有关,它涉及面广 非常复杂但有重大实用价值。复合材料包括先进复合材料( advanced composite materials)和工程复合材料( engineering composite materials)。一般说来,先 进复合材料性能优越、制造工艺复杂、价格高,研究应用主要集中在国防工业 而工程复合材料一般性能低、价格较低廉、应用量大,但两者的界限是相对的, 非绝对的。本书所提到的复合材料如没有特别说明,一般指的是先进复合材料。 从复合材料的发展过程,可以看到,早期发展出现的复合材料,由于性能相 对比较低,生产量大,使用面广,一般可以称为常用复合材料。后来随着高新技 术发展的需要,在此基础上又发展出了性能更高的先进复合材料。到20世纪50 年代,随着航天航空技术的发展,对结构材料提出比强度、比模量、耐热、抗环 境能力和加工性能都要求更好的材料。针对不同的需求,出现了高性能树脂基先 进复合材料,标志在性能上区别于一般低性能的常用树脂基复合材料。对结构用 先进复合材料,各技术发达国家都有自己的研制开发目标。如日本通商产业省制 定的1981~1988年新一代材料工业基础发展计划,对复合材料提出的要求为 树脂基复合材料的耐热性能不低于250℃,拉伸强度达到2.5GPa以上 1.1.2.1聚合物基复合材料 聚合物基复合材料( polymer matrix composite materials)是以有机聚合物 为基体,通过与纤维(碳纤维、玻璃纤维等)或其他材料(如无机粒子、有机聚 合物)等复合而显著增强性能的材料,是一类很重要的复合材料,它原则上是与 橡胶基(弹性聚合物基)复合材料作为不同的硏究对象来对待的,两者的性能及 应用领域也有显著的不同 聚合物基复合材料经过20世纪60年代末期到80年代的高速发展期,逐渐 形成了120~170℃的环氧树脂体系、250℃的改性聚酰亚胺树脂体系以及高强 度、高模量的耐热纤维基复合材料体系和陶瓷基复合材料体系等系列 聚合物基复合材料的最明显特征是性能可设计性。影响复合材料性能的因素 很多,主要根据应用场合的不同要求,合理设计组分组成、比例和成型工艺等。 因此,读者必须了解不论对那一类复合材料,就是同一类复合材料的性能也不一 定是一个定值。就使用温度而言,树脂基复合材料的使用温度一般为60
两种或两种以上不同物理、化学性质的材料组合而成具有特定性能的复合材 料，在复合材料或树脂中的第二相在亚微观或微观上的不均匀分散，常常能在一 些性能上产生惊人的改进。在复合材料中，所形成的复合材料各组分保持原物质 的同一性，又能通过复合材料中各组分的性能互补，获得原有单一组分材料不具 备的优异性能。而树脂基复合材料最大的特点是适应性广，可以通过改变组分类 型、用量配比及工艺条件等来满足不同使用要求。 复合材料在材料工程上与设计、应用和评价等学术问题有关，它涉及面广， 非常复杂但有重大实用价值。复合材料包括先进复合材料 （ａｄｖａｎｃｅｄｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｍａｔｅｒｉａｌｓ）和 工 程 复 合 材 料 （ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｃｏｍｐｏｓｉｔｅｍａｔｅｒｉａｌｓ）。一 般 说 来，先 进复合材料性能优越、制造工艺复杂、价格高，研究应用主要集中在国防工业； 而工程复合材料一般性能低、价格较低廉、应用量大，但两者的界限是相对的， 非绝对的。本书所提到的复合材料如没有特别说明，一般指的是先进复合材料。 从复合材料的发展过程，可以看到，早期发展出现的复合材料，由于性能相 对比较低，生产量大，使用面广，一般可以称为常用复合材料。后来随着高新技 术发展的需要，在此基础上又发展出了性能更高的先进复合材料。到２０世纪５０ 年代，随着航天航空技术的发展，对结构材料提出比强度、比模量、耐热、抗环 境能力和加工性能都要求更好的材料。针对不同的需求，出现了高性能树脂基先 进复合材料，标志在性能上区别于一般低性能的常用树脂基复合材料。对结构用 先进复合材料，各技术发达国家都有自己的研制开发目标。如日本通商产业省制 定的１９８１～１９８８年新一代 材 料 工 业 基 础 发 展 计 划，对 复 合 材 料 提 出 的 要 求 为： 树脂基复合材料的耐热性能不低于２５０℃，拉伸强度达到２５ＧＰａ以上。 １１２１ 聚合物基复合材料 聚合物基复合材料 （ｐｏｌｙｍｅｒｍａｔｒｉｘｃｏｍｐｏｓｉｔｅｍａｔｅｒｉａｌｓ）是以有机聚合 物 为基体，通过与纤维 （碳纤维、玻璃纤维等）或其他材料 （如无机粒子、有机聚 合物）等复合而显著增强性能的材料，是一类很重要的复合材料，它原则上是与 橡胶基 （弹性聚合物基）复合材料作为不同的研究对象来对待的，两者的性能及 应用领域也有显著的不同。 聚合物基复合材料经过２０世纪６０年代末期到８０年代的高速发展期，逐渐 形成了１２０～１７０℃的 环 氧 树 脂 体 系、２５０℃的改性聚酰亚胺树脂体系以及高强 度、高模量的耐热纤维基复合材料体系和陶瓷基复合材料体系等系列。 聚合物基复合材料的最明显特征是性能可设计性。影响复合材料性能的因素 很多，主要根据应用场合的不同要求，合理设计组分组成、比例和成型工艺等。 因此，读者必须了解不论对那一类复合材料，就是同一类复合材料的性能也不一 定是一 个 定 值。就 使 用 温 度 而 言，树脂基复合材料的使 用温度一般为 ６０～ ３
250℃;金属基复合材料为400~600℃;陶瓷基复合材料为1000~1500℃。聚合 物基复合材料的另一特点是有很好的加工工艺性。复合材料可以采用手糊成型、 模压成型、缠绕成型、注射成型和拉挤成型等各种方法制成各种形状的产品。从 生产工艺的难易程度和成本高低方面分析,树脂基复合材料生产工艺成熟,产品 成本最低;金属基复合材料次之;陶瓷基复合材料工艺最为复杂,产品成本也 最高 如上所述,复合材料是由两种或两种以上材料混合构成的高性能的材料。材 料的结构、成分和加工工艺都会影响材料的性能。在复合材料中,所有组成材料 相互依赖,处于不可分割的状态,同时发挥着各自的作用,即所谓的复合效果 ( composition effect)。复合材料性能优于原先材料的各自性能或具有新的性能特 点。复合材料是由连续相( continuity phase)的基体材料和分散相( dispersed phase)的增强材料所组成。聚合物基复合材料的耐高温性从根本上讲就是基体 的耐高温性。作为耐高温复合材料的基体聚合物,其关键条件是必须能耐高温 以保证复合材料在高温下具有良好的性能。耐高温基体聚合物树脂不仅直接影响 该复合材料的各项性能,而且还影响其加工工艺性能。没有任何一类树脂是绝对 优秀的,优点和某些缺点往往并存,多年来研究开发各种类型树脂,寻求尽可能 多方面的要求是始终的宗旨。随着聚合物基复合材料应用范围的扩大和数量的增 加,需要不断开发新的耐温聚合物 1.1.2.2先进耐高温聚合物复合材料 先进耐高温聚合物复合材料是指不同性质的组分复合在一起得到的在性能和 功能上远远超出其单质组分性能与功能的新型材料,是在不同尺寸、不同层次上 结构设计和优化的结果,甚至产生了原单质材料根本不具备的全新的功能。今 天,它也包括诸如纳米复合材料( nanocomposite materials)这样的新兴复合材 料。由于填充物的纳米尺度效应、大的比表面积以及填充物与基体间强的界面相 互作用,纳米复合材料的性能经常不受常规复合理论的约束,具有系列独特的力 学、热力学和加工流变等性质,是一类高性能多功能的新型材料。从20世纪90 年代开始,与纳米技术相关的国家研究经费逐年增加,形成了横跨各部委的机 构,已将政府、产业界、大学组织起来,开始了国家的战略研究。纳米复合材料 作为纳米技术中的重要一环,也备受重视。另外,纳米复合材料的发展也经历了 个由单一功能的改善到多功能、复合型改善的过程。 耐高温有机聚合物与有机或无机材料复合产生了以它们为增强体的复合材 料。随着材料科学技术发展,其包含范围有了新的扩展,为能源、环保、运输 建筑、功能而开发的新型耐高温聚合物复合材料,它们也是先进复合材料一族 在先进复合材料中,高性能的耐高温聚合物基体必不可少,它首先是适应宇航工
２５０℃；金属基复合材料为４００～６００℃；陶瓷基复合材料为１０００～１５００℃。聚合 物基复合材料的另一特点是有很好的加工工艺性。复合材料可以采用手糊成型、 模压成型、缠绕成型、注射成型和拉挤成型等各种方法制成各种形状的产品。从 生产工艺的难易程度和成本高低方面分析，树脂基复合材料生产工艺成熟，产品 成本最低；金属基复合材料次之；陶瓷基复合材料工艺最为复杂，产 品 成 本 也 最高。 如上所述，复合材料是由两种或两种以上材料混合构成的高性能的材料。材 料的结构、成分和加工工艺都会影响材料的性能。在复合材料中，所有组成材料 相互依赖，处于不可分割的状态，同时发挥着各自的作用，即 所 谓 的 复 合 效 果 （ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｅｆｆｅｃｔ）。复合材料性能优于原先材料的各自性能或具有新的性能特 点。复合材 料 是 由 连 续 相 （ｃｏｎｔｉｎｕｉｔｙｐｈａｓｅ）的 基 体 材 料 和 分 散 相 （ｄｉｓｐｅｒｓｅｄ ｐｈａｓｅ）的增强材料所组成。聚合物基复合材料的耐高温性从根本上讲就是基体 的耐高温性。作为耐高温复合材料的基体聚合物，其关键条件是必须能耐高温， 以保证复合材料在高温下具有良好的性能。耐高温基体聚合物树脂不仅直接影响 该复合材料的各项性能，而且还影响其加工工艺性能。没有任何一类树脂是绝对 优秀的，优点和某些缺点往往并存，多年来研究开发各种类型树脂，寻求尽可能 多方面的要求是始终的宗旨。随着聚合物基复合材料应用范围的扩大和数量的增 加，需要不断开发新的耐温聚合物。 １１２２ 先进耐高温聚合物复合材料 先进耐高温聚合物复合材料是指不同性质的组分复合在一起得到的在性能和 功能上远远超出其单质组分性能与功能的新型材料，是在不同尺寸、不同层次上 结构设计和优化的结果，甚至产生了原单质材料根本不具备的全新的功能。今 天，它也包括诸如纳米复合材料 （ｎａｎｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅｍａｔｅｒｉａｌｓ）这样的新兴复合材 料。由于填充物的纳米尺度效应、大的比表面积以及填充物与基体间强的界面相 互作用，纳米复合材料的性能经常不受常规复合理论的约束，具有系列独特的力 学、热力学和加工流变等性质，是一类高性能多功能的新型材料。从２０世纪９０ 年代开始，与纳米技术相关的国家研究经费逐年增加，形 成 了 横 跨 各 部 委 的 机 构，已将政府、产业界、大学组织起来，开始了国家的战略研究。纳米复合材料 作为纳米技术中的重要一环，也备受重视。另外，纳米复合材料的发展也经历了 一个由单一功能的改善到多功能、复合型改善的过程。 耐高温有机聚合物与有机或无机材料复合产生了以它们为增强体的复合材 料。随着材料科学技术发展，其包含范围有了新的扩展，为能源、环保、运输、 建筑、功能而开发的新型耐高温聚合物复合材料，它们也是先进复合材料一族。 在先进复合材料中，高性能的耐高温聚合物基体必不可少，它首先是适应宇航工 ４