本書內(nèi)容包括聚合物基復合材料的基本概述、增強材料、各種聚合物基復合材料、成型方法以及聚合物基復合材料的發(fā)展方向。本書可供從事聚合物基復合材料研究的學生和科研人員使用。具體內(nèi)容包括：增強材料、材料的界面理論、不飽和聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、氰酸酯樹脂、聚酰亞胺樹脂、熱塑性樹脂、其他聚合物基體樹脂、聚合物基復合材料成型、聚合物基復合材料的性能測試、聚合物基納米復合材料。
讀者對象為復合材料專業(yè)的大專院校師生，也可供相關行業(yè)的科研開發(fā)、管理人員參考。
前言
《聚合物基復合材料》出版后，一些院校的教師在使用過程中提出了許多寶貴建議，鑒于學科的不斷發(fā)展和教學改革的深入，不同學校對本課程的要求也不完全相同，為了適應新工科發(fā)展的需要，有必要對本書進行修訂。第二版的內(nèi)容仍以基礎知識和基本原理為主，力求做到少而精和簡明扼要，并利用互聯(lián)網(wǎng)資源以二維碼的方式呈現(xiàn)電子章節(jié)，同時增加了聚氨酯基復合材料的相關內(nèi)容和相關研究成果。
材料是人類賴以生存的物質基礎，是人類物質文明的標志。材料的發(fā)展會將人類的社會文明推向更高的層次。材料是現(xiàn)代科技的四大支柱之一，現(xiàn)代科技的進步對材料提出了更高的要求，從而帶動了新材料向復合化、功能化、智能化、結構功能一體化和低成本化的方向發(fā)展。在這一趨勢下，復合材料的作用和地位越來越重要。因為復合材料的可設計性，復合材料既可以成為具有綜合性能優(yōu)異的結構材料，又可以成為具有特殊功能的功能材料，還可以成為結構功能一體化的結構件。復合材料的可設計性給其自身的發(fā)展帶來了無限的生機與活力。聚合物基復合材料是復合材料中的重要組成部分。
本書由陳宇飛、馬成國編寫，其中第1～9章、第14章由陳宇飛編寫，第10～13章由馬成國編寫，全書由陳宇飛統(tǒng)稿。
本書的主要內(nèi)容包括聚合物基復合材料的基本概述、增強材料、各種聚合物基體及復合材料成型方法。本書可供聚合物基復合材料的本科教學和從事相關研究、生產(chǎn)的科研人員使用。本書在編寫過程中，參考并適度引用了相關文獻，謹此向作者致以深深的謝意。
由于編者水平有限，不足之處在所難免，敬請各學校教師和科研工作者批評指正。
編者
2019年2月
第一版前言
材料是人類賴以生存的物質基礎，是人類物質文明的標志。材料的發(fā)展會將人類的社會文明推向更高的層次。材料是現(xiàn)代科技的四大支柱之一，現(xiàn)代科技的進步對材料提出了更高的要求，從而帶動了新材料向復合化、功能化、智能化、結構功能一體化和低成本化的方向發(fā)展。在這一趨勢下，聚合物基復合材料的作用和地位越來越重要。由于聚合物基復合材料的可設計性，使聚合物基復合材料既可以成為具有綜合性能優(yōu)異的結構材料，又可以成為具有特殊功能的功能材料，還可以成為結構功能一體化的結構件。聚合物基復合材料的可設計性給其自身的發(fā)展帶來了無限的生機與活力。聚合物基復合材料是復合材料中的重要組成部分。
聚合物基復合材料從碎布與酚醛替代木材料，發(fā)展到廣泛地采用玻璃纖維增強塑料到碳纖維、陶瓷纖維、陶瓷晶須等復合材料，且已廣泛用于航空航天、橋梁建設等高技術領域，發(fā)展十分迅速。
鑒于聚合物基復合材料在復合材料學科中的重要性、其應用的廣泛性以及聚合物基復合材料的特殊性能，特將聚合物基復合材料所用的基體樹脂、增強材料、聚合物復合材料界面理論、各種聚合物基復合材料、聚合物基復合材料成型方法、聚合物基復合材料的發(fā)展方向等內(nèi)容編輯為本書，本書不但介紹了聚合物基復合材料基礎知識，還介紹了相關的理論，可作為高分子材料相關專業(yè)的本科教科書、研究生及相關專業(yè)的科研人員參考書。
本書的第1章、第2章、第5章、第8章和第13章由陳宇飛（哈爾濱理工大學）編寫，第4章、第6章、第7章和第10章由郭艷宏（哈爾濱工程大學）編寫，第3章、第9章、第11章和第12章由戴亞杰（哈爾濱理工大學）編寫。本書在編寫過程中，參考并借鑒了許多相關文獻及內(nèi)容，謹此向作者致以深深的謝意。
由于編者水平有限，書稿不足之處在所難免，敬請廣大師生和科研工作者批評指正。
編者
2010年2月
第1章概論
1.1復合材料的發(fā)展史001
1.2復合材料的定義及分類001
1.2.1復合材料的定義001
1.2.2復合材料與混合材料、化合材料的區(qū)別001
1.2.3基體與增強體001
1.2.4復合材料的分類002
1.3聚合物基復合材料的特性002
1.3.1基本性能002
1.3.2主要性能003
1.4聚合物基復合材料的結構設計004
1.5聚合物基復合材料的應用及發(fā)展004
第2章增強材料
2.1玻璃纖維及其制品006
2.1.1發(fā)展現(xiàn)況006
2.1.2分類006
2.1.3結構及化學組成006
2.1.4物理性能007
2.1.5化學性能009
2.1.6玻璃纖維及其制品010
2.1.7表面處理011
2.1.8特種玻璃纖維012
2.2碳纖維012
2.2.1分類013
2.2.2性能013
2.2.3制造方法014
2.2.4聚丙烯腈基碳纖維014
2.2.5應用與發(fā)展017
2.3芳綸纖維017
2.3.1制備017
2.3.2結構與性能018
2.3.3用途018
2.4玄武巖纖維018
2.4.1組成及結構019
2.4.2性能019
2.4.3制備020
2.4.4應用021
2.5其他纖維021
2.5.1碳化硅纖維021
2.5.2硼纖維021
2.5.3氧化鋁纖維021
2.5.4晶須021
第3章材料的界面理論
3.1表面現(xiàn)象和表面張力022
3.1.1表面現(xiàn)象022
3.1.2聚合物固體的表面張力024
3.2增強材料的表面性質與處理024
3.2.1表面性質024
3.2.2表面處理025
3.3聚合物基復合材料的界面029
3.3.1復合結構的類型029
3.3.2復合效果030
3.3.3界面結構031
3.3.4復合材料界面的研究方法034
第4章不飽和聚酯樹脂
4.1概述035
4.1.1概念及其特性035
4.1.2國內(nèi)外發(fā)展概況035
4.1.3進展035
4.2合成038
4.2.1合成原理038
4.2.2合成方法039
4.2.3原料酸和醇039
4.2.4固化045
4.2.5樹脂的品種及其改性048
4.3應用052
4.3.1非纖維增強不飽和聚酯樹脂的應用053
4.3.2纖維增強不飽和聚酯樹脂的應用053
第5章環(huán)氧樹脂
5.1概述054
5.1.1特性055
5.1.2分類056
5.2各類環(huán)氧樹脂的結構特點及性能057
5.2.1縮水甘油醚類環(huán)氧樹脂057
5.2.2縮水甘油酯類環(huán)氧樹脂063
5.2.3縮水甘油胺類環(huán)氧樹脂064
5.2.4脂環(huán)族環(huán)氧樹脂066
5.2.5脂肪族環(huán)氧樹脂067
5.3固化劑068
5.3.1固化劑的分類068
5.3.2固化劑的用量069
5.3.3固化劑的種類070
5.4環(huán)氧樹脂的應用082
第6章酚醛樹脂
6.1合成084
6.1.1原料084
6.1.2加成反應085
6.1.3縮聚反應086
6.1.4反應機理087
6.2性能088
6.2.1基本性能090
6.2.2熱性能及燒蝕性能090
6.2.3阻燃性能和發(fā)煙性能090
6.2.4耐輻射性091
6.3應用及發(fā)展091
6.3.1應用091
6.3.2最新發(fā)展093
6.3.3回收利用093
第7章氰酸酯樹脂
7.1合成097
7.1.1酚類化合物與鹵化氰的反應098
7.1.2酚鹽與鹵化氰反應098
7.1.3酚類化合物與堿金屬氰化物的反應098
7.1.4硫三唑的熱解反應099
7.2性能099
7.2.1反應性099
7.2.2環(huán)三聚反應及氰酸酯的固化機理100
7.2.3物理性能101
7.2.4工藝性能103
7.2.5流變性能103
7.2.6氰酸酯樹脂固化物的性能103
7.3應用105
7.4發(fā)展趨勢與前景105
7.4.1新型氰酸酯的合成105
7.4.2共混改性106
第8章聚酰亞胺樹脂
8.1概論110
8.1.1性能110
8.1.2合成111
8.1.3聚酰胺酸的合成和酰亞胺化113
8.1.4聚酰胺酸的熱環(huán)化115
8.2縮聚型聚酰亞胺樹脂116
8.3加聚型聚酰亞胺樹脂117
8.3.1雙馬來酰亞胺樹脂117
8.3.2降冰片烯封端聚酰亞胺樹脂124
8.3.3乙炔封端聚酰亞胺128
8.4聚酰亞胺薄膜、塑料及纖維128
8.4.1薄膜128
8.4.2高性能工程塑料130
8.4.3聚酰亞胺纖維132
8.5聚酰亞胺膠黏劑133
第9章聚氨酯樹脂
9.1原料137
9.1.1多元異氰酸酯137
9.1.2多羥基化合物和聚合物138
9.1.3助劑140
9.2聚氨酯的合成原理144
9.2.1異氰酸酯的化學反應144
9.2.2聚氨酯的生成反應146
9.3聚氨酯的制造工藝147
9.3.1熔融法147
9.3.2溶液法147
9.4聚氨酯的應用148
9.4.1聚氨酯泡沫塑料148
9.4.2聚氨酯彈性體148
9.4.3聚氨酯涂料148
9.4.4聚氨酯膠黏劑148
第10章熱塑性樹脂基體
10.1聚乙烯149
10.1.1合成149
10.1.2性能149
10.1.3用途150
10.2聚丙烯151
10.2.1合成151
10.2.2結構與性能151
10.2.3用途152
10.3聚氯乙烯152
10.3.1合成152
10.3.2結構與性能153
10.3.3用途154
10.4聚苯乙烯154
10.4.1合成154
10.4.2結構與性能154
10.4.3用途155
10.5ABS155
10.5.1合成155
10.5.2性能155
10.5.3用途156
10.6聚酰胺156
10.6.1種類和制法156
10.6.2結構與性能156
10.6.3用途158
10.7聚甲基丙烯酸甲酯158
10.7.1合成158
10.7.2性能159
10.7.3用途159
10.8聚碳酸酯159
10.8.1合成160
10.8.2結構與性能160
10.8.3用途161
10.9飽和聚酯162
10.10聚甲醛162
10.11聚苯醚162
10.12氯化聚醚162
10.13聚砜162
10.14聚苯硫醚162
10.15氟塑料162
10.16其他新型樹脂162
第11章其他聚合物基樹脂
11.1聚醚醚酮樹脂163
11.1.1合成163
11.1.2性能164
11.1.3應用166
11.2含炔基樹脂167
11.2.1聚芳基乙炔樹脂168
11.2.2含硅芳基乙炔樹脂172
11.2.3炔基聚酰亞胺176
11.3苯并環(huán)丁烯樹脂180
11.3.1合成181
11.3.2性能185
11.3.3應用189
11.4聚砜樹脂190
11.4.1合成191
11.4.2性能192
11.4.3應用195
11.5聚苯并咪唑195
11.5.1合成195
11.5.2性能197
第12章聚合物基復合材料成型
12.1手糊成型199
12.1.1原材料選擇200
12.1.2模具與脫模劑200
12.1.3手糊工藝過程202
12.2噴射成型204
12.3樹脂傳遞模塑成型205
12.3.1概述205
12.3.2反應注射模塑與增強型反應注射模塑206
12.4夾層結構成型208
12.4.1概述208
12.4.2玻璃鋼夾層結構類型及特點208
12.5模壓成型208
12.5.1模壓料209
12.5.2SMC成型210
12.6層壓成型211
12.6.1層壓工藝212
12.6.2層壓設備212
12.6.3玻璃鋼卷管成型213
12.7纏繞成型213
12.7.1芯模214
12.7.2纏繞形式216
12.7.3纏繞設備216
12.8拉擠成型216
12.8.1原理及過程217
12.8.2拉擠成型工藝217
12.9離心法成型218
12.9.1工藝過程219
12.9.2模具和設備219
12.10熱塑性復合材料及其成型220
12.10.1特性220
12.10.2發(fā)展概況221
12.10.3理論基礎221
12.10.4擠出成型222
12.10.5注射成型222
12.11熱塑性片狀模塑料沖壓成型225
12.11.1生產(chǎn)工藝及設備226
12.11.2熱塑性復合材料制品沖壓成型228
第13章聚合物基復合材料的性能測試
13.1力學性能測試231
13.1.1拉伸231
13.1.2壓縮232
13.1.3彎曲232
13.1.4剪切233
13.1.5沖擊233
13.1.6硬度234
13.1.7摩擦235
13.1.8磨耗236
13.2物理性能測試237
13.2.1線膨脹系數(shù)237
13.2.2熱導率238
13.2.3平均比熱容239
13.2.4馬丁耐熱與熱變形溫度240
13.2.5溫度形變曲線（熱機械曲線）240
13.2.6電阻系數(shù)（電阻率或比電阻）241
13.2.7介電常數(shù)和介質損耗角正切241
13.2.8擊穿強度242
13.2.9耐電弧243
13.2.10溫度指數(shù)243
13.3耐燃燒性244
13.4熱穩(wěn)定性244
13.4.1熱重法244
13.4.2差熱分析法和示差掃描量熱法245
13.5吸水性245
13.6耐化學腐蝕性245
第14章聚合物基納米復合材料
14.1概論247
14.2納米顆粒的制備方法249
14.3納米熱固性塑料251
14.3.1納米環(huán)氧251
14.3.2納米不飽和聚酯253
14.3.3納米炭粉改性酚醛253
14.4聚合物-納米復合材料的應用255
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參考文獻259
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