環(huán)氧板材料通常由增強(qiáng)體、界面界面層和基體組成，其中增強(qiáng)體和界面層是材料強(qiáng)韌化的關(guān)鍵。

相比于塊體材料，晶須、纖維、顆粒等材料中，缺陷尺寸受限，因而材料的力學(xué)性能優(yōu)異，作為增強(qiáng)體可提高材料的力學(xué)性能。高性能的增強(qiáng)體一般制備技術(shù)復(fù)雜。制備工藝仍然是材料研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。此外,某些新型材料,如碳納米管、碳纖維、碳化硅纖維、氮化硅纖維等,還具有電磁、熱、光電等功能,是實(shí)現(xiàn)材料結(jié)構(gòu)功能一體化的重要途徑。

為了傳遞應(yīng)力,實(shí)現(xiàn)裂紋偏轉(zhuǎn)、纖維拔出、纖維橋接等增韌機(jī)制，合理的界面結(jié)合強(qiáng)度是必要的，，界面層材料是調(diào)控界面結(jié)合的途徑。此外，它還可以阻止基體與增強(qiáng)體之間的不良反中界面層材料多選用層間剎離力較低的層狀材料或較弱的多孔材料，應(yīng)與環(huán)氧板材料中的其他組元具有良好的相容性。

樹脂基體種類繁多不同的基體有不同的制備工藝，總體來說,樹脂基環(huán)氧板材料的制備工 藝可分為一步法和二步法。步法(又稱“濕法")是將纖維 直接浸漬樹脂一步 固化成型形成環(huán)氧板材料;二步法則是預(yù)先對纖維浸潰樹脂，使之形成纖維和樹脂預(yù)先混合的半成品,再由半成 品成型制備出環(huán)氧板材料制品。早期制造環(huán)氧板材料都是采用一 步法工藝，如成型模壓制品是先將纖維或織物置于模具中,倒人配好的樹脂后加壓成型。

一步法工藝簡便,設(shè)備簡單，但存在以下不足:樹脂不易分布均勻,在制品中形成富膠區(qū)和貧膠區(qū),嚴(yán)重時(shí)會出現(xiàn)“白絲”現(xiàn)象;溶劑、水分等揮發(fā)物不易去除,形成孔洞;生產(chǎn)效率低,生產(chǎn) 環(huán)境惡劣。針對一步法的缺點(diǎn) ，發(fā)展了二步法(“干法”:預(yù)先將纖維樹脂預(yù)先混合或纖維浸漬樹脂，經(jīng)過一定處理，使浸漬物成為種干態(tài)或稍有黏性的材料，即半成品材料，再用半成品成型為環(huán)氧板材料制品。二步法由于將浸漬過程提前，可很好地控制含膠量并解決纖維樹脂均勻分布問題;在半成品制備過程中烘去溶劑、水分和低分子組分,降低了制品的孔隙率，也改善了環(huán)氧板材料成型作業(yè)的環(huán)境;通過半成品的質(zhì)量控制，可有效保證環(huán)氧板材料制品的質(zhì)量。對連續(xù)纖維增強(qiáng)樹脂基環(huán)氧板材料,習(xí)慣上把這種成型用材料稱為預(yù)浸料。它是制備環(huán)氧板材料制品的重要中間環(huán)節(jié),其質(zhì)量直接影響著成型工藝條件和產(chǎn)品性能。

樹脂基環(huán)氧板材料的性能不僅取決于所用樹脂及添加劑的種類和配比，而且還與其制造方法有極大關(guān)系。是樹脂基環(huán)氧板材料成型加工的典型工藝流程。環(huán)氧板材料成型加工包括預(yù)浸料等半成品制備、增強(qiáng)材料預(yù)成型和環(huán)氧板材料固化成型等幾方面的內(nèi)容。環(huán)氧板材料半成品的制備主要包括預(yù)浸料和預(yù)混料的制備,11.2節(jié)將做詳細(xì)說明。環(huán)氧板材料預(yù)成型的目的是得到接近制品形狀的毛坯。成型固化工藝包括兩方面內(nèi)容:一是成型,是根據(jù)產(chǎn)品的要求,將預(yù)浸料鋪制成產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和形狀;二是進(jìn)行固化,是將鋪制成-定形狀的預(yù)浸料，在溫度、時(shí)間和壓力等因素下使形狀固定下來,并能達(dá)到預(yù)計(jì)的使用性能要求。不同的工藝方法在這三個(gè)方面可能同時(shí)或分別進(jìn)行，但都要完成好樹脂與纖維的環(huán)氧板、浸漬、固化和成型。在纖維與樹脂體系確定后,環(huán)氧板材料的性能主要取決于成型固化工藝。

顆粒是指三個(gè)維度上的尺度均較小,且長徑比接近于1的材料。在環(huán)氧板材料中，顆粒作為分散相,常用于改善一-些對結(jié)構(gòu)不敏感的性能，如模量、密度、熱導(dǎo)率和硬度等。而對于結(jié)構(gòu)敏感的性能，如強(qiáng)度和韌性，顆粒的改善效果不大。

對于聚合物材料，顆粒的加人可以提高其硬度和熱穩(wěn)定性。金屬材料中,顆粒主要起提高硬度、屈服強(qiáng)度和耐磨性的作用。也可通過以下兩種效應(yīng)提高材料的強(qiáng)度:首先，當(dāng)顆粒的長徑比大于1時(shí)，可以起到一定的承載的作用;其次，金屬材料中使用的顆粒一般具有比基體更低的熱導(dǎo)率，材料從較高的制備溫度下冷卻時(shí),由于熱失配引發(fā)的熱應(yīng)力會造成顆粒周圍的基體中出現(xiàn)位錯,起到強(qiáng)化材料的作用。某些情況下，顆粒的加人可以改善陶瓷材料的韌性,例如氧化鋯增韌氧化鋁復(fù)相陶瓷。表6-1給出了環(huán)氧板材料中常用的顆粒材料。

顆粒材料的純度對不同類型基體的環(huán)氧板材料的性能影響是不同的。聚合物基體對于顆粒材料的純度要求不高，因而多采用天然礦物破碎后得到的顆粒。而在金屬基環(huán)氧板材料中，顆粒的純度則尤為重要。在較高的制備溫度下，顆粒中的雜質(zhì)會擴(kuò)散到合金成分中,改變基體材料性能，并且對界面結(jié)合也會產(chǎn)生影響。金屬基環(huán)氧板材料在使用鑄造成型時(shí)，常選用氧化物顆粒,因?yàn)槠湟话闩c金屬間的反應(yīng)活性較低。非氧化顆粒(如SiC)增強(qiáng)金屬基環(huán)氧板材料在采用鑄造工藝時(shí),往往需要對顆粒進(jìn)行表面處理。

顆粒尺寸對于環(huán)氧板材料的性能同樣存在顯著影響。一般來說，細(xì)小的顆粒對于環(huán)氧板材料的屈服強(qiáng)度、斷裂強(qiáng)度、模量、疲勞強(qiáng)度等具有更好的改善效果。顆粒過于粗大時(shí)，環(huán)氧板材料的塑性和加工性能將嚴(yán)重下降。然而，顆粒過于細(xì)小,尤其是達(dá)到納米級時(shí)易于團(tuán)聚。需要特別關(guān)注顆粒的分散性。

非層狀界面層一般是氧化物/氧化物環(huán)氧板材料界面層。 這類界面又可分為兩類:第一類 是為阻止纖維和基體直接接觸發(fā)生熱化學(xué)反應(yīng)的界面涂層，主要有氧化鈦、氧化錫、氧化鋯、鈦酸鋯鈦酸錫鋯等,這類界面的主要問題是脫黏強(qiáng)度較高、界面易分解等;第二類是高表面能的氧化物與增強(qiáng)相或基體存在的弱界面層，這種高表面能氧化物主要是稀土磷酸鹽和難溶金屬鹽，這種界面層存在的主要問題是如何獲得化學(xué)計(jì)量比的界面層，非化學(xué)計(jì)量比的稀土磷酸鹽或難熔金屬鹽會嚴(yán)重降低環(huán)氧板材料強(qiáng)度。

上述界面層都是連續(xù)界面層，而在部分氧化物/氧化物環(huán)氧板材料，還存在不連續(xù)的界面層。如向基體中摻雜活性組元，活性組元會在界面處富集,若富集的組元可降低環(huán)氧板材料界面強(qiáng)度，則可提高環(huán)氧板材料韌性。這種界面為非連續(xù)的界面層。此外，在多孔氧化物陶瓷中，也存在非連續(xù)的界面層。非連續(xù)的界面層應(yīng)用較少,不如連續(xù)界面層的研究廣泛。

關(guān)鍵。環(huán)氧板材料通常由增強(qiáng)體、界面/界面層和基體組成，其中增強(qiáng)體和界面層是材料強(qiáng)韌化的相比于塊體材料,晶須、纖維，顆粒等材料中,缺陷尺寸受限，因而材料的力學(xué)性能優(yōu)異，作為增強(qiáng)體可提高材料的力學(xué)性能。高性能的增強(qiáng)體一般制備技術(shù)復(fù)雜。制備工藝仍然是材料研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。此外,某些新型材料，如碳納米管、、碳纖維、碳化硅纖維、氮化硅纖維等，還具有電感熱、光電等功能,是實(shí)現(xiàn)材料結(jié)構(gòu)功能一體化的重要途徑。

為了傳遞應(yīng) 力，實(shí)現(xiàn)裂紋偏轉(zhuǎn)、纖維拔出、纖維橋接等增制機(jī)制，合理的界面結(jié)合強(qiáng)度是必應(yīng)。界面層材料多選用層間剝離力較低的層狀狀材料或較弱的多孔材料，應(yīng)與環(huán)氧板材料中的其他組元具有良好的相容性。

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