【专业讲堂】简述复合材料用热固性树脂的特性及应用
在复合材料中，树脂的主要功能是在增强纤维之间传递应力，并充当将纤维固定在一起的作用，保护纤维免受机械和环境损害。一般用于增强聚合物复合材料的树脂基体是热塑性或热固性的。本文主要简要介绍几种常见的热固性树脂基体的特性。
大多数复合材料在制造过程中采用了热固性树脂，它们通过称为聚合或交联的过程从液体转化为固体。当用于生产成品时，热固性树脂会通过使用催化剂、加热或两者结合而“固化”。固化后的热固性树脂无法转换回其原始液体形式。常见的热固性塑料是聚酯、乙烯基酯、环氧树脂和聚氨酯。
不饱和聚酯树脂（UPR）是复合材料行业的主力军，约占所用树脂总量的75％。有多种原材料和加工技术可用于在配制或加工的聚酯树脂所需的性能。聚酯是通用的，因为它们能够在构建聚合物链的过程中进行改性或定制。它们在复合材料工业的所有领域几乎均有用处。
这些树脂的主要优点是在性能（包括机械、化学和电）、尺寸稳定性、成本和易于处理或加工之间取得平衡。聚酯生产商可提供具有必要性能的树脂，以满足特定最终用户的需求。
环氧树脂
环氧树脂在各种复合材料零件、结构和混凝土修复中都可应用。通过对树脂的结构进行改进，可以生产出许多具有不同性能水平的产品。环氧树脂与不饱和聚酯树脂相比，主要优点是其较低的收缩率。
环氧树脂也可以用不同的材料配制或与其他环氧树脂共混以获得特定的性能特征。环氧树脂主要用于制造高性能复合材料，这些复合材料具有出色的机械性能、耐腐蚀性、优异的电性能、高温下的良好性能、对基材的良好粘合性或这些优点的组合。然而，环氧树脂不具有特别好的抗紫外线性。
乙烯基酯
乙烯基酯的开发是将环氧树脂的优点与更好的处理/更快的固化相结合，这是不饱和聚酯树脂的典型特征。这些树脂通过使环氧树脂与丙烯酸或甲基丙烯酸反应来制备。这提供了不饱和位点，非常类似于使用马来酸酐时在聚酯树脂中产生的位点。将所得材料溶解在苯乙烯中以产生类似于聚酯树脂的液体。
乙烯基酯也可以与聚酯树脂一起使用的常规有机过氧化物进行固化。乙烯基酯具有机械韧性和出色的耐腐蚀性，无需复杂的加工，处理或特殊的车间加工操作（通常是环氧树脂）即可获得这些增强的性能。
酚醛树脂
酚醛树脂是一类通常基于苯酚（碳酸）的树脂。酚醛树脂通过缩合反应固化生成水，所以应在加工过程中将其除去。着色的应用仅限于红色、棕色或黑色。
酚醛复合材料具有许多理想的性能，包括耐高温、耐蠕变性、出色的隔热和隔音性能、耐腐蚀性以及出色的防火/烟/烟毒性特性。酚醛树脂被用作工程木材（胶合板）、制动衬片、离合器片、电路板等的粘合剂或基体粘合剂。
聚氨酯
聚氨酯是具有广泛性能和用途的聚合物家族，所有这些都基于有机多异氰酸酯与多元醇（含有一个以上羟基的醇）的放热反应。几种分子量和功能不同的基本成分可用于生产整个聚氨酯材料。
聚氨酯以惊人的多种形式出现。这些材料无处不在，比起其他任何单一聚合物，它们在我们日常生活的各个方面都发挥着重要作用。它们用作涂料、弹性体、泡沫或粘合剂。当用作外部或内部饰面的涂料时，聚氨酯坚韧、柔韧、耐化学腐蚀并能快速固化。聚氨酯作为弹性体在诸如固体轮胎、车轮、保险杠组件或绝缘。
有许多聚氨酯泡沫配方可优化隔热材料、结构夹芯板和建筑构件的密度。聚氨酯通常用于将复合结构粘合在一起。聚氨酯胶粘剂的优点是它们具有良好的抗冲击性，树脂可以快速固化，并且可以很好地粘合到各种不同的表面（例如混凝土）上。