绿色复合材料

第1章 概论1 1.1 复合材料概述1 1.1.1 复合原理2 1.1.2 复合效应4 1.2 高性能纤维复合材料的发展历程6 1.2.1 高性能纤维复合材料的优异性能7 1.2.2 复合材料的应用及发展前景9 1.3 高性能纤维复合材料面临可持续发展的挑战14 1.3.1 高性能复合材料是高投入、高成本和高能耗产业15 1.3.2 复合材料回收困难16 1.4 绿色复合材料发展现状及前景17 1.4.1 绿色复合材料的研究现状18 1.4.2 绿色复合材料发展前景22 1.4.3 高性能复合材料绿色化技术23 第2章 绿色复合材料生命周期评价34 2.1 LCA概述34 2.2 LCA.技术框架35 2.2.1 目标和范围确定36 2.2.2 清单分析36 2.2.3 影响评价37 2.2.4 生命周期解释38 2.3 LCA在绿色复合材料中的应用38 2.3.1 木塑复合材料的LCA39 2.3.2 天然纤维复合材料的LCA41 2.3.3 复合材料与金属材料的比较41 2.4 基于LCA的复合材料清洁生产42 2.4.1 基于LCA清洁生产的一般方法43 2.4.2 复合材料清洁生产的研究内容44 第3章 绿色复合材料设计49 3.1 复合材料设计概述49 3.1.1 复合材料设计基础51 3.1.2 复合材料设计原则和方法54 3.2 绿色复合材料设计概述59 3.2.1 绿色设计的价值理念59 3.2.2 绿色复合材料设计原则60 3.2.3 面向产品生命周期的绿色设计60 3.3 绿色复合材料设计选材62 3.3.1 影响设计选材的因素62 3.3.2 设计选材的一般原则62 3.3.3 设计选材步骤63 3.3.4 设计选材的方法64 3.4 面向制造和装配的设计66 3.4.1 复合材料制造工艺质量要求67 3.4.2 复合材料DFM的一般考虑68 第4章 天然纤维增强体70 4.1 高性能天然纤维概述71 4.1.1 天然植物纤维的化学组成71 4.1.2 天然植物纤维的微结构与性能72 4.2 麻纤维增强体74 4.2.1 麻纤维概述74 4.2.2 几种麻纤维增强体76 4.3 竹纤维增强体85 4.3.1 竹纤维概述85 4.3.2 竹纤维增强热固性树脂基复合材料88 4.3.3 竹纤维增强热塑性树脂基复合材料91 4.3.4 竹纤维增强生物树脂基复合材料94 4.4 再生纤维素纤维和纳米纤维素增强体95 4.4.1 再生纤维素纤维增强体95 4.4.2 纳米纤维素增强体97 4.5 天然纤维表面改性研究99 4.5.1 物理改性99 4.5.2 化学改性101 4.6 天然纤维的发展前景102 第5章 绿色复合材料基体——热固性树脂108 5.1 热固性树脂基体概述108 5.2 环氧树脂111 5.2.1 环氧树脂的结构及性能特点111 5.2.2 环氧树脂的合成与分类113 5.2.3 环氧树脂固化117 5.2.4 环氧树脂改性124 5.2.5 环氧树脂基绿色复合材料129 5.3 酚醛树脂132 5.3.1 酚醛树脂概述132 5.3.2 酚醛树脂的合成与性能特点133 5.3.3 酚醛树脂固化138 5.3.4 酚醛树脂改性139 5.3.5 酚醛树脂基绿色复合材料143 5.4 不饱和聚酯树脂145 5.4.1 不饱和聚酯树脂的合成、分类及应用146 5.4.2 不饱和聚酯树脂的改性156 5.4.3 不饱和聚酯树脂的应用分类160 第6章 绿色复合材料基体——热塑性树脂164 6.1 热塑性树脂基体概述164 6.2 常用的热塑性树脂基体166 6.2.1 聚丙烯166 6.2.2 聚乙烯169 6.2.3 聚酰胺树脂170 6.2.4 PBT树脂172 6.3 高性能热塑性树脂基体173 6.3.1 高性能热塑性树脂的性能优点173 6.3.2 高性能热塑性复合材料的应用175 6.4 热塑性树脂基绿色复合材料177 6.4.1 植物纤维增强热塑性复合材料177 6.4.2 长纤维增强热塑性塑料181 第7章 绿色复合材料树脂基体——生物降解树脂190 7.1 生物降解树脂190 7.1.1 生物降解高分子材料概述190 7.1.2 生物降解高分子材料的降解机理193 7.2 聚乳酸195 7.2.1 聚乳酸的结构与性能196 7.2.2 聚乳酸的合成198 7.2.3 聚乳酸的降解200 7.2.4 聚乳酸的改性201 7.2.5 聚乳酸的应用203 7.3 聚羟基脂肪酸酯205 7.3.1 PHA.概述205 7.3.2 PHBV的研究207 7.3.3 PHBV基绿色复合材料.211 7.4 聚己内酯211 7.4.1 ε己内酯212 7.4.2 聚己内酯215 7.4.3 聚己内酯的改性218 7.4.4 聚己内酯的应用.221 7.5 聚丁二酸丁二醇酯222 7.5.1 PBS结构与性能222 7.5.2 PBS的合成224 7.5.3 PBS的改性225 7.5.4 PBS基绿色复合材料226 7.6 生物树脂基复合材料研究进展226 7.6.1 生物树脂基复合材料发展现状227 7.6.2 生物树脂基复合材料研究重点228 第8章 绿色复合材料成型工艺及制造技术237 8.1 树脂基复合材料成型工艺概述237 8.1.1 复合材料成型工艺过程.237 8.1.2 复合材料成型制造特点240 8.1.3 复合材料成型工艺发展241 8.2 复合材料成型工艺质量控制243 8.2.1 复合材料成型工艺质量要求244 8.2.2 复合材料工艺质量控制245 8.3 绿色复合材料成型工艺与制造技术249 8.3.1 模具技术249 8.3.2 预浸料技术252 8.3.3 复合材料湿法成型工艺257 8.3.4 树脂传递成型及派生技术261 8.3.5 复合材料干法成型工艺273 第9章 绿色复合材料表征、测试和性能评价290 9.1 绿色复合材料表征、测试和评价概述290 9.2 原材料表征技术293 9.2.1 红外光谱分析294 9.2.2 色谱分析298 9.2.3 热分析301 9.3 预浸料表征技术308 9.3.1 树脂基体308 9.3.2 增强材料309 9.3.3 预浸料的工艺性能310 9.4 复合材料表征技术311 9.4.1 拉伸试验312 9.4.2 压缩试验315 9.4.3 面内剪切试验316 9.4.4 层间剪切试验318 9.4.5 弯曲试验318 9.4.6 微观检测技术320 9.5 复合材料结构表征技术321 9.5.1 开孔拉伸和开孔压缩321 9.5.2 层间断裂韧性322 9.5.3 冲击后压缩强度323 9.5.4 复合材料环境性能表征325 9.6 复合材料质量评价328 9.6.1 破坏型质量评价328 9.6.2 非破坏型质量评价328