結(jié)構(gòu)環(huán)氧板材料的環(huán)氧板效應主要是尺寸效應、界面效應、尺度效應和結(jié)構(gòu)效應。缺陷會降低材料強度,材料尺度越小，其缺陷概率越低,這是材料具有尺寸效應的原因。而界面效應、尺度效應和結(jié)構(gòu)效應是不同性質(zhì)材料的相互作用或耦合,是從力學上理解環(huán)氧板材料的基礎(chǔ)。其中，界面效應是環(huán)氧板材料的典型特征,對環(huán)氧板材料的性能起著重要的作用,但對很多環(huán)氧板材料界面的結(jié)合機理尚未有統(tǒng)一的認識。尺度效應是不同尺度的材料相互耦合,不同尺度的材料起到不同的作用，從而環(huán)氧板材料有優(yōu)異的性能。結(jié)構(gòu)效應是由不同結(jié)構(gòu)設(shè)計產(chǎn)生的系統(tǒng)綜合效應。

環(huán)氧板材料的界面相容性是指在制備、加工和使用過程中，環(huán)氧板材料各組元之間的相互配合 程度。這主要包括兩大部分一物 理相容性和化學相容性。前者主要是指在應力作用下和溫度變化時，材料性能和材料參數(shù)之間的關(guān)系。這又可以分為力學相容性和熱物理相容性。力學相容性主要是指環(huán)氧板材料基體應有足夠的強度和韌性,可以將外部載荷均勻地傳遞到增強體上，而不會產(chǎn)生明顯的不連續(xù)現(xiàn)象。熱物理相容性則主要是指基體和增強體在溫度變化時相互配合的程度。本章主要介紹物理相容性的熱物理相容性問題。環(huán)氧板材料的化學相容性相對較為復雜,其中最重要的問題是基體與增強體的化學反應,本章也將對其進行簡要介紹。

環(huán)氧板材料相容性在環(huán)氧板材料設(shè)計、制備和服役時都有重要意義。對于金屬基和陶瓷基等應用于高溫的環(huán)氧板材料，在設(shè)計和制備時必須考慮增強體和基體可能的熱膨脹系數(shù)不匹配導致的物理不相容。對于很多金屬基環(huán)氧板材料，由于金屬活性較高,還要考慮基體和增強體的化 學反應。采用不同的工藝方法,可在定程度上控制環(huán)氧板材料的物理和化學不相容。 掌握環(huán)氧板材料物理、化學相容性產(chǎn)生的原因并對其控制，是環(huán)氧板材料設(shè)計者應具有的基本素質(zhì)。

(1)增強材料。增強材料是纖維增強環(huán)氧板材料的支撐骨架，它從根本上決定了拉擠制品的性能。拉擠成型工藝對增強材料的主要要求有不產(chǎn)生懸垂現(xiàn)象,纖維張力均勻，成帶性好，斷頭少、不易起毛,浸潤性好、樹脂浸漬速度快,強度及剛度高等。

在拉擠環(huán)氧板材料的增強材料中，應用最廣泛的是玻璃纖維無捻粗紗(纖維原絲進行合股、絡紗而得到的未加捻的紗線)、玻璃纖維連續(xù)氈及短切氈，也有的制品采用玻璃纖維無捻粗紗布及布帶等;另外，應用較多的是聚酯纖維(滌綸)及其織物。應用于航空航天工業(yè)及汽車工業(yè)等領(lǐng)域的先進拉擠環(huán)氧板材料則應用芳綸、碳纖維等高性能纖維及其織物作為增強材料。

相關(guān)研究人員研究出具有定的橫向增強效果的膨體無捻粗紗，如卷曲無捻粗紗和空氣變形無捻粗紗，能改善拉擠制品的表面質(zhì)量。為了保證拉擠成型玻璃纖維環(huán)氧板材料的橫向強度,還需采用短切原型氈、連續(xù)原絲氈、組合氈、無捻粗紗機織物和針織物等增強材料。此外，三維編織技術(shù)也被用于拉擠成型工藝,三維編織物的可設(shè)計性強，能很好地克服環(huán)氧板材料制品的層間剪切強度低、易于分層等問題。

(2)樹脂基體。拉擠成型工藝所用的樹脂主要為不飽和聚酯樹脂(90%左右)，根據(jù)制品的性能要求，也可采用環(huán)氧樹脂、甲基丙烯酸樹脂、乙烯基酯樹脂、酚醛樹脂等。拉擠成型用的樹脂要求有較高的耐熱性能、較快的固化性能和較好的潤濕性。根據(jù)拉擠環(huán)氧板材料制品的使用 要求和拉擠工藝條件,樹脂基體應滿足下述要求:①黏度較低，般在0.2 Pa.s以下,具有良好的流動性和對增強材料的浸潤性，便于樹脂充分浸漬增強材料。②固化收縮率較低,既可降低制品的固化收縮率，降低制品的內(nèi)應力，控制制品中微裂紋的發(fā)展，還可降低原材料成本。③I藝適用期較長和固化時間較短,以達到連續(xù)拉擠快速固化的要求。④黏結(jié)性好，只有樹脂基體對增強材料有良好的黏結(jié)性才能保證環(huán)氧板材料具有良好的力學性能。

隨著拉擠工藝的發(fā)展和拉擠制品的廣泛應用，各公司不斷推出了適用于拉擠成型工藝的專用聚脂樹脂。專用拉擠聚酯樹脂使固化收縮率及制品的表面質(zhì)量得到了改善.并改善了樹脂的適應期和固化速度,提高了拉擠速度。國內(nèi)外已有大量的拉擠專用樹脂供應,因而目前實際使用的不再是通用聚酯樹脂而是專用樹脂體系。

(3)德化及固化劑。催化劑的作用是引發(fā)熱固性不包和聚酯樹脂、乙烯基配樹脂以及丙烯

酸酯樹脂等交聯(lián)固化反應。通常拉擠工藝使用單一組成的催化體系,然而很多拉擠成型研究人員發(fā)現(xiàn)使用由低溫催化劑和高溫催化劑組成的環(huán)氧板催化劑效果更好。

在催化劑體系中往往還含有固化劑,固化劑的作用是降低固化溫度，加快固化速度,減少催化劑的用量。固化劑的選擇將直接影響基體的耐熱、力學和耐腐蝕等性能。業(yè)

(4)其他添加劑。其他添加劑包括脫模劑、填料、著色劑和阻燃劑等。

脫模劑能起到潤滑和脫模的作用，降低在牽引時物料所受的阻力，離模后制品表面完整、光滑。脫模劑按用法可分為外脫模劑和內(nèi)脫模劑。外脫模劑是將原液按照_定比例稀釋后噴到模具型腔內(nèi)生產(chǎn),內(nèi)脫模劑是按照生產(chǎn)原料的百分比添加進去生產(chǎn)。早期的拉擠工藝采用外脫模劑，常用的是硅油等,但外脫模劑用量很大且制品表面質(zhì)量不理想。為了滿足難度較大的拉擠工藝的各項特殊要求,現(xiàn)已多采用內(nèi)脫模劑。通常使用的內(nèi)脫模劑應滿足以下要求:①能均勻地分散在樹脂混合物中,并保證相當溫度下不聚集，無明顯上浮或下沉;②內(nèi)脫模劑的加人不影響樹脂的使用時間及其固化反應特性,不影響制品的性能;③對人體無毒性,不影響操作人員的身體健康;④內(nèi)脫模劑能在固化過程中及時遷移到樹脂表面。因此，所選擇的內(nèi)脫模劑必須是含有弱極性基團和非極性基團的表面活性劑類物質(zhì)，弱極性基團部分能使內(nèi)脫模劑均勻分散在環(huán)氧樹脂中，而非極性部分則起到良好的潤滑作用。

填料的主要目的是降低樹脂的成本，同時也能改善材料的某些性能。通常情況下，大多數(shù)無機填料可以提高材料的機械強度和硬度，減少固化收縮率，提高自熄性,增加樹脂黏度和降低流動性。

著色劑能改善拉擠制品的外觀，使制品更加豐富多彩。著色方法有外著色和內(nèi)著色兩種:外著色就是在制品表面上色，內(nèi)著色是將色料與樹脂在成型前混合使用。

某些樹脂在分子骨架上就帶有具有阻燃功能的官能團,但是很多樹脂體系還得依靠外加阻燃劑達到阻燃目的。阻燃劑包括有機鹵化物、有機磷化物以及某些無機氧化物(如三氧化二銻)等。

此外,為了改善拉擠工藝性和某些特殊性能還可添加一些特殊的添加劑,例如在為了消除樹脂中的氣泡、提高制品性能而加人的消泡劑等。

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