一、引言
隨著航空航天工業的發展，先進飛機、運載火箭和導彈、衛星等的高性能、高可靠性和低成本，很大程度上是由于新材料和新工藝的廣泛應用。先進復合材料是航空航天高技術產品的重要組成部分，它能有效降低飛機、運載火箭、導彈和衛星的結構重量，增加有效載荷和射程，降低成本。國外各類航空航天器結構已經廣泛采用了先進的纖維增強樹脂基復合材料，其中應用多的是碳纖維增強環氧樹脂復合材料。目前，先進復合材料已經取代了鋁合金，成為現代大型飛機的首要結構材料。
目前，國內在環氧樹脂增韌、增強研究方面取得了很大進展，但仍存在一些問題。如用反應性液態聚合物和熱塑性樹脂增韌環氧樹脂，可使沖擊強度成倍地提高，但模量、耐熱性能、拉伸性能均有所下降；用熱致液晶改性環氧樹脂雖然在增加韌性的同時，保持了其它力學性能和耐熱性，但其合成和原料來源困難，造價昂貴，且熱致性液晶的熱變形溫度很高，難與通用型基體聚合物匹配，加工成型困難。因此，今后環氧樹脂增韌增強的研究可從以下幾個方面著手：
（1）合成和尋找新的具有優異力學性能，能與環氧樹脂很好相容且能在環氧樹脂中分散良好的增韌增強材料。
（2）尋找新的制備方法，使改性劑和環氧樹脂成型、加工方便，改性易于進行。
（3）拓寬環氧樹脂研究和應用領域，使改性環氧樹脂真正得到廣泛的實際應用。
雙馬來酰亞胺是由聚酰亞胺樹脂派生的一類具有雙活性端基的化合物，在加熱或催化劑作用下可以交聯固化。具有優異的耐熱性、電絕緣性、透波性、阻燃性、耐候性，良好的力學性能和尺寸穩定性。其成型工藝類似于環氧樹脂，原材料來源廣泛、成本低廉。作為先進復合材料的樹脂基體、耐高溫絕緣材料和膠粘劑等，雙馬來酰亞胺廣泛應用于航空航天、機械電子、交通運輸等工業領域。但是，目前商品化的雙馬來酰亞胺還存在著熔點高、溶解性差、成型溫度高、固化物脆性大等缺點。對雙馬來酰亞胺的改性主要是在不降低其優良耐熱性的前提下，盡量降低熔點和成型溫度，改善溶解性、加工性能和韌性等。
氰酸酯樹脂具有優良的力學、耐熱、耐濕熱和介電性能，其介電常數和介電損耗在比較寬的溫度（-50℃～230℃）和電磁波頻率范圍內變化較小，主要用于高性能印刷電路板基材和先進戰斗機雷達罩樹脂基體。20世紀80年代開始應用于雷達天線罩。如BASF公司的一種以氰酸酯/石英纖維復合材料做成的天線罩，比環氧樹脂制備的天線罩介質損耗小3倍，介電常數降低10%，吸濕率更小，濕態介電性能更優。但氰酸酯樹脂存在固化后脆性較大的缺點，可以通過共混和共聚來改善。共混改性主要是在氰酸酯樹脂中加入少量橡膠或高性能熱塑性樹脂；共聚改性主要是用環氧樹脂、雙馬來酰亞胺或帶不飽和雙鍵的化合物等與氰酸酯樹脂進行聚合反應來改善。
聚酰亞胺樹脂（PI）是近年來研究多的耐高溫樹脂，其在很寬的溫度和頻率范圍內仍能保持較高的介電性能。PI復合材料的力學強度相當于或超過環氧復合材料，是一種理想的高性能導彈天線罩材料。其缺點是固化困難，常需高溫高壓和復雜的升溫程序；由于反應生成的水或溶劑的存在導致孔隙率較高，從而引起吸潮，使電性能降低。典型代表是PMR型PI，代PMR型PI的代表有美國的PMR-15、Larc-RP-46和國內的KH-304、LP-15等，可在316℃下長期使用；第二代PMR型PI的代表有美國的PMR-Ⅱ-50、V-CAP-75、AFR-700B和國內的KH-305、KH- 307、KH-320B、KH-330、KH-310- 10、MPI等，可在370℃下長期使用；第三代PMR型PI的目標是長期使用溫度達到426℃以上。
美國用PI復合材料制作航天發動機的渦輪葉片，B-2隱形轟炸機的機身基材；在航天飛機軌道器上用GR/ PI代替鋁制主結構件，可以減重1.5 萬磅以上；石墨纖維增強PI復合材料具有優異的耐高溫性能和力學性能，以及優良的介電性能，可作為高速巡航導彈的雷達天線罩；可用添加重金屬粉末的PI制造用來保護鼻錐、舵面和航空電子設備的輻照防護罩。PI以多種形式得到了廣泛應用。PI樹脂用作先進復合材料的樹脂基體，可用于制備絕緣漆、耐高溫涂料、耐高溫膠黏劑和密封劑、耐高溫工程塑料；PI薄膜可用作電機絕緣及電纜繞包材料，柔性印刷線路板、太陽能電池底板及耐高溫襯底等；PI纖維可用作先進復合材料的增強劑、高溫過濾材料及防彈防火織物；PI泡沫塑料可作用耐高低溫隔熱和吸音材料。
高性能熱塑性樹脂主要包括聚酰胺類、聚碳酸酯、聚甲醛、聚砜類、聚苯硫醚和聚醚酮類等樹脂。該樹脂不僅使材料的耐熱性能得到極大提高，也使以該樹脂為基體制作的復合材料的力學性能得到提高。熱塑性樹脂具有加工周期短、高韌性、可修復、易于二次成型和可長期儲存等特點，應用范圍在逐步擴大。
隨著航空航天工業的發展，先進飛機、運載火箭和導彈、衛星等的高性能、高可靠性和低成本，很大程度上是由于新材料和新工藝的廣泛應用。先進復合材料是航空航天高技術產品的重要組成部分，它能有效降低飛機、運載火箭、導彈和衛星的結構重量，增加有效載荷和射程，降低成本。國外各類航空航天器結構已經廣泛采用了先進的纖維增強樹脂基復合材料，其中應用多的是碳纖維增強環氧樹脂復合材料。目前，先進復合材料已經取代了鋁合金，成為現代大型飛機的首要結構材料。
目前，國內在環氧樹脂增韌、增強研究方面取得了很大進展，但仍存在一些問題。如用反應性液態聚合物和熱塑性樹脂增韌環氧樹脂，可使沖擊強度成倍地提高，但模量、耐熱性能、拉伸性能均有所下降；用熱致液晶改性環氧樹脂雖然在增加韌性的同時，保持了其它力學性能和耐熱性，但其合成和原料來源困難，造價昂貴，且熱致性液晶的熱變形溫度很高，難與通用型基體聚合物匹配，加工成型困難。因此，今后環氧樹脂增韌增強的研究可從以下幾個方面著手：
（1）合成和尋找新的具有優異力學性能，能與環氧樹脂很好相容且能在環氧樹脂中分散良好的增韌增強材料。
（2）尋找新的制備方法，使改性劑和環氧樹脂成型、加工方便，改性易于進行。
（3）拓寬環氧樹脂研究和應用領域，使改性環氧樹脂真正得到廣泛的實際應用。
雙馬來酰亞胺是由聚酰亞胺樹脂派生的一類具有雙活性端基的化合物，在加熱或催化劑作用下可以交聯固化。具有優異的耐熱性、電絕緣性、透波性、阻燃性、耐候性，良好的力學性能和尺寸穩定性。其成型工藝類似于環氧樹脂，原材料來源廣泛、成本低廉。作為先進復合材料的樹脂基體、耐高溫絕緣材料和膠粘劑等，雙馬來酰亞胺廣泛應用于航空航天、機械電子、交通運輸等工業領域。但是，目前商品化的雙馬來酰亞胺還存在著熔點高、溶解性差、成型溫度高、固化物脆性大等缺點。對雙馬來酰亞胺的改性主要是在不降低其優良耐熱性的前提下，盡量降低熔點和成型溫度，改善溶解性、加工性能和韌性等。
氰酸酯樹脂具有優良的力學、耐熱、耐濕熱和介電性能，其介電常數和介電損耗在比較寬的溫度（-50℃～230℃）和電磁波頻率范圍內變化較小，主要用于高性能印刷電路板基材和先進戰斗機雷達罩樹脂基體。20世紀80年代開始應用于雷達天線罩。如BASF公司的一種以氰酸酯/石英纖維復合材料做成的天線罩，比環氧樹脂制備的天線罩介質損耗小3倍，介電常數降低10%，吸濕率更小，濕態介電性能更優。但氰酸酯樹脂存在固化后脆性較大的缺點，可以通過共混和共聚來改善。共混改性主要是在氰酸酯樹脂中加入少量橡膠或高性能熱塑性樹脂；共聚改性主要是用環氧樹脂、雙馬來酰亞胺或帶不飽和雙鍵的化合物等與氰酸酯樹脂進行聚合反應來改善。
聚酰亞胺樹脂（PI）是近年來研究多的耐高溫樹脂，其在很寬的溫度和頻率范圍內仍能保持較高的介電性能。PI復合材料的力學強度相當于或超過環氧復合材料，是一種理想的高性能導彈天線罩材料。其缺點是固化困難，常需高溫高壓和復雜的升溫程序；由于反應生成的水或溶劑的存在導致孔隙率較高，從而引起吸潮，使電性能降低。典型代表是PMR型PI，代PMR型PI的代表有美國的PMR-15、Larc-RP-46和國內的KH-304、LP-15等，可在316℃下長期使用；第二代PMR型PI的代表有美國的PMR-Ⅱ-50、V-CAP-75、AFR-700B和國內的KH-305、KH- 307、KH-320B、KH-330、KH-310- 10、MPI等，可在370℃下長期使用；第三代PMR型PI的目標是長期使用溫度達到426℃以上。
美國用PI復合材料制作航天發動機的渦輪葉片，B-2隱形轟炸機的機身基材；在航天飛機軌道器上用GR/ PI代替鋁制主結構件，可以減重1.5 萬磅以上；石墨纖維增強PI復合材料具有優異的耐高溫性能和力學性能，以及優良的介電性能，可作為高速巡航導彈的雷達天線罩；可用添加重金屬粉末的PI制造用來保護鼻錐、舵面和航空電子設備的輻照防護罩。PI以多種形式得到了廣泛應用。PI樹脂用作先進復合材料的樹脂基體，可用于制備絕緣漆、耐高溫涂料、耐高溫膠黏劑和密封劑、耐高溫工程塑料；PI薄膜可用作電機絕緣及電纜繞包材料，柔性印刷線路板、太陽能電池底板及耐高溫襯底等；PI纖維可用作先進復合材料的增強劑、高溫過濾材料及防彈防火織物；PI泡沫塑料可作用耐高低溫隔熱和吸音材料。
高性能熱塑性樹脂主要包括聚酰胺類、聚碳酸酯、聚甲醛、聚砜類、聚苯硫醚和聚醚酮類等樹脂。該樹脂不僅使材料的耐熱性能得到極大提高，也使以該樹脂為基體制作的復合材料的力學性能得到提高。熱塑性樹脂具有加工周期短、高韌性、可修復、易于二次成型和可長期儲存等特點，應用范圍在逐步擴大。
