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福建大联新型材料发展有限公司 革、PU-PVC复合革及

福建大联新型材料发展有限公司 革、PU-PVC复合革及
福建大联新型材料发展有限公司 革、PU-PVC复合革及

福建大联新型材料发展有限公司PU革、PU-PVC复合革及无纺布生产项目

环境影响报告书简本

1工程概况及主要建设内容

福建大联新型材料发展有限公司PU革、PU-PVC复合革及无纺布生产项目主体工程的包括6条湿法合成革生产线、5条干法合成革生产线、3条PU-PVC复合革生产线、2条无纺布生产线,并配套建设配料系统和后处理装置;辅助工程的建设内容包括罐区、DMF回收系统等;公用工程包括1台500万大卡、1台800万大卡、2台1000万大卡导热油炉,循环水系统和空压配电装置;环保设施包括污水处理设施、事故池、DMF废气回收处理系统、导热油炉烟气处理系统、固体废物贮存间等。

项目生产能力为:6条湿法PU革生产线年产3000万米贝斯、5条干法PU革生产线年产3000万米合成革、3条PU-PVC复合革生产线年产1800万米复合革、2条无纺布生产线年产无纺布600万米。

2 环境现状与主要环境问题

2.1环境现状

(1)环境空气质量现状

由大气环境质量现状监测结果可知,目前该区域SO

2、TSP、NO

2

都符合《环境空气

质量标准》(GB3095-1996)二级标准,DMF符合评价标准要求,TVOC符合《室内环境空气质量标准》(GB/T18883-2002)。周边环境空气质量良好。

(2)水环境质量现状

均溪、洪坑溪的pH、高锰酸盐指数、生化需氧量、氨氮、SS、总磷、总氮、二甲基甲酰胺、甲苯共9项因子的监测浓度均小于Ⅲ类标准限值,超标率为0。说明均溪、洪坑溪水环境质量现状良好,能够达到现有环境功能要求,具有一定的环境剩余容量。

本项目区域地下水各监测指标均满足《地下水质量标准》(GB/T14848-93)中Ⅲ类标准,地下水环境质量较好。

⑶声环境质量现状

根据环境噪声现状监测结果表明,厂址区域环境噪声值均能符合GB3096-2008《声环境质量标准》中的3类区标准要求。

2.2主要环境问题

根据PU合成革生产线的工艺特点和产排污分析,该项目的主要污染特征是:

⑴生产废水产生量少,浓度高,变化幅度大,废水成分比较复杂等;

⑵PU革生产过程有机废气排放种类多、数量大。

⑶过滤废渣、精馏塔釜底液等危险废物的处置;

⑷危险化学品贮存和生产过程中潜在的环境风险。

因此,项目生产废水排放对污水厂的影响和处理后排放对均溪的影响;废气处理和排放对区域及敏感目标的影响;环境风险影响,以及危险废物的处理处置是本项目的主要环境问题。企业现阶段已建设部分存在的主要问题及整改措施及建议如表1所示。企业还有很多环保措施未落实到位,要求企业应立即停止生产,对企业存在环保措施不完善的地方进行整改完后及在取得环保局的环评批复后才可进行生产。

表1 企业已建工程整改措施一览表

3工程的环境影响评价结论

3.1大气环境

(1)环境保护目标

大气环境的保护对象为厂区附近的村庄,确保环境空气质量达到GB3095-1996《环境空气质量标准》二级标准。主要环境保护目标见表2。

表2 大气环境保护目标一览表

(2)大气环境影响

从区域大气环境容量及环境风险可控性方面考虑,本项目应分期实施,一期实施3干4湿3条PU-PVC,二期实施2干2湿,园区管委会应在京口工业集中区内合成革企业一期工程完成竣工环保验收后,组织进行区域性环境后评估,经三明市环保局审核同意后,方可实施二期工程。

本项目选址及总平面布置合理,根据污染源的排放强度和排放方式,对本项目污染源进行的大气预测结果可知,根据大气环境影响预测结果及大气环境防护距离计算结果,各关心点基本能符合《环境空气质量标准》(GB3095-1996)中的二级标准限值等相关标准要求,仅甲苯、DMF小时浓度略有超标,但全年小时超标率均小于1%,总体上对周边居民点影响较小。网格预测点大气预测结果SO2、NO2、DMF、甲苯小时浓度值,VOCs日均网格浓度值均出现超标,但超标率均较低,其他均能达标。同时本项目厂界外300米的防护距离内无居民住宅等大气环境敏感目标,大气污染控制措施较到位,因此从大气影响方面,本项目建设是可行的。

(3)大气污染防治措施

(1)工艺废气治理措施:

目前厂区已建一条干法线配套一套DMF喷淋塔、一条复合革生产线配套一套DMF喷淋塔和一套DOP静电回收系统,排气筒高度为18米。

一期工程建设3条干法生产线配套3套DMF喷淋塔、4条湿法线配套2套DMF喷淋塔、3条PU-PVC复合革生产线配套3套DMF喷淋塔和3套DOP静电回收装置,配料间和后处理车间各建设一套DMF喷淋塔。无纺布车间、后处理磨皮工段各建设一套袋式除

尘器。

二期工程建设2条干法生产线、2条湿生产线,干法生产线建设一套DMF喷淋塔,2条湿法生产线建设DMF喷淋塔。

这样,一期工程DMF喷淋塔11套、DOP静电回收系统3套,全厂共有DMF喷淋塔14套、DOP静电回收系统3套。

(2)导热油炉燃煤烟气采用麻石水膜除尘、双碱脱硫和选择性非催化还原法脱硝处理后50米高烟囱排放。

(3)控制废气无组织排放的措施:

①产生大气污染物的生产工艺和装置必须设立局部或整体气体收集系统和集中净化处理装置。如干法车间涂覆台上方安装集气罩,烘干段采用全包围结构;湿法车间涂覆工序建有涂覆间,上方安装集气罩;后处理车间烘干工序采用全包围结构;DMF贮罐采用拱顶罐安装呼吸阀。

②净化后的气体由排气筒排放,废气排气筒高度不低于15米(通过DMF环境容量计算,含DMF废气排气筒高度需不低于20米),并高于周围200米范围内的建筑3米以上;

③盛装含油VOCs物料的容器必须安装密封盖;

④配料、磨皮、抛光等处理产生的粉尘以及其他工艺过程中产生的颗粒物应收集并采用适当的除尘设施进行处理;

⑤生产设施应采取合理的通风措施,不得故意稀释排放

⑥水环真空泵循环水池和污水处理设施厌氧池加盖密闭。

3.2水环境

(1)水环境保护目标

项目废水经预处理后进大田县京口工业集中区污水处理厂处理后排入均溪,水环境保护目标为大田县京口工业集中区污水处理厂尾水排污口均溪下游水域。

(2)对水环境的影响

本项目拟自建一套200吨/日“缺氧+强化好氧生物”的污水处理设施,废水处理达到《合成革与人造革工业污染物排放标准》新建企业水污染物排放限值的2倍控制(其中特征污染物按1倍控制,即:DMF2mg/L、甲苯0.1 mg/L)(大田县京口工业集中区污

水处理厂接管指标高于该标准)后,排入大田县京口工业集中区污水处理厂处理。大田县京口工业集中区污水处理厂目前一期日处理5000吨的工程及管网的建设进度可与本项目建设进度相衔接,处理工艺可满足PU合成革企业的废水处理要求。本项目废水正常处理达标后进入大田县京口工业集中区污水处理厂处理,不会影响其正常运行;但若是项目废水非正常排放,将对大田县京口工业集中区污水处理厂的正常运行造成影响。

根据《大田县京口工业集中区污水处理厂工程环境影响报告书(报批本)》中的预测结论大田县京口工业集中区污水处理厂一期和二期尾水在正常排放时,对均溪河水体水质影响较小。评价范围流域内水体均保持在Ⅲ类水质范围内;尾水在事故排放时,对排污口附近对均溪河现状水质影响较大。

⑶水污染防治措施

①PU合成革湿法生产线凝固水洗过程产生的中间废水和各喷淋塔排放废水全部收集至废水罐,采用五塔三效精馏装置进行回收处理。

②针对工程废水污染物浓度高,水质波动大,采用“缺氧+强化好氧生物”处理工艺处理符合园区污水厂接管指标后,进园区污水厂集中处理。

③厂区严格落实清污分流、雨污分流,地面污水及初期雨水收集后排入污水管网,雨水收集后排入雨水管网。

④厂区废水管道需设置为明管,且布设于管廊内,废水罐区、DMF精馏回收装置区及储罐区需设置围堰。

⑤为了保证废水的达标排放,杜绝污染事故的发生,应加强废水处理设施的管理,保障其正常运行。为防止因废水处理设施故障造成的事故性排放,可加大污水处理系统调节池的设计,防止生产过程事故性排水对处理系统造成冲击。另外,还应在废水处理装置出口增设一监控池,对装置出水进行监控,达标后排入污水管网,否则返回处理装置,重新调试和处理。

3.3地下水环境

3.3.1地下水环境的影响

(1)该项目为地下水Ⅰ类建设项目,地下水环境影响评价等级为三级。

(2)拟建项目可能对下水造成污染的途径主要有:污水处理站、固废集中堆放场地、事故池、污水管网渗漏等污水下渗对地下水造成的污染。在项目对可能产生地下水影响

的各项途径进行有效预防,确保各项防渗措施得以落实,并加强维护和厂区环境管理的前提下,可有效控制项目废水污染物下渗现象,避免污染地下水,因此正常情况下本项目不会对区域地下水环境产生明显影响。

(3)在项目对可能产生地下水影响的各项途径进行有效预防,确保各项防渗措施得以落实,并加强维护和厂区环境管理的前提下,可有效控制项目废水污染物下渗现象,避免污染地下水,因此项目不会对区域地下水环境产生明显影响。

3.3.2地下水污染防治措施

①控制污染源头:建设项目各项废水必须进行处理,并对水质应长期、定期监测,水质须达到园区污水厂接管指标后才可排放。

②根据本项目厂区可能泄漏至地面区域污染物的性质和生产单元的构筑方式,将厂区划分为重点污染防治区、一般污染防治区和非污染防治区。

本项目重点污染防治区主要包括厂区内的废水收集池、排水沟、污水处理站、事故池、配料间、洗桶区、原料堆场及固废场等区域,该区域应严格按照重点污染防治区防渗防漏要求进行设计,地面采取粘土铺底,再在上层铺设10-15cm的水泥进行硬化,并铺环氧树脂防渗;本项目一般污染防治区主要包括生产车间、DMF精馏回收装置区、仓库等区域,该区域应严格按照一般污染防治区防渗防漏要求进行设计,采取粘土铺底,再在上层铺10~15cm的水泥进行硬化。

3.4声环境

(1)声环境保护目标

确保厂界噪声达标。

(2)噪声影响

厂界昼间噪声预测值均符合GB12348-2008《工业企业厂界环境噪声排放标准》中的3类标准,同时本项目所处区域为工业集中区,厂址周边为工业区规划道路及工业区建设用地,最近的敏感点均在300m以外,因此,本项目的建设对声环境敏感目标的影响不大;在采取降噪减震等环保措施下,项目厂界噪声可达标排放。

(3)噪声防治措施

本项目投产后设备噪声对环境的影响不大。为确保厂界噪声达标,建设单位应严格按项目设计和本评价提出的综合控制和防治措施。主要控制措施如下:

①应将锅炉房鼓、引风机设立在独立风机房内,风机进出口安装消声器。

②空压机和泵类分别设在独立房间内。

③所有机械设备的安装,其基础均应作减振处理。

④加强设备管理和维护,保持设备处于良好的运转状态,避免设备运转不正常造成的厂界噪声升高。

⑤加强绿化,利用树木降低噪声值。

3.5固体废物

项目总体工程的固体废物产生量共2891.56t/a,其中一般固体废物2454.82t/a,其中废离型纸、导热油炉除尘污泥、灰渣、磨皮粉尘、无纺布粉尘集中外售、综合利用,生活垃圾交由环卫部门处置;危险废物436.74t/a,其中中间废水过滤废渣、污泥、废导热油、洗桶渣、废DOP油和精馏塔残液送有资质单位无害化处置,废原料包装桶由生产厂家回收。

3.6环境风险

该项目的主要风险是生产装置管道泄漏,储罐发生泄漏、火灾和爆炸,风险分析结果表明,该项目工艺装置和储罐区的火灾风险程度属于较轻级别,属于公众可接受水平,但需要安全补偿,主要体现在设置紧急排放和控制设备、特别检测仪表、远距离操作设备、四周布设喷水雾装置、有机溶剂浓度报警器等。

通过加强生产安全管理和采取必要的安全防范措施,可将泄漏造成的危害性降至最小。因此该厂区具有较强的抗风险能力,从环境风险分析角度考虑,该项目建设是可行的。

为杜绝环境风险事故对环境的造成污染事件,企业应采取三级防控措施,将环境风险事故排水及污染物控制在储罐区、装置区,环境风险事故排水及污染物控制在事故池内。主要措施:(a)按照《石油化工企业设计防火规范》GB50160-2008设置装置区、储罐区围堰,按照《储罐区防火堤设计规范》设置储罐区防火堤。(b)建立完善的厂区污水管网和雨水排放管网,雨水排放系统应有完备的切换装置。(c)企业应设置500m3的事故应急池或终端事故缓冲池,防止事故废水造成环境污染。

根据环保部(环发〔2010〕113号)《突发环境事件应急预案管理暂行办法》,建

设单位应当编制环境应急预案。预案的编制、评估、备案和实施等应按《突发环境事件应急预案管理暂行办法》(环发〔2010〕113号)规定执行。

3.7公众参与

(1)通过调查表示,该项目建设的公众普及率不够,有待于进一步提高。

(2)在项目建设信息公开及报告书简本公布之后,建设单位及我评价单位未接到公众的反馈意见。

(3)公众基本都认为项目建设能促进地方的经济发展,选址基本合理,都赞成和有条件赞成该项目的建设。同时本评价还针对距离项目较近的后头垵村和京口村部分有条件赞成群体进行了电话回访,该部分调查者了解后,表示主要担心企业会不按照报告中提出的环保治理措施进行运行,本评价单位人员将具体的本项目环保竣工验收要求及环境管理具体要求介绍给他们,他们听后表示可以支持该项目的建设。

(4)大部分公众认为该项目运营过程中会存在固废、废气、噪声、废水等方面的影响。希望建设单位采取有效的治理措施,实现达标排放,减少项目运营过程中对环境的负面影响。

(5)为确保公众反映的意见得到采纳和实施,建设单位必须严格按照报告书提出的要求,落实各项污染治理措施,把公众意见要求纳入工程环保管理和监测计划中,并取得当地环保部门的检查和监督。

3.8环境管理及环保投资

⑴环保投资约2690万元,占工程总投资1.6亿元的16.8%。

⑵要求设立专职环保人员,负责日常环境管理和环境监测。建立环保档案,收集保存环保文件和监测资料档案,落实监测计划。

3.9总量控制

、根据国家有关总量控制计划,本项目需要实施总量控制的污染物:COD、氨氮、SO

2 NOx。另外,结合本项目的具体情况,将废水中排放的DMF、锅炉烟尘、工艺废气、工业固体废物等污染物的允许排放量加以控制。

经核算,本项目总量控制指标如表3、4所示。

本项目属于新建项目,在采取有效的环保治理措施,实现达标排放后,全厂新增的

41.73t/a、NOx34.52t/a。项目总量由环总量指标为:COD2.41t/a、氨氮0.32t/a、SO

2

保部门在区域内进行调配。

4项目建设的环境可行性结论

4.1产业政策符合性

该项目生产高档聚氨酯合成革产品,可替代天然皮革制品,广泛应用于制鞋、箱包、服装、汽车内饰、装饰及军工、航天行业,本项目所采用的生产工艺、规模和设备均不属于国家发改委第9号令《产业结构调整指导目录(2011年本)》中淘汰类和限制的建设项目。

PU-PVC符合革(PVC段有发泡)不属于《产业结构调整指导目录(2011年本)》中限制类“聚氯乙烯普通人造革”(普通人造革又称不发泡人造革)生产线。

无纺布生产设备及工艺不属于国家发改委第9号令《产业结构调整指导目录(2011年本)》中淘汰类和限制的建设项目。

该项目已经大田县发展和改革局以闽发改备[2011]G12062号对本项目予以备案。因此该项目的建设符合国家产业政策。

4.2选址合理性

本项目选址基本符合福建省流域水环境保护条例、大田县城总体规划、大田县土地利用总体规划、大田县生态功能区划、环境功能区划、大田京口工业项目集中区控制性详细规划及大田县“十二五”合成革产业发展规划。项目选址可行。

4.3清洁生产符合性

对照《清洁生产标准合成革工业》(HJ 449-2008),从生产工艺与装备要求、资源能源利用指标、污染物产生指标(末端治理前)、废物回收利用指标和环境管理要求等五个清洁生产指标分析,本项目总体清洁生产水平可达到二级,其中综合能耗、取水量、废水及主要污染物COD、DMF产生量,溶剂回收率等指标达到一级水平。

大田县“十二五”合成革产业发展规划环评及审查意见提出,工业集中区入区项目须采用国内外先进水平的生产工艺、设备,采用技术可靠、经济合理的污染防治措施,资源利用率、水重复利用率及污染治理措施须达清洁生产国内先进水平。项目总体清洁生产水平达到二级以上水平。

综上所述,本项目符合清洁生产要求。

4.4区域环境功能达标

项目所在区域环境质量现状较好,有接纳拟建工程达标排放污染物的容量,项目投产后不影响区域环境功能区的达标。

5评价总结论

福建大联新型材料发展有限公司PU革、PU-PVC复合革及无纺布生产项目选址在大田县京口工业集中区,项目符合国家产业政策,选址符合工业集中区规划布局和大田

县总体规划要求。项目清洁生产达到国内清洁生产先进水平。通过落实配套的环保措施,可实现污染物的达标排放,满足环境功能区划要求。通过在设计、施工、运营阶段全面落实环评报告书提出的各项污染防治措施和风险防范措施,从环境保护的角度论证,项目建设可行。

从区域大气环境容量及环境风险可控性方面考虑,本项目应分期实施,一期实施3干4湿3条PU-PVC,二期实施2干2湿,园区管委会应在京口工业集中区内合成革企业一期工程完成竣工环保验收后,组织进行区域性环境后评估,经三明市环保局审核同意后,方可实施二期工程。

6对策与要求

6.1项目竣工环境保护验收要求

建设单位在该项目建成试运行三个月内,应向负责审批的环保主管部门申请项目竣工环境保护验收手续。

6.2要求

(1)项目厂区环保措施未配套齐全时,项目不得进行试生产。

(2)确实落实厂区收集、导流、拦截、降污等环境风险防范设施,防止泄漏物质、消防水、污染雨水等扩散至外环境。

(3)在试生产前建设单位应按照《突发环境事件应急预案管理暂行办法》(环发〔2010〕113号)的要求,组织编制环境应急预案,并向环保部门备案。

(4)施工期应聘请有资质单位开展环境监理工作。

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航空航天复合材料技术发展现状 2008-11-25 中国复合材料在线[收藏该文章] 材料的水平决定着一个领域乃至一个国家的科技发展的整体水平;航空、航天、空天三大领域都 对材料提出了极高的要求;材料科技制约着宇航事业的发展。 固体火箭发动机以其结构简单,机动、可靠、易于维护等一系列优点,广泛应用于武器系统及航 天领域。而先进复合材料的应用情况是衡量固体火箭发动机总体水平的重要指标之 一。在固体发动机研制及生产中尽量使用高性能复合材料已成为世界各国的重要发展目标, 目前已拓展到液体动力领域。科技发达国家在新材料研制中坚持需求牵引和技术创新相结合,做到了需求牵引带动材料技术发展,同时材料技术创新又推动了发动机水平提高的良性发展。 目前,航天动力领域先进复合材料技术总的发展方向是高性能、多功能、高可靠及低成本。 作为我国固体动力技术领域专业材料研究所,四十三所在固体火箭发动机各类结构、功能复合材料研究及成型技术方面具有雄厚的技术实力和研究水平,突破了我国固体火箭发动 机用复合材料壳体和喷管等部件研制生产中大量的应用基础技术和工艺技术难关,为我国的 固体火箭发动机事业作出了重要的贡献,同时牵引我国相关复合材料与工程专业总体水平的 提高。建所以来,先后承担并完成了通讯卫星东方红二号远地点发动机,气象卫星风云二号 远地点发动机,多种战略、战术导弹复合材料部件的研制及生产任务。目前,四十三所正在 研制多种航天动力先进复合材料部件,研制和生产了载人航天工程的逃逸系统发动机部件。 二、国内外技术发展现状分析 1、国外技术发展现状分析 1.1结构复合材料 国外发动机壳体材料采用先进的复合材料,主要方向是采用炭纤维缠绕壳体,使发动机质量比有较大提高。如美国“侏儒”小型地地洲际弹道导弹三级发动机(SICBM-1 、-2、- 3 )燃烧室壳体由IM-7炭纤维/HBRF-55A 环氧树脂缠绕制作,IM-7炭纤维拉伸强度为 5 300MPa , HBRF-55A 环氧树脂拉伸强度为84.6MPa,壳体容器特性系数(PV/Wc )>3 9KM ;美国的潜射导弹“三叉戟II (D5 )”第一级采用炭纤维壳体,质量比达0.944,壳 体特性系数43KM,其性能较凯芙拉/环氧提高30% 国外炭纤维的开发自八十年代以来,品种、性能有了较大幅度改观,主要体现在以下两个方 面:①性能不断提高,七、八十年代主要以3000MPa的炭纤维为主,九十年代初普遍使用 的IM7、IM8纤维强度达到5300MPa,九十年代末T1000纤维强度达到7000MPa,并已开始工程应用;②品种不断增多,以东丽公司为例,1983年产的炭纤维品种只有4种,至U 1995 年炭纤维品种达21种之多。不同种类、不同性能的炭纤维满足了不同的需要,为炭纤维复合材料的广泛应用提供了坚实的基础。 芳纶纤维是芳族有机纤维的总称,典型的有美国的Kevlar、俄罗斯的APMOC,均已在多 个型号上得到应用,如前苏联的SS24、SS25洲际导弹。俄罗斯的APMOC纤维生产及其应 用技术相当成熟,APMOC纤维强度比Kevlar高38%、模量高20%,纤维强度转化率已达到75%以上。PBO纤维是美国空军1970年开始作为飞机结构材料而着手研究的产品,具有刚

聚合物基复合材料的发展现状和最新进展

聚合物基复合材料的发展现状和最新进展 摘要聚合物基复合材料以聚合物为基体,玻璃纤维、碳纤维、芳纶等为增强材料复合而成。主要包括热固性复合材料和热塑性复合材料。本文先介绍聚合物基复合材料的最新性能研究,再简单介绍下最近几年的研究热点,最后从应用角度谈一谈聚合物基复合材料的发展现状和最近进展。 关键词聚合物基复合材料发展现状最近进展 一、引言 我国聚合物基复合材料的研究始于1958 年,第一个产品就是我们所熟知的玻璃钢。我国热塑性树脂基复合材料开始于20世纪80年代末期,近20年来取得了快速发展。迄今,我国已经成功将碳纤维、芳纶纤维、高强度玻璃纤维三大增强纤维增强高性能聚合物基复合材料实用化,其中高强度玻璃纤维增强复合材料已达到国际先进水平,形成了年产500t的规模[1]。随着科技的高速发展,传统聚合物基复合材料已不能满足使用需求,对高性能、耐高温、耐磨损、耐老化性能的研究不断深入。新型复合材料的出现也给该领域带来了更大的发展前景,进而在军事、航空航天、交通,乃至日常生活中的广泛运用也使得该领域具有巨大的发展空间和良好的市场前景[2]。 二、性能研究进展 常见的高性能耐高温聚合物材料有聚四氟乙烯(PTFE)、聚醚醚酮(PEEK)、聚苯硫醚(PPS)、聚酰亚胺(PI)等。研究发现液晶材料能很好的提高PTFE的耐磨损性能,将PEEK与其它聚合物共混或采用碳纤

维(CF)、玻璃纤维(GF)、无机纳米粒子等复合增强,已成为制备摩擦学性能和力学性能更优异的PEEK复合材料的首选[3]。美国一家PI复合材料供应商,主要生产不含MDA型PI/碳纤维、玻璃纤维、石英纤维单向带、织物以及预制品。该公司开发的900HT材料的瓦约为426℃,使用温度最高816℃,可采用热压罐、模压以及某些液体模塑工艺加工[4]。该材料还具有十分优异的热氧化稳定性,因此尤其适用于制造在高温氧气环境中长期工作的发动机以及机身部件[5]。 聚合物基复合材料在自然环境下使用,性能会受到许多环境因子(如紫外辐射、臭氧、氧、水、温度、湿度、微生物、化学介质等)的影响。这些环境因子通过不同的机制作用于复合材料,导致其性能下降、状态改变、直至损坏变质,通常称之为“腐蚀”或“老化”[6]。环境因素对复合材料性能的影响主要是通过树脂基体、增强纤维以及树脂/纤维粘接界面的破坏而引起性能的改变。陈跃良等分析了湿热老化、化学侵蚀和大气老化对复合材料的作用机理及对其力学性能的影响[7],也提出了复合材料老化寿命预测方法。 对于大多数聚合物材料而言,阻燃性能不佳,加入阻燃剂往往是必须的。从阻燃剂发展趋势来看,以高效、价廉、无卤素、无污染为特征的无机类阻燃剂符合世界各国发展环保型材料,推进可持续发展战略的政策要求。无机阻燃剂可以单独使用,也可以与有机阻燃剂复配使用,产生协同效应,起到很好的阻燃效果,是目前阻燃剂发展的主流。而其中的氢氧化物阻燃剂被认为是最有发展前途的、环境友好的无机阻燃剂, 成为近几年各国研究的热点[8]。Kazuki等研究发现了含

复合材料的发展前景,发展与应用

复合材料的发展及应用 随着科学技术迅速发展,特别是尖端科学技术的突飞猛进,对材料性能提出越来越高,越来越严和越来越多的要求。在许多方面,传统的单一材料已不能满足实际需要。这时候复合材料就出现在了这百家争鸣的舞台上。 基本概论 复合材料是由两种或两种以上物理和化学性质不同的物质组合而成的一种多相固体材料。此定义来自ISO。在复合材料中,通常有一相为连续相,称为基体;另一相为分散相,称为增强材料。从上述定义中可以看出,复合材料是两个或多个连续相与一个或多个分散相在连续相中的复合,复合后的产物为固体时才称为复合材料。所以我们可根据增强材料与基体材料的名称来给复合材料命名,增强基体复合材料。如:玻璃钎维环氧树脂复合材料,可写作玻璃/环氧复合材 料。 分类与性能 按增强材料形态分类可分为(1)连续纤维复合材料;(2)短纤维复合材料;(3)粒状填料复合材料;(4)编织复合材料。按增强纤维种类分类可分为(1)玻璃纤维复合材料;(2)碳纤维复合材料;(3)有机,金属,陶瓷纤维复合材料。在此篇文章中主要讨论以基体材料分类的几种复合材料。1.聚合物基复合材料——比强度,比模量大;耐疲劳性好;减震性好;过载时安全性好;具有多种功能性;

有很好的加工工艺性。2金属基复合材料——高比强度,高比模量;导热,导电性能;热膨胀系数小,尺寸稳定性好;良好的高温性能;耐磨性好;良好的疲劳性能和断裂韧性;不吸潮,不老化,气密性好。此外还有陶瓷,水泥基复合材料,都有与上类似的特点。 基体材料 一:金属材料 选择基体的原则:使用要求,组成特点,基体金属与增强物的相 容性。 结构复合材料的基体:450℃以下的轻金属基体(“铝基和镁基”用于航天飞机,人造卫星,空间站,汽车发动机零件,刹车盘等);450-700℃的复合材料的金属基体(“钛合金”用于航天发动机);1000℃以上的高温复合材料的金属基体(“镍基,铁基耐热合金和金属间化合物”用于燃气轮机)。 二:陶瓷材料 陶瓷是金属和非金属元素的固体化合物,其键合为共价键或离子键,与金属不同,它们不含有大量的电子。一般而言,陶瓷具有比金属更高的熔点和硬度,化学性质非常稳定,耐热性,抗老化性皆佳。常用的陶瓷基体主要包括玻璃(无机材料高温烧结),玻璃陶瓷,氧化物陶瓷(MgO,Al2O3,SiO2,莫来石等),非氧化物陶瓷(氮化物,碳化物,硼化物和硅化物等)。 三:聚合物材料

碳纤维及其复合材料的发展及应用_上官倩芡

第37卷第3期上海师范大学学报(自然科学版)Vol.37,N o.3 2008年6月J ou rnal of ShanghaiNor m alUn i versity(Natural S ci en ces)2008,J un 碳纤维及其复合材料的发展及应用 上官倩芡,蔡泖华 (上海师范大学机械与电子工程学院,上海201418) 摘要:叙述了碳纤维的结构形态、分类以及在力学、物理、化学方面的性能,介绍了碳纤维增强复合材料的特性,着重阐述了碳纤维增强树脂基复合材料中基体的分类、选择和应用,指出了碳纤维及其复合材料进一步发展的趋势. 关键词:碳纤维;复合材料 中图分类号:O636文献标识码:A文章编号:1000-5137(2008)03-0275-05 碳纤维作为一种高性能纤维,具有高比强度、高比模量、耐高温、抗化学腐蚀、耐辐射、耐疲劳、抗蠕变、导电、传热和热膨胀系数小等一系列优异性能.此外,还具有纤维的柔曲性和可编性[1~3].碳纤维既可用作结构材料承载负荷,又可作为功能材料发挥作用.因此碳纤维及其复合材料近几年发展十分迅速.本文作者就碳纤维的特性、分类及其在复合材料领域的应用等内容进行介绍. 1碳纤维特性、结构及分类 碳纤维是纤维状的碳材料,由有机纤维原丝在1000e以上的高温下碳化形成,且含碳量在90%以上的高性能纤维材料.碳纤维主要具备以下特性:1密度小、质量轻,碳纤维的密度为1.5~2g/c m3,相当于钢密度的1/4、铝合金密度的1/2;o强度、弹性模量高,其强度比钢大4~5倍,弹性回复为100%;?热膨胀系数小,导热率随温度升高而下降,耐骤冷、急热,即使从几千摄氏度的高温突然降到常温也不会炸裂;?摩擦系数小,并具有润滑性;?导电性好,25e时高模量碳纤维的比电阻为775L8/c m,高强度碳纤维则为1500L8/c m;?耐高温和低温性好,在3000e非氧化气氛下不熔化、不软化,在液氮温度下依旧很柔软,也不脆化;?耐酸性好,对酸呈惰性,能耐浓盐酸、磷酸、硫酸等侵蚀[4~7].除此之外,碳纤维还具有耐油、抗辐射、抗放射、吸收有毒气体和使中子减速等特性. 碳纤维的结构取决于原丝结构和碳化工艺,但无论用哪种材料,碳纤维中碳原子平面总是沿纤维轴平行取向.用X-射线、电子衍射和电子显微镜研究发现,真实的碳纤维结构并不是理想的石墨点阵结构,而是属于乱层石墨结构[8],如图1所示.构成此结构的基元是六角形碳原子的层晶格,由层晶格组成层平面.在层平面内的碳原子以强的共价键相连,其键长为0.1421n m;在层平面之间则由弱的范德华力相连,层间距在0.3360~0.3440n m之间;层与层之间碳原子没有规则的固定位置,因而层片边缘参差不齐.处于石墨层片边缘的碳原子和层面内部结构完整的基础碳原子不同.层面内部的基础碳原子所受的引力是对称的,键能高,反应活性低;处于表面边缘处的碳原子受力不对称,具有不成对电子,活性 收稿日期:2008-01-04 基金项目:上海市教委科研基金项目(06D Z034). 作者简介:上官倩芡(1974-),女,上海师范大学机械与电子工程学院副教授.

航空航天先进复合材料

航空航天先进复合材料现状 2014-08-10 Lb23742 摘要:回顾了树脂基复合材料的发展史;综述了先进复合材料工业上通常使用环氧树脂的品种、性能和特性;复合材料使用的增强纤维;国防、军工及航空航天用树脂基复合材料;用于固体发动机壳体的树脂基体;用于固体发动机喷管的耐热树脂基体;火箭发动机壳体用韧性环氧树脂基体;树脂基结构复合材料;防弹结构复合材料;先进战斗机用复合材料;树脂基体;航天器用外热防护涂层材料;飞机结构受力构件用的高性能环氧树脂复合材料;碳纤维增强树脂基复合材料在航空航天中的其它应用;民用大飞机复合材料;国产大飞机的软肋还是技术问题;复合材料之惑。 关键词:树脂基体;复合材料;国防;军工;航空航天;结构复合材料 0 前言 复合材料与金属、高聚物、陶瓷并称为四大材料。今天,一个国家或地区的复合材料工业水平,已成为衡量其科技与经济实力的标志之一。先进复合材料是国家安全和国民经济具有竞争优势的源泉。到2020年,只有复合材料才有潜力获得20-25%的性能提升。 环氧树脂是优良的反应固化型性树脂。在纤维增强复合材料领域中,环氧树脂大显身手。它与高性能纤维:PAN基碳纤维、芳纶纤维、聚乙烯纤维、玄武岩纤维、S或E玻璃纤维复合,便成为不可替代的重要的基体材料和结构材料,广泛运用在电子电力、航天航空、运动器材、建筑补强、压力管雄、化工防腐等六个领域。本文重点论述航空航天先进树脂基体复合材料的国内外现状及中国的技术软肋问题 1 树脂基复合材料的发展史 树脂基复合材料(Resin Matrix Composite)也称纤维增强塑料(Fiber Reinforced Plastics),是技术比较成熟且应用最为广泛的一类复合材料。这种材料是用短切的或连续纤维及其织物增强热固性或热塑性树脂基体,经复合而成。以玻璃纤维作为增强相的树脂基复合材料在世界范围内已形成了产业,在我国不科学地俗称为玻璃钢。 树脂基复合材料于1932年在美国出现,1940年以手糊成型制成了玻璃纤维增强聚酯的军用飞机的雷达罩,其后不久,美国莱特空军发展中心设计制造了一架以玻璃纤维增强树脂为机身和机翼的飞机,并于1944年3月在莱特-帕特空军基地试飞成功。1946年纤维缠绕成型技术在美国出现,为纤维缠绕压力容器的制造提供了技术贮备。1949年研究成功玻璃纤维预混料并制出了表面光洁,尺寸、形状准确的复合材料模压件。1950年真空袋和压力袋成型工艺研究成功,并制成直升飞机的螺旋桨。60年代在美国利用纤维缠绕技术,制造出北极星、土星等大型固体火箭发动机的壳体,为航天技术开辟了轻质高强结构的最佳途径。在此期间,玻璃纤维-聚酯树脂喷射成型技术得到了应用,使手糊工艺的质量和生产效率大为提高。1961年片状模塑料(Sheet Molding Compound, 简称SMC)在法国问世,利用这种技术可制出大幅面表面光洁,尺寸、形状稳定的制品,如汽车、

碳基复合材料研究现状及发展趋势全解

碳基复合材料研究现状及发展趋势 摘要:碳基复合材料由于其优异的各项性能在航空航天工业、能源技术、信息技术等方面有着很好的应用前景,国内外对高性能复合材料的研究也日趋加深,本文主要从材料的性能来分析其应用及其在未来主要领域的发展趋势。 1 碳基复合材料的特点 碳纤维增强碳复合材料(碳基复合材料,C/C)是具有特殊性能的新型工程材料,是以碳或石墨纤维为增强体,碳或石墨为基体复合而成的材料。碳基复合材料几乎完全是由碳元素组成,故能承受极高的温度和极大的加热速度。该材料具有极高的烧蚀热、低的烧蚀率、抗热冲击,并在超热环境下有高强度,被认为是再入环境中高性能的抗烧蚀材料。它抗热冲击和抗烧诱导能力极强,且具有良好的化学惰性。碳基复合材料做导弹的鼻锥时,烧蚀率低且烧蚀均匀,从而可提高导弹的突防能力和命中率。碳基复合材料还具有优异的耐磨差性能和高的导热,使其在飞机、汽车刹车片和轴承等方面得到应用。 碳基复合材料不仅具有其它复合材料的优点,同时又有很多独到之处。碳基复合材料的特点如下: (1)整个系统均由碳元素构成,由于碳原子彼此间具有极强的亲和力,使碳基复合材料无论在低温下还是在高温下,都有很好的稳定性。同时,碳素材料高熔点的本性,赋予了该材料优异的耐热性,可以经受住2000℃左右的高温,是目前在惰性气氛中高温力学性能最好的材料。更重要的是碳基复合材料随着温度的升高,其强度不降低,甚至比室温还高,这是其他材料无法比拟的。 (2)密度低(小于2.0g/cm3),仅为镍基高温合金的1/4,陶瓷材料的1/2。 (3)抗烧蚀性能良好,烧蚀均匀可以用于3000 ℃以上高温短时间烧蚀的环境中,可作为火箭发动机喷管、喉衬等材料。 (4)耐摩擦,耐磨损性能优异,其摩擦系数很小,性能稳定,是各种耐磨和摩擦部件的最佳候选材料。 (5)良好的生物相容性,具有与人体骨骼相当的密度和模量,在人体骨骼修复与替代材料方面具有较好的应用前景。 2 碳基复合材料的制备工艺 碳基复合材料制备过程包括:增强体碳纤维及其织物的选择、基体碳先驱体

复合材料的发展概述

复合材料的发展 摘要:材料是科学技术发展的基础,复合材料作为最新发展起来的一大类新型材料,对科学技术的发展产生了极大的推动作用。对航空航天事业的影响尤为显著。复合材料的发展近几十年来极为迅速。从最早出现的宏观复合材料,如水泥与砂石、钢筋复合而成的混凝土,到随后发展起来的微观复合材料:聚合物基、金属基和无机非金属材料基复合材料。各种新型复合材料及其制备技术犹如雨后春笋般出现,同时,随着科学技术的发展,特别是尖端科学技术的突飞猛进,对材料的性能要求越来越高,因而对复合材料也提出了更高的要求。 前言 复合材料与金属、高聚物、陶瓷并称为四大材料。今天,一个国家或地区的复合材料公业水平,已经成为衡量其科技以经济实力的标志之一,先进复合材料是国家安全和国民经济具有竞争力优势的源泉。在未来的发展中,只有复合材料有可能大概率的提高。 环氧树脂是优良的反应固化型性树脂,在纤维增强复合材料领域中,环氧树脂大型身手,它与高性能纤维PAN基碳纤维、芳纶纤维、聚乙烯纤维、玄武岩纤维、S与E玻璃纤维复合,便成为不可代替的重要的基体纤维和结构纤维,广泛运用在电子电力、航空航天、运动器材、建筑补强、压力管维、化工防腐等

六大领域。普遍认为今后先进复合材料将按四个方向发展,即低成本、高性能、多功能和智能化。本文简要介绍这四个方面的发展前景。 关键词:低成本;多功能;高性能;智能化 经过20世界60年代末期使用,树脂基高性能复合材料被用于飞机的承力结构,后又逐渐进入工业其他领域。70年代末期发展出了用高强度、高模量的耐热碳纤维和陶瓷纤维与金属复合,特别是鱼轻金属复合,形成了金属基复合材料,克服了树脂基复合材料耐热性差、导热性低等缺点,已广泛应用于航空航天等高科技领域。80年代开始,逐渐出现了陶瓷复合材料。复合材料因其具有可设计的特点受到广泛的重视,因而发展极快。目前全世界复合材料的年产量已达550多万吨,年产值达1300亿美元以上,若将欧、美的军事航空航天的高价值产品计入,其产值将更为惊人。从应用上看,复合材料在美国和欧洲主要用于航空航天、汽车等行业。2000年美国汽车零件的复合材料用量达14.8万吨,欧洲汽车复合材料用量到2003年估计可达10.5万吨。而在日本,复合材料主要用于住宅建设,如卫浴设备等,此类产品在2000年的用量达7.5万吨,汽车等领域的用量仅为2.4万吨。不过从全球范围看,汽车是复合材料最大的用户,今后发展潜力仍十分巨大,目前还有许多新技术正在开发中。例如,为降低发动机噪声,增加轿车的舒适性,正着力开发两层冷轧板间粘附热塑性树脂的减振

复合材料产业发展年度发展趋势

复合材料产业发展趋势复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料,通过物理或化学的方法,在宏观上组成具有新性能的材料。各种材料在性能上互相取长补短,产生协同效应,使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。复合材料的基体材料分为金属和非金属两大类。金属基体常用的有铝、镁、铜、钛及其合金。非金属基体主要有合成树脂、橡胶、陶瓷、石墨、碳等。增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维、石棉纤维、晶须、金属丝和硬质细粒等。 一、复合材料工业发展现状 (一)我国复合材料产量已经跃居世界第二 历经半个世纪,尤其是改革开放以来的30年,通过自主创新与吸收国际先进技术,复合材料在中国已成为星罗棋布的朝阳产业。 1986-2008,我国复合材料(热固性)增长近60倍。总量在上世纪90年代末期超过德国,本世纪初超过日本,热固性复合材料已超过欧洲总和。如今我国复合材料年产量仅次于美国,而居世界第二位。 (二)建立了较丰厚的原辅材料基础 1、增强材料 (1)玻璃纤维

1997年建立了我国第一个玻璃纤维拉丝池窑。迄今我国在线池窑共56座,年产能逾162万吨。世界上最大的无碱玻璃纤维池窑(10万吨/年)与中碱玻璃纤维池窑(4万吨/年)已于2006年投产。ECR(耐酸、高强度、高电阻无碱玻璃纤维)2005年在重庆问世。 除传统的中碱、无碱、高强、高模、高硅氧、耐碱玻璃纤维外,还开发了D(低介电)玻璃纤维、镀金属玻璃纤维。(2)玄武岩连续纤维及其复合材料 2003年起步,现已能采用纯天然玄武岩拉制单丝直径5.5微米、连续长度5万米不断头的连续纤维;已研发成功混凝土用筋材、建筑结构补强材、高温过滤毡、多轴向织物等,并已出口到发达国家与地区,其生产工艺与产品质量达国际先进水平。 我(大陆)玄武岩纤维及制品已出口欧美、日本等国,并卖到台湾省。 2007年我国上海、浙江横店、四川成都、辽宁营口等地生产的玄武岩连续纤维,年产量达700吨。 (3)ACM(先进复合材料)用特种纤维 相比玻璃纤维,我国碳纤维、芳纶纤维发展令人扼腕。碳纤维有专门文章论述本文不赘述。“十五”期间自主研发的聚芳砜酰胺纤维(Polysulphonamide fiber)耐热性、阻燃性、染色性、稳定性均优于芳纶。

复合材料的发展和应用的论文

复合材料的发展和应用的论文 全球复合材料发展概况 复合材料是指由两种或两种以上不同物质以不同方式组合而成的材料,它可以发挥各种材料的优点,克服单一材料的缺陷,扩大材料的应用范围。由于复合材料具有重量轻、强度高、加工成型方便、弹性优良、耐化学腐蚀和耐候性好等特点,已逐步取代木材及金属合金,广泛应用于航空航天、汽车、电子电气、建筑、健身器材等领域,在近几年更是得到了飞速发展。 随着科技的发展,树脂与玻璃纤维在技术上不断进步,生产厂家的制造能力普遍提高,使得玻纤增强复合材料的价格成本已被许多行业接受,但玻纤增强复合材料的强度尚不足以和金属匹敌。因此,碳纤维、硼纤维等增强复合材料相继问世,使高分子复合材料家族更加完备,已经成为众多产业的必备材料。目前全世界复合材料的年产量已达550多万吨,年产值达1300亿美元以上,若将欧、美的军事航空航天的高价值产品计入,其产值将更为惊人。从全球范围看,世界复合材料的生产主要集中在欧美和东亚地区。近几年欧美复合材料产需均持续增长,而亚洲的日本则因经济不景气,发展较为缓慢,但中国尤其是中国内地的市场发展迅速。据世界主要复合材料生产商ppg公司统计,2000年欧洲的复合材料全球占有率约为32%,年产量约200万吨。与此同时,美国复合材料在20世纪90年代年均增长率约为美国gdp增长率的2倍,达到4%~6%。2000年,美国复合材料的年产量达170万吨左右。特别是汽车用复合材料的迅速增加使得美国汽车在全球市场上重新崛起。亚洲近几年复合材料的发展情况与政治经济的整体变化密切相关,各国的占有率变化很大。总体而言,亚洲的复合材料仍将继续增长,2000年的总产量约为145万吨,预计2005年总产量将达180万吨。 从应用上看,复合材料在美国和欧洲主要用于航空航天、汽车等行业。2000年美国汽车零件的复合材料用量达万吨,欧洲汽车复合材料用量到2003年估计可达万吨。而在日本,复合材料主要用于住宅建设,如卫浴设备等,此类产品在2000年的用量达万吨,汽车等领域的用量仅为万吨。不过从全球范围看,汽车工业是复合材料最大的用户,今后发展潜力仍十分巨大,目前还有许多新技术正在开发中。例如,为降低发动机噪声,增加轿车的舒适性,正着力开发两层冷轧板间粘附热塑性树脂的减振钢板;为满足发动机向高速、增压、高负荷方向发展的要求,发动机活塞、连杆、轴瓦已开始应用金属基复合材料。为满足汽车轻量化要求,必将会有越来越多的新型复合材料将被应用到汽车制造业中。与此同时,随着近年来人们对环保问题的日益重视,高分子复合材料取代木材方面的应用也得到了进一步推广。例如,用植物纤维与废塑料加工而成的复合材料,在北美已被大量用作托盘和包装箱,用以替代木制产品;而可降解复合材料也成为国内外开发研究的重点。 另外,纳米技术逐渐引起人们的关注,纳米复合材料的研究开发也成为新的热点。以纳米改性塑料,可使塑料的聚集态及结晶形态发生改变,从而使之具有新的性能,在克服传统材料刚性与韧性难以相容的矛盾的同时,大大提高了材料的综合性能。 树脂基复合材料的增强材料 树脂基复合材料采用的增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维等。 1、玻璃纤维 目前用于高性能复合材料的玻璃纤维主要有高强度玻璃纤维、石英玻璃纤维和高硅氧玻璃纤维等。由于高强度玻璃纤维性价比较高,因此增长率也比较快,年增长率达到10%以上。高强度玻璃纤维复合材料不仅应用在军用方面,近年来民用产品也有广泛应用,如防弹头盔、防弹服、直升飞机机翼、预警机雷达罩、各种高压压力容器、民用飞机直板、体育用品、各类耐高温制品以及近期报道的性能优异的轮胎帘子线等。石英玻璃纤维及高硅氧玻璃

先进复合材料在航空航天领域的应用

龙源期刊网 https://www.wendangku.net/doc/209659001.html, 先进复合材料在航空航天领域的应用 作者:周庆庆 来源:《科技风》2017年第17期 摘要:复合材料是在随着科技发展所衍生出的一种新型材料,尤其是先进复合材料目前 已经被广泛应用到了航空航天领域,并发挥着至关重要的作用价值。本文简要介绍了先进复合材料的特性,而后重点就先进复合材料在航空发动机、无人机等航空领域,以及导弹结构、运载火箭结构、卫星和宇航器结构等航天领域中的具体应用展开了深入的探究工作。 关键词:先进复合材料;航空航天;应用 伴随着当前科技水平的不断提高,尤其是航空航天领域的快速发展,材料的应用环境愈发恶劣,对于材料本身也提出了更为严苛的要求。新型材料的研发是为了更好的满足于高新技术发展的需求,其中复合材料是目前在材料科学领域中的一个主要发展方向,同时也是新材料发展最好的一个分支,随着复合材料的快速发展,其目前已经成为了与高分子材料金属材料、无机非金属材料所并列的四大材料体系之一。 一、复合材料的特性 先进复合材料有着十分明显的优势特性,具体可概括为结构整体化、经济效益最大化、可设计性以及功能多样性,现具体分析如下: (1)结构整体化。先进复合材料能够被加工为整体部件,也就是应用先进复合材料部件来取代金属部件。在一些较为特殊的轮廓及表层比较复杂的部件当中,利用金属制造往往可行性相对较差,而应用先进复合材料往往便可有效满足于实际的工作需求。 (2)经济效益最大化。将先进复合材料应用于航空航天领域内,可实现对产品数量的大幅度精减。因对复杂部件的连接往往无需采取焊接、铆接等方式,因而对于连接部件的需求量也便可以大大减少,进而使得材料的装配成本与时间也能够有效降低,从而实现经济效益的最大化。 (3)可设计性。应用纤维、树脂、复合结构等方式可得到多种性能、形状存在明显差异化的复合材料,选取出适当的材料及铺层次序便可加工出没有膨胀系数的复合材料,同时其尺寸稳定性也要明显优于一般的金属材料。 (4)功能多样性。随着先进复合材料材料的不断发展,其不断融合了许多优异的物理性能、化学性能、生物性能、力学性能等。如先进复合材料所具备的阻燃性能、吸波性能、防热性能、屏蔽性能、半导性能及超导性能,而且各类先进复合材料其本身的构成也不尽相同,在功能方面也会产生出一定的差异性,目前综合性及多功能性现已成为先进复合材料发展的一项主流趋势。

复合材料的最新研究进展

复合材料的最新研究进展 季益萍1, 杨云辉2 1天津工业大学先进纺织复合材料天津市重点实验室 2天津工业大学计算机技术与自动化学院, (300160) thymeping@https://www.wendangku.net/doc/209659001.html, 摘要:本文主要介绍了当前复合材料的最新发展情况,主要集中在复合材料的增强纤维、加工技术、智能材料和非破坏性检测技术等方面。希望能抛砖引玉,激发研究人员更有价值的创意。 关键词:复合材料,最新进展 1. 引言 人类社会正面临着诸多的问题和需求,如矿物能源、资源的枯竭、环境问题、信息技术以及生活质量等,这推动了复合材料的发展,也促进了各种高新技术的发展。但目前人们已不仅仅局限于新材料的创造、发现和应用上,科学研究已进入一个各种材料综合使用的新阶段,即向着按预定的性能或功能设计新材料的方向发展。并且,在复合材料性能取得飞速发展的同时,其应用领域不断拓宽,性能持续优化,加工工艺不断改善,成本不断降低。 复合材料的独特之处在于其可提供单一材料难以拥有的性能,其最大的优势是赋予材料可剪切性,从而优化设计每个特定技术要求的产品,最大限度地保证产品的可靠性、减轻重量和降低成本。近年以来,复合材料在加工领域中取得了一系列重要的进展,由于计算机辅助设计工具的介入和先进加工技术的开发,使复合材料的市场竞争力有了很大的提高,应用领域不断扩大,除用于结构复合材料外,还大量的进入了功能材料市场。我们观察到,复合材料的发展趋势是[1]: (1)进一步提高结构型先进复合材料的性能; (2)深入了解和控制复合材料的界面问题; (3)建立健全复合材料的复合材料力学; (4)复合材料结构设计的智能化; (5)加强功能复合材料的研究。 近年来,复合材料在增强纤维、加工技术、智能材料和非破坏性检测技术等方面研究较多,并且不断有新的市场应用,能够代表复合材料的最新发展方向。 2. 增强纤维环保化[2] 目前,增强纤维的发展趋势主要是强度、模量和断裂伸长的提高。但随着全球环保意识的风行,复合材料产品也逐渐受到环保方面要求的压力,尤其欧洲地区已有相关规定,热固性复材产品由于无法回收再利用而不易销往欧洲。在树脂之外,复材产品中的增强纤维迄今绝大部分都是无法回收再利用的,包括玻璃纤维、碳纤维、芳纶等,全都是如此。 最近有一种新型增强纤维-玄武岩纤维(Basalt Filament),是由火山岩石所提炼而成的,堪称100% 天然且环保,预期在不久的未来,将会取代相当比例的各种纤维,而加入复合 - 1 -

高分子复合材料现状及发展趋势

高分子复合材料现状及发展趋势 8090216 王健敏 摘要:本文概述了高分子复合材料近年来的最新发展状况以及未来的发展趋势。针对不同的高分子复合材料,文章分别简要概括了液晶高分子复合材料、纳米高分子复合材料以及导热高分子复合材料这三种目前发展最为迅猛的高分子复合材料各自的发展状况。通过相关文献所报导的对于复合机理或者是具体应用上的报导,可以得知高性能、高功能、合金化、精细化、智能化的高分子复合材料是未来材料发展的主要方向之一。 关键词:液晶高分子复合材料、纳米高分子复合材料、导电高分子复合材料 21世纪是科技迅猛发展的时代,随着科学技术的发展,人们对聚合物材料的应用性能的要求日益提高,仅由合成法制备新的聚合物越来越难以满足要求的应用性能,而高分子复合材料所表现出来的优异性能引起了科学家的极大关注。高性能、高功能、合金化、精细化、智能化的高分子复合材料将在21世纪发挥出巨大的作用和无限的生命力。目前,高分子复合材料主要有高分子液晶复合材料、高分子纳米复合材料等。另外由于导热高分子复合材料的用途广泛及应用价值巨大,因此将它单独列为一类。随着科学技术的发展,这几类高分子复合材料都得到了长足的发展,下面将分别介绍各种高分子复合材料的发展状况。 1、高分子液晶复合材料

自从1888年奥地利植物学家F. Reinitzer在合成苯甲酸胆甾醇时发现了液晶后[1] , 人们对液晶材料的探索就从未停止。在1966年Dopont 公司首次使用各向异性的向列态聚合物溶液制出商品纤维——Fi2bre B后,高分子液晶走向了工业化道路。至本世纪,高分子液晶的研究已成为高分子学科发展的一个重要方向。液晶高分子当前的发展趋势是:降低成本;发展液晶高分子原位材料;开发新的成型加工技术和新品种;发展功能液晶高分子材料。目前,关于热致液晶高分子的原位复合是液晶高分子复合领域的一大热点。 原位复合材料是以热塑性树脂为基体, 热致液晶高分子为增强剂, 利用热致液晶聚合物易于自发取向成纤维或带状结构的特点, 在共混熔融后拉伸或注射成型时, 体系中的分散相TLCP 在合适的应力作用下取向形成微纤结构, 由于刚性分子链有较长的松弛时间,在熔体冷却时能被有效地冻结或保存在T P 基体中, 从而形成一种自增强的微观复合材料, 即热致液晶原位复合材料[2]。热致液晶高分子( TLCP) 具有高强度、高模量和自增强性能, 杰出的耐高温和冷热交变性能, 优异的阻燃性、耐腐蚀性、耐磨性、阻隔性和成型加工性能, 线胀系数和摩擦系数小, 尺寸稳定性高, 抗辐射、耐微波、综合性能十分优异, 被誉为超级工程材料。 据相关报道,由于碳纳米管( CNT ) 具有卓越的力学、热学、电学等理化性能, 因而广泛用于高分子复合材料改性, 由于长径比较大,只需添加极少的CNT, 就可以显著改善高分子基体的性能[3],国内外学者对以各种聚合物为基体的CNT /聚合物纳米复合材料进行了广

复合材料的发展和应用(1)

复合材料的发展和应用(1) 全球复合材料发展概况 复合材料是指由两种或两种以上不同物质以不同方式组合而成的材料,它可以发挥各种材料的优点,克服单一材料的缺陷,扩大材料的应用范围。由于复合材料具有重量轻、强度高、加工成型方便、弹性优良、耐化学腐蚀和耐候性好等特点,已逐步取代木材及金属合金,广泛应用于航空航天、汽车、电子电气、建筑、健身器材等领域,在近几年更是得到了飞速发展。 随着科技的发展,树脂与玻璃纤维在技术上不断进步,生产厂家的制造能力普遍提高,使得玻纤增强复合材料的价格成本已被许多行业接受,但玻纤增强复合材料的强度尚不足以和金属匹敌。因此,碳纤维、硼纤维等增强复合材料相继问世,使高分子复合材料家族更加完备,已经成为众多产业的必备材料。目前全世界复合材料的年产量已达550多万吨,年产值达1300亿美元以上,若将欧、美的军事航空航天的高价值产品计入,其产值将更为惊人。从全球范围看,世界复合材料的生产主要集中在欧美和东亚地区。近几年欧美复合材料产需均持续增长,而亚洲的日本则因经济不景气,发展较为缓慢,但中国尤其是中国内地的市场发展迅速。据世界主要复合材料生产商PPG公司统计,20XX年欧洲的复

合材料全球占有率约为32%,年产量约200万吨。与此同时,美国复合材料在20世纪90年代年均增长率约为美国GDP增长率的2倍,达到4%~6%。20XX年,美国复合材料的年产量达170万吨左右。特别是汽车用复合材料的迅速增加使得美国汽车在全球市场上重新崛起。亚洲近几年复合材料的发展情况与政治经济的整体变化密切相关,各国的占有率变化很大。总体而言,亚洲的复合材料仍将继续增长,20XX年的总产量约为145万吨,预计20XX年总产量将达180万吨。 从应用上看,复合材料在美国和欧洲主要用于航空航天、汽车等行业。20XX年美国汽车零件的复合材料用量达万吨,欧洲汽车复合材料用量到20XX年估计可达万吨。而在日本,复合材料主要用于住宅建设,如卫浴设备等,此类产品在20XX年的用量达万吨,汽车等领域的用量仅为万吨。不过从全球范围看,汽车工业是复合材料最大的用户,今后发展潜力仍十分巨大,目前还有许多新技术正在开发中。例如,为降低发动机噪声,增加轿车的舒适性,正着力开发两层冷轧板间粘附热塑性树脂的减振钢板;为满足发动机向高速、增压、高负荷方向发展的要求,发动机活塞、连杆、轴瓦已开始应用金属基复合材料。为满足汽车轻量化要求,必将会有越来越多的新型复合材料将被应用到汽车制造业中。与此同时,随着近年来人们对环保问题的日益重视,高分子复合材料取代木材方面的应用也得到了进一步推广。例如,

先进的复合材料

先进的复合预浸纱 (5码起订) 薄膜粘合材料:BMS5-101(AF163-2K),BMS5-129等。 核心接合剂/泡沫粘合剂:BMS5-90,BMS5-139,环氧树脂和聚脂石墨:BMS8-168,BMS8-212,纤维和单向带。 纤维B:BMS8-219,BMS8-129,纤维 管/密封复合材料 粘合管:BMS5-89(EC3960,BR127) 燃料电池密封剂:PR1422B2 或PR1422B1/2(MIL-S-8802) 抗腐蚀密封剂:PS870B2 或PSB870B1/2 防腐复合材料:BMS3-27(Mastionx6856K) 真空包装/加工材料 送气/抽吸帆布:4盎司和10盎司 闪光带:硅制和非硅制 特氟纶带:压力敏感型 玻璃纤维带:宽度范围50英寸至60英寸 密封带/包装带:“胶带” 松解薄膜:FEP(打孔型和非打孔型) 松解纤维:特氟纶外包裹玻璃纤维(多孔渗水型和非多孔渗水型)真空包装带:尼龙(V字折叠型,管型,平板型) 干性材料(纤维) 石墨:BMS9-8,AH370-5H 玻璃纤维:BMS9-3 纤维B:纤维B49 复合修复设备: 热补仪:威奇技术HB1单层环带,HB2双层环带,危险环境。 电热毯:电压标准110—220伏,现货,接受订货 热(电)偶适应器:BAC5621,带测试报告证明 真空附件:泵,量规,管线,软管接头,吸气探针 预填装铝: (填充物为BAC5555和BAC5514-589) 尺寸为:48英寸*48英寸 按平方尺出售 起订量为3平方尺 可以以绝缘材料包装,也可以不以绝缘材料包装 标准厚度:0.012英寸—0.032英寸 保存期限:按保存说明可保存60个月 所有材料的运输都严格按照美国军方的加工标准 可接受定货 人造树脂补充剂/粉末 微型气球:玻璃和酚醛塑料 CAB-O-SIL:熏制硅土 磨细的玻璃纤维 蜂窝状中心[芯轴]

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