碳纤维与玻璃纤维增强聚合物复合材料耐久性
第41卷 第2期
2009年2月
哈 尔 滨 工 业 大 学 学 报
JOURNAL OF HARB I N I N STI T UTE OF TECHNOLOGY
Vol 141No 12Feb .2009
碳纤维与玻璃纤维增强聚合物复合材料耐久性
李趁趁1
,高丹盈1
,黄承逵
2
(1.郑州大学土木工程学院,郑州450001,E 2mail:lcc0506@zzu .edu .cn;2.大连理工大学土木水利学院,大连116024)
摘 要:通过快速碳化、模拟海水潮汐作用的干湿循环、冻融循环作用以及纵向拉伸试验,研究了特定环境对碳纤维与玻璃纤维增强聚合物复合材料(CFRP 与GFRP )纵向受拉性能的影响.试验结果表明:CFRP 在这三种环境下强度变化不大,弹性模量有所提高,延伸率在干湿循环下略有降低.GFRP 的力学性能在这三种环境下也都有不同程度的退化.湿度或水分和温度变化是影响FRP 性能的重要环境因素.关键词:碳纤维;玻璃纤维;复合材料;碳化;干湿循环;冻融循环;耐久性
中图分类号:T U53213;T U50216文献标识码:A 文章编号:0367-6234(2009)02-0150-05
D urab ility of carbon and gl a ss f iber re i n forced poly m er com posites
L I Chen 2chen 1
,G AO Dan 2ying 1
,HUANG Cheng 2kui
2
(1.Civil Engineering I nstitute,Zhengzhou University,Zhengzhou 450001,China,E 2mail:lcc0506@zzu .edu .cn;
2.School of Civil &Hydraulic Engineering,Dalian University of Technol ogy,Dalian 116024,China )
Abstract:Effects of s pecial envir on ment on l ongitudinal tensi on p r operties of carbon fiber reinf orced poly mer
composite (CFRP )and glass fiber reinforced poly mer composite (GFRP )were studied by carbonizati on,wet 2dry cycles si m ulating tidal effect of sea water,freze 2etha w cycles and l ongitudinal tensi on test .Results sho w that the tensile strength of CFRP changes little;the elastic modulus increases under these three kinds of envir on mental conditi ons;and the el ongati on decreases after wet 2dry cycles in salt s oluti on .Mechanical perfor mance of GFRP degrades t o different degrees under these three kinds of envir on mental conditi ons .The variati on of moisture or water,and te mperature is i m portant f or l ongitudinal tensi on p r operty of FRP .Carbonizati on,li m ited ti m es of freeze 2tha w cycles and wet 2dry cycles have a little effect on l ongitudinal tensi on p r operties of CFRP and GFRP .Key words:carbon fiber;glass fiber;composite;carbonizati on;wet 2dry cycles;freeze 2tha w cycles;durability
收稿日期:2007-06-20.
基金项目:国家重大基础研究前期研究专项资助项目
(2004CCA04100).
作者简介:李趁趁(1977—),女,博士,讲师;
高丹盈(1962—),男,教授,博士生导师;黄承逵(1941—),男,教授,博士生导师.
纤维增强聚合物(Fiber Reinforced Poly mer,FRP )复合材料由于轻质高强、施工便捷、无磁性等优点已广泛应用于土木、水利与港口等工程领域.随着应用的深入,FRP 加固混凝土结构的长期耐久性引起了人们的关注,国内外研究人员对FRP 在
不同条件下的耐久性进行了许多研究[1-5]
.
不同研究人员在不同环境下试验结果不同,即使环境中存在相同的环境因素比如都有水分存在,也不一定得到统一的结果,加上相同环境下试验数
据还比较缺乏,无法进行统计.本文尽量采用《水工混凝土试验规程》中规定的标准环境来进行研究,通过纤维片材的纵向拉伸试验,研究工程中常用的加固材料CFRP 和GFRP 在碳化、盐溶液干湿循环、冻融循环作用下的耐久性,为CFRP 和GFRP 的耐久性研究提供试验数据与理论基础.
1 材料
CFRP 采用上海产碳纤维布,GFRP 采用南京
产高性能玻璃纤维布,粘接树脂采用南京产浸渍树脂,纤维布和粘接树脂的性能参数见表1.试件设计与制作参照《纤维增强塑料性能试验方法总则》G B1446-83与《定向纤维增强塑料拉伸性能
试验方法》G B /T3354中规定进行[6]
,试件尺寸如图1所示.
表1 碳纤维布、玻璃纤维布和浸渍树脂的性能参数
材料
性能参数数值
抗拉强度/MPa 3489弹性模量/GPa
218碳纤维布
伸长率/%1187名义厚度/mm 0112抗拉强度/MPa
2040玻璃纤维布
弹性模量/GPa 9311伸长率/%214名义厚度/mm 01169拉伸剪切强度/MPa 24129拉伸强度/MPa 40112压缩强度
/MPa
73162浸渍树脂
弯曲强度/MPa
72195
正拉粘结强度/MPa 4144且混凝土拉坏弹性模量/MPa 260517伸长率/%
2145
图1 FRP 试件
2 环境条件与方法
快速碳化参照《水工混凝土试验规程》中的混凝土碳化试验方法进行,箱内的二氧化碳浓度保持在(20±3)%,相对湿度控制在(70±5)%的范围内,温度在(20±5)℃,试验碳化天数为28d;冻融循环参照《水工混凝土试验规程》混凝土抗冻性试验方法进行,每次冻融循环时间是3h,控制试件中心温度分别在(-17±2)℃和(8±2)℃,本试验冻融循环次数分别为50、75、100次;干湿循环则模拟海水环境中的潮汐作用,为了加速腐蚀,采用10%的NaCl 溶液,将试件在溶液中浸泡8h,然后取出放在室温下干燥16h,为了加速干燥,采用电风扇通风;对比环境就是试验室环境.
试验时采用W E -600B 液压式万能试验机,试验采用分级加载,级差为012kN,破坏之前级差为011k N 并适当减慢加载速度.测试内容包括FRP 试件破坏荷载、破坏应变、延伸率等,试验数
据由计算机数据采集系统自动采集.
3 结果及分析
试样在环境作用之后外观上看没有明显变
化,环境作用前后应力应变关系都是线弹性的.计算抗拉强度时试件厚度取表1中给出的名义厚度,宽度根据实测数值而定,弹性模量取的是应力应变关系的斜率.试验时每种环境下复合材料采用7个试样,所以每组数据采集有7个样本(x i ,i =1,2,…,7),取珋x =
∑x
i
/7,δi =|x i -珋
x |.本文利用Grubbs 法剔除异常数据[7]
,即δi
>1194S (剔错概率为5%,S 为样本标准差)时剔除x i .将异常数据剔除后,平均值取余下数据的平均值,有效数据不得低于5个.CFRP 与GFRP 在每种情况下的抗拉强度σt 、弹性模量E t 与延伸率εt 如表2所示,表2中试件编号C 为CFRP,G 为GFR P .RT 为室温,CA28为碳化28d,FT50为冻融循环50次,WD50为干湿循环50次,其余符号含义类推.提高或降低程度是同室温下相应数据
比较而得.图2～图4是根据表2绘出的每种
环境下CFR P 和GFRP 抗拉强度、弹性模量、延伸率的变化图.311 碳化对CFRP 和GFRP 纵向拉伸性能的影响
从表2和图2可以看出,CFRP 在经过碳化之后,抗拉强度与延伸率没有明显变化,弹性模量提高了614%.碳化环境中的二氧化碳气体对CFRP 没有不利影响,浸渍树脂在其中的温度和湿度条件下产生了后期固化,这同文献[2,3]的结论有相似的地方.说明这种CFRP 可以用来加固碳化严重的混凝土结构.对于GFRP 来说,经过碳化作用后,它的抗拉强度和弹性模量分别下降了519%和518%,延伸率变化不大.这可能是因为玻璃纤维布较厚或者是玻璃纤维丝的几何特征、化学成分、表面处理等与碳纤维丝不同,使得经过浸渍后玻璃纤维与浸渍树脂之间不可避免存在的缺陷较碳纤维多,湿气浸入到玻璃纤维与树脂之间的机会也较多,这样就引起玻璃纤维与树脂脱粘而造成的.结果说明,在碳化环境下CFRP 的性能要优于GFRP 的性能.312 冻融循环对CFRP 和GFRP 纵向拉伸性能
的影响
表2和图3显示,冻融对CFRP 的强度没有负面影响.随着冻融次数的提高,CFRP 的强度略有提高,冻融75、100次后强度提高315%、412%.弹性模量总体上看有所提高,延伸率变化不明显,这与文献[5]的结果有所不同,其结果是
?
151?第2期李趁趁,等:碳纤维与玻璃纤维增强聚合物复合材料耐久性
冻融50、100次后强度与延伸率下降在10%左
右.对于GFRP 来说,冻融50、75次后GFRP 的强度分别降低了911%和618%,弹性模量变化没有明显规律,延伸率变小,这与文献[5]的结果基本一致;冻融100次时GFRP 的强度比室温下提高了1715%,延伸率相应提高2011%,弹性模量略有提高.仅从冻融次数上来看,CFRP 的抗拉强度也是随着冻融次数的增加而增加的.Piyush K .
Dutta 的研究表明
[8]
,在低温下FRP 复合材料会
硬化,聚合物基体本身的类型以及它在低温时的
力学性能(刚度或脆性)会大大地影响复合材料在零下温度时的性能.本文认为,冻融时的低温或水分促进了复合材料的后固化,这是有利的一面,而另一方面在温度的升降中水分侵入纤维与基体之间,使得纤维与树脂基体脱粘,产生了不利影响,具体结果就是这二者的综合.
表2 各环境下CFRP 和GFRP 试验结果汇总
编号
σt /MPa
提高或降低程度
E t /GPa 提高或降低程度
εt /%
提高或降低程度
CRT 3105-28019-11791-CCA283124016%29818614%11795012%CFT503046-119%28910219%11814113%CFT753215315%27110-315%11792010%CFT1003234412%311181110%11758-119%C WD503000-314%30617912%11713-414%C WD1003083-017%27514-210%11676-614%GRT 1227-9818-11813-GCA281155-519%9310-518%11847119%GFT501115-911%10315418%11788-114%GFT751144-618%9517-311%11731-415%GFT10014421715%10210313%211782011%G WD501246116%9410-418%210091018%G WD100
1230
012%
9619
-119%
11854
21
2%
图2 碳化对CFRP 、GFRP 抗拉强度、弹性模量、延伸率的影响
?251?哈 尔 滨 工 业 大 学 学 报 第41卷
图3 冻融循环对CFRP 、GFRP 抗拉强度、弹性模量、延伸率的影响
从试验和已有研究结果看,冻融循环对于
FRP 的影响不显著,参照《水工混凝土结构设计规范》,严寒或寒冷条件下的混凝土建筑物要求都不小于循环100,在冻融循环作用地区使用FRP 来加固结构时必须有试验数据作为依据.313 盐溶液中的干湿循环对CFRP 和GFRP 纵
向拉伸性能的影响
从表2和图4可以看出,经过干湿循环作用,
CFRP 的抗拉强度没有明显变化,弹性模量升高,
延伸率降低,干湿50次、100次时分别下降
414%、614%,表明CFRP 有脆化趋势.盐溶液中的干湿作用对GFRP 的抗拉强度也没有明显的不利影响,弹性模量略有下降,延伸率有所提高.总之,干湿循环对CFRP 与GFRP 的强度影响不大,使得CFRP 的延性降低,GFRP 的延性提高,这与干湿循环后FRP 保持其线弹性特点是一致的
.
图4 干湿循环对CFRP 、GFRP 抗拉强度、弹性模量、延伸率的影响
?
351?第2期李趁趁,等:碳纤维与玻璃纤维增强聚合物复合材料耐久性
4 结论
1)CFRP 在这三种环境下强度变化不大,弹
性模量有所提高,延伸率在干湿循环下略有降低.
GFRP 的力学性能在这三种环境下也都有不同程度的退化.总的来看,碳化、有限次数的冻融循环、盐溶液中的干湿循环对CFRP 和GFRP 纵向受拉性能影响不大.
2)FRP 的耐久性受树脂性能以及树脂与纤维之间粘结性能的影响很大,可以对树脂进行改性来提高FRP 的耐久性.
3)碳纤维、玻璃纤维本身在碳化、冻融、海水中干湿循环作用等恶劣环境下的耐久性能需要研究,且应建立一套标准的试验方法来进行试验研究,以提高数据的可比性与可利用性.
参考文献:
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(编辑 张 红)
?451?哈 尔 滨 工 业 大 学 学 报 第41卷
玻璃钢复合材料GFRP
玻璃钢复合材料 GFRP 在游艇船舶上的应用 在工业部门中，船舶是复合材料（composite material, 简称CM ）应用最多的领域之一。目前船舶中用量最大、范围最广的复合材料是玻璃纤维增强塑料，即玻璃钢（glass fiber reinforced plastics, 简称GFRP ）。 船用GFRP 具有下列优点： (1) 质轻、高强。 (2) 耐腐蚀，抗海生物附着。 (3) 无磁性。 (4) 介电性和微波穿透性好。 (5) 能吸收高能量，冲击韧性好。 (6) 导热系数低，隔热性好。 (7) 船体表面能达到镜面光滑，并可具有各种色彩。 (8) 可设计性好。 (9) 整体性好，船体无接缝和缝隙。 (10) 成型简便，批量生产性特别好。 (11) 维修保养方便，全寿命期的经济性能好。 由于GFRP 具有传统造船材料所无法比拟的优点，故倍受造船界的重视。经多年的开发应用，已成为一种重要的船用材料。但因其弹性模量低和受成型技术等的限制，尚不能建造太大的舰船，加之价格较贵，故在整个造船工业中的用量比钢材少。 自40 年代中期第一艘GFRP 船问世以来，世界各国相继开始研制各种GFRP 船舶，25 年间CM 船舶开发的业绩超过了钢质船舶近一个世纪的发展历程，尤其是美、英、日、意等国迄今仍保持强劲的势头。美国的GFRP 造船量居世界首位；日本1993 年GFRP 渔船的数量已超过32 万艘，GFRP 游艇则超过了20 万艘；据统计英国20 米以下的船有80 ％是采用GFRP 制造，而且还批量建造了世界上最大的GFRP 反水雷舰；意大利和瑞典也分别建成了各具特色的新颖硬壳式和夹层结构的大型GFRP 猎扫雷舰。中国从1958 年开始试制GFRP 船，迄今也已制造了数以万计的各种GFRP 船艇。下面对一些主要国家GFRP 船艇产品的研制和开发情况作一概述。 美国是使用CM 最早和最多的国家，40 年代初就宣告GFRP 研制成功。1946 年美国海军建成了长米的世界第一艘聚酯GFRP 艇，拉开了CM 造船的序幕。1954 年前
树脂基玻璃纤维复合材料注塑成型工艺研究
树脂基玻璃纤维复合材料注塑成型工艺研究树脂基玻璃纤维复合材料一种性能优异的轻量化材料,其材料的收缩率小,产品的比强度高,精度好,能很好的满足汽车轻量化需求。树脂基短切玻璃纤维复合材料很大程度上可以满足我们轻量化及性能要求,但是如何有效的控制纤维取向,为优化产品中的纤维分布,得到性能更好的产品,成为了新的挑战,本文在传统注塑成型工艺的基础上,提出了动态注塑成型方案,来优化成型过程中的纤维取向,从而获得更优性能的产品。 本文提出了新的生产工艺,在工艺设计、模具设计、工艺优化及实验验证方面做出了大量研究,本论文所做的具体研究如下:(1)根据树脂基短切玻璃纤维复合材料的特性,为优化玻璃纤维在产品中取向和分布,本文提出了动态注塑成型工艺,并阐述了动态注塑成型工艺的基本原理及过程,根据动态注塑成型的原理,动态注塑模具需要在合模状态下,使模腔空间根据需要变化,根据这一需求,本文引入活动型芯机构来进行模腔拓展,分析了动态注塑模具的工作过程,并根据模具的设计要点对动态注塑模具的整体结构设计。(2)利用Moldflow软件对16组不同工艺参数组合的成型过程分别进行了模拟,得到了纤维取向张量和翘曲量两个质量指标结果,并采用正交试验方法,对模拟结果进行了统计分析,结果显示初始型腔厚度对纤维分布有着显著影响,注射时间对产品的翘曲有着显著影响,得出了最佳的工艺参数设置,验证了动态注射成型工艺及模具的正确性。 (3)进行了生产实验,并生产过程中需注意的问题进行介绍和分析。试件注塑完成后,对试件进行了拉伸测试,弯曲测试以及断面组织观测,总结了在动态注塑成型工艺下各参数对塑件机械性能的影响,发现经动态注塑成型工艺优化后,产品的内部组织更加均匀,试件的拉伸强度得以提升,但弯曲强度略有提升。
玻璃纤维增强塑料的基础知识
玻璃纤维增强塑料（FRP）基础知识一．什么是复合材料 指一种材料不能满足使用要求，需要由两种或两种以上的才料，通过某种技术方法结合组成另一种能够满足人们需求的新材料，叫做复合材料。 二．什么是玻璃纤维增强塑料（Fiber Reinforced Plastics）指用玻璃纤维增强，不饱和聚酯树脂（或环氧树脂；酚醛树脂）为基体的复合材料，称为玻璃纤维增强塑料。简称FRP 由于其强度相当于钢材，又含有玻璃纤维且具有玻璃那样的色泽;形体和耐腐蚀；电绝缘；隔热等性能，在我国被俗称为“玻璃钢”。这个名称是原中国建筑材料工业部部长赖际发在1958年提出的一直延用至今。 三．FRP的基本构成 基体（树脂）+ 增强材料+助剂+颜料+填料 1．基体（树脂）：环氧树脂；酚醛树脂；乙烯基树脂；不饱和聚酯树脂；双酚A等 2．增强材料（纤维）：玻璃纤维；碳纤维；硼纤维；芳纶纤维；氧化铝纤维；碳化硅纤维；玄武岩纤维等。
3．助剂：引发剂（固化剂）；促进剂；消泡剂；分散剂；基材润湿剂；阻聚剂；触边剂；阻燃剂等。 4．颜料：氧化铁红；大红粉；炭黑；酞青兰；酞青绿等。多数为色浆状态。 5. 填料：重钙；轻钙；滑石粉（400目以上）；水泥等。PVC：聚氯乙烯，硬PVC和软PVC，硬PVC有毒。PPR：聚丙烯。 PUR：泡沫。 PRE：聚苯醚。 尼龙：聚酰胺纤维。 FRP的发展过程：无法确定发明人。 四．FRP材料的特点： 1．优点： （1）质轻高强：FRP的相对密度在1.5~2.0之间，只有碳钢的1/4~1/5但是拉伸强度却接近甚至超过碳素钢，而强度可以与高级合金钢相比，被广泛的应用于航空航天；高压容器以及其他需要减轻自重的制品中。 （2）耐腐蚀性好：FRP是良好的耐腐蚀材料，对于大气；水和一般浓度的酸碱；盐及多种油类和溶剂都有较好的抵抗力，已经被广泛应用于化工防腐的各个方面。正在取代碳钢;不锈钢;木材；有色金属等材料。 （3）电性能好：FRP是优良的绝缘材料，用于制造绝缘体，
热固性复合材料与热塑性复合材料
热固性复合材料与热塑性复合材料 1热固性树脂基复合材料 热固性树脂基复合材料是应用十分广泛的复合型材料，这种材料是经过复合而成，在多高科技产品中都得到了广泛的应用与研究，例如在大型客运机的应用中，其不仅减轻了重量，并且还优化了飞机的性能，减轻了飞机在飞行过程中的阻碍，热固性树脂具有非常优异的开发潜能，其应用领域也会在其改性后得到更大的发展。 典型的热固性树脂复合材料分为以下几种： （1）酚醛树脂复合材料:随着对阻燃材料的强烈需求，美国西化学公司，道化学公司等一系列大型化学公司都先后研制成功了新一代的酚醛树脂复合材料。其具有优异的阻燃、低发烟、低毒雾性能和更加优异的热机械物理性能。在制备这种具有阻燃效果的材料上，研究人员重新设计思路，在加入不饱和键等其他基团条件下，提高了反应速度，减少了挥发组分。使酚醛树脂复合材料在其应用领域得到大力发展。 (2)环氧树脂复合材料:由于环氧树脂本身的弱点，研究人员对其进行了两面的改性研究，一面是改善湿热性能提高其使用温度;另一面则是提高韧性，进而提高复合材料的损伤容限。含有环氧树脂所制备的复
合材料己经大力应用到机翼、机身等大型主承力构件上。 (3)双马来酞亚胺树脂复合材料:在双马来酞亚胺树脂复合材料中，由于双马来酞亚胺树脂具有流动性和可模塑性，良好的耐高温、耐辐射、耐湿热、吸湿率低和热膨胀系数小等优异性能，所以这种树脂则会广泛运用在绝缘材料、航空航天结构材料、耐磨材料等各个领域中。(4)聚酰亚胺复合材料:聚酰亚胺复合材料具有高比强度，比模量以及优异的热氧化稳定性。其在航空发动机上得到了广泛应用，主要可明显减轻发动机重量，提高发动机推重比。所以在航天航空领域得到了大力的发展和运用。 2热塑性树脂基复合材料 热塑性树脂基复合材料:其自身中的基体是热塑性树脂，该类复合材料是由热塑性树脂基体、增强相以及一些助剂组成。在热塑性复合材料中最典型和最常见的热塑性树脂有聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚酯树脂、聚碳酸树脂、聚甲醛树脂、聚醚酮类、热塑性聚酰亚胺、聚苯硫醚、聚飒等。 而热塑性树脂复合材料具有很多的特点，以下概述了一些热塑性树脂复合材料的特点。
不饱和树脂及玻璃纤维增强复合材料
不饱和树脂及玻璃纤维增强复合材料（玻璃钢）的制备 实验目的 1、 了解线形不饱和聚酯树脂及玻璃纤维复合材料的制备原理和影响因素。 2、 掌握线形不饱和聚酯树脂合成和增强复合材料制备实验的操作技能；熟悉树脂的特性测 试和玻璃钢试样的性能实验方法。 实验原理 不饱和聚酯树脂主要是有不饱和二元酸（酐）、饱和二元酸（酐）和二元醇，以一定的摩尔比在惰性气氛保护下，经酯化缩聚而制得线型聚合物，其聚酯主链上具有重复的酯键制制品及不饱和双键，即称不饱和树脂，化学结构式如下： O R C O O R O C CH 制得的不饱和树脂和聚酯树脂主要用于制造玻璃纤维增强复合材料，也制造装饰涂料和油 漆、压塑粉与片状和块状模压复合材料制品。 仪器安装 图1：手糊成型 图2：浇注成型剖面图
主要设备一览表 表1：室温固化凝胶时间测定方法 名称/序号 树脂理论量 g 树脂实际量 g 引发剂理论量g 引发剂实际量g 促进剂理论量g 促进剂实际 量g 1 2 3 4 5 50 50 50 50 50 50.35 49.74 50.39 49.61 49.99 2.014 1.9896 2.0156 1.9844 1.9996 2.01 1.99 2.01 2.00 2.03 1.007 0.4974 0.3524 0.2481 0.1499 1.01 0.50 0.35 0.26 0.15 表2：浇注成型配方 表3：手糊成型配方 表4：室温固化凝胶时间测定设备 表5：浇注成型设备 表6：手糊成型设备 名称 理论用量g 实际用量g 树脂 引发剂 促进剂 100 4 1.02 100.33 4.01 1.01 名称 理论用量g 实际用量g 树脂 引发剂 促进剂 41.88 1.6724 0.1881 41.81 1.69 0.19 序号 名称 规格 数量 1 2 3 4 5 铁板 玻璃纸 橡胶管 玻璃棒 夹子 180*180 150*350 2个 1张 1根 1根 6个 序号 名称 数量 1 2 3 纸杯 玻璃棒 手表 5个 5根 1块 序号 名称 规格 数量 1 2 3 4 铁板 玻璃纸 玻璃布 刷子 180*180 200*200 180*180 2块 2张 10张 1个
玻璃纤维复合材料的十大应用领域
玻璃纤维复合材料的十大应用领域 玻璃纤维（英文原名为：glassfiber或fiberglass ）是一种性能优异的无机非金属材料，种类繁多，优点是绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好，机械强度高，但缺点是性脆，耐磨性较差。它是以玻璃球或废旧玻璃为原料经高温熔制、拉丝、络纱、织布等工艺制造成的，其单丝的直径为几个微米到二十几米个微米，相当于一根头发丝的1/20-1/5 ，每束纤维原丝都由数百根甚至上千根单丝组成。玻璃纤维通常用作复合材料中的增强材料，电绝缘材料和绝热保温材料，电路基板等国民经济各个领域。 一、船艇 玻璃纤维复合材料具有耐腐蚀性、重量轻、增强效果优越等特点，被广泛用于制造游艇船体、甲板等。 二、电子电气
玻璃纤维增强复合材料在电子电气方面的运用主要是利用了它的电绝缘性、防腐蚀性等特点。复合材料在电子电气领域的应用主要有以下几个部分： 1、电器罩壳：包括电器开关盒、电器配线盒、仪表盘罩等。 2、电器原件与电部件：如绝缘子、绝缘工具、电机端盖等。 3、输线电包括复合电缆支架、电缆沟支架等。 三、风能
风能是无污染、可持续的能源之一，采用风能发电是开发新能源的一种途径。玻璃纤维具有优越的增强效果、重量轻等特点，是用于制造玻璃钢叶片和机组罩的一种良好材料。 四、航空航天、军事国防 由于航空航天、军事等领域对材料的特殊要求，玻纤复合材料所具有的重量轻，强度高，耐冲击及阻燃性好等特色能为这些领域提供了广泛的解决方案。 复合材料在这些领域的应用如下： --小飞机机身 --直升机外壳和旋翼桨叶 --飞机次要结构部件（地板、门、座椅、辅助油箱） --飞机发动机零件
热塑性树脂复合材料应用
摘要：热塑性复合材料因具有韧性、耐蚀性和抗疲劳性高，成形工艺简单、周期短，材料利用率高，预浸料存放环境与时间无限制等优异性能而得到快速发展，并逐渐进入航空制造领域。尤其是近年来，在欧盟以及空客、福克航宇等航空制造企业的强力推动下，热塑性复合材料在民机上频频崭露头角，在一些部件上成为热固性复合材料的有力竞争对手。热塑性复合材料如果想继续扩大在民机上的应用，必须进入机体主承力构件，然而，热塑性应用于主承力构件还三个挑战，即原材料成本高，铺放工艺缓慢，以及预浸料粘性问题。 关键词：热塑性复合材料碳纤维机体内饰主承力结构 热塑性复合材料是以玻璃纤维、碳纤维、芳烃纤维及其它材料增强各种热塑性树脂所形成的复合材料，因具有韧性、耐蚀性和抗疲劳性高，成形工艺简单、周期短，材料利用率高，预浸料存放环境与时间无限制等优异性能而得到快速发展，并逐渐进入航空制造领域。尤其是近年来，在欧盟以及空客、福克航宇等航空制造企业的强力推动下，热塑性复合材料在民机上频频崭露头角，在一些部件上成为热固性复合材料的有力竞争对手。 1 热塑性复合材料的民机应用潜质 以聚苯硫醚（PPS）,聚醚酰亚胺（PEI）,聚醚醚酮（PEEK）和聚醚酮酮（PEKK）为基体的先进增强热塑性复合材料（TPC），具备高刚度、低加工成本和重新加工能力，拥有良好的阻燃、低烟和无毒（FST）性能，固化周期可以以分钟记，且其成形过程是天生的非热压罐工艺。这些固有属性使其成为轻质、低成本航空结构的理想材料。为西科斯基公司直升机提供大型热塑性复合材料地板的纤维锻造公司提供了如下一组数据：热塑性复合材料比钢轻60%，硬度是其6倍；比铝轻30%；比热固性复合材料强韧2倍；比注射模塑塑料硬5倍；在生产中比板材少60%碎屑。 上述性能特点和数据对比表明，热塑性复合材料是一种天生的航空结构材料，并且在民机应用上拥有巨大的潜质，甚至可能在未来为航空复合材料制造带来一场热塑性革命。 2 热塑性复合材料在民机上的典型应用 目前，热塑性复合材料（TPC）在民机上的应用主要体现在机体结构件和内饰件上，这其中，碳纤维增强PPS的TPC占大多数。 2.1 机体结构件 机体结构件中，TPC主要应用在地板、前缘、控制面和尾翼零件上，这些零件都是外形比较简单的次承力构件。空客A380客机、空客A350客机、湾流G650公务机和阿古斯塔·韦斯特兰AW169直升机都是热塑性机体结构件的应用大户。 空客A380客机上最重要的热塑性复合材料结构件是玻璃纤维/PPS材料的机翼固定前缘。每个机翼有8个固定前缘构件，其中热塑性材料占到了整个用料的三分之二。在固定前缘蒙皮的纤维铺放中，制造商福克航空结构公司选择了先进的超声点焊作为铺放设备的加热系统。
树脂性能对比以及玻璃纤维介绍
树脂性能介绍以及玻璃纤维简介 不饱和聚酯树脂 不饱和聚酯是不饱和二元羧酸（或酸酐）或它们和饱和二元羧酸（或酸酐）组成的混合酸和多元醇缩聚而成的，具有酯键和不饱和双键的线型高分子化合物。通常，聚酯化缩聚反应是在190～220℃进行，直至达到预期的酸值（或粘度）。在聚酯化缩反应结束后，趁热加入一定量的乙烯基单体，配成粘稠的液体，这样的聚合物溶液称之为不饱和聚酯树脂。 物理性质 1、相对密度在1.11～1.20左右，固化时体积收缩率较大 2、耐热性。绝大多数不饱和聚酯树脂的热变形温度都在50～60℃，一些耐热性好的树脂则可达120℃ 3、力学性能。不饱和聚酯树脂具有较高的拉伸、弯曲、压缩等强度 耐化学腐蚀性能。不饱和聚酯树脂耐水、稀酸、稀碱的性能较好， 4、耐有机溶剂的性能差，同时，树脂的耐化学腐蚀性能随其化学结构和几何开关的不同，可以有很大的差异。 5、介电性能。不饱和聚酸树脂的介电性能良好。 化学性质 不饱和聚酯是具有多功能团的线型高分子化合物，在其骨架主链上具有聚酯链键和不饱和双键，而在大分子链两端各带有羧基和羟基。 乙烯基树脂 乙烯基树脂又称为环氧丙烯酸树脂，是60年代发展起来的一类新型树脂，其特点是聚合物中具有端基不饱和双键。 乙烯基树脂具有较好的综合性能：①由于不饱和双键位于聚合物分子链的端部，双键非常活泼，固化时不受空间障碍的影响，可在有机过氧化物引发下，通过相邻分子链间进行交联固化，也可和单体苯乙烯其聚固化；②树脂链中的R基团可以屏蔽酯键，提高酯键的耐化学性能和耐水解稳定性；③乙烯基树脂中，每单位相对分子质量中的酯键比普通不饱和聚酯中少35%～50%左右，这样就提高了该树脂在酸、碱溶液中的水解稳定性； ④树脂链上的仲羟基和玻璃纤维或其它纤维的浸润性和粘结性从而提高复合材料的强 度；⑤环氧树脂主链，它可以赋和乙烯基树脂韧性，分子主链中的醚键可使树脂具有优异的耐酸性。 环氧树脂 环氧树脂是泛指分子中含有两个或两个以上环氧基团的有机高分子化合物，除个别外，它们的相对分子质量都不高。环氧树脂的分子结构是以分子链中含有活泼的环 氧基团为其特征，环氧基团可以位于分子链的末端、中间或成环状结构。由于分子 结构中含有活泼的环氧基团，使它们可和多种类型的固化剂发生交联反应而形成不 溶、不熔的具有三向网状结构的高聚物。 环氧树脂的性能和特性 1、形式多样。各种树脂、固化剂、改性剂体系几乎可以适应各种使用对形式提出的要求，其范围可以从极低的粘度到高熔点固体。 2、固化方便。选用各种不同的固化剂，环氧树脂体系几乎可以在0～180℃温度范围内固化。 3、粘附力强。环氧树脂分子链中固有的极性羟基和醚键的存在，使其对各种物质具有很高的粘附力。环氧树脂固化时的收缩性低，产生的内应力小，这也有助于提高粘附强度。 4、收缩性低。环氧树脂和所用的固化剂的反应是通过直接加成反应或树脂分子中环氧基的
轻型PP玻璃纤维复合材料
轻型PP玻璃纤维复合材料 由聚丙烯纤维和玻璃纤维掺和的毛状物制成的一种轻型增强热塑性复合材料(LWRT)已由瑞士的QPC公司生产出来。由于具有膨松率高、透气性好以及成本低的特点而使其成为轻型GMT 复合材料的理想替代品。 瑞士Quardrant Plastics Composites (QPC)公司推出了一系列轻型的增强热塑性复合材料(LWRT)，包括片材和预制坯料，商品名为Symalite。由于LWRT复合材料密度较小，其每单位重量产生的硬度要比传统的玻璃纤维毡增强热塑性（GMT）片材高，同时，这种材料与金属、GMT以及传统的PP和尼龙长纤维热塑性(LFT)复合物相比，具有可减轻重量、设计更灵活以及成本更低的优势，因此使其成为轻型GMT 复合材料的理想替代品。 据QPC公司介绍，通过采用低压成型技术，这种新型复合材料很容易粘附于织物、纱布、泡沫材料、干粉涂膜以及坚固的PP表面，因此可以很方便地进行模内装饰。此外，还可以利用一种粘附薄膜而使Symalite材料粘接在涂铝线圈的片材上，目前，QPC公司正在考虑将这种铝/塑层压制件用于制造汽车的车顶模塑件。 Symalite复合材料适合于制造汽车车底屏蔽防护装置、承重板、车顶内衬、车门装饰、行李架、车顶模塑件、发动机盖以及车后行李箱盖等。 新颖的生产工艺 通常，GMT 复合材料片材是由PP粉末和切碎的玻璃纤维复合而成。与GMT复合材料的制造工艺所不同的是，QPC公司的LWRT轻型复合材料是采用织物生产所用的干工艺技术来生成由PP和玻璃纤维掺和的毛状物。在连续生产过程中，该掺和毛状物被加热到高于PP 熔点的温度，再将其层压到粘接膜或纯PP膜的表面层，最后切成坯料。考虑到使用被切碎的过短的玻璃纤维模制零件时往往会发生树脂从纤维中分离的现象，因此该公司选用了长度为78mm的玻璃纤维以生成防止分离的3D基质。QPC公司声称，该工艺可使玻璃纤维很好地分布在PP中，同时也能很好地控制材料的膨松过程。 当片材遇热时会膨松扩展而使厚度达到原来的5倍，这是因为玻璃纤维由压缩状态的固结坯料中舒展开来所导致的。因此，QPC公司通过改变玻璃纤维的含量来调整片材的膨松度。一般，当玻璃纤维含量较高时，膨松度会增加，密度减小，从而使最终产品的比硬度（硬度与重量之比）升高。 在用Symalite坯料制作产品时，QPC公司采用了低压“热冲压”工艺。该工艺使用了一种双面型铝质板模具，据说，该模具的成本和研制周期都比钢质模具要少得多。使用这种模具以后，坯料在成型过程中只产生很小的变形，所生产出的最终制品在不同的壁厚处具有不同的强度，厚的地方通常是硬度很高，而薄的地方虽然硬度不高但抗拉强度却很高。 在德国，QPC公司能够生产出玻璃纤维含量为20％～60％的片材，目前玻璃纤维含量等级为40％～55％的产品已实现了商品化。其中，40％玻璃纤维含量的片材适合于制造车底屏蔽装置、承重板以及可开式车顶；55％玻璃纤维含量的片材适合于制造车顶内衬。以上这些层压制件的标准尺寸有22 in、30 in、45 in和90in（1in=25.4mm），当然也可以按照要求进行定制。 商业应用的成功 位于德国曼海姆市的Seeber AG公司用Symalite复合材料为BMW公司制造了车底屏蔽防护装置，这是该材料首次成功地实现了商业化应用。这种车底屏蔽防护装置是由4个玻璃纤维含量为40%的Symalite部件组成。由于它们是用未增强的PP膜从2个面层压而成的，因此其耐冲击、耐磨损以及防潮能力都得到了提高。与过去的GMT组件相比，其重量减轻了30％，阻力系数也得到了减小，而且这种产品还具有良好的消音功能。 据介绍，制造该装置的模具是一个包括4部分组件的多腔模具，该模具中带有一个可在
碳纤维及其复合材料产业现状及发展趋势
国内外碳纤维及其复合材料产业现状及发展趋势 自上世纪60年代碳纤维首次商业化以来，产业规模不断扩大，产品品质不断提高，2014年全球碳纤维产能（365天连续生产12K/24K 碳纤维丝束计算）已达到12.6万吨。尽管碳纤维与传统的玻璃纤维在价格上仍不能相比，但高性能碳纤维以其高比强度、高模量、可设计、防腐蚀和抗疲劳等突出特点，具有玻璃纤维所不能比拟的优势，已成为发展先进武器装备的关键材料，并在航空航天、国防军工、风能产业、土木工程、体育休闲等领域得到了广泛应用。 当前，国际复合材料产业呈现蓬勃发展态势，据估计，未来5年，先进复合材料将以每年5%的增速发展，而随着民用航空、汽车工业等领域的快速发展，全球高性能碳纤维需求量的年增幅可达10%，亚太地区将会有更高的增长率，即碳纤维及其复合材料产业将面临前所未有的发展空间和机遇。 因此，在目前碳纤维产业快速发展的关键时期，我们更应该认清国际碳纤维产业的发展形势、对照国外先进企业找差距找问题，通过理性思考寻求解决途径，适时把握发展机遇，落实行动、注重实效，努力推进国内碳纤维及其复合材料产业的健康快速发展。 1、国外碳纤维产业现状及发展趋势 1）产业方面 根据前躯体原料的不同，碳纤维可分为聚丙烯腈（PAN）基、沥青基和粘胶基碳纤维等。由于粘胶基碳纤维在制备过程中会释放出毒
性物质二硫化碳，且工艺流程长、生产成本高、整体性能不高，因此目前，国际碳纤维产业领域，前两种碳纤维获得了更大规模的生产和应用。其中，PAN基碳纤维又占据绝对优势，国际市场占有率超过90%。PAN基碳纤维的九大生产商包括：日本东丽、东邦、三菱丽阳、美国赫氏（Hexcel）、氰特（Cytec）、卓尔泰克（Zoltek，已被东丽收购）、台塑、土耳其阿克萨（AKSA）和德国西格里（SGL）。沥青基碳纤维的生产和应用居其次，主要生产企业三家，分别是Cytec、三菱塑料和日本碳素纤维。 PAN基碳纤维分为小丝束（1-24K）和大丝束（36K及以上）两类。全球小丝束碳纤维市场主要被日本东丽、东邦、三菱丽阳三家公司所垄断，而来自中国、土耳其和韩国的企业，正不断扩充小丝束的全球产能，同时也降低了三家日本公司的市场份额。 大丝束碳纤维生产商主要有Zoltek、SGL和三菱丽阳三家。另外，中国国企蓝星集团英国分公司拥有大丝束碳纤维原丝的供应能力，Cytec于2014年与德国腈纶企业合作开展低成本大丝束碳纤维的研制开发。预计在未来10年中，其它制造商也会陆续加入大丝束碳纤维生产领域。 为满足高速发展的航空航天与汽车市场对碳纤维的需要，几乎所有的碳纤维巨头都宣布了扩产计划。例如，日本东丽拥有以日本本土为核心的日美法韩4个生产基地，目前已形成11000～12000吨/年的T700S和4500吨/年的T800碳纤维生产能力，并宣布PAN基碳纤维的总产能于2015年达到27100吨，2020年扩大至50000吨。另外，Hexcel
玻纤增强复合材料
玻纤增强ABS复合材料 金敏善，李贺，曲凤书，鲁建春 中国石油吉林石化公司研究院，吉林，132021, Email: sunnyjin327@https://www.wendangku.net/doc/7616661191.html, 关键词：苯乙烯-丙烯腈-丁二烯三元共聚物玻璃纤维玻纤增强复合材料ABS是一种以聚丁二烯链为骨架的苯乙烯和丙烯腈的接枝共聚物与苯乙烯、丙烯腈共聚物共混而成的多相聚合物。ABS以其突出的综合性能如：良好的耐化学腐蚀性和加工流动性以及较高的表面硬度、耐热性、韧性、抗冲击性能和刚性已被广泛地用于制作各种机械、仪器设备的零部件，及电器、仪表的外壳上，但是，ABS较大的成型收缩率给其制品的加工和后组装带来了一定的难度。 玻纤增强复合材料，是以聚合物为基体，以玻纤为增强材料而制成的复合材料。它综合了塑料基体和玻纤的综合性能，已成为一种具有优越性能和广泛用途的工程材料。玻纤增强的复合材料还可以按纤维的长度分类，分为长纤维复合材料和短纤维复合材料。玻璃纤维按化学组分可分为无碱铝硼硅酸盐（简称无碱纤维）和有碱无硼硅酸盐（简称中碱纤维）。玻纤增强塑料具有比强度高、耐腐蚀、隔热、成型收缩率小等优点，此外利用玻纤增强可以使塑料材料的拉伸性能大幅度地提高[1～6]。本文以通用ABS树脂为基体，利用短切玻璃纤维（事先用硅烷偶联剂进行表面处理）对其进行共混改性，并对复合材料的各项性能与玻纤的含量，玻纤的长径比及螺杆挤出温度的关系进行较详细的研究和讨论。 ABS/玻纤复合材料的弯曲性能随高模量玻纤含量的增加而明显提高，而ABS/玻纤复合材料的缺口冲击性能随玻纤含量的增加而迅速降低。这是由于，随着玻纤含量的增加复合材料的缺陷也增多，从而导致材料的应力集中点大大增加，另一方面，当受到外力冲击时裂纹可以沿着玻纤迅速扩大，所以随着玻纤含量的增加复合材料的缺口冲击性能显著降低。此外，随着玻纤含量的增加，材料中能够吸收大量冲击能的橡胶粒子浓度也相对降低，所以材料的缺口冲击性能进一步降低（Fig.1.）。当玻纤含量达到30%时，复合材料的熔融指数由空白ABS 树脂的18（g/10min）下降到10（g/10min）以下（Fig.2.）。这是由于随着玻纤含量的增加，玻纤与玻纤之间，玻纤与高聚物分子之间，以及玻纤之间的高聚物分子之间的内摩擦阻力变大，导致聚合物的分子链之间的相对运动困难，所以在同
热塑性碳纤维复合材料成型工艺研究
热塑性碳纤维复合材料成型工艺研究 碳纤维质量比金属轻，但是强度却高于钢铁，并且耐腐蚀，在非氧化环境下耐超高温，膨胀系数小且 具有各向异性，但是传统使用碳纤维除了用作隔热保温材料之外，一般是不会单独使用的，多是会作为增 强材料加入到金属、瓷器、树脂等材料中作为复合材料使用。碳纤维复合材料具有碳材料的固有本性特征，同时又兼具纺织纤维的柔软可加工性，是一种力学性能优异的新一代增强纤维，可用作人工韧带、飞机结 构材料、火箭外壳、工业等等领域，市场需求巨大。 热塑性碳纤维复合材料是铝镁合金、钢铁等金属的理想替代材料，但是在基于国外技术封锁等原因，热塑性碳纤维复合材料在国内的发展时间并不是很长，国内的热塑性碳纤维复合材料发展缓慢。苏州挪恩 复合材料有限公司专注碳纤维相关技术的研究，在热塑性碳纤维增强PEEK复合材料、热塑性碳纤维增强PPS复合材料、热塑性碳纤维增强PEI复合材料、热塑性碳纤维增强PC复合材料方面苦心孤诣，与日本美国等知名企业的合作，也让挪恩拥有了成熟的产品生产经验。 现在国内的热塑性碳纤维复合材料成型工艺主要是由热固性树脂基复合材料和金属成型技术移植而来。按照设备的不同可以分为纤维缠绕成型、真空袋成型、模压成型、热压罐成型、双膜成型等等方法，其中 纤维成型缠绕型、真空袋成型、模压成型、双膜成型是目前用的较多的热塑性碳纤维复合材料成型方法。 1、纤维缠绕成型 纤维缠绕成型工艺是指浸过树脂的连续纤维按照一定的规律缠绕在芯模上，继而经过固化、脱模而得 的碳纤维复合材料制品。根据纤维缠绕成型时树脂基体的物理化学状态不同，也可分为干法缠绕、半干法 缠绕和湿法缠绕三种。干法缠绕工艺最大的特点是生产效率比较高，制作环境卫生环境好，但是相应的干 法缠绕设备较贵，投资较大；半干法缠绕是利用纤维浸胶后至缠绕芯模的途中，多加了一套烘干设备，省 却了预浸胶的工序；湿法缠绕则是将纤维浸胶后直接缠绕在芯模上，在成本方面比干法缠绕可以降低约35%，纤维排列平行度也会更好，但是操作环境差、树脂浪费也是湿法缠绕的明显缺点。 2、真空袋成型 真空袋成型是将预浸料铺放在模具中，利用真空袋和密封胶将真空袋抽至真空状态，将模具加热，预 浸料即可在高温和大气压的作用下成型。 3、模压成型 将预浸料裁剪至合适的大小铺设在模具中升温加热，等温度升至可成型温度后，再在压机台面上加压，待温度降温后就可脱模取出。此时需要注意压机表面必须拥有较高的平行度和平整度，否则很容易导致产 品发生翘曲。 4、双膜成型 双膜成型是将裁剪后的预浸料放置于两层可变形的金属膜或树脂膜之间，在膜的四周做好密封，成型 的过程中需要将温度调至成型温度并施加一定的成型压力，最后冷却定型，需要注意的是，在双膜成型的 过程中需要处于密封环境中进行。
环氧树脂复合材料的分类组成特性以及应用
环氧树脂复合材料的分类组成特性以及应用 日期: 2008-03-03 复合材料是由基体材料和增强材料复合而成的多相体系固体材料。它充分发挥了各组分材料的特点和潜在能力，通过各组分的合理匹配和协同作用，呈现出原来单一材料(均质材料、单相材料)所不具有的优异的新性能，从而达到对材料某些性能的综合要求。复合材料的出现在材料发展史上具有划时代的意义。受到国内外的极大重视。其发展之迅猛在历史上是空前的。已在工业、农业、交通、军事、科学技术和人民生活等各个领域广为应用。尤其是在航空、航天等尖端技领域中已成为不可缺少的重要的结构材料。无怪乎有人认为21世纪将进入“复合材料时代”。 热固性树脂基复合材料是目前研究得最多、应用得最广的一种复合材料。它具有质量轻、强度高、模量大、耐腐蚀性好、电性能优异、原料来源广泛，加工成型简便、生产效率高等特点，并具有材料可设计性以及其他一些特殊性能，如减振、消音、透电磁波、隐身、耐烧蚀等特性，已成为国民经济、国防建设和科技发展中无法取代的重要材料。在热固性树脂基复合材料中使用最多的树脂仍然是酚醛树脂、不饱和聚酪树脂和环氧树脂这三大热固性树脂。这三种树脂阶性能各有特点：酚醛树脂的耐热性较高、耐酸性好、固化速度快，但较脆、需高压成型；不饱和聚酪树脂的工艺性好、价格最低，但性能较差；环氧树脂的粘结强度和内聚强度高，耐腐蚀性及介电性能优异，综合性能最好，但价格较贵。因此，在实际工程中环氧树脂复合材料多用于对使用性能要求高的场合，如用作结构材料、耐腐蚀材料、电绝缘材料及透波材料等。 1、环氯树脂复合材料的分类 环氧树脂复合材料(简称环氧复合材料，也有人称为环氧增强塑料)的品种很多，其名称、含义和分类方法也没有完全统一，但大体上讲可按以下方法分类。 (1)按用途可分为环氧结构复合材料、环氧功能复合材料和环氧功能型结构复合材料。结构复合材料是通过组成材料力学性能的复合，使之能用作受力结构材料，并能按受力情况设计和制造材料，以达到材料性能册格比的最佳状态。功能复合材料是通过组成材料其他性能(如光、电、热、耐腐蚀等)的复合，以得到具有某种理想功能的材料。例如环氧树脂覆铜板、环氧树脂电子塑封料、雷达罩等。需要指出的是，无论使用的是材料的哪一种功能性，都必须具有必要的力学性能，否则再好的功能材料也没有实用性。已有些功能材料同时还要有很高的强度，如高压绝缘子芯棒，要求绝缘性和强度都很高，是一种绝缘性结构复合材料。 (2)按成型压力可分为高压成型材料(成型压力5—30MPa)，如环氧工程塑料及
热塑性复合材料成型工艺解析
热塑性复合材料成型工艺解析 热塑性复合材料是以玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等增强各种热塑性树脂的总称，国外称FRTP（Fiber Rinforced Thermo Plastics）。由于热塑性树脂和增强材料种类不同，其生产工艺和制成的复合材料性能差别很大。 从生产工艺角度分析，塑性复合材料分为短纤维增强复合材料和连续纤维增强复合材料两大类：（1）短纤维增强复合材料①注射成型工艺；②挤出成型工艺；③离心成型工艺。（2）连续纤维增强及长纤维增强复合材料①预浸料模压成型；②片状模塑料冲压成型；③片状模塑料真空成型；④预浸纱缠绕成型；⑤拉挤成型。 热塑性复合材料的特殊性能如下： （1）密度小、强度高热塑性复合材料的密度为1.1～1.6g/cm3，仅为钢材的1/5～1/7，比热固性玻璃钢轻1/3～1/4。它能够以较小的单位质量获得更高的机械强度。一般来讲，不论是通用塑料还是工程塑料，用玻璃纤维增强后，都会获得较高的增强效果，提高强度应用档次。 （2）性能可设计性的自由度大热塑性复合材料的物理性能、化学性能、力学性能，都是通过合理选择原材料种类、配比、加工方法、纤维含量和铺层方式进行设计。由于热塑性复合材料的基体材料种类比热固性复合材料多很多，因此，其选材设计的自由度也就大得多。 （3）热性能一般塑料的使用温度为50～100℃，用玻璃纤维增强后，可提高到100℃以上。尼龙6的热变形温度为65℃，用30%玻纤增强后，热形温度可提高到190℃。聚醚醚酮树脂的耐热性达220℃，用30%玻纤增强后，使用温度可提高到310℃，这样高的耐热性，热固性复合材料是达不到的。热塑性复合材料的线膨胀系数比未增强的塑料低1/4～1/2，能够降低制品成型过程中的收缩率，提高制品尺寸精度。其导热系数为0.3～0.36W(㎡·K)，与热固性复合材料相似。 4）耐化学腐蚀性复合材料的耐化学腐蚀性，主要由基体材料的性能决定，热塑性树脂的种类很多，每种树脂都有自己的防腐特点，因此，可以根据复合材料的使用环境和介质条件，对基体树脂进行优选，一般都能满足使用要求。热塑性复合材料的耐水性优于热固性复合材料。 （5）电性能一般热塑性复合材料都具有良好的介电性能，不反射无线电电波，透过微波性能良好等。由于热塑性复合材料的吸水率比热固性玻璃钢小，故其电性能优于后者。在热塑性复合材料中加入导电材料后，可改善其导电性能，防止产生静电。 （6）废料能回收利用热塑性复合材料可重复加工成型，废品和边角余料能回收利用，不会造成环境污染。 由于热塑性复合材料有很多优于热固性玻璃钢的特殊性能，应用领域十分广泛，从国外的应用情况分析，热塑性复合材料主要用于车辆制造工业、机电工业、化工防腐及建筑工程等方面。 1、注射成型工艺 注射成型是热塑性复合材料的主要生产方法，历史悠久，应用最广。其优点是：成型周期短，能耗最小，产品精度高，一次可成型开关复杂及带有嵌件的制品，一模能生产几个制品，生产效率高。缺点是不能生产纤维增强复合材料制品和对模具质量要求较高。根据目前的技术发展水平，注射成型的最大产品为5kg，最小到1g，这种方法主要用来生产各种机械零件，建筑制品，家电壳体，电器材料，车辆配件等。 2、挤出成型工艺 挤出成型是热塑性复合材料制品生产中应用较广的工艺之一。其主要特点是生产过程连续，生产效率高，设备简单，技术容易掌握等。挤出成型工艺主要用于生产管、棒、板及异型断面型等产品。增强塑料管玻纤增强门窗异型断面型材，在我国有很大市场。挤出成型复合材料制品的工艺流程如下：3、缠绕成型工艺 热塑性复合材料的缠绕成型工艺原理和缠绕机设备与热固性玻璃的一样，不同的是热塑性复合材料缠绕制品的增强材料不是玻纤粗纱，而是经过浸胶（热塑性树脂）的预浸纱。因此，需要在缠绕机上增加预浸纱预热装置和加热加压辊。缠绕成型时，先将预浸纱加热到软化点，再与芯模的接触点加
复合材料论文
玻璃纤维的性能与应用 摘要：由于玻璃纤维具有绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好，机械强度高等许多优点，现已广泛应用于复合材料中的增强材料，电绝缘材料和绝热保温材料，电路基板等国民经济各个领域。本文通过总结和整理，简单阐述了玻璃纤维的特有性能以及其在各个领域的应用。 关键词：玻璃纤维；性能；应用；复合材料 1.前言 玻璃纤维（英文原名为：glass fiber或fiberglass ）是一种性能优异的无机非金属材料，种类繁多，优点是绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好，机械强度高，但缺点是性脆，耐磨性较差。它是以玻璃球或废旧玻璃为原料经高温熔制、拉丝、络纱、织布等工艺制造成的，其单丝的直径为几个微米到二十几米个微米，相当于一根头发丝的 1/20-1/5 ，每束纤维原丝都由数百根甚至上千根单丝组成。 2.玻璃纤维的发展 玻璃纤维有较长的发展历史。上世纪三十年代，美国人发明了用铂坩埚连续拉制玻璃纤维和用蒸汽喷吹玻璃棉的工艺后，玻璃纤维的生产才形成了现代工业。随着近代科学技术的发展，对玻璃纤维的力学、耐热等性能提出了更高的要求，促使六十年代以来出现了许多特种玻璃纤维，如耐高温玻璃纤维、高强度玻璃纤维、高模量玻璃纤维等。在高性能玻璃纤维的发展过程中最引人注目的是1996年3月在第41次SAMPE国际会议上，道康宁公司首次发表的高强度玻璃纤维"ZenTron”，它是以高硅含量玻璃为原料制成，采用被称为 Single-bushing(单套管)或Single-end(单头)30型的技术成纤的。此产品后处理工序少，可防止纤维的损伤，并能降低成本。 我国研究玻璃纤维也有几十年的历史。早在1958年，我国以手糊工艺研制了玻璃钢船，以层压和卷制工艺研制了玻璃钢板和火箭筒等。1960年在北京、上海和哈尔滨相继成立了科研机构。1961年研制成功了玻璃纤维耐烧蚀端头，1970年用手糊夹层结构板制造了44m 大型玻璃雷达罩，1975年成立了玻璃钢学会，1983年中国建筑材料研究院试制成功了抗碱玻纤增强硫酸铝酸盐低碱水泥复合材料，1988年武汉工业大学研究成功高性能玻纤增强氯氧镁复合材料，目前，这两种复合材料均已形成工业化生产规模，在建筑工程中广泛用于墙体、防火门、水箱、通风管道、卫生间吊顶、温室框架和艺术制品等。 3.玻璃纤维的制造 用于纺织加工的玻璃纤维有长丝和短纤维两种。可以采用传统的纺织工艺将长丝制成各种产品，而短纤维多被加工成非织造布。制造玻璃纤维使用的原料主要有硅土、石灰石、粘土、萤石、硼酸及硫酸钠等。将这些原料通过空气管道输送到计量秤上，然后在混合室混合均匀，通过供料筒，喂入熔矿炉。在熔矿炉中，混合原料被加热至1600°C，形成液态玻璃，缓慢地流向纺丝板。纺丝板上喷丝孔的数目可为200、400、600、800或更多。高粘度的玻璃熔体再流过喷丝孔，由高速卷绕装置将纤维拉伸卷绕，便制得玻璃长丝。一般单丝的直径为6～13μm，通过改变纺丝板的温度可以调节单丝的直径。在制造时，为了保证玻璃纤维在纺纱等后加工过程中的加工性能，可以在玻璃纤维呈液态时加入一定量的粘合剂、润滑剂、反应基、抗静电剂等整理剂。 4.玻璃纤维的性能 4．1 力学性能 下表给出了玻璃纤维、碳纤维和部分常用纺织纤维及金属材料的主要性能。
碳纤维热塑性复合材料预浸料及制品可研报告
江苏泛达复合材料有限公司 年产2000吨碳纤维热塑性复合材料预浸料及制品项目 可行性研究报告 二○一一年八月
目录 第一章总论 (1) 1.1项目名称及承办单位 (1) 1.2可行性研究报告编制依据 (1) 1.3可行性研究报告的研究范围 (2) 1.4推荐方案与结论 (2) 第二章项目提出的背景与必要性 (12) 2.1企业概况 (12) 2.2项目提出的背景 (12) 第三章市场分析及预测 (19) 3.1原材料生产情况 (19) 3.2产品原材料价格走势 (20) 3.3市场需求影响因素分析 (21) 3.4供需平衡分析 (22) 3.5供给分析 (22) 3.6产品价格分析 (23) 3.7进出口状况 (24) 3.8销售渠道分析 (25) 3.9用户分析 (30) 第四章生产规模和产品方案 (32) 4.1生产规模 (32) 4.2产品方案 (32) 第五章项目选址与建设条件 (35) 5.1建设地址 (35) 5.2建设条件 (35) 5.3厂址评述 (42) 第六章工程技术方案 (43) 6.1设计原则 (43)
6.2项目组成 (43) 6.3工艺技术及设备方案 (43) 6.4总图运输 (49) 6.5建筑工程 (53) 6.6给排水 (56) 6.7供电 (57) 6.8供热、通风与制冷 (60) 6.9通信 (61) 第七章原辅材料及燃料动力供应 (62) 7.1原辅材料供应 (62) 7.2燃料及动力供应 (62) 第八章环境保护 (64) 8.1编制依据与范围 (64) 8.2环境污染及环保措施 (65) 8.3环保机构设置 (66) 8.4绿化 (67) 8.5环境影响评价 (68) 第九章节能方案 (69) 9.1编制依据及设计规范 (69) 9.2项目能源消耗指标分析 (72) 9.3项目能源供应状况 (73) 9.4项目节能措施 (73) 9.5能耗指标及节能效果分析 (77) 9.6能源计量及仪表配备 (79) 9.8节能管理 (83) 9.9节能结论 (85) 第十章消防 (86) 10.1编制依据 (86) 10.2工程概述 (86) 10.3生产工艺特点及安全措施 (87) 10.4消防措施 (88)
玻璃纤维复合材料的应用领域综述.
玻璃纤维复合材料的应用领域综述 摘要:随着玻璃纤维复合材料被的广泛研究，另外玻璃纤维价格便宜，其高性价比受到应用领域的青睐,我国的玻璃纤维复合材料行业得到了迅猛地发展。目前，我国玻璃纤维复合材料生产总量居世界前列,玻璃纤维复合材料已被广泛地应用于建筑工程、石油化工、交通运输、能源工业、机械制造、船艇、体育器械、航空航天等领域，为国民经济和国防建设做出了重要贡献。 关键词玻璃纤维复合材料应用领域 Reviewed the application areas of glass fiber composite materials Abstract: As the glass fiber composites was widely studied,cheap price and its cost-effective, the glass fiber get the favour of application field,in China, Glass fiber composites industry has been a rapid development.At present,Glass fiber composites ranked among the top of the world total production in China, glass fiber composite materials have been widely used in construction engineering, petrochemical industry, transportation, energy industry, machinery manufacturing, boat, sports equipment, aerospace and other fields, it make an important contribution to national economy and national defense construction. Keywords Glass fiber Composite materials Application field 1、引言 玻璃纤维是由玻璃熔化而得，玻璃纤维复合材料是以玻璃纤维及其制品作为增强材料，以合成树脂作基体材料的一种复合材料。通常玻璃纤维复合材料的片材制备和制品成型过程是分开的,但从经济角度出发,将两者结合起来,即可减少设备投人,又可节约能耗[1]。玻璃纤维能够在实现较高机械强度的同时保持成本优势，达到一个均衡,玻璃纤维复合材料具有良好的回收性能[2]。与传统材料相比,具有比强度高、比模量高及可设计性、易修补，耐疲劳、耐腐蚀等优点但玻璃纤维增强的树脂基复合材料对湿热的环境比较敏感[2],而且湿热环境会使它性能下降，采用合适的化学交联剂或偶联剂对聚合物进行改性，使其变为憎水性物