Kevl a r 缝线表面处理对炭纤维 双马来酰亚胺树脂缝合复合材料界面性能的影响
复合材料学报第24卷 第1期 2月 2007年A c ta M ateriae C om po sitae S inica
Vol.24
N o.1
Fe br uary
2007
文章编号:10003851(2007)01003406
收稿日期:20060412;收修改稿日期:20060710
通讯作者:王汝敏,男,教授,主要从事聚合物基复合材料研究 E-mail :r mwang @n wpu .edu .cn
Kevl ar 缝线表面处理对炭纤维/双马来酰亚胺
树脂缝合复合材料界面性能的影响
艾 涛
1,2
,王汝敏*1,邓 杰
2
(1.
西北工业大学应用化学系,西安710072;2.西安航天四院四十三所,西安710025)
摘 要: 为了改善Kevlar 缝线缝合复合材料的耐湿热性能,采用化学接枝烯丙基的方法对Kevlar 缝合线进行表面改性处理。通过力学测试、扫描电子显微镜(SE M )、光电子能谱分析(XPS)对表面改性的纤维进行表征。实验结果表明,化学处理的K evl ar 缝线表面变得粗糙,缝线表面氧元素的含量提高23%,在合适的处理条件下,缝线的拉伸强度降低很小。同时通过测试干、湿态下炭纤维/双马来酰亚胺树脂缝合复合材料层压板的层间剪切强度,研究了化学表面处理的Kevlar 缝线对缝合炭纤维/双马来酰亚胺树脂复合材料界面性能的影响。测试结果显示,表面处理后Kevl ar 缝线缝合的复合材料的吸湿率降低约52%,湿态层间剪切强度保持率提高15%。关键词: K evl ar 缝线;表面化学接枝;双马来酰亚胺树脂;炭纤维复合材料中图分类号: T B 332 文献标识码:A
Effect of surface m od ification of K ev l ar stit ch t hreads on m echanical i nterf aci al
properties of carbon fi ber/bis m alei m i de stitched co mposit es
A I Tao
1,2
,WA NG Ru m i n
*1
,DE NG Jie
2
(1.D epart ment of Applied Che m i str y ,Nort h w est er n Pol yt echnical Uni versit y ,X i an 710072,Chi na ;
2.The 43r d Instit ut e of The Fourt h A cade my of CASC ,X i an 710025,Chi na)
Abstr act : To i mpr ove t he properties of dura bilit y t o w ar ds co mbi ned moist ure and t e mper at ure at t ack of stit ched co mposit es w it h Kevlar t hread ,t he surface of Kevlar stitc h t hread w as modified usi ng t he met al ati on a nd grafti ng A ll yl gr oup .The modified t hr ead w as c har act erized w it h t ensil e measure ment ,SE M and XPS.The result s sho w t hat t he surface of t he che m ical t reat ed Kevl ar stit ch t hr ead is r ougher t han t hat of t he unt reat ed t hrea d .The oxygen cont ent i ncreases by 23%and t he t ensile str engt h decr eases littl e under t he pr oper conditi on .The i nt erfacial proper-ties of t he stit ched car bon fi br e rei nforced bis malei m i de (BM I)r esi n co mposit es T300/QY 9512w it h Kevlar stit ched t hreads wer e st udi ed by i nt erla m i nar shear st rengt h (I LSS).The res ult s ho w s t hat t he moist ure upt a ke of car bon fi bre/stit ched B M I co mposit es w it h che m ical t reat ed Kevl ar t hr eads decreases by 52%a nd t he resi due r atio of I LSS i n t he wet st at e i mproves by 15%.
K eywor ds : K evl ar stit ch t hread ;che m i cal grafti ng t reat ed ;car bon fi bre co mposit es ;bis mal ei m ide resi n
传统的纤维增强树脂复合材料层板的加工费用高、层间强度低、层间断裂韧性差以及抗冲击损伤容限低。采用缝合线(常用Kevl ar 纱线)穿过层板厚度将预成型件缝合成为一个整体,采用树脂膜熔渗透(RFI)或树脂转移模塑(RT M )成型工艺技术是提高复合材料层间性能最有效的方法之一[1],其中缝合层合板的缝合线要求具有高强度、一定的可延伸性和耐磨损性,而且其性能不受复合材料固化的影响。由于Kevl ar 纱线具有较高的坚韧性、耐磨
性和强度,所以成为最常用的复合材料缝合线。但是Ke vlar 纤维表面光洁,表面结晶度较高且缺少活性化学基团,因此造成它与树脂的粘附性及浸润性差。另外,纤维表面的化学基团易与水分子形成氢键,使其具有较强的吸湿性。因此,在湿热条件下,Kevl ar 缝线提供了一个水分快速进入缝合材料的通道。实验结果表明,在靠近缝线区域的吸湿量是其它远离缝线区域吸湿量的4倍多[2],缝合层板的吸湿速率大约是未缝合层板的2倍,层板缝合后
的吸湿量大约提高30%;湿热环境下吸湿可使缝合层板性能下降[3],且使缝合连接在剪切载荷下过早破坏[4]。
通过对K evla r纤维进行表面处理来提高缝合复合材料抗湿热性能可能是解决问题的途径。有关K evlar纤维表面处理的方法很多,主要有表面涂层法[5,6]、表面化学改性法[7-13]和等离子体表面改性法[14-16]等。
其中表面化学处理法可使表面产生活性基团(或称活性点),同时可根据树脂基体的特性,选用合适的有机化合物与纤维表面进行接枝反应,从而在K evla r纤维大分子侧链上引入能与树脂基体发生反应的官能团,使纤维表面与树脂基体间建立了化学键的连接,达到界面设计的优点,从而有效地提高界面的粘结性。事实证明,界面化学键的形成对抗应力的破坏、防止裂纹扩展、抗水和介质腐蚀的能力有显著提高[17]。
目前国内外尚未见到有关K evlar缝线表面处理对缝合复合材料性能影响的报道,本文中对K evlar缝线进行了化学表面改性,并研究了K evlar 缝线表面处理对缝合复合材料界面性能的影响。
1实验
1.1实验原材料
K evlar纤维为美国杜邦公司的K evla r-29,纤度400D en ier,纤维直径12μm;QY9512双马来酰亚胺(BM I)树脂,北京航空制造工程研究所;T300帘子布,南京玻璃纤维研究院;二甲基亚砜(DM-SO),分析纯,西安化学试剂厂;N a H,含有80% N a H的石蜡粉末,美国阿尔法公司。
1.2纤维表面改性处理
本实验中纤维表面改性处理是通过纤维表面活化和烷基卤化物接枝2个反应完成的[18]。为了能使K evlar缝线和缝合复合材料的基体双马来酰亚胺树脂(BM I)间形成化学键,试验中烷基卤化物采用含有不饱和双键的烯丙基氯丙烷,K evla r纤维表面引入的活性烯丙基基团可与B M I树脂的不饱和基团在固化过程中发生化学反应,从而在K evla r纤维和B M I树脂间形成化学键的连接[18]。具体处理过程如下:在氮气保护下,先将150mL的无水DM SO和3g N a H粉末,30℃下在反应器中反应一定时间,再升温至70℃反应一定的时间,然后冷
却至30℃,接着将清洗干净的、干燥的K evla r-29纤维放入反应器中处理一定的时间,最后与烯丙基氯丙烷发生接枝反应。处理后的纤维清洗后,80℃下在真空干燥箱中干燥24h,然后放入真空干燥器中。
1.3纤维吸湿实验
将K evla r-29纤维平行填入直径37mm、长40mm的聚乙烯塑料管中。纤维束两端剪齐,保持纤维总质量(M0)为0.3g。聚乙烯塑料管的一端悬挂于电子天平的测量臂上,而另一端的纤维略长出管端,使纤维恰与水面接触,在毛细管的作用下,水沿纤维间隙上升,由电子天平称纤维的质量(M1),则其增加的质量(ΔM)即为表征纤维浸润性的吸湿量:ΔM=M1-M0。
1.4缝合复合材料制备与性能测试
将10层单向铺层的T300帘子布用K evla r缝线缝合成预制件,缝纫机为西安标准工业股份有限公司生产的G c20606标准牌工业缝纫机。缝合方式为平行于0°铺层、通厚的改进锁式缝合,面线和底线均为400D en ier的K evla r缝线,行距5mm,针距5mm。然后将预制件放入模具中(模具底部预铺一定量的QY9512树脂膜),采用RF I工艺,控制复合材料的树脂含量为40%(质量分数),以室温→125℃/保温10m in、加压0.5MPa→185℃/保温2h→200℃/保温4h的工艺成型。
待模具冷却脱模后,将复合材料制成20mm×6mm×2mm的试件,保证宽度内有两条缝线。缝合复合材料试样层间剪切强度测试参照GB3357-82。
将缝合复合材料试样水煮72h后,用电子分析天平测量复合材料的吸湿性能。吸湿率m i= (W i-W0)/W0,m i为试件吸湿率,W i为试件吸湿后的重量,W0为试件干态的重量。
纤维拉伸强度试验采用GB3916在单纤维电子强力测试机上进行,拉伸速率10mm/m in。
采用ESCAPH I5400型X射线光电子能谱仪(Perk in-E l m er)对接枝处理前后的K ev la r表面进行光电子能谱分析,试验条件为M g Kα源,功率250W,真空度保持在3.98×10-5Pa左右。
利用日本JELO公司的JS M6460LV扫描电子显微镜对处理前后K evlar纤维和复合材料断口
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3
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艾涛,等:Kevlar缝线表面处理对炭纤维/双马来酰亚胺树脂缝合复合材料界面性能的影响
进行观察。
2 实验结果与讨论
2.1 表面处理对K ev lar 缝线拉伸强度的影响
理想的纤维表面处理方法要求处理纤维的拉伸强度不降低或降低很少。本研究中K evlar 缝线在一定摩尔浓度的二甲基亚砜和氢化钠的活化处理溶液中,分别反应5～30m in ,然后测试其单丝的拉伸断裂强度,不同表面处理时间的K evla r 单丝拉伸强度测试结果见图
1。
图1 活化处理时间对Kev l a r 纤维拉伸强度的影响
F ig .1 E ffect of m etala tion ti m e on t he
tensile strength of K ev lar fibre
从图1可知,随着活化处理时间的延长,纤维的拉伸断裂强度总体上呈现一种下降的趋势,但在10m in 以内,纤维的拉伸断裂强度下降较小。当继续增加反应时间后,纤维的拉伸强度急剧下降,这可能是处理体系对纤维有刻蚀作用,破坏了K evlar 纤维的“皮-芯”结构中的表皮层,从而引起纤维强度下降;因此,可确定最佳的活化处理时间为10m in ,在这一活化时间内既能使K evla r 缝线的处理达到一定的深度,又基本不影响K evla r 缝线的拉伸强度。
2.2 表面处理对K ev lar 缝线表面特性的影响
用扫描电镜观察在最佳反应条件下处理的K evlar 缝线纤维表面形貌的变化,扫描结果如图2所示。
从图2可看出,表面处理前,纤维表面较为光滑;经表面化学接枝处理后,表面明显变得粗糙,且有许多丘状突起物。这说明化学处理对纤维的表面有刻蚀作用。表面处理前后的K evlar 缝线纤维的XPS 分析结果见表
1。
图2 K ev lar 纤维表面处理前后的SE M 照片
F ig .2 SE M m icrographs of K ev lar fi bres (a)untrea ted and (b)treated by m eta l a tion f or 10m i n and gra ft w ith a llyl group
表1 K e v la r 缝线纤维表面处理前后XP S 表面化学分析结果
Tab le 1 XPS re su lt s o f K ev lar s t itch fibre s be fore
and a ft e r su rfa ce t rea t in g
Ato m ic fraction/%C
O N A to m ic ratio of O/C Untrea ted 80.9613.515.530.17Treated
80.13
16.62
3.25
0.21
由表1可知,经过表面处理的K evlar 缝线,与未处理的K evlar 缝线相比,其纤维表面组成发生了较明显的变化。其中,氧元素含量升高了23%,而氮元素含量降低41%。这可能与接枝化合物取代K evla r 纤维表面酰胺键上的氢元素有关。K ev-lar 经表面接枝处理后,纤维表面的O /C 提高,使表面的活性点增多,而氧元素含量提高,将有利于与基体树脂的浸润。
为了表征表面处理后K evla r 缝线的表面浸润性,进行K evlar 缝线动态水浸润吸湿实验,缝线吸湿实验结果见表2。
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63?复合材料学报
表2 K ev la r缝线吸湿量
Tab le2W a t e r abso rp t ion w e igh t s o f K ev lar s t itch th re ad s
The a m ount of the wa ter absorbed
a t satura tion/g
B ef ore trea ting0.192
A fter treati ng0.299
从表2中数据可看出,K evla r缝线经表面接枝
处理后,在缝线对水的吸附达到平衡时,吸附水的
最大质量由处理前的0.192g增加到0.299g,表明
经表面接枝处理后缝线对水的浸润性有较大提高。
这是由于表面处理后,纤维表面变得粗糙,与水分
子的毛细管作用加强。同时纤维表面处理后,表面
的氧元素含量增加,表面活性提高,与水的结合较
容易。
2.3表面处理对缝合复合材料界面性能的影响
缝合前后、缝合线处理前后T300/QY9512复
合材料的层间剪切强度测试结果见表3。
表3T300/QY9512的层间剪切强度
Tab le3 ILS S o f ca rbo n fibre s/BM I c om po s it e s
u nd e r d iffe ren t co n d it io n s
I LSS/M Pa
Unstitched23.9
S titched w ith untrea ted Kev l a r t hreads31.1
S titched w ith trea ted Kev l ar t hreads37.3
由表3可知,T300/QY9512复合材料用未经
表面处理的K evla r缝线缝合后,层间剪切强度可
提高30%,若用经过表面处理的K evlar缝线缝合,
表4 T300/Q Y9512复合材料的吸湿率和层间剪切强度
T ab le4 Th e ra t io o f w a t er ab so rp t io n an d I LS S o f ca rbonfib re/BM I com p os it e s u nd er d iffe re n t c on d it ion s
Types of la m inates The ratio of w ater
abs orption
Test c ond iti on ILSS/MPa
Percentage of reta i ned
strength/%
Unstitched
0.0170D ry
W et
23.9
20.686
S titched w ith untrea ted K ev lar threads 0.0206
D ry
W et
31.1
24.8
80
S titched w ith treated
K ev lar threads0.0098D ry
W et
37.3
35.4
95
其层间剪切强度可提高36%。由此可知,经过表面处理的K evlar缝线缝合的T300/QY9512复合材料
的界面粘结性能得到改善。这一良好效果的产生,一方面是由于表面处理后的K evlar缝线表面粗糙,与树脂的浸渍性能增强,同时粗糙的纤维表面也有利于增强纤维和树脂的锚固作用;另一方面,K ev la r 缝线表面接枝上不饱和双键官能团后,缝线就可与基体树脂发生反应,最后在缝线与基体树脂间形成化学键,从而增强了缝线和树脂的界面结合强度。
K evlar缝线缝合的T300/QY9512复合材料层间剪切破坏后,K evlar缝线缝合区的断裂形貌SE M照片见图3(a)～图3(d)。
由图3(a)可看到,未经表面处理的K evla r缝线缝合的复合材料缝合区,其断口处K evla r缝线呈现整体拨出,拨出后形成较为完整的沟渠,表现出界面破坏现象,从放大的图3(b)可观察到缝线表面粘附的树脂较少。图3(c)为表面处理后的K evlar缝线缝合区的SE M照片,其断口处K evlar 缝线呈现劈裂状,表现出基体破坏和缝线本体破坏的混合现象,从图3(d)可看到,经表面处理的缝线表面较为均匀地粘附了一层树脂。
上述K evla r缝线缝合区的层间剪切强度断裂形貌进一步证实了K evla r缝线经表面处理后,与树脂的界面结合性能得到较大改善。
2.4表面处理对缝合复合材料吸湿性能的影响
吸湿前后的缝合复合材料试样吸湿率和层间剪切强度的测试结果见表4。
由表4数据分析,在湿态状况下经处理K evlar 缝线与未处理K evlar缝线相比,处理K evlar缝线缝合的T300/QY9512复合材料不仅吸湿率降低52%,而且其湿态层间剪切强度保持率提高15%;处理K evla r缝线缝合的T300/QY9512复合材料与不缝合的T300/QY9512复合材料相比,其吸湿
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艾涛,等:Kevlar缝线表面处理对炭纤维/双马来酰亚胺树脂缝合复合材料界面性能的影响
图3处理前后Kev lar缝线缝合区的SE M照片
F ig.3SE Mi m ages of stitched reg ion w ith untreated and trea ted Kev lar threads
率降低42%,湿态层间剪切强度保持率提高9%。这是由于K evlar缝线经表面处理后,表面接枝的含有不饱和双键基团,可与B M I树脂中的不饱和键发生双烯加成反应,最终在K evla r缝线与树脂间形成化学键的连接。与仅靠物理吸附的未处理K evlar缝线/B M I树脂界面层相比,化学键结合的处理K evla r缝线/B M I树脂界面层对抗湿热侵蚀的能力大大加强。可见,处理K evlar缝线与BM I树脂基体间形成的界面化学键,显著提高了缝合复合材料的耐湿热性能。
从上述分析可知,K evlar缝线经表面处理后,其缝合的T300/QY9512复合材料的吸湿大大降低,耐湿热性能有较大改善。这对于解决热环境下缝合层板吸湿后性能下降,缝合连接在剪切载荷下过早破坏的问题,具有重要的工程意义。
3结论
(1)在活化处理时间为10m in内,K evla r缝线的拉伸强度损失很小。
(2)K evla r缝线经表面处理后,具有较为粗糙的表面,表面氧元素含量提高23%,表面活性提高,吸湿量增加。
(3)K evla r缝线经表面处理后,在其表面接枝的烯丙基活性基团可与B M I基体树脂发生化学反应,形成共价键结合的缝线/树脂界面,缝线与树脂的界面结合性能得到较大改善。
(4)表面化学接技处理K evlar缝线,其缝合的复合材料吸湿率降低52%,湿态层间剪切强度保持率提高15%,可较大程度改善K evla r缝线缝合T300/QY9512复合材料的耐湿热性能。
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艾涛,等:Kevlar缝线表面处理对炭纤维/双马来酰亚胺树脂缝合复合材料界面性能的影响
碳纤维材料的性能
碳纤维材料的性能及应用 摘要：介绍了碳纤维及其增强复合材料，详细介绍了碳纤维复合材料的分类和特性,着重阐述了碳纤维及其复合材料在高新技术领域和能源、体育器材等民 用领域的应用，并对未来碳纤维复合材料的发展趋势进行了分析。 关键词：碳纤维性能应用 0引言 碳纤维复合材料具有轻质、高强度、高刚度、优良的减振性、耐疲劳和耐腐蚀等优异性能。以高性能碳纤维复合材料为典型代表的先进复合材料作为结构、功能或结构/功能一体化材料，不仅在国防战略武器建设中具有不可替代性，在绿色能源建设、节约能源技术发展和促进能源多样化过程中也将发挥极其重要的作用。若将先进碳纤维复合材料在国防领域的应用水平和规模视作国家安全的重要保证，则碳纤维复合材料在交通运输、风力发电、石油开采、电力输送等领域的应用将与有效减少温室气体排放、解决全球气候变暖等环境问题密切相关。随着对碳纤维复合材料认识的不断深化，以及制造技术水平的不断提升，碳纤维复合材料在相关领域的应用研究与装备不断取得进展，借鉴国际先进的碳纤维复合材料应用经验，牵引高性能碳纤维及其复合材料的国产化步伐，对于改变经济结构、节能减排具有重要的战略意义。 1碳纤维材料 1.1何为碳纤维材料 碳纤维是一种含碳量在9 2% 以上的新型高性能纤维材料, 具有重量轻、高强度、高模量、耐高温、耐磨、耐腐蚀、抗疲劳、导电、导热和远红外辐射等多种优异性能, 不仅是21 世纪新材料领域的高科技产品, 更是国家重要的战略性基础材料, 政治、经济和军事意义十分重大。碳纤维分为聚丙烯睛基、沥青基和粘胶基 3种, 其中90 % 为聚丙烯睛基碳纤维。聚丙烯睛基碳纤维的生产过程主要包括原丝生产和原丝碳化两部分。用碳纤维与树脂、金属、陶瓷、玻璃等基体制成的复合材料, 广泛应用于航空航天领域体育休闲领域以及汽车制造、新型建材、
铝型材的表面处理工艺
铝型材的表面处理方式大体存在着阳极氧化、电泳涂装及粉末喷涂三种处理方式，每一种方式都各有优势，占有相当的市场份额。 高隔间专家认为粉末喷涂存在着以下几点显着优势： 1、工艺较为简单，主要得益于生产过程中主要设备的自动精度的提高，对一些主要的技术参数已经可以实现微电脑控制，有效地降低工艺操作难度，同时辅助设备大为减少； 2、成品率高。一般情况下，如果各项措施得当，可最大限度地控制不合格品的产生； 3、能耗明显降低，在普通的阳极氧化、电泳涂装的生产过程中，水、电的消耗是相当大的，特别是在氧化工序。整流机的输出电流可达到8000~11000A之间，电压在15~17.5V 之间，再加上机器本身的热耗，需要不停地用循环水进行降温，吨电耗往往在1000度左右，同时辅助设施的减少也可以降低一些电耗；然而高隔间专家专家姚在这里提醒，一定要把铝型材跟插座等分开，不要太靠近铝型材，很多人都不太注意，要是漏电，又由于铝型材堆积太多，很容易发生火灾及人员伤亡情况。 4、对水、大气的污染程度降低，片碱、硫酸及其它液体有机溶剂的不再使用，减少水及大气污染，也有效地提高铝型材与作为环保产品的塑钢型材的竞争实力，相应地减少了一些生产成本； 5、工人的劳动强度明显降低，由于采用自动化流水线作业，上料方式以及夹具的使用方式已经得到明显简化，提高了生产效率，也降低了劳动强度；高隔间专家自己的厂家就起到了这样的效果。 6、对毛料的表面质量要求标准有明显降低，粉末涂层并且可以完全覆盖型材表面的挤压纹，掩盖一部分铝型材表面的瑕疵，提高铝型材成品的表面质量； 7、涂膜的一些物理指标较其他表面处理膜有明显提高，如硬度、耐磨性，可有效地延长铝型材的使用寿命。 高隔间专家认为铝型材粉末喷涂采用的是粉末涂料，工艺上采用的是静电喷涂，利用磨擦喷枪的作用，在加速风的影响下，使粉末颗粒喷出枪体时携带正电荷，与带负电荷的型材接触，产生静电吸附，然后经过高温固化。也增强了涂料的吸附强度，防止漆膜脱落。 更多请关注：https://www.wendangku.net/doc/f2214626.html,/
热塑性树脂和热固性树脂的概念和区别
热塑性树脂和热固性树脂的概念和区别 集团公司文件内部编码：（TTT-UUTT-MMYB-URTTY-ITTLTY-
热塑性树脂和热固性树脂的概念和区别 热固性树脂简介 树脂加热后产生，逐渐硬化成型，再受热也不软化，也不能溶解。热固性树脂其分子结构为体型，它包括大部分的缩合树脂，热固性树脂的优点是耐热性高，受压不易变形。其缺点是较差。热固性树脂有酚醛、环氧、氨基、不饱和聚酯以及硅醚树脂等。 指在加热、加压下或在固化剂、紫外光作用下，进行化学反应，交联固化成为不溶不熔物质的一大类。这种树脂在固化前一般为分子量不高的固体或粘稠液体；在成型过程中能软化或流动，具有可塑性，可制成一定形状，同时又发生化学反应而交联固化；有时放出一些副产物，如水等。此反应是不可逆的，一经固化，再加压加热也不可能再度软化或流动;温度过高,则分解或碳化。这也就是与热塑性树脂的基本区别。 在塑料工业发展初期,热固性树脂所占比例很大,一般在50%以上。随着石油化工的发展，热塑性树脂产量剧增，到80年代，热固性树脂在世界合成树脂总产量中仅占10%～20%。 热固性树脂在固化后，由于分子间交联，形成网状结构，因此刚性大、硬度高、耐、不易燃、制品尺寸稳定性好，但性脆。因而绝大多数热固性树脂在成型为制品前，都加入各种，如木粉、矿物粉、或纺织品等使其增强，制成增强塑料。在热固性树脂中，加入增强材料和其他添加剂，如固化剂、着色剂、润滑剂等,即能制成热固性塑料，有的呈粉状、粒状,有的作成团状、片状，统称模塑料。热固性塑料常用的加工方法有模压、层压、传递模塑、浇铸等，某些品种还可用于。 热固性树脂多用缩聚（见聚合）法生产。常用热固性树脂有酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰胺－甲醛树脂、环氧树脂、不饱和树脂、聚氨酯、聚酰亚胺等。热固性树脂主要用于
铝合金的表面处理实用工艺审批稿
铝合金的表面处理实用 工艺 YKK standardization office【 YKK5AB- YKK08- YKK2C- YKK18】
【工艺知识】铝材表面处理工艺大全介绍 总则 表面处理：它是通过机械和化学的方法处理后，能在产品的表面上形成一层保护机体的保护层。在自然界中能达到稳定状态，增加机体的抗蚀性和增加产品的美观，从而提升产品的价值。表面处理种类的选择首先要从使用环境，使用寿命，人为欣赏的角度出发，当然经济价值也是考虑的核心所在。 表面处理的流程包括前处理，成膜，膜后处理。包装，入库。出货等工序，其中前处理包括机械处理，化学处理。 机械处理包括喷吵，抛丸，打磨，抛光，打蜡等工序。机械处理目的使产品表面剔除凹凸不平，补救表面其它外观不良现象。化学处理使产品表面的油污锈迹去除，并且形成一层能使成膜物质更好的结合或和化成活性金属机体，确保镀层有一个稳定状态，增加保护层的结合力，从而达到保护机体的作用。 铝材表面处理 铝材常见的化学处理有铬化，喷漆，电镀，阳极氧化，电泳等工艺。其中机械处理有拉丝，抛光，喷吵，打磨等工艺。 —————— 第一节铬化 铬化会便产品表面形成一层化学转化膜，膜层厚度在，这层转化膜吸附性好，主要作为涂装底层。外观
有金黄色，铝本色，绿色等。这种转化膜导电性能好，是电子产品的最好选项，如手机电池内导电条，磁电设备等。该膜层适合所有铝及铝合金产品。但该转化膜质软，不耐磨，因此不利于做产品外部件利用。 铬化工艺流程： 脱脂—>铝酸脱—>铬化—>包装—>入库 铬化适合于铝及铝合金，镁及镁合金产品。 品质要求： 1）颜色均匀，膜层细致，不可有碰伤，刮伤，用手触摸，不能有粗糙，掉灰等现象。 2 ）膜层厚度。 —————— 第二节，阳极氧化 阳极氧化:可以使产品表面形成一层均匀，致密的氧化层，(Al2O3 。6H2O 俗名钢玉)这种膜能使产品的表面硬度达到(200-300HV)，如果特种产品可以做硬质阳极氧化，产品表面硬度可达 400-1200HV，因而硬质阳极氧化是油缸，传动，不可缺的表面处理工艺。 另外这种产品耐磨性非常好，可做航空，航天相关产品的必用工艺。阳极氧化和硬质阳极氧化不同之处:阳极氧化可以着色，装饰性比硬质氧化要好的多。施工要点:阳极氧化对材质要求很严格，不同的材质表面有不同的装饰效果，常用的材质有6061，6063，7075，2024 等，其中，2024 相对效果要差一些，由
环氧树脂复合材料
环氧树脂复合材料 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
树脂基复合材料研究进展
先进树脂基复合材料研究进展 摘要：本文介绍了颗粒增强、无机盐晶须增强、光固化等类型的树脂基复合材料，亦指出热固性、环氧树脂基复合材料，并简述了制备方法和新技术的应用。 关键词：树脂基复合材料，颗粒增强，无机盐晶须增强，光固化，制备方法，新技术ADVANCE THE RESEARCH OF POLYMER MATRIX COMPOSITES ABSTRACT: The particulate reinforced、inorganic salt whisker, light-cured of resin matrix composites were introduced in this paper,the thermosetting and thermoplastic resin matrix composites was also show in the paper.This paper also discussed the application of new preparation method and technology. Keywords: resin matrix composites,particulate reinforced,inorganic salt whisker, light-cured,preparation method,new technology 先进树脂基复合材料是以有机高分子材料为基体、高性能连续纤维为增强材料、通过复合工艺制备而成，并具有明显优于原组分性能的一类新型材料。目前航空航天领域广泛应用的先进树脂基复合材料主要包括高性能连续纤维增强环氧、双马和聚酞亚胺基复合材料[1]。树脂基复合材料具有比强度高、比模量高、力学性能可设计性强等一系列优点，是轻质高效结构设计最理想的材料[2]。用复合材料设计的航空结构可实现20％一30％的结构减重；复合材料优异的抗疲劳和耐腐蚀性，能提高飞机结构的使用寿命，降低飞机结构的全寿命成本；复合材料结构有利于整体设计和制造，可在提高飞机结构效率和可靠性的同时，采用低成本整体制造工艺降低制造成本。可见复合材料的应用和发展是大幅提高飞机安全性、经济性等市场竞争指标的重要保证，复合材料的用量已成为衡量飞机先进性和市场竞争力的重要标志。 纤维增强树脂基复合材料是在树脂基体中嵌人高性能纤维，比如碳纤维、超高分子量聚乙烯纤维和芳纶纤维等所制得的材料[3]。树脂基体可以分为热塑性树脂和热固性树脂两种，常用的热塑性树脂有聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)等;常用的热固性树脂有酚醛树脂、环氧树脂和聚醋树脂等。由于纤维增强复合材料具有高强度、高模量、低密度等一系列优良特性，其在航空航天、汽车、建筑、防护、运动器材和包装等领域已有广泛的应用。然而新材料新技术的发展使人们对纤维增强复合材料的性能有了更高的期望，所以高性能纤维增强树脂基复合材料依然是近年来的研究热点。 1 先进树脂基复合材料体系 1.1 纤维增强 纤维增强树脂基复合材料由纤维和树脂基体两部分组成，纤维起承担载荷的作用，树脂均匀传递应力，界面在应力传递的过程中起到关键的作用，是纤维与树脂问应力传递的纽带．随着对复合材料界面性能研究的不断的深入，人们发现纤维的浸润性能、纤维与树脂间的键台及纤维与树脂间的机械嵌合作用等因素对复合材料的性能影响显著，并以此设计出一系列提高界面粘接强度的方法，有效地提高了纤维复合材料的界面性能[4]． 1.1.1碳纤维(CF)增强树脂基复合材料 碳纤维以热碳化方式由聚丙烯睛、沥青或粘胶加工而成，具有高强度、高模量、优异的耐酸碱性和抗蠕变性[4J。对碳纤维增强树脂基复合材料的研究主要集中在对纤维进行改性、对树脂基体进行改性和改善纤维和树脂基体的粘接性能这几个方面。 1.1.2超高强度聚乙烯纤维(uHMPE)， 超高分子量聚乙烯纤维(UHMWPE)是1975年由荷兰DSM公司采用凝胶纺丝一超拉伸技术研制成功并实现工业化生产的高强高模纤维。UHMWPE纤维中大分子具有很高的取向度和结晶程度，纤维大分子几乎处于完全伸直的状态，赋予最终纤维高强度、高模量、低密度、耐酸碱
铝合金表面处理方法
For personal use only in study and research; not for commercial use 芀压铸件铝合金常用的表面处理方法 膄现如今越来越多的人喜欢金属质感强的东西，所以越来越多的人喜欢铝制的东西。铝合金压铸件不仅仅只是汽车行业的配件提供者，还涉足到装饰品行业。压铸各种各样的造型可以适合不同的场合、不同的地点。铝合金铸件的表面处理是一项很重要的工序，处理得好就会是铝合金压铸件发出很好的金属光泽。下面介绍五种常用的铝合金铸件的表面处理方法。 膃1、铝材磷化 莁通过采用SEM,XRD、电位一时间曲线、膜重变化等方法详细研究了促进剂、氟化物、 Mn2+,Ni2+,Zn2+,PO4和Fe2+等对铝材磷化过程的影响。研究表明:硝酸胍具有水溶性好，用量低，快速成膜的特点，是铝材磷化的有效促进剂:氟化物可促进成膜，增加膜重，细化晶粒;Mn2+,Ni2+,能明显细化晶粒，使磷化膜均匀、致密并可以改善磷化膜外观;Zn2+浓度较低时，不能成膜或成膜差，随着Zn2+浓度增加，膜重增加;PO4含量对磷化膜重影响较大，提高PO4。含量使磷化膜重增加。 莈2、铝的碱性电解抛光工艺 薄进行了碱性抛光溶液体系的研究，比较了缓蚀剂、粘度剂等对抛光效果的影响，成功获得了抛光效果很好的碱性溶液体系，并首次得到了能降低操作温度、延长溶液使用寿命、同时还能改善抛光效果的添加剂。实验结果表明:在NaOH溶液中加入适当添加剂能产生好的抛光效果。 袄探索性实验还发现:用葡萄糖的NaOH溶液在某些条件下进行直流恒压电解抛光后，铝材表面反射率可以达到90%，但由于实验还存在不稳定因素，有待进一步研究。探索了采用直流脉冲电解抛光法在碱性条件下抛光铝材的可行性，结果表明:采用脉冲电解抛光法可以达到直流恒压电解抛光的整平效果，但其整平速度较慢。 蒂3、铝及铝合金环保型化学抛光 蒇确定开发以磷酸一硫酸为基液的环保型化学抛光新技术，该技术要实现NOx的零排放且克服以往类似技术存在的质量缺陷。新技术的关键是在基液中添加一些具有特殊作用的化合物来替代硝酸。为此首先需要对铝的三酸化学抛光过程进行分析，尤其要重点研究硝酸的作用。硝酸在铝化学抛光中的主要作用是抑制点腐蚀，提高抛光亮度。结合在单纯磷酸一硫酸中的化学抛光试验，认为在磷酸一硫酸中添加的特殊物质应能够抑制点腐蚀、减缓全面腐蚀，同时必须具有较好的整平和光亮效果
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。
铝型材表面处理工艺类别
铝型材表面处理工艺类别、解析 铝型材表面处理主要分为：氟碳喷涂、粉沫喷涂、阳极氧化（阴极氧化）、电泳、电镀等。这些表面处理方法间有相同也有不同，相同点就是都是在型材表面增加了保护膜；不同在于氟碳喷涂、粉沫喷涂是靠静电加膜于型材表面，所以也称静电喷涂；阳极氧化、电泳是通过直流电的正负极以及形成膜的分子、原子以及离子的正负相吸移动附着于金属表面而形成的保护膜；电镀和阳极氧化、电泳工艺术有雷同处，所不同的是：被电镀的可以不是金属，电镀液由含有镀覆金属（锌、铬、镍等）的化合物、导电的盐类、缓冲剂、pH调节剂和添加剂等的水溶液组成。1，电镀可以对五金和塑胶进行处理,。2，电泳和阳极只能对导电物体进行处理。3，电镀和电泳均为对被处理物体表面增材料，换句话说,就是厚度增加，4，而阳极则为对物体进行去材料处理,也就是阳极后厚度会减小。 下面就型材表面处理做具体分析 一、氟碳喷涂和粉末喷涂（静电喷涂） （一）粉沫喷涂：粉沫喷涂的原料为：聚氨脂、聚氨树脂、环氧树脂、羟基聚脂树脂以及环氧／聚酯树脂，可配制多种颜色。粉沫喷涂的特点：喷涂设备有手工的，有自动吊挂式、施工简单、涂层厚度为30微米以上，抗冲击，耐磨擦，防腐蚀，耐候性等均好，涂料价格
比氟碳便宜。粉沫喷涂最大弱点是怕太阳紫外线照射，长期照射会造成自然退色，铝板向阳面和非向阳面几年后色差明显，一般为2-5年就产生明显色差。现在市场上出现名子叫彩色铝型材，用于铝门窗，就是用普通铝型材粉沫喷涂而成。使铝门窗颜色品种增加，同时也增强抗腐蚀能力。 粉沫喷涂的原料为：聚氨脂、聚氨树脂、环氧树脂、羟基聚脂树脂以及环氧／聚酯树脂，可配制多种颜色。粉沫喷涂的特点：喷涂设备有手工的，有自动吊挂式、施工简单、涂层厚度为30微米以上，抗冲击，耐磨擦，防腐蚀，耐候性等均好，涂料价格比氟碳便宜。粉沫喷涂最大弱点是怕太阳紫外线照射，长期照射会造成自然退色，铝板向阳面和非向阳面几年后色差明显，一般为2-5年就产生明显色差。现在市场上出现名子叫彩色铝型材，用于铝门窗，就是用普通铝型材粉沫喷涂而成。使铝门窗颜色品种增加，同时也增强抗腐蚀能力。 (二)另一种静电喷涂为液态喷涂，又称氟碳喷涂，属于高档次喷涂价格较高，在国外早已应用。在国内近二年来才大面积用于铝板幕墙，由于其优异的特点，越来越受到建筑业及用户的重视和青睐。氟碳喷涂具有优异的抗退色性、抗起霜性、抗大气污染(酸雨等)的腐蚀性，抗紫外线能力强，抗裂性强以及能够承受恶劣天气环境。是一般涂料所不及的。 1，氟碳喷涂的设备及工艺 氟碳涂料本身性能决定，喷涂设备必须保证有出色的雾化效果，
热塑性树脂和热固性树脂的概念和区别
热塑性树脂和热固性树脂的概念和区别 热固性树脂简介 树脂加热后产生化学变化，逐渐硬化成型，再受热也不软化，也不能溶解。热固性树脂其分子结构为体型，它包括大部分的缩合树脂，热固性树脂的优点是耐热性高，受压不易变形。其缺点是机械性能较差。热固性树脂有酚醛、环氧、氨基、不饱和聚酯以及硅醚树脂等。 指在加热、加压下或在固化剂、紫外光作用下，进行化学反应，交联固化成为不溶不熔物质的一大类合成树脂。这种树脂在固化前一般为分子量不高的固体或粘稠液体；在成型过程中能软化或流动，具有可塑性，可制成一定形状，同时又发生化学反应而交联固化；有时放出一些副产物，如水等。此反应是不可逆的，一经固化，再加压加热也不可能再度软化或流动;温度过高,则分解或碳化。这也就是与热塑性树脂的基本区别。 在塑料工业发展初期,热固性树脂所占比例很大,一般在50%以上。随着石油化工的发展，热塑性树脂产量剧增，到80年代，热固性树脂在世界合成树脂总产量中仅占10%～20%。 热固性树脂在固化后，由于分子间交联，形成网状结构，因此刚性大、硬度高、耐温高、不易燃、制品尺寸稳定性好，但性脆。因而绝大多数热固性树脂在成型为制品前，都加入各种增强材料，如木粉、矿物粉、纤维或纺织品等使其增强，制成增强塑料。在热固性树脂中，加入增强材料和其他添加剂，如固化剂、着色剂、润滑剂等,即能制成热固性塑料，有的呈粉状、粒状,有的作成团状、片
状，统称模塑料。热固性塑料常用的加工方法有模压、层压、传递模塑、浇铸等，某些品种还可用于注射成型。 热固性树脂多用缩聚（见聚合）法生产。常用热固性树脂有酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰胺－甲醛树脂、环氧树脂、不饱和树脂、聚氨酯、聚酰亚胺等。热固性树脂主要用于制造增强塑料、泡沫塑料、各种电工用模塑料、浇铸制品等，还有相当数量用于胶粘剂和涂料。 从发展看，热固性树脂还在进一步改进质量，研制新品种，以满足新加工工艺开发的要求。用弹性体和热塑性树脂进行改性、开发注塑级热固性模塑料以及反应注射成型用专用树脂及配方，近年来已受到很大重视。采用互穿聚合物网络技术将为热固性树脂的合成开辟新途径。 热固性树脂的分类 除不饱和聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂外，热固性树脂主要有以下品种。 一、三聚氰胺甲醛树脂 三聚氰胺甲醛树脂是由三聚氰胺和甲醛缩聚而成的热固性树脂。用玻璃纤维增强的三聚氰胺甲醛层压板具有高的力学性能、优良的耐热性和电绝缘性及自熄性。 二、呋喃树脂 由糠醛或糠醇本身进行均聚或与其它单体进行共缩聚而得到的缩聚产物，习惯上称为呋喃树脂。这类树脂的品种很多，其中以糠醛苯酚树脂、糠醛丙酮树脂及糠醇树脂较为重要。
铝型材表面处理工艺
表面处理简介 总则 表面处理：它是通过机械和化学的方法处理后，能在产品的表面上形成一层保护机体的保护层.在自然界中能达到稳定状态,增加机体的抗蚀性和增加产品的美观,从而提升产品的价值.表面处理种类的选择首先要从使用环境,使用寿命,人为欣赏的角度出发,当然经济价值也是考虑的核心所在. 表面处理的流程包括前处理,成膜,膜后处理.包装,入库.出货等工序,其中前处理包括机械处理,化学处理。 .机械处理包括喷吵,抛丸,打磨,抛光,打蜡等工序.机械处理目的使产品表面剔除凹凸不平,补救表面其它外观不良现象. 化学处理使产品表面的油污锈迹去除,并且形成一层能使成膜物质更好的结合或和化成活性金属机体,确保镀层有一个稳定状态,增加保护层的结合力,从而达到保护机体的作用。 第一章，铝材表面处理 一,铝材常见的化学处理有铬化,喷漆,电镀,化学镀,阳极氧化，电泳等工艺。.其中机械处理有拉丝,抛光,喷吵,打磨,等工艺： 第一节铬化 铬化会便产品表面形成一层化学转化膜,膜层厚度在0.5-4um,这层转化膜吸附性好，主要作为涂装底层。外观有金黄色，铝本色，绿色等。这种转化膜导电性能好,是电子产品的最好选项,如手机电池内导电
条,磁电设备等.该膜层适合所有铝及铝合金产品.但该转化膜质软，不耐磨，因此不利于做产品外部件利用。 铬化工艺流程： 脱脂铝酸脱铬化包装入库 铬化适合于铝及铝合金，镁及镁合金产品。 品质要求：1）颜色均匀，膜层细致，不可有碰伤，刮伤，用手触摸，不能有粗糙，掉灰等现象。 2）膜层厚度0.3-4um。 第二节，阳极氧化 阳极氧化:可以使产品表面形成一层均匀,致密的氧化层,(Al2O3。6H2O俗名钢玉)这种膜能使产品的表面硬度达到(200-300HV),如果特种产品可以做硬质阳极氧化,产品表面硬度可达400-1200HV,因而硬质阳极氧化是油缸,传动,不可缺的表面处理工艺.,另外这种产品耐磨性非常好,可做航空,航天相关产品的必用工艺.阳极氧化和硬质阳极氧化不同之处:阳极氧化可以着色,装饰性比硬质氧化要好的多.施工要点:阳极氧化对材质要求很严格,不同的材质表面有不同的装饰效果,常用的材质有6061,6063,7075,2024等,其中,2024相对效果要差一些,由于材质中CU的含量不同,因此7075硬质氧化呈黄色,6061,6063呈褐色,但普通阳极氧化6061,6063,7075没多大的差别,但2024就容易出现很多金斑.. 一，常见工艺 常见的阳极氧化工艺有拉丝雾面本色,拉丝亮面本色,拉丝亮面染色,雾面拉丝染色(可染成任何色系).抛光亮面本色,抛光雾面本色,抛光亮
碳纤维增强复合材料概述
碳纤维增强复合材料概述 摘要：本文对碳纤维增强复合材料进行了介绍，详细介绍了其优点和应用。并对碳纤维复合材料存在的问题提出建议。 关键字：碳纤维，复合材料，应用 Abstract: In this paper, the carbon fiber reinforced composite materials are introduced, its advantages and application was introduced in detail. And puts forward Suggestions on the problems existing in the carbon fiber composite materials. Key words: carbon fiber, composite materials, applications 1.碳纤维增强复合材料介绍 复合材料是将两种或两种以上不同品质的材料通过专门的成型工艺和制造方法复合而成的一种高性能新材料，按使用要求可分为结构复合材料和功能复合材料，到目前为止，主要的发展方向是结构复合材料，但现在也正在发展集结构和功能一体化的复合材料。通常将组成复合材料的材料或原材料称之为组分材料（constituent materials），它们可以是金属陶瓷或高聚物材料。对结构复合材料而言，组分材料包括基体和增强体，基体是复合材料中的连续相，其作用是将增强体固结在一起并在增强体之间传递载荷；增强体是复合材料中承载的主体，包括纤维、颗粒、晶须或片状物等的增强体，其中纤维可分为连续纤维、长纤维和短切纤维，按纤维材料又可分为金属纤维、陶瓷纤维和聚合物纤维，而目前用得最多的和最重要的是碳纤维[1]。 碳纤维是一种直径极细的连续细丝材料，直径范围在6～8 μm 内，是近几十年发展起来的一种新型材料。目前用在复合材料中的碳纤维主要有两大类：聚丙烯腈基碳纤维和沥青基碳纤维，分别用聚丙烯腈原丝（称之为前驱体）、沥青原丝通过专门而又复杂的碳化工艺制备而得。通过碳化工艺，使纤维中的氢、
铝合金表面处理工艺
【工艺知识】铝材表面处理工艺大全介绍 总则 表面处理：它是通过机械和化学的方法处理后，能在产品的表面上形成一层保护机体的保护层。在自然界中能达到稳定状态，增加机体的抗蚀性和增加产品的美观，从而提升产品的价值。表面处理种类的选择首先要从使用环境，使用寿命，人为欣赏的角度出发，当然经济价值也是考虑的核心所在。 表面处理的流程包括前处理，成膜，膜后处理。包装，入库。出货等工序，其中前处理包括机械处理，化学处理。 机械处理包括喷吵，抛丸，打磨，抛光，打蜡等工序。机械处理目的使产品表面剔除凹凸不平，补救表面其它外观不良现象。化学处理使产品表面的油污锈迹去除，并且形成一层能使成膜物质更好的结合或和化成活性金属机体，确保镀层有一个稳定状态，增加保护层的结合力，从而达到保护机体的作用。 铝材表面处理 铝材常见的化学处理有铬化，喷漆，电镀，阳极氧化，电泳等工艺。其中机械处理有拉丝，抛光，喷吵，打磨等工艺。 —————— 第一节铬化 铬化会便产品表面形成一层化学转化膜，膜层厚度在 0.5-4um，这层转化膜吸附性好，主要作为涂装底层。外观有金黄色，铝本色，绿色等。这种转化膜导电性能好，是电子产品的最好选项，如手机电池内导电条，磁电设备等。该膜层适合所有铝及铝合金产品。但该转化膜质软，不耐磨，因此不利于做产品外部件利用。
铬化工艺流程： 脱脂—>铝酸脱—>铬化—>包装—>入库 铬化适合于铝及铝合金，镁及镁合金产品。 品质要求： 1）颜色均匀，膜层细致，不可有碰伤，刮伤，用手触摸，不能有粗糙，掉灰等现象。 2 ）膜层厚度0.3-4um 。 —————— 第二节，阳极氧化 阳极氧化:可以使产品表面形成一层均匀，致密的氧化层，(Al2O3 。6H2O 俗名钢玉)这种膜能使产品的表面硬度达到(200-300HV)，如果特种产品可以做硬质阳极氧化，产品表面硬度可达 400-1200HV，因而硬质阳极氧化是油缸，传动，不可缺的表面处理工艺。 另外这种产品耐磨性非常好，可做航空，航天相关产品的必用工艺。阳极氧化和硬质阳极氧化不同之处:阳极氧化可以着色，装饰性比硬质氧化要好的多。施工要点:阳极氧化对材质要求很严格，不同的材质表面有不同的装饰效果，常用的材质有6061，6063，7075，2024 等，其中，2024 相对效果要差一些，由于材质中CU 的含量不同，因此7075 硬质氧化呈黄色，6061，6063 呈褐色，但普通阳极氧化6061，6063，7075 没多大的差别，但2024 就容易出现很多金斑。 一，常见工艺 常见的阳极氧化工艺有拉丝雾面本色，拉丝亮面本色，拉丝亮面染色，雾面拉丝染色(可染成任何色系)。
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。
碳纤维复合材料
碳纤维复合材料 碳纤维增强复合材料(Carbon Fibre-reinforced Polymer, 简称CFRP)是以碳纤维或碳纤维织物为增强体，以树脂、陶瓷、金属、水泥、碳质或橡胶等为基体所形成的复合材料，简称碳纤维复合材料。 碳复合材料的特性主要表现在力学性能、热物理性能和热烧蚀性能三个方面。 (1)密度低(1.7g/cm3左右)在承受高温的结构中，它是最轻的材料;高温的强度好，在2200oC时可保留室温强度;有较高的断裂韧性，抗疲劳性和抗蠕变性;而且拉伸强度和弹性模量高于一般的碳素材料，纤维取向明显影响材料的强度，在受力时其应力-应变曲线呈现"假塑性效应"即在施加载荷初期呈线性关系，后来变成双线性关系，卸载后再加载，曲线仍为线性并可达到原来的载荷水平。 (2)热膨胀系数小，比热容高，能储存大量的热能，导热率低，抗热冲击和热摩擦的性能优异。 (3)耐热烧蚀的性能好，热烧蚀性能是在热流作用下，由于热化学和机械过程中引起的固体材料表面损失的现象,通过表层材料的烧蚀带走大量的热量,可阻止热流入材料内部, C-C材料是一种升华-辐射型材料。 复合原理它以碳纤维或碳纤维织物为增强体，以碳或石墨化的树脂作为基体。 复合以后的这种材料在高温下的强度好，高温形态稳定，升华温度高，烧蚀凹陷性，平行于增强方向具有高强度和高刚性，能抗裂纹传播，可减震，抗辐射。 碳纤维增强尼龙的特色 碳纤维具有质轻、拉伸强度高、耐磨损、耐腐蚀、抗蠕变、导电、传热等特色，与玻璃纤维比较，模量高3?5倍，因而是一种取得高刚性和高强度尼龙资料的优秀增强资料。碳纤维复合资料可分为长（接连）纤维增强和短纤维增强两大类。纤维长度可从300~400m 到几个毫米不等。曩昔10年中，大家在改善不一样品种的碳纤维复合资料加工办法和功能方面投入了许多的研讨。从预浸树脂到模塑法加工，从短纤维掺混塑料注射加工到层压成型，在碳纤维复合资料及制品制造方面积累了许多成功的经历。当前普遍认为，长（接连）纤维有高强、高韧方面的优越性，短切纤维有加工性好的特色。因而，长碳纤维复合资料在加工上完善成型技术、短碳纤维复合资料进一步进步力学功能是碳纤维复合资料开展的方向。 依据碳纤维长度、外表处理方式及用量的不一样，还能够制备归纳功能优秀、导电功能各异的导电资料，如抗静电资料、电磁屏蔽资料、面状发热体资料、电极资料等。碳纤维增
树脂基复合材料的发展史
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），是目前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，在我国俗称玻璃钢。 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。从此纤维增强复合材料开始受到军界和工程界的注意。 第二次世界大战以后这种材料迅速扩展到民用，风靡一时，发展很快。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、船的壳体以及卫生洁具等大型制件，从而更扩大了树脂基复合材料的应用领域。 1963年前后在美、法、日等国先后开发了高产量、大幅宽、连续生产的玻璃纤维复合材料板材生产线，使复合材料制品形成了规模化生产。拉挤成型工艺的研究始于50年代，60年代中期实现了连续化生产，在70年代拉挤技术又有了重大的突破，近年来发展更快。除圆棒状制品外，还能生产管、箱形、槽形、工字形等复杂截面的型材，并还有环向缠绕纤维以增加型材的侧向强度。目前拉挤工艺生产的制品断面可达76cm×20cm。 在70年代树脂反应注射成型（Reaction Injection Molding, 简称RIM）和增强树脂反应注射成型（Reinforced Reaction Injection Molding, 简称RRIM）两种
铝合金及铝型材常见表面处理工艺
铝合金及铝型材常见表面处理工艺 铝合金及铝型材通常都需要进行表面处理满足不同需求，常见的铝合金表面处理有电镀、喷涂、拉丝、阳极、喷沙、钝化、抛光、氧化膜处理等 1、喷砂，主要作用是表面清理，在涂装（喷漆或喷塑）前喷砂可以增加表面粗糙度，对附着力提高有一定贡献，但贡献有限，不如化学涂装前处理。 2、着色：对铝进行上色主要有两种工艺：一种是铝氧化上色工艺，另外一种是铝电泳上色工艺。在氧化膜上形成各种颜色,以满足一定使用要求,如光学仪器零件常用着黑色,纪念章着上金黄色等。 3、导电氧化(铬酸盐转化膜)——用于既要防护又要导电的场合。 4、化学氧化：氧化膜较薄，厚度约为0.5～4微米,且多孔，质软，具有良好的吸附性，可作为有机涂层的底层，但其耐磨性和抗蚀性能均不如阳极氧化膜； 铝及铝合金化学氧化的工艺按其溶液性质可分为碱性氧化法和酸性氧化法两大类。 按膜层性质可分为:氧化物膜、磷酸盐膜、铬酸盐膜、铬酸－磷酸盐膜。 5、电化学氧化，铝及铝合金的化学氧化处理设备简单，操作方便，生产效率高，不消耗电能，适用范围广，不受零件大小和形状的限制。氧化膜厚度约为5～20微米（硬质阳极氧化膜厚度可达60～200微米），有较高硬度，良好的耐热和绝缘性，抗蚀能力高于化学氧化膜，多孔，有很好的吸附能力。 6、喷涂：用于设备的外部防护、装饰,通常都在氧化的基础上进行。铝件在涂装前应进行前处理才能使涂层和工件结合牢固，一般的有三种方法1、磷化（磷酸盐法）2、铬化（无铬铬化）3、化学氧化。 7：阳极氧化：就是利用电解原理在某些金属表面上镀上一薄层其它金属或合金的过程。刷镀合用于局部镀或修复。滚镀合用于小件，如紧固件、垫圈、销子等。通过电镀，可以在机械制品上获得装饰保护性和各种功能性的表面层，还可以修复磨损和加工失误的工件。电镀液有酸性的、碱性的和加有铬合剂的酸性及中性溶液，不管采用何种镀覆方式，与待镀制品和镀液接触的镀槽、悬挂具等应具有一定程度的通用性。 8、化学抛光化学抛光是利用铝和铝合金制作在酸性或碱性电解质溶液中的选择性自溶解作用，来整平抛光制年表面，以降低其表面粗糙度、PH的化学加工方法。这种抛光方法具有设备简单、不用电源，不受制件外型尺寸限制，抛兴速度高和加工成本低等优点。铝及铝合金的纯度对化学抛光的质量具有很大的影响，它的纯度愈高，抛光质量愈好，反之就愈差。 9、钝化是使金属表面转化为不易被氧化的状态，而延缓金属的腐蚀速度的方法。 一种活性金属或合金，其中化学活性大大降低，而成为贵金属状态的现象，叫钝化。 金属由于介质的作用生成的腐蚀产物如果具有致密的结构，形成了一层薄膜（往往是看不见的），紧密覆盖在金属的表面，则改变了金属的表面状态，使金属的电极电位大大向正方向跃变，而成为耐蚀的钝态。如Fe→Fe＋＋时标准电位为－0.44V，钝化后跃变到＋0.5～1V，而显示出耐腐蚀的贵金属性能，这层薄膜就叫钝化膜。
环氧树脂基复合材料
环氧树脂基复合材料 1.前言 环氧树脂是聚合物基复合材料中应用最广泛的热固性树脂之一，对环氧树脂的改性及应用技术研究也一直没有停止过。环氧树脂是先进复合材料应用最广泛的树脂体系。它可以适用于多种成型工艺，可配制成不同配方。可调节粘度范围大以便适用于不同的生产工艺。它的存储寿命长，固化不释放出挥发物，固化收缩率低，固化后的制品具有极佳的尺寸稳定性、良好的耐热、耐湿性能和高的绝缘性，因此，目前环氧树脂统治着高性能复合材料的发展。 2.环氧树脂简介 2.1环氧树脂的性质 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，使它们可与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。环氧树脂具有以下的性质： (1) 力学性能高。环氧树脂具有很强的内聚力，分子结构致密，所以它的力学性能高于酚醛树脂和不饱和聚酯等通用型热固性树脂。 (2) 附着力强。环氧树脂固化体系中含有活性极大的环氧基、羟基以及醚键、胺键、酯键等极性基团，赋予环氧固化物对金属、陶瓷、玻璃、混凝士、木材等极性基材以优良的附着力。 (3) 固化收缩率小。一般为1%～2%。是热固性树脂中固化收缩率最小的品种之一(酚醛树脂为8%～10%；不饱和聚酯树脂为4%～6%；有机硅树脂为4%～8%)。线胀系数也很小，一般为6×10-5/℃。所以固化后体积变化不大。 (4) 工艺性好。环氧树脂固化时基本上不产生低分子挥发物，所以可低压成型或接触压成型。能与各种固化剂配合制造无溶剂、高固体、粉末涂料及水性涂料等环保型涂料。(5) 优良的电绝缘性。环氧树脂是热固性树脂中介电性能最好的品种之一。 (6) 稳定性好，抗化学药品性优良。不含碱、盐等杂质的环氧树脂不易变质。