碳碳复合材料概述
碳碳复合材料概述
1概述
碳／碳复合材料是由碳纤维(或石墨纤维)为增强体，以碳(或石墨)为基体的复合材料，是具有特殊性能的新型工程材料，也称为“碳纤维增强碳复合材料”。碳／碳复合材料完全是由碳元素组成，能够承受极高的温度和极大的加热速率。它具有高的烧蚀热和低的烧蚀率，抗热冲击和在超热环境下具有高强度，被认为是超热环境中高性能的烧蚀材料。在机械加载时，碳／碳复合材料的变形与延伸都呈现出假塑件性质，最后以非脆性方式断裂。
它的主要优点是：抗热冲击和抗热诱导能力极强，具有一定的化学惰性，高温形状稳定，升华温度高，烧蚀凹陷低，在高温条件下的强度和刚度可保持不变，抗辐射，易加工和制造，重量轻。
碳／碳复合材料的缺点是非轴向力学性能差，破坏应变低，空洞含量高，纤维与基体结合差，抗氧化性能差．制造加工周期长，设计方法复杂，缺乏破坏准则。1958年，科学工作者在偶然的实验中发现了碳／碳复合材料，立刻引起了材料科学与工程研究人员的普遍重视。尽管碳／碳复合材料具有许多别的复合材料
不具备的优异性能，但作为工程材料在最初的10年间的发展却比较缓慢，这主要是由于碳／碳的性能在很大程度上取决于碳纤维的性能和谈集体的致密化程度。当时各种类型的高性能碳纤维正处于研究与开发阶段，碳／碳制备工艺也处于实验研究阶段，同时其高温氧化防护技术也未得到很好的解决。
在20世纪60年代中期到70年代末期，由于现代空间技术的发展，对空间运载火箭发动机喷管及喉衬材料的高温强度提出了更高要求，以及载人宇宙飞船开发等都对碳／碳复合材料技术的发展起到了有力的推功作用。那时，高强和高模量碳纤维已开始应用于碳／碳复合材料，克服碳／碳各向异性的编织技术也得到了发展，更为主要的是碳／碳的制备工艺也由浸渍树脂、沥青碳化工艺发展到多种CVD沉积碳基体工艺技术。这是碳／碳复合材料研究开发迅速发展的阶段，并且开始了工程应用。由于20世纪70年代碳／碳复合材料研究开发工作的迅速发展，从而带动了80年代中期碳／碳复合材料在制备工艺、复合材料的结构设计，以及力学性能、热性能和抗氧化性能等方面基础理论及方法的研究，进一步促进和扩大了碳／碳复合材料在航空航天、军事以及民用领域的推广应用。尤其是预成型体的结构设计和多向编织加工技术日趋发
展，复合材料的高温抗氧化性能已达1700oC，复合材料的致密化工艺逐渐完善，并在快速致密化工艺方面取得了显著进展，为进一步提高复合材料的性能、降低成本和扩大应用领域奠定了基础。目前人们正在设法更有效地利用碳和石墨的特性，因为无论在低温或很高的温度下，它们都有良好的物理和化学性能。碳／碳复合材料的发展主要是受宇航工业发展的影响，它具有高的烧蚀热．低的烧蚀率．在抗热冲击和超热环境下具有高强度等一系列优点，被认为是超热环境中高性能的烧蚀材料。例如，碳／碳复合材料制作导弹的鼻锥时，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／碳复合材料具有一系列优异性能，使它们在宁宙飞船、人造卫星、航大飞机、导弹、原子能、航空以及一般工业部门中都得到了日益广泛的应用。它们作为宇宙飞行器部件的结构材料和热防护材料，不仅可满足苛刻环境的要求，而且还可以大大减轻部件的重量，提高有效载荷、航程和射程。碳／碳复合材料还具有优异的耐摩擦性能和高的热导率，使其在飞机、汽车刹车片和轴承等方面得到了应用。碳与生物休之间的相容性极好，再加上碳／碳复合材料的优异力学性能，使之适宜制成生物构件插入到活的生物机体内作整形材料，例如：人造骨
路，心脏瓣膜等。今后，随着生产技术的革新，产量进步扩大．廉价沥青基碳纤维的开发及复合工艺的改进，使碳／碳复合材料将会有更大的发展。 2碳／碳复合材料的制造工艺
最早的碳／碳复合材料是由碳纤维织物二向增强的，基体由碳收率高的热固性树脂(如酚醛树脂)热解获得。采用增强塑料的模压技术，将二向织物与树脂制成层压体，然后将层压体进行热处理，使树脂转变成碳或石墨。这种碳／碳复合材料在织物平面内的强度较高，在其他方向上的性能很差，但因其抗热应力性能和韧性有所改善，并且可以制造尺寸大、形状复杂的零部件，因此，仍有一定用途。
为了克服两向增强的碳／碳复合材料的缺点，研究开发了多向增强的碳／碳复合材料。这种复合材料可以根据需要进行材料设计，以满足某一方向上对性能的最终要求。控制纤维的方向、某一方向的体积含量、纤维间距和基体密度，选择不同类型的纤维、基体和工艺参数，可以得到具有需要的力学、物理及热性能的碳／碳复合材料。多向增强的碳／碳复合材料的制造分为两大步：首先是制备碳纤维预制件，然后将预制件与基体复合，即在预制件中渗入碳基体。碳／碳复合材料制备过程包括增强体碳纤
维及其织物的选择、基体碳先驱体的选择、碳／碳预成型体的成型工艺、碳基体的致密化工艺，以及最终产品的加工、检测等环节。（1）碳纤维的选择
碳纤维纱束的选择和纤维织物结构的设计是制造碳／碳复合材料的基础。可以根据材料的用途、使用的环境以及为得到易于渗碳的预制件来选择碳纤维。通过合理选择纤维种类和织物的编织参数(如纱束的排列取向、纱束间距、纱束体积含量等)，可以改变碳／碳复合材料的力学性能和热物理性能，满足产品性能方向设计的要求。通常使用加捻、有涂层的连续碳纤维纱。在碳纤维纱上涂覆薄涂层的目的是为编织方便，改善纤维与基体的相容性。用做结构材料时，选择高强度和高模量的纤维．纤维的模量越高，复合材料的导热性越好；密度越大，膨胀系数越低。要求导热系数低时，则选择低模量的碳纤维。一束纤维中通常含有1000-10000根单丝，纱的粗细决定着基体结构的精细性。有时为了满足某种编织结构的需要，可将不同类型的纱合在一起。另外，还应从价格、纺织形态、性能及制造过程中的稳定性等多方面的因素来选用碳纤维。
可供选用的碳纤维种类有粘胶基碳纤维、聚
丙烯腊(PAN)基碳纤维和沥青基碳纤维。目前，最常用的PAN基高强度碳纤维(如T300)具有所需的强度、模量和适中的价格。如果要求碳／碳复合材料产品的强度与模量高及热稳定性好，则应选用高模量、高强度的碳纤维；如果要求热传导率低，则选用低模量碳纤维(如粘胶基碳纤维)。在选用高强碳纤维时，要注意碳纤维的表面活化处理和上胶问题。采用表面处理后活性过高的碳纤维，使纤维和基体的界面结合过好，反而使碳／碳呈现脆性断裂，导致强度降低。因此，要注意选择合适的上胶胶料和纤维织物的预处理制度，以保证碳纤维表面具有合适的活性。（2）碳纤维预制体的制备
预制体是指按照产品的形状和性能要求，先将碳纤维成型为所需结构形状的毛坯，以便进一步进行碳／碳致密化工艺。按增强方式可分为单向纤维增强、双向织物和多向织物增强，或分为短纤维增强和连续纤维增强。短纤维增强的预制体常采用压滤法、浇铸法、喷涂法、热压法。对于连续长丝增强的预制体，有两种成型方法：一种是采用传统的增强塑料的方法，如预浸布、层压、铺层、缠绕等方法做成层压板、回旋体和异形薄壁结构；另一种是近年得到迅速发展的纺织技术——多向编织技术，如三向编织、四
向编织、五向编织、六向编织以至十一向编织、极向编织等。
单向增强可在一个方向上得到最高拉伸强度的碳／碳。双向织物常常采用正交平纹碳布和8枚缎纹碳布。平纹结构性能再现性好，缎纹结构拉伸强度高，斜纹结构比平纹容易成型。由于双向织物生产成本较低，双向碳／碳在平行于布层的方向拉伸强度比多晶石墨高，并且提高了抗热应力性能和断裂韧性，容易制造大尺寸形状复杂的部件，使得双向碳／碳继续得到发展。双向碳／碳的主要缺点是：垂直布层方向的拉伸强度较低，层间剪切强度较低，因而易产生分层。多向编织技术能够针对载荷进行设计，保证复合材料中纤维的正确排列方向及每个方向上纤维的含量。最简单的多向结构是三向正交结构。纤维按三维直角坐标轴x、y、z排列，形成直角块状预制件。纱的特性、每一点上纱的数量以及点与点的间距，决定着预制件的密度、纤维的体积含量及分布。在x、y、z三轴的每一点上，各有一束纱的结构的充填效率最高，可达75％，其余25％为孔隙。由于纱不可能充填成理想的正方形以及纱中的纤维间有孔隙，因而实际的纤维体积含量总是低于75％。在复合材料制造过程中，多向预制件中纤维的体积含量及分布不
木塑复合材料
木塑复合材料 一，木塑复合材料定义 以木材为主要原料，经过适当的处理使其与各种塑料通过不同的复合方法生成的高性能、高附加值的新型复合材料。又称WPC. 木塑复合材料的基础为高密度聚乙烯和木质纤维，决定了其自身具有塑料和木材的某些特性。 如下图所示
二，木塑复合材料的主要特点 1）良好的加工性能。木塑复合材料内含塑料和纤维，因此，具有同木材相类似的加工性能，可锯、可钉、可刨，使用木工器具即可完成，且握钉力明显优于其他合成材料。机械性能优于木质材料。握钉力一般是木材的3倍，是刨花板的5倍。 2）良好的强度性能。木塑复合材料内含塑料，因而具有较好的弹性模量。此外，由于内含纤维并经与塑料充分混合，因而具有与硬木相当的抗压、抗弯曲等物理机械性能，并且其耐用性明显优于普通木质材料。表面硬度高，一般是木材的2——5倍。 3）具有耐水、耐腐性能，使用寿命长，木塑材料及其产品与木材相比，可抗强酸碱、耐水、耐腐蚀，并且不繁殖细菌，不易被虫蛀、不长真菌。使用寿命长，可达50年以上。 4）优良的可调整性能，通过助剂，塑料可以发生聚合、发泡、固化、改性等改变，从而改变木塑材料的密度、强度等特性，还可以达到抗老化、防静电、阻燃等特殊要求。 5）具有紫外线光稳定性、着色性良好。6）其最大优点就是变废为宝，并可100%回收再生产。可以分解，不会造成“白色污染”，是真正的绿色环保产品。 7）原料来源广泛。生产木塑复合材料的塑料原料主要是高密度聚乙烯或聚丙烯，木质纤维可以是木粉、谷糠或木纤维，另外还需要少量添加剂和其他加工助剂。
8）可以根据需要，制成任意形状和尺寸大小。随着对木塑复合材料的研发，生产木塑复合材料的塑料原料，除了有高密度聚乙烯或聚丙烯以外，还有聚氯乙烯和PS。工艺也由最早的单螺杆挤出机发展成第二代锥形双螺杆挤出机，再到由平行双螺杆挤出机初步造粒，再由锥形螺杆挤出成型，可以弥补难以塑化，抗老化性差、抗蠕变性差、色彩的一致性和持久性差和拉伸强度低的特点，徐州汉永塑料新材料有限公司在这方面取得了显著的成果。所制造的WPC材料完全可以达到GB/T24137和ASTM D7031；ASTM D7032；BS DD CEN/TS15534-3的要求 三，木塑复合材料适用范围 木塑复合材料的最主要用途之一是替代实体木材在各领域中的应用，其中运用最广泛的是在建筑产品方面，占木塑复合用品总量的75%。 塑木板材产品具有广阔的应用前景和市场前景，其应用场合非常广泛。根据材料性能的应用范围和国内外的有关报道，目前已经开发的用途及使用场合如下：公园、球场、街道等场合，特别适合露天桌椅；建筑材料、吊板、屋顶、高速公路噪音隔板等；市政交通方面标记牌、广告板，格栅板，汽车装饰板材等；包装材料、搬运垫板、托盘和底盘；家庭围墙、花箱、篱笆、走道、地板、防潮隔板；各种体育馆装饰板材、地板;铁路枕木、矿井坑木;军事用具、武器附属品；计算机、电视机、洗衣机、冰箱等家电物品的外壳；汽车配件等。将来使用最大市场是逐步替代塑钢、铝合金建材市场
碳碳复合材料概述
碳/碳复合材料概述 摘要本文介绍了碳碳复合材料的发展、工艺、特性以及应用。 关键词碳碳复合材料制备工艺性能应用 １前言 C/C复合材料是指以碳纤维或各种碳织物增强，或石墨化的树脂碳以及化学气相沉积（CVD）所形成的复合材料。碳/碳复合材料在高温热处理之后碳元素含量高于99%, 故该材料具有密度低,耐高温, 抗腐蚀, 热冲击性能好, 耐酸、碱、盐,耐摩擦磨损等一系列优异性能。此外, 碳/碳复合材料的室温强度可以保持到2500℃, 对热应力不敏感, 抗烧蚀性能好。故该复合材料具有出色的机械特性, 既可作为结构材料承载重荷, 又可作为功能材料发挥作用, 适于各种高温用途使用[1]。因而它广泛地应用于航天、航空、核能、化工、医用等各个领域。 ２碳碳复合材料的发展 碳碳复合材料是高技术新材料，自1958年碳碳复合材料问世以来，经历了四个阶段： 60年代——碳碳工艺基础研究阶段，以化学气相沉积工艺和液相浸渍工艺的出现为代表； 70年代——烧蚀碳碳应用开发阶段，以碳碳飞机刹车片和碳碳导弹端头帽的应用为代表； 80年代——碳碳热结构应用开发阶段，以航天飞机抗氧化碳碳鼻锥帽和机翼前缘的应用为代表； 90年代——碳碳新工艺开发和民用应用阶段，致力于降低成本，在高性能燃气涡轮发动机航天器和高温炉发热体等领域的应用。 由于碳碳具有高比强度、高比刚度、高温下保持高强度，良好的烧蚀性能、摩擦性能和良好抗热震性能以及复合材料的可设计性，得到了越来越广泛的应用。当今,碳碳复合材料在四大类复合材料中就其研究与应用水平来说,仅次于树脂基复合材料,优先于金属基复合材料和陶瓷基复合材料,已走向工程应用阶段。从技术发展看，碳碳复合材料已经从最初阶段的两向碳碳复合材料发展为三向、四向等多维碳碳复合材料；从单纯抗烧蚀碳碳复合材料发展为抗烧蚀—抗侵蚀和抗烧蚀—抗侵蚀—稳定外形碳碳复合材料；从但功能材料发展为多功能材料。目前碳碳复合材料面对的最主要问题是抗氧化问题[2]。 ３碳碳复合材料的制备加工工 艺[3] C/ C 复合材料的制备工艺: 碳 纤维的选择→胚体的预制成型→胚体 的致密化处理→碳碳复合材料的高温 热处理(如图[4]) ３.１碳纤维的选择 CF 的选择可以改变碳碳复合材 料的力学和热力学性能。纤维的选择 主要依赖于成本、织物结构、性能及 纤维的工艺稳定性。 常用CF 有三种, 即人造丝CF, 聚丙烯腈( PAN ) CF 和沥青CF。 ３.２坯体的预制成型 坯体的成型是指按产品的形状和性能要求先把CF 预先成型为所需结构形状的毛坯, 以便进一步进行C/ C 复合材料的致密化处理工艺。
木塑复合材料
***公司 年产1万吨木塑复合材料技改项目资金申请报告
编制时间：2011年11月 第一章项目单位基本情况及财务状况 1.1项目单位基本情况 ***公司是***人民政府2007年重点招商引资的一家以发展红椿木种植及林产品精加工的涉林企业。企业于2009年入住***工业园区，注册资金1000 万元。主要从事林地流转,发展红椿木种植基地和林产品精加工。公司于2009年被增补授予“***林业产业化龙头企业”称号。 企业现在拥有木材加工厂两座，一座是位于***的木材粗加工厂，一座是位于***木材精加工厂。厂区占地面积总计21938.4平方米。至2010年底公司已投入资金2000余万元，建设宿舍楼及钢结构厂房9446.71平方米，引进先进的木材精加工设备35台套。 企业现阶段主要产品是出口包装箱的围板，连接板及托盘，通过采取销售联盟合作方式产品远销欧美市场，公司已与***木业包装、江苏***木业、江苏***木业签订10年的产业基地、技术、销售三联盟合作协议。通过不断的技术革新，公司已形成年加工2万方的木材加工能力。公司2010年完成销售2561万元。 企业现有职工136人；其中工程技术人员19人。公司领导班子共7人，其中总经理1人，副总经理3人，经理助理1人，工会主席1人，监事会人员1人，公司管理层平均年龄35岁，全部具有大专及以上学历。 企业通过现代社会先进的管理模式与经验，企业管理正步入科学化、人性化。企业有严谨的人、财、物、生产、技术、经营、管理制度，产品生产成本核算可以量化、细化到每一道细小环节，为独成本核算提供科学、切实可行的依据。 ***公司拟在现在现有厂区设备基础上，进行年产1万吨木塑复合材料项目技改，截止2011年11月，已初步完成地坪整理及钢结构厂房建造，项目进度完成40%。 1.2项目单位财务状况 ***公司经过不断的连续投入与飞速发展，截止2010年底公司总资产已达到3946万元。各类财务数据详见下表：
木塑复合材料概述汇总
木塑复合材料 摘要：木塑复合材料具有比单独的木质材料和塑料产品更优异的品质，是实木的理想替代品，它的出现可以减少废弃木料和塑料对环境的污染，也适应现代材料复合化发展的规律。本文介绍了木塑复合材料的定义、特点、加工工艺、分类和应用以及未来发展的趋势，并对木塑复合材料的优缺点进行了分析，充分肯定了发展木塑复合材料的必要性和可行性。 关键词：木塑；性能；加工工艺；分类；应用；发展趋势 随着森林资源的减少，木材供应量逐渐下降，已不能满足人们的生产生活需要。同时，塑料制品废旧物的处理也日益成为一个急待解决的环境问题。一种新型材料——木塑复合材料成为木材的理想代用品。木塑复合材料系使用木粉或植物纤维超高份额填充热塑性塑料树脂或热塑性塑料再生料，添加部分相关改性剂，经挤出成型为板材、型材、管材而成。此类产品可替代相应木制品，人们由此可节约大量的森林资源，处理掉大量的废旧塑料及木材加工中产生的废弃木粉，故可大大有利于保护并改善生态环境，是符合2l世纪发展方向的环保型化工新材料。 1 木塑复合材料定义及特点 1.1 木塑复合材料的定义 木塑复合材料是以锯末、木屑、竹屑、稻壳、麦秸、谷糠、大豆皮、花生壳、甘蔗渣、棉秸杆等初级生物质材料为主原料，利用高分子界面化学原理和塑料填充改性的特点，配混一定比例的塑料基料，经特殊工艺处理后加工成型的一种可逆性循环利用、涵盖面广、产品种类多、形态结构多样的基础性材料，目前国内外对此称谓不一，也有将其称之为：塑木、环保木、科技木、再生木、聚合木、聚保木、塑美木或保利木，英文名称：Wood-Plastic Composites,缩写为WPC。一般说来，以生物质材料为基添加一定比例的塑料原料制成的材料，或以塑料原料为基添加一定比例的生物质材料制成的材料，均可称为木塑复合材料。 1.2 木塑复合材料的特点： (1)原料资源化，其生物质材料部分基本分为废弃物利用，来源广泛，价值低廉；塑料组分要求不高，新、旧料或混合料均可，充分体现了资源的综合利用和有效利用； (2)产品可塑化，木塑产品为人工整体合成制品，可根据使用要求随机调整产品工艺和配方，从而生产出不同性能和形状的材料，其型材利用率接近100%； (3)应用环保化，木塑材料的木/塑基料及其常用助剂均环保安全，无毒无害，其生产加工过程中也不会产生副作用，故对人体和环境均不构成任何危害； (4)成本经济化，即木塑制品实现了低价值材料向高附加值产品的转移，不仅维护费用极低，而且产品寿命数倍于普通天然木材，综合比较具有明显的经济优势； (5)回收再生化，即木塑材料的报废产品及回收废品均可100%的再生利用，且不会影响产品使用性能，能够真正实现“减量化、再生化、资源化”的循环经济模式。
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.
碳碳复合材料论文
碳／碳复合材料 概述 C／C复合材料是指以碳纤维作为增强体，以碳作为基体的一类复合材料。作为增强体的碳纤维可用多种形式和种类，既可以用短切纤维，也可以用连续长纤维及编织物。各种类型的碳纤维都可用于C／C复合材料的增强体。碳基体可以是通过化学气相沉积制备的热解碳，也可以是高分子材料热解形成的固体碳。C／C 复合材料作为碳纤维复合材料家族的一个重要成员，具有密度低、高比强度比模量、高热传导性、低热膨胀系数、断裂韧性好、耐磨、耐烧蚀等特点，尤其是其强度随着温度的升高，不仅不会降低反而还可能升高，它是所有已知材料中耐高温性最好的材料。因而它广泛地应用于航天、航空、核能、化工、医用等各个领域。 C／C复合材料的致密化工艺 C／C复合材料的制备工艺主要有两种方法：化学气相法(CVD 或CVl)和液相浸渍一碳化法。前者是以有机低分子气体为前驱体，后者是以热塑性树脂(石油沥青、煤沥青、中间相沥青)或热固性树脂(呋喃、糠醛、酚醛树脂)为基体前驱体，这些原料在高温下发生一系列复杂化学变化而转化为基体碳。为了得到更好的致密化效果，通常将化学气相法和液相浸渍一碳化法进行复合致密化，得到具有理想密度的C／C复合材料。 1、化学气相法
化学气相法(cVD或cVI)是直接在坯体孔内沉积碳，以达到填孔和增密的目的。沉碳易石墨化，且与纤维之间的物理兼容性好，而且不会像浸渍法那样在再碳化时产生收缩，而这种方法的物理机械陛能比较好。但在cVD过程中，如果碳在坯体表面沉积就会阻止气体向内部孔的扩散。对于表面沉积的碳应用机械的方法除去，再进行新一轮沉积。对于厚制品，CVD法也存在着一定的困难，而且这种方法的周期也很长。 2、液相浸渍法一碳化法 液相浸渍法相对而言设备比较简单，而且这种方法适用性也比较广泛，所以液相浸渍法是制备C／C复合材料的一个重要方法。它是将碳纤维制成的预成型体浸入液态的浸渍剂中，通过加压使浸渍剂充分渗入到预成型体的空隙中，再通过固化、碳化、石墨化等一系列过程的循环，最终得到C／C复合材料。它的缺点是要经过反复多次浸渍、碳化的循环才能达到密度要求。液相浸渍法中浸渍剂的组成和结构十分重要，它不仅影响致密化效率，而且也影响制品的机械性能和物理性能。提高浸渍剂碳化收率，降低浸渍剂的黏度一直是液相浸渍法制备C／C复合材料所要解 决的重点课题之一。浸渍剂的高黏度和低碳化收率是目前C／C 复合材料成本较高的重要原因之一。提高浸渍剂的性能不仅能提高C／C复合材料的生产效率，降低其成本，也可提高C／C复合材料的各种性能。C／C复合材料的抗氧化处理碳纤维在空气中，于360℃开始氧化，石墨纤维要略好于碳纤维，其开始氧化的温度
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、
碳纤维及其复合材料的发展和应用(精)
·开发与创新· Development and Applications of Carbon Fiber and Its Composites GAO Bo ,XU Zi-Li (Wuhan Textile University ,Wuhan Hubei 430073,China Abstract:This paper introduces performance and features of carbon fiber,briefly overviews the history,including both foreign and domestic.And analyses the properties and applications of carbon fiber composite material,emphasizes the related performance that carbon fiber adds to the metal matrix composites and points out its research prospects.Key words:carbon fiber ;composite ;metal matrix 0引言 碳纤维是含碳量高于90%的无机高分子纤维,是由有机母体纤维(聚丙烯睛、粘胶丝或沥青等采用高温分解法在1000~3000℃高温的惰性气体下碳化制成的。它是一种力学性能优异的新材料,比重不到钢的1/4,能像铜那样导电,比不锈钢还耐腐蚀,而其复合材料抗拉强度一般都在3500Mpa 以上,是钢的7~9倍,抗拉弹性模量为23000~43000Mpa ,也高于钢。碳纤维按其原料可分为三类:聚丙烯腈基(PAN 碳纤维、石油沥青基碳纤维和人造丝碳纤维三类。其中聚丙烯腈基碳纤维用途最广,需求也最大[1]。 1碳纤维的发展史 1.1国外碳纤维的发展历史 20世纪50年代美国开始研究粘胶基碳纤维,1959 年生产出了粘胶基纤维Thormel-25,这是最早的碳纤维产品。同一年,日本发明了用聚丙烯腈基(PAN 原丝
《碳纤维复合材料》阅读练习及答案
阅读文章，回答问题。 碳纤维复合材料 ①2018年11月6日，两年一度的珠海航展上，中俄合作研制的280座远程宽体客机CR929，以1：1的展示样机首次亮相国际航展。在这款最新一代的大型飞机上，复合材料的使用比例有望．．超过50%。同样，在去年5月5日首飞的C919大客机上，使用的复合材料占到飞机结构重量的12%。这里的复合材料，主要就是碳纤维复合材料。 ②碳纤维是火箭、卫星、导弹、战斗机和舰船等尖端武器装备必 不可少的战略基础材料。它不存在腐蚀生锈的问题。由于使用碳纤维材料可以大幅降低结构重量，因而可显著提高燃料效率。采用碳纤维与塑料制成的复合材料制造的卫星、火箭等宇宙飞行器，噪音小，质 量小，动力消耗少，可节约大量燃料。 ③碳纤维还是让大型民用飞机、汽车、高速列车等现代交通工具 实现“轻量化”的完美材料。航空应用中对碳纤维的需求正在不断增多，新一代大型民用客机空客A380和波音787使用了约为50%的碳纤维复合材料。这使飞机机体的结构重量减轻了20%，比同类飞机可节省20%的燃油，从而大幅降低了运行成本、减少二氧化碳排放。碳 纤维作为汽车材料，最大的优点是质量轻、强度大。它的重量仅相当 于钢材的20%到30%，硬度却是钢材的10倍以上。所以汽车制造采用碳纤维材料可以使汽车的轻量化取得突破性进展，并带来节省能源的社会效益。 ④随着航空航天、汽车轻量化、风电、轨道交通等行业领域对碳
纤维的需求爆发，碳纤维工业应用开始进入规模化生产。业内预测， 预计到2020年，全球碳纤维需求量将超过16万吨，到2025年，将超过33万吨。面对如此巨大而重要的市场，国内企业既要通过掌握 关键技术来实现碳纤维的稳定批量生产和大规模工程化应用，同时也要瞄准国产新一代碳纤维及其复合材料及早研发和布局，2016年2月15日，中国突破日本管制封锁研制出高性能碳纤维。2018年2月，中国完全自主研发出第一条百吨级T1000碳纤维生产线，这标志着我国已经牢牢站稳全球高端碳纤维市场的一席之地。 101．阅读选文第①段和第③段，回答问题。 （1）选文第①段加点词“有望”能删去？请说出理由。 （2）选文第③段画线句运用了哪些说明方法？有何作用？ 102．随着科学技术的发展，请你设想一下生活中将会有哪些碳纤维 复合材料的产品。 【答案】 101．（1）不能删去，“有望”是有希望的意思，说明“在这款最新 一代的大型飞机上，复合材料的使用比例”未来有希望超过“50%”，该词体现了说明文语言的准确性和科学性。 （2）列数字、作比较，具体准确地说明了碳纤维作为汽车材料，最 大的优点是质量轻、强度大。 102．碳纤维复合材料制成的羽毛球拍、登山器械等体育休闲用品； 汽车、地铁等交通工具；以及碳纤维复合材料制成的衣服、家具等日
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
木塑复合材料及其材料配方
木塑复合材料及其材料配方 木塑复合材料是采用热熔塑胶，包括聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯以及它们的共聚物作为胶粘剂，用木质粉料如木材、农植物秸杆、农植物壳类物粉料为填充料，经挤压法成型或压制法、注塑法成型所形成的复合材料。其中的热熔塑胶原料可采用工业或生活的废弃料，木粉也可以采用木材加工的下脚料、小径材等低品质木材。从生产原料的角度而言，木质塑料制品减缓和免除了塑料废弃物的公害污染，也免除了农植物焚烧给环境带来的污染。复合过程中材料配方的选择涉及到如下几个方面： 1.聚合物 用于木塑复合材料加工中的塑料可以是热固性塑料和热塑性塑料，热固性塑料如环氧树脂，热塑性塑料如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)及聚氧乙烯(PVC)。由于木纤维热稳定较差，只有加工温度在200℃以下的热塑性塑料才被广泛使用，尤其是聚乙烯。塑料聚合物的选择主要依据有：聚合物的固有特性、产品需要、原料可得性、成本及对其熟知的程度。如：聚丙烯主要用于汽车制品和日用生活品等，聚氯乙烯主要用于建筑门窗、铺盖板等。此外，塑料的熔体流动速率(MFI)对复合材料性能也有一定影响，在相同加工工艺条件下，树脂的MFI较高，木粉的总体浸润性较好，木粉的的分布也越均匀，而木粉的浸润性和分布影响复合材料的机械性能，尤其是冲击强度。 2.添加剂 由于木粉具有较强的吸水性，且极性很强，而热塑性塑料多数为非极性的，具有疏水性，所以两者之间的相容性较差，界面的粘结力很小，常需使用适当的添加剂来改性聚合物和木粉的表面，以提高木粉与树脂之间的界面亲和能力。而且，高填充量木粉在熔融的热塑性塑料中分散效果差，常以某种聚集状态的形式存在，使得熔体流动性差，挤出成型加工困难，需加入表面处理剂来改善流动性以利于挤出成型。同时，塑料基体也需要加入各种助剂来改善其加工性能及其成品的使用性能，提高木粉和聚合物之间的结合力和复合材料的机械性能。常用的添加剂包括如下几类： a)偶联剂能使塑料与木粉表面之间产生强的界面结合；同时能降低木粉的吸水性，提高木粉与塑料的相容性及分散性，所以复合材料的力学性能明显提高。常用的偶联剂主要有：异氰酸盐、过氧化异丙苯、铝酸酯、酞酸酯类、硅烷偶联剂、马来酸酐改性聚丙剂(MAN-g-PP)、乙烯-丙烯酸酯(EAA)。一般偶联剂的添加量为木粉添加量的1wt%～8wt%，如硅烷偶联剂可以提高塑料与木粉的粘结力，改善木粉的分散性，减少吸水性，而用碱性处理木粉只能改善木粉的分散性，不能改善木粉的吸水性及其与塑料的粘结性。需注意的是马来酸盐偶联剂与硬脂酸盐润滑剂会发生相斥的反应，一起使用时导致产品质量和产量降低。 b)增塑剂对于一些玻璃化温度和熔融流动粘度较高的树脂如硬度PVC，与木粉进行复合时加工困难，常常需要添加增塑剂来改善其加工性能。增塑剂分子结构中含有极性和非极性两种基因，在高温剪切作用下，它能进入聚合物分子链中，通过极性基因互相吸引形成均匀稳定体系，而它较长的非极性分子的插入减弱了聚合物分子的相互吸引，从而使加工容易进行。在木塑复合材料中常要加入的增
发泡木塑复合材料浅谈
发泡木塑复合材料浅谈 赵倩 河北农业大学林学院木材科学与工程0802班 摘要：本文简述了发泡木塑复合材料的独特优点，归纳总结了木粉处理、配方、成型工艺、及成型设备等关键技术，并就当前的发展情况，提出了发泡木塑复合材料的发展方向。 关键词：木塑复合材料；发泡；pvc 1 为何而来——发展背景 木塑复合材料（WPC）是以木材为主要原料（形式有锯末、木屑、竹屑、稻壳、麦秸、大豆皮、花生壳、甘蔗渣、棉秸秆等），经过适当的处理使其与各种塑料（用于木塑复合材料的热塑性塑料主要有聚氯乙烯(PVC}，聚乙烯PEA ，聚丙烯(PPS) ，聚苯乙烯(PST) ，聚甲基丙烯酸甲酷（CPMM），以及聚乙烯（PE），聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（PS）等)按一定比例混合并添加特制的助剂，如偶联剂、分散剂、增塑剂、润滑剂等加工助剂，经高温、挤压、成型等工艺制成的一种新型复合材料，是一种高性能、高附加值的绿色环保复合材料。所选用的塑料可以是新料，也可以是回收的废旧塑料，添加的植物纤维来源丰富，价格低廉，并且可以回收利用。 木塑复合材料兼具木材和塑料的双重特性：易于进行二次加工，无毒，不怕虫蛀，耐水，可重复利用等。而相对于塑料来说，其韧性、冲击强度和弯曲强度等都会有所降低；而相对天然木材，密度又通常是木材的好几倍。因此它的应用领域受到了一定的限制。为了改善木塑复合材料的力学性能、降低复合材料的密度和成本, 微孔发泡木塑复合材料近年来成为当前木塑复合材料研究的热点。目前已经制得PE、PP、PVC、PS、PUR基等类型木塑复合发泡塑料，其中PVC基木塑复合发泡塑料以其化学稳定性强、强度高、耐酸碱腐蚀、耐水浸泡、阻燃及成本低等优点而被广泛应用。 2 是什么——发泡木塑复合材料的概念 发泡木塑复合材料是在木塑复合材料的基础配方上按一定质量比例混合入发泡剂、成核剂、发泡助剂等，同样经塑料成型设备加热熔融成为一种带连续均匀分布发泡微孔的复合材料。 3 怎么造——发泡木塑复合材料生产工艺 3.1 木粉处理 木粉的选择对木塑复合材料的发泡性能有重要影响。木粉粒径减小，发泡容易；但是颗粒过小
碳纤维复合材料应用研究报告Word版
碳纤维复合材料应用研究报告 摘要：本文对碳纤维复合材料的应用进行了综述，介绍了目前碳纤维复合材料的优异性能、国内外发展现状及趋势及在其所应用领域中的发展前景。同时，也指出了碳纤维复合材料在应用和发展中所存在的问题，并给出了解决这些问题的对策及建议。 关键字：碳纤维，复合材料，应用前景 1 前言 碳纤维复合材料是以碳纤维为增强体与树脂、陶瓷及金属等基体复合而成的结构材料。碳纤维是纤维状的碳素材料，含碳量在90% 以上。它是利用各种有机纤维在惰性气体中、高温状态下碳化而制得。碳纤维除了具有十分优异的力学性能外，碳纤维还具有低密度、耐高温、耐腐蚀、耐摩擦、抗疲劳、震动衰减性高、电及热传导性高、热膨胀系数低、穿透性高等优良性能[1]。基于此，到目前为止，用碳纤维与其他基体复合而成的先进基复合材料是目前用得最多，也是最重要的一种结构复合材料。 碳纤维复合材料与金属材料或其他工程材料相比有许多优良的性能，如表1-1所示[2]： 表1-1 各材料性能比较 通过比较可知，（1）碳纤维复合材料比强度是钢SAE1010（冷轧）的近20倍，是铝6061-T6 的近10倍；其比模量则超过这些钢和铝材的3倍。因此其具有高的比强度和比模量。（2）大多数碳纤维复合材料可通过设计增强纤维的取向及用量来对结构材料的性能实行剪裁，达到性能最佳。（3）碳纤维复合材料密度低，质量轻，能有效减轻构件重量。除此之外，碳纤维复合材料还有多选择性成型工艺、良好的耐疲劳性能及良好的抗腐蚀性等。
由于碳纤维复合材料具有优于其他材料的性能，世界各国都在大力发展碳纤维复合材料。2013年碳纤维复合材料总产值147亿美元，其中CFRP产值94亿美元，约占64%。碳纤维复合材料的需求7.2万t，2020年预计需求量将达14.6万t（图1-1），2010—2020年全球碳纤维复合材料年均增长率都将超过11%[3][4]。 2016、2020年的需求量为预测值。 图1-1 2011—2020年全球碳纤维和碳纤维复合材料的需求量 其中，欧洲的碳纤维复合材料需求占全球市场的40 %，美国占25 %，中国占20 %，其他国家与地区的碳纤维复合材料占市场份额在15 %上下。其中中国市场对碳纤维的需求每年也在逐步增加，中国碳纤维复合材料市场需求如图1-2所示： 图1-2 中国碳纤维复合材料市场需求 2015年，碳纤维制造商日本帝人公司扩大碳纤维复合材料合作领域，其目标是将他们
碳纤维增强复合材料概述(精编文档).doc
【最新整理，下载后即可编辑】 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、氧等元素得以排出，成为一种接近纯碳的材料，含碳量一般都在90%以上，而本身质量却大为减轻；由于碳化过程中对纤维进行了沿轴向的预拉伸处理，使得分子沿轴向进行取向排列，因而碳纤维轴向拉伸强度大大提高，成为一种轻质、高强度、高模量、化学性能稳定的高性能纤维材料。用碳纤维和高性能的树脂基体复合而成的先进树脂基复合材料是目前用得最多，也是最重要的一种结构复合材料。此外，用天然纤维、玻璃纤维和玄武岩纤维作增强体的树脂基复合材料也在快速发展。 碳纤维增强复合材料( CFRP) 是目前最先进的复合材料之一。它可以兼顾碳纤维和基体的性能而成为综合性能更为优异的工程结构材料和具有特殊性能的功能材料。它以其轻质高强、耐高温、抗腐蚀、热力学性能优良等特点广泛用作结构材料及耐
碳纤维复合材料在航空航天领域的应用
碳纤维复合材料在航空航天领域的应用林德春潘鼎高健陈尚开 （上海市复合材料学会）（东华大学）（连云港鹰游纺机集团公司） 碳纤维是纤维状的碳素材料，含碳量在90%以上。具有十分优异的力学性能，与其它高性能纤维相比具有最高比强度和最高比模量。特别是在2000℃以上高温惰性环境中，是唯一强度不下降的物质。此外，其还兼具其他多种得天独厚的优良性能：低密度、高升华热、耐高温、耐腐蚀、耐摩擦、抗疲劳、高震动衰减性、低热膨胀系数、导电导热性、电磁屏蔽性,纺织加工性均优良等。因此，碳纤维复合材料也同样具有其它复合材料无法比拟的优良性能,被应用于军事及民用工业的各个领域，在航空航天领域的光辉业绩，尤为世人所瞩目。 可以明显看出，在航空航天领域碳纤维的用量有大幅度增加，2006年比2001年增长约40%，2008年增长约76%，2010年和2001年相比增长超过100%。 本文将介绍碳纤维增强树脂基复合材料（CFRP）在航空航天领域应用的新进展。 1 航空领域应用的新进展 T300 碳纤维/树脂基复合材料已经在飞行器上广泛作为结构材料使用，目前应用较多的 为拉伸强度达到5.5GPa，断裂应变高出T300 碳纤维的30％的高强度中模量碳纤维T800H 纤维。 （1）军品 碳纤维增强树脂基复合材料是生产武器装备的重要材料。在战斗机和直升机上，碳纤维复合材料应用于战机主结构、次结构件和战机特殊部位的特种功能部件。国外将碳纤维/环氧和碳纤维/双马复合材料应用在战机机身、主翼、垂尾翼、平尾翼及蒙皮等部位，起到了明显的减重作用，大大提高了抗疲劳、耐腐蚀等性能，数据显示采用复合材料结构的前机身段，可比金属结构减轻质量31.5%，减少零件61.5%，减少紧固件61.3%；复合材料垂直安定面可减轻质量32.24%。用军机战术技术性能的重要指标——结构重量系数来衡量，国外第四代军机的结构重量系数已达到27～28%。未来以F-22为目标的背景机复合材料用量比例需求为35%左右，其中碳纤维复合材料将成为主体材料。国外一些轻型飞机和无人驾驶飞机，已实现了结构的复合材料化。目前主要使用的是T300级和T700级小丝束碳纤维增强的复合材。 美国在歼击机和战斗机上大量使用复合材料：F-22的结构重量系数为27.8%，先进复合材料的用量已达到25%以上，军用直升机用量达到50%以上。八十年代初美国生产的单人
木塑复合材料
物流管理1班 木塑复合材料 木塑复合材料是以废旧塑料、木粉为原料，按一定比例混合，并添加特制的助剂，经高温、挤压、成型等工艺制成的一种新型复合材料。其性能优良、用途广泛、利于环保，并有广阔的发展远景，值得大力研发推广。 木塑复合材料的加工工艺：木塑材料的技术特点是把两大类差异较大的不同材料相互混合在一起，即将木材塑料合二为一成复合材料。 木粉作为塑料的一种有机填料，具有来历广泛、价格低廉、密度低、绝缘性好等许多其他无机填料所无法相比的优良性能。但它并没有像无机填料那样得到广泛应用，主要原因在于：一是与基体树脂的相容性较差；二是在熔隔的热塑性塑猜中分离效果差，造成活动性差和挤出成型加工困难。由于木粉中主要成份是纤维素，含有大量的羟基，这些羟基形成分子间氢键或分子内氢键，使木粉具有吸水性，且极性很强。而热塑性塑料多数为非极性，具有流水性，所以二者之间的相容性较差，界面的粘接力很小，需要通过使用添加剂改性塑料和木粉的表面，进步它们之间界面的亲和力。改性的木粉具有加强性质，能够很好地传递填料与塑料之间的应力，从而到达加强复合材料强度的作用。 挤出成型、热压成型、注射成型是加工木塑复合材料的主要成型方法。由于挤出成型加工周期短、效率高，因此挤出成型方法是一种较为常用的工艺线路。 从木塑复合材料工艺技术特点来看，主要有以下几类：从原料使用方面来看，一类使用的塑料原料为纯塑料或贸易级塑料；另一类是使用具有一定特性的单组分废旧塑料。从加工工艺方法来看，一类是二步成型法，即塑料与木粉造粒后再进行成型加工；另一类是一步成型法，即塑料与木粉混合后直接进行成型加工。 从成型机理方面来看，一类是物理成型，即使用热隔性粘合剂，在成型过程中将塑料与木粉粘合在一起；另一类是物理化学成型，即通过加入添加剂，在压力和温度的控制下，使原料混合物同相对低分子的添加剂一起转变为高分子状态的网状纤维材料。采用这种工艺制成的材料，内部结构完全是融合后重生的网状分子结构，比其他工艺生产出的木塑产品的抗弯、抗压、抗冲击强度要好。木塑复合材料的性能特点与应用： 木塑复合材料具有如下优点：易于加工。木塑材料内含聚酯和纤维，因此具有同木材相类似的加工性能，可锯、可钉、可刨，使用木匠工具便可完成，且握钉力明显优于其他合成材料；强度高、耐用性好。木塑复合材料具有较好的弹性模量。另外，由于内含木质纤维并经树脂固化，因而具有与硬木相当的抗压、抗冲击等物理机械性能，并且其耐用性明显优于普通木质材料；耐水、耐腐蚀。木塑材料及其产品可抗强酸碱，耐水、耐腐蚀，并且不繁殖细菌，不容易被虫蛀，不长真菌；可调整性强。通过加入不同的助剂，聚酯可以发生聚合、发泡、固化、改性等变化，从而改变木塑材料的密度、强度等特性，符合抗老化、防静电、阻燃等特殊要求；原料来历广泛。木塑材料除了使用一定数目的助剂以外，95%以上的原料均为聚酯和木质纤维，其来历广，价格低廉。 木塑复合材料应用于包装行业主要是托盘、包装箱、集装用具等。仅以托盘为例，目前，北美地区托盘用量每一年高达 2 亿多个；日本托盘用量每一年约 600 万个；据预测，往后几年内我国木托盘的年均匀使用量可能会突破 2000 万个。因而在国内外有很大的市场需求。 木塑材料因具有耐潮、防虫蛀等特点，适用于仓储行业使用的货架铺板、枕木、铺梁、地板等。在我国，仓储行业应用木塑材料虽刚开始，但需求量却在迅速增加。
碳_碳复合材料的性能和应用进展
碳/碳复合材料的性能和应用进展 康 永1,柴秀娟2 (1 陕西金泰氯碱化工有限公司技术中心,陕西榆林,718100; 2 陕西金泰氯碱化工有限公司,陕西榆林,718100) 摘要:碳/碳(C/C)复合材料是以碳为基体,碳纤维增强的复合材料,具有高比强度、高比模量、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、抗蠕变、导电、传热和膨胀系数小等一系列优异性能,既可作为结构材料承载重荷,又可作为功能材料发挥作用。同时,碳/碳(C/C)复合材料是一种能在超高温条件下工作的高温结构材料,所以在航空航天领域具有广阔的应用前景。本文综述了碳/碳(C/C)复合材料的制备相应力学、热学性能,化学性能和其在各领域的应用进展。 关键词:碳/碳复合材料;石墨化度;性能;应用 中图分类号:TQ31 The R esearch Progress on the Carbon/Carbon Co m posites Properties and Applications KANG Yong1,C HA I X i u j u an2 (1The Research C enter of Shanx i Ji n tai Chlor-alkaliChe m ica lCo LTD.,Yuli n718100,Shanx,i China;2Shanx i Ji n ta iCh l o r a l k ali Che m ical Co LTD.Yu lin718100,Shanx,i China) A bstract:C arbon/Carbon co m posites wh ich is reinforced by carbon fiber bases on carbon m atr i x.It has a ser i e s of excellent perfor m ance,such as h i g h specific strength,h i g h specific m odu l u s,high te m perature resistance, corrosion resistance,fati g ue to lerance,creep resistance,e lectrical conductiv ity,heat transfer and s m a ll expan si o n coeffic ien.t So it can not on ly be a structura lm aterial beari n g heavy loads,but a lso play a ro l e as functi o na l m aterials.M ean w h ile,Carbon/C ar bon(C/C)co m posites exh i b it excellent structura l properties at e l e vated te m per atures,and are consi d ered as the m ost pr o m i s ing candida te m ateria ls for h i g h te m perature applicati o ns such as in a viati o n and space fli g ht i n dustries. K ey words:C arbon/Carbon co m posites;graph itization degree;properti e s;app li c ations 碳/碳复合材料是以碳纤维及其织物为增强材料,以碳为基体,通过加工处理和碳化处理制成的全碳质复合材料。碳/碳复合材料在高温热处理之后碳元素含量高于99%,故该材料具有密度低,耐高温,抗腐蚀,热冲击性能好,耐酸、碱、盐,耐摩擦磨损等一系列优异性能。此外,碳/碳复合材料的室温强度可以保持到2500 ,对热应力不敏感,抗烧蚀性能好。故该复合材料具有出色的机械特性,既可作为结构材料承载重荷,又可作为功能材料发挥作用,适于各种高温用途使用[1]。 碳/碳复合材料在树脂基复合材料,金属基复合材料,碳/碳复合材料以及陶瓷基复合材料四大类复合材料中就其研究与应用水平来说,仅次于树脂基复合材料,优先于其他类复合材料,已经全面走向工程应用阶段[2]。C/C复合材料是一种多相非均质混合物。这种材料的力学性能、热物理性能及摩擦磨损性能与材料的碳结构密切相关[3 5]。石墨化度是C/C复合材料最重要的结构参数之一,通过调整、控制C/C复合材料各组元及整体的石墨化状态、程度,可以赋予C/C复合材料不同的综合性能,满足不同的使用要求[6 9]。因此,石墨化研究是C/C复合材料研究的一个非常重要的 38 康 永等 碳/碳复合材料的性能和应用进展 收稿日期:2010 06 12