复合材料研究及其应用
木质复合材料的研究及其在建筑设计中的应用

木质复合材料的研究及其在建筑设计中的应用第一章简介复合材料是由两种或两种以上的不同物质组成的新材料,具有优异的性能和应用前景,在建筑、航空、汽车、船舶等领域受到广泛应用。
本文将重点介绍木质复合材料的研究及其在建筑设计中的应用。
第二章木质复合材料的定义及特点木质复合材料是以木材为基材,经过化学改性处理后与合适的树脂或其他聚合物混合,通过加热、压力处理而制成的一种新型木质材料。
与传统的木材相比,木质复合材料具有以下特点:1.优异的力学性能。
木质复合材料的抗拉强度、抗弯强度、抗压强度等力学性能都要优于传统的木材。
2.良好的耐候性和耐腐蚀性。
木质复合材料经过化学处理后,具有防水、防腐、防霉的性能,能够很好地避免生物侵蚀和氧化腐蚀,延长使用寿命。
3.资源节约。
木质复合材料可以利用废旧木材和木材加工产生的废料经过再利用,达到资源节约的目的。
4.设计灵活性。
木质复合材料可以通过加工、喷涂等方式进行加工,形状、颜色、纹理等可以按需求进行定制。
第三章木质复合材料在建筑设计中的应用由于木质复合材料具有优异的性能和设计灵活性,因此在建筑设计中得到了广泛的应用。
具体包括以下几个方面:1.外墙装饰。
木质复合材料可以制作成板材、薄板、花格等形式,可以按照设计师的要求进行各种颜色、纹理的定制,使建筑外墙呈现出美观、富有立体感的效果。
2.室内装饰。
木质复合材料可以制作成门、窗、地板、天花、装饰条等室内装饰材料,优异的力学性能和防水、防腐的特性,使其具有稳定性和耐用性。
3.桥梁建设。
木质复合材料可以制作成桥墩、梁、板等构件,具有较高的承载能力和稳定性,可广泛应用于桥梁建设领域。
4.楼梯制作。
木质复合材料可以制作成楼梯,可以根据不同的使用需求进行定制,具有美观、防滑、耐用等特点。
5.可持续建筑。
木质复合材料具有环保、资源节约的特点,可以达到可持续建筑的目标,是未来建筑发展的重要方向之一。
第四章木质复合材料的未来展望随着科技的不断发展和人们环保意识的提高,木质复合材料必将得到更为广泛的应用。
生物基复合材料的研究与应用

生物基复合材料的研究与应用生物基材料被广泛用于医疗、环境和能源等领域,但是它们的性能和应用的范围往往受到限制。
为了解决这些问题,科学家们正在研究生物基复合材料,这些材料能够利用不同原材料的优点并形成更好的性能。
本文将探讨生物基复合材料的研究和应用,并讨论其在未来的发展前景。
一、什么是生物基复合材料生物基复合材料是由两种或两种以上的物质组成的材料,它们具有不同的性质和化学组成。
其中至少一个物质是从自然界中获得的,如植物、动物或微生物生物基材料。
生物基复合材料有很多种,包括纳米材料、纤维板、聚合物和复合材料等等。
这些材料具有许多有用的物理、化学和电学性质,因此它们在医疗、工业和环境等领域有着广泛的用途。
二、生物基复合材料的用途(一)医疗领域生物基复合材料因其具有天然、生物相容性、可吸收性等优点,成为医疗领域的主要应用对象。
它们可用于头骨、牙齿、骨骼、软骨和人工血管等医学领域。
例如,生物基纳米材料是一种新型的医疗材料,可以通过控制形态和尺寸实现不同的医疗功能。
在癌症治疗方面,生物基复合材料还可作为药物输送系统,控制药物释放速度和位置。
(二)环境领域生物基复合材料能够减少环境污染,保护环境。
例如,生物基聚合物是目前环保性最好的材料之一,可替代部分传统塑料,如聚乙烯、聚氯乙烯等。
在制造过程中,生物基聚合物能够减少能源和化学品的使用,并且它们可以被分解成二氧化碳和水而不污染环境。
(三)能源领域生物基复合材料也有广泛应用于生物能源领域,在能源生成和传输中发挥着重要的作用。
例如,生物基纳米材料可以作为电池材料,通过微小的电化学反应产生电力。
生物基聚合物可以作为油价上涨的替代品,如生物基丁腈橡胶等。
因此,生物基复合材料可用于各种能源应用中,包括电池、电力传输和能量存储等领域。
三、生物基复合材料的研究和发展生物基复合材料的研究和发展需要技术和资源方面的大量投入。
例如,为了生产高品质的生物基聚合物,需要大量的基础研究和生产费用,以及水、土壤和能源等资源。
复合材料在能源领域的应用研究

复合材料在能源领域的应用研究能源是现代社会发展的基石,随着全球对能源需求的不断增长以及对环境保护的日益重视,寻找高效、可持续的能源解决方案成为当务之急。
复合材料作为一种具有优异性能的材料,在能源领域展现出了广阔的应用前景。
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组合在一起而形成的一种多相固体材料。
其性能通常优于组成它的单一材料,具有高强度、高刚度、良好的耐腐蚀性、优异的热性能等特点。
在能源领域,复合材料首先在太阳能利用方面发挥了重要作用。
太阳能电池板是将太阳能转化为电能的关键设备,而复合材料在其中扮演着重要角色。
例如,用于制造太阳能电池板框架和支撑结构的复合材料,需要具备高强度和耐候性,以确保在各种恶劣环境下的长期稳定运行。
同时,一些新型的复合材料也被应用于提高太阳能电池的效率。
如将碳纳米管等纳米复合材料引入到太阳能电池的电极中,可以增强电荷传输性能,从而提高光电转换效率。
复合材料在风能领域也有着广泛的应用。
风力发电机的叶片是风能转化的核心部件,传统的金属材料由于重量大、强度不足等原因,逐渐被复合材料所取代。
目前,大多数风力发电机叶片采用玻璃纤维增强复合材料或碳纤维增强复合材料制造。
这些材料不仅具有高强度和轻质的特点,还能够根据叶片的空气动力学设计进行精确成型,提高风能的捕获效率。
此外,复合材料还用于制造风力发电机的塔筒和机舱等结构部件,为整个风力发电系统提供了可靠的支撑。
在储能领域,复合材料同样表现出色。
锂离子电池是目前广泛应用的储能设备之一,而复合材料可以用于改善电池的性能。
例如,将石墨烯等复合材料作为锂离子电池的电极材料,可以提高电池的充放电速度和循环寿命。
超级电容器也是一种重要的储能装置,通过使用复合材料作为电极,可以增加其电容值和能量密度。
此外,复合材料在燃料电池领域也有重要应用。
燃料电池的核心部件是膜电极组件(MEA),其中的质子交换膜通常采用复合材质,以提高质子传导性能和化学稳定性。
智能复合材料及其应用研究

智能复合材料及其应用研究智能复合材料及其应用研究智能复合材料是一种具有先进功能和响应特性的材料,它结合了复合材料的优点和智能材料的特性。
智能复合材料以其卓越的性能和广泛的应用领域在科学界和工业界引起了极大的兴趣和关注。
本文将深入探讨智能复合材料的原理、制备方法以及在不同领域的应用。
一、智能复合材料的原理智能复合材料是通过将智能材料与基体材料相结合而形成的。
智能材料具有响应外部刺激的能力,可以以不同的形式实现对外界环境的感知和响应。
常见的智能材料包括形状记忆合金、压电材料、磁致伸缩材料等。
基体材料则承载智能材料的功能和响应能力,并提供材料的结构强度和稳定性。
通过将智能材料与基体材料相结合,智能复合材料能够实现对外界刺激的高度敏感性和响应能力。
二、智能复合材料的制备方法智能复合材料的制备方法多种多样,常见的制备方法包括层状堆叠、浸渍法、注射成型等。
其中,层状堆叠方法是一种常用的制备方法,它通过将智能材料与基体材料交替堆叠,形成复合结构。
浸渍法则是将智能材料和基体材料浸渍在一定的溶液中,使其相互渗透并形成复合材料。
注射成型方法则是通过注射设备将智能材料和基体材料注入到模具中,并进行固化和成型。
这些制备方法在实际应用中都具有一定的优缺点,可以根据具体需求选择合适的方法。
三、智能复合材料的应用智能复合材料在众多领域中都有广泛的应用。
以下将具体介绍几个重要的领域:1. 航空航天领域:智能复合材料在航空航天领域中具有重要的应用价值。
其具有高强度、低密度和优异的机械性能,可以大幅度减轻航空器结构重量,提高航空器的燃油效率和性能稳定性。
智能复合材料还可应用于飞机机翼、轨迹调整和传感器系统等方面,提高飞行安全性和效率。
2. 汽车工业:智能复合材料在汽车工业中广泛应用,尤其是在电动汽车的发展中扮演着重要角色。
智能复合材料可以减轻汽车重量,提高能源利用率,延长电池续航里程。
智能复合材料还具有高温稳定性和抗腐蚀性能,可应用于车身结构、底盘系统和动力系统等部件。
复合材料研究

复合材料研究
复合材料是由两种或两种以上的材料组合而成的新材料,具有优良的综合性能,广泛应用于航空航天、汽车、建筑、电子等领域。
复合材料的研究对于提高材料的性能、降低材料的成本、推动工业的发展具有重要意义。
首先,复合材料的研究在材料性能方面具有明显优势。
由于复合材料由多种材
料组合而成,可以充分发挥各种材料的优点,弥补各种材料的缺点,从而使复合材料具有优异的力学性能、耐热性能、耐腐蚀性能等。
例如,碳纤维增强复合材料具有轻质、高强度、高模量等优点,被广泛应用于航空航天领域。
其次,复合材料的研究在材料成本方面具有重要意义。
随着原材料价格的不断
上涨,传统材料的成本压力越来越大。
而复合材料由于可以充分利用各种原材料的优点,可以有效降低材料的成本。
例如,玻璃纤维增强塑料由于原材料价格低廉,生产工艺简单,成本较低,被广泛应用于汽车、建筑等领域。
再次,复合材料的研究对于推动工业的发展具有重要意义。
复合材料具有轻质、高强度、耐腐蚀等优点,可以大幅度降低产品的重量,提高产品的性能,满足人们对于产品质量、性能的不断提高的需求。
同时,由于复合材料可以实现批量生产,可以大幅度提高生产效率,降低生产成本,推动工业的发展。
总之,复合材料的研究对于提高材料的性能、降低材料的成本、推动工业的发
展具有重要意义。
随着科学技术的不断进步,相信复合材料的研究将会取得更大的突破,为人类社会的发展做出更大的贡献。
复合材料在汽车行业的应用研究

复合材料在汽车行业的应用研究在当今汽车工业的快速发展中,复合材料凭借其独特的性能优势,逐渐成为汽车制造领域的重要材料。
复合材料不仅能够减轻车辆重量、提高燃油效率,还能增强汽车的安全性和耐久性。
本文将对复合材料在汽车行业的应用进行深入研究。
一、复合材料的特点与分类复合材料是由两种或两种以上具有不同物理和化学性质的材料组合而成的一种多相固体材料。
其特点主要包括高强度、高刚度、低密度、良好的耐腐蚀性和抗疲劳性能等。
常见的复合材料在汽车行业的应用主要有纤维增强复合材料和聚合物基复合材料。
纤维增强复合材料如碳纤维增强复合材料(CFRP)和玻璃纤维增强复合材料(GFRP),具有优异的力学性能。
聚合物基复合材料则以其良好的成型性能和成本优势,在汽车内饰和非结构部件中得到广泛应用。
二、复合材料在汽车车身结构中的应用汽车车身是复合材料应用的重要领域之一。
采用复合材料制造车身结构,可以显著减轻车身重量,从而提高燃油经济性和降低尾气排放。
例如,一些高端汽车品牌已经开始使用碳纤维增强复合材料来制造车身框架和覆盖件。
碳纤维的高强度和低重量特性,使得汽车在保持结构强度的同时,大幅降低了整车重量。
此外,玻璃纤维增强复合材料也常用于车身部件的制造,如保险杠、车门和引擎盖等。
这些部件在碰撞时能够吸收能量,提高汽车的被动安全性。
三、复合材料在汽车动力系统中的应用在汽车动力系统中,复合材料也发挥着重要作用。
例如,复合材料可以用于制造发动机缸体、缸盖和曲轴等部件。
这些部件需要具备高强度、耐高温和良好的耐磨性,而复合材料的性能能够满足这些要求。
同时,复合材料还可以用于制造涡轮增压器叶片和排气管等部件。
由于其良好的耐热性和耐腐蚀性,能够延长部件的使用寿命,提高动力系统的可靠性。
四、复合材料在汽车内饰中的应用汽车内饰对于舒适性和美观性有着较高的要求,复合材料在这方面也有着出色的表现。
聚合物基复合材料可以制成各种形状和颜色的内饰部件,如仪表板、座椅靠背和中控台等。
高分子复合材料的研究和应用

高分子复合材料的研究和应用随着科技的不断进步,高分子复合材料在各个领域中应用越来越广泛。
高分子复合材料是由高分子基质和多种纤维增强材料、无机材料等加工制成的材料。
这种材料的优点是具有潜在的机械性能、耐腐蚀性能、热稳定性能、振动耐受性能等,因此在汽车、飞机、船舶、纺织、建筑、医疗、电子、环境保护、水净化等领域得到广泛应用。
本文将简要介绍高分子复合材料的种类、特点以及应用。
高分子复合材料种类高分子复合材料包括热固性塑料增强材料、热塑性塑料增强材料、橡胶增强材料、粘结增强材料、纤维增强材料等。
其中,纤维增强材料是最常见和应用最广泛的。
常见的纤维增强材料有碳纤维、玻璃纤维、芳纶等。
碳纤维的强度和模量比钢铁更高,因此在航空航天和赛车等领域中得到广泛应用。
采用碳纤维增强材料制造的飞机和赛车,能减轻重量,提高速度和性能。
玻璃纤维的使用范围更广泛。
它是一种低成本的增强材料,具有优异的生物相容性和化学稳定性。
采用玻璃纤维制成的船舶、管道和储罐等能够耐受海水、化学物质等环境的腐蚀和侵蚀。
芳纶是一种聚酰亚胺纤维,具有高强度和高温稳定性能。
采用芳纶增强材料制成的防弹衣、防火服、高温设备等能够保护人员和设备的安全。
高分子复合材料特点高分子复合材料的特点主要体现在以下几个方面:1.轻质:高分子复合材料具有较低的密度,比金属轻。
2.高强度:由于增强材料的加入,高分子复合材料的强度比单一高分子材料高数倍。
3.耐腐蚀性:高分子复合材料在酸碱、盐水等环境下有较强的耐腐蚀性。
4.耐磨性:高分子复合材料具有良好的耐磨性,适用于易磨损的物品。
5.耐高低温性:高分子复合材料在高温和低温环境下也能保持高强度和稳定性。
高分子复合材料应用高分子复合材料在各个领域中广泛应用。
以汽车工业为例,高分子复合材料可以用于车身和车架的制造,比常规钢铁结构减轻60%的重量,减少了燃料消耗和废气排放,同时提高了车身的刚性和安全性。
在医疗领域,高分子复合材料可以用于制造人工器官、骨骼修复材料等,这些材料具有生物相容性,可以更好的适应人体环境。
聚合物复合材料的性能研究与应用

聚合物复合材料的性能研究与应用一、引言聚合物复合材料作为一种新型的材料,以其轻质、高强、高韧性和抗腐蚀等优越性能,得到了广泛的关注和应用。
在工程领域中,聚合物复合材料已经成为了许多重要工业设备和结构的主要材料,其性能研究和应用也引起了学术界和工业界的极大兴趣。
本文重点研究了聚合物复合材料的性能及其应用的研究进展,通过分析现有文献资料和案例实例,深入探讨了该材料的适用领域及未来的发展方向。
二、性能研究1.力学性能聚合物复合材料的力学性能是其成为优异材料的重要原因,因此力学性能是复合材料评估的最主要指标。
力学性能包括强度和刚度等方面的指标。
目前,许多学者通过微观-宏观理论、分子模拟等方法,研究了聚合物复合材料的力学性能。
研究表明,聚合物复合材料的强度和刚度与复合材料制备技术、纤维增强材料、基体树脂等因素有关。
2.导热性能在一些高技术领域的应用,如热管理和电力电子领域,往往需要对材料的导热性能进行极高的要求。
聚合物复合材料作为一种优异的导热材料,其导热性能对其实际应用具有重要的影响。
研究发现,导热性能的提升可以通过调控填充物的形态和分布、增强相的热传导性能、设计具有层次结构的复合材料等方法来实现。
3.耐久性能聚合物复合材料在实际应用过程中的耐久性能也是一个非常重要的指标。
在复合材料的制备和应用过程中,一些因素,如紫外线、湿度等的影响,可能会导致材料的劣化,影响其使用寿命和应用效果。
因此,研究聚合物复合材料的耐久性能,设计出更好的防护策略和工艺技术,是十分必要的。
三、应用研究1.航空航天领域航空航天领域是聚合物复合材料的主要应用领域之一。
目前,大量的复合材料已经被应用于飞机、卫星、导弹等飞行器的结构以及发动机、螺旋桨等部件中,以提高整体性能、减轻重量和提高耐用性。
2.汽车工业领域近年来,汽车行业面临着不断加强的环保和燃效要求,聚合物复合材料得到了广泛的应用。
聚合物复合材料不仅可以用于车身外壳、内饰和细节部件的制造,还可以用于制作发动机、传动系统和车轮等部件。
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郑州华信学院毕业论文课题名称:复合材料研究及其应用系部:机电工程学院班级:09机电班姓名:指导老师:时间:2012年3月28日复合材料研究及其应用摘要复合材料是指除机械性能以外而提供其他物理性能的复合材料。
如:导电、超导、半导、磁性、压电、阻尼、吸波、透波、磨擦、屏蔽、阻燃、防热、吸声、隔热等凸显某一功能。
统称为功能复合材料。
功能复合材料主要由功能体和增强体及基体组成。
功能体可由一种或以上功能材料组成。
多元功能体的复合材料、可以具有多种功能。
同时,还有可能由于复合效应而产生新的功能。
多功能复合材料是功能复合材料的发展方向。
一、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。
二、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纤维属于耐高温的玻璃纤维,是比较理想的耐热防火材料,用其增强酚醛树脂可制成各种结构的耐高温、耐烧蚀的复合材料部件,大量应用于火箭、导弹的防热材料。
迄今为止,我国已经实用化的高性能树脂基复合材料用的碳纤维、芳纶纤维、高强度玻璃纤维三大增强纤维中,只有高强度玻璃纤维已达到国际先进水平,且拥有自主知识产权,形成了小规模的产业,现阶段年产可达500吨。
2、碳纤维碳纤维具有强度高、模量高、耐高温、导电等一系列性能,首先在航空航天领域得到广泛应用,近年来在运动器具和体育用品方面也广泛采用。
据预测,土木建筑、交通运输、汽车、能源等领域将会大规模采用工业级碳纤维。
1997~2000年间,宇航用碳纤维的年增长率估计为31%,而工业用碳纤维的年增长率估计会达到130%。
我国的碳纤维总体水平还比较低,相当于国外七十年代中、末期水平,与国外差距达20年左右。
国产碳纤维的主要问题是性能不太稳定且离散系数大、无高性能碳纤维、品种单一、规格不全、连续长度不够、未经表面处理、价格偏高等。
3、芳纶纤维20世纪80年代以来,荷兰、日本、前苏联也先后开展了芳纶纤维的研制开发工作。
日本及俄罗斯的芳纶纤维已投入市场,年增长速度也达到20%左右。
芳纶纤维比强度、比模量较高,因此被广泛应用于航空航天领域的高性能复合材料零部件(如火箭发动机壳体、飞机发动机舱、整流罩、方向舵等)、舰船(如航空母舰、核潜艇、游艇、救生艇等)、汽车(如轮胎帘子线、高压软管、摩擦材料、高压气瓶等)以及耐热运输带、体育运动器材等。
4、超高分子量聚乙烯纤维超高分子量聚乙烯纤维的比强度在各种纤维中位居第一,尤其是它的抗化学试剂侵蚀性能和抗老化性能优良。
它还具有优良的高频声纳透过性和耐海水腐蚀性,许多国家已用它来制造舰艇的高频声纳导流罩,大大提高了舰艇的探雷、扫雷能力。
除在军事领域,在汽车制造、船舶制造、医疗器械、体育运动器材等领域超高分子量聚乙烯纤维也有广阔的应用前景。
该纤维一经问世就引起了世界发达国家的极大兴趣和重视。
5、热固性树脂基复合材料热固性树脂基复合材料是指以热固性树脂如不饱和聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂、乙烯基酯树脂等为基体,以玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维等为增强材料制成的复合材料。
环氧树脂的特点是具有优良的化学稳定性、电绝缘性、耐腐蚀性、良好的粘接性能和较高的机械强度,广泛应用于化工、轻工、机械、电子、水利、交通、汽车、家电和宇航等各个领域。
1993年世界环氧树脂生产能力为130万吨,1996年递增到143万吨,1997年为148万吨,1999年150万吨,2003年达到180万吨左右。
我国从1975年开始研究环氧树脂,据不完全统计,目前我国环氧树脂生产企业约有170多家,总生产能力为50多万吨,设备利用率为80%左右。
酚醛树脂具有耐热性、耐磨擦性、机械强度高、电绝缘性优异、低发烟性和耐酸性优异等特点,因而在复合材料产业的各个领域得到广泛的应用。
1997年全球酚醛树脂的产量为300万吨,其中美国为164万吨。
我国的产量为18万吨,进口4万吨。
乙烯基酯树脂是20世纪60年代发展起来的一类新型热固性树脂,其特点是耐腐蚀性好,耐溶剂性好,机械强度高,延伸率大,与金属、塑料、混凝土等材料的粘结性能好,耐疲劳性能好,电性能佳,耐热老化,固化收缩率低,可常温固化也可加热固化。
南京金陵帝斯曼树脂有限公司引进荷兰Atlac系列强耐腐蚀性乙烯基酯树脂,已广泛用于贮罐、容器、管道等,有的品种还能用于防水和热压成型。
南京聚隆复合材料有限公司、上海新华树脂厂、南通明佳聚合物有限公司等厂家也生产乙烯基酯树脂。
1971年以前我国的热固性树脂基复合材料工业主要是军工产品,70年代后开始转向民用。
从1987年起,各地大量引进国外先进技术如池窑拉丝、短切毡、表面毡生产线及各种牌号的聚酯树脂(美、德、荷、英、意、日)和环氧树脂(日、德)生产技术;在成型工艺方面,引进了缠绕管、罐生产线、拉挤工艺生产线、SMC生产线、连续制板机组、树脂传递模塑(RTM)成型机、喷射成型技术、树脂注射成型技术及渔竿生产线等,形成了从研究、设计、生产及原材料配套的完整的工业体系,截止2000年底,我国热固性树脂基复合材料生产企业达3000多家,已有51家通过ISO9000质量体系认证,产品品种3000多种,总产量达73万吨/年,居世界第二位。
产品主要用于建筑、防腐、轻工、交通运输、造船等工业领域。
在建筑方面,有内外墙板、透明瓦、冷却塔、空调罩、风机、玻璃钢水箱、卫生洁具、净化槽等;在石油化工方面,主要用于管道及贮罐;在交通运输方面,汽车上主要有车身、引擎盖、保险杠等配件,火车上有车厢板、门窗、座椅等,船艇方面主要有气垫船、救生艇、侦察艇、渔船等;在机械及电器领域如屋顶风机、轴流风机、电缆桥架、绝缘棒、集成电路板等产品都具有相当的规模;在航空航天及军事领域,轻型飞机、尾翼、卫星天线、火箭喷管、防弹板、防弹衣、鱼雷等都取得了重大突破。
三、高分子材料添加剂1、增塑剂增塑剂使塑料的粘度减小,流动性增加,同时增塑剂降低了塑料的抗张强度、硬度、模量等,提高了塑料的伸长率和抗冲击性能。
2、防老剂老化本质上是高分子在物理结构或化学结构上的改变使材料性能劣化的现象。
依其功能可分为光稳定剂和抗氧剂等。
3、填充剂、增强剂和偶联剂填充剂一般为无机材料,目的是增大塑料的体积,降低成本,也可改变产品的某些性能。
增强剂主要是玻璃纤维等纤维状物质,它可以提高材料的强度。
偶联剂是指能增强填料与树脂间粘结力的物质,从而使材料具有优异的整体性能。
4、阻燃剂由于高分子聚合物基本上属于含有碳和氢的有机化合物,因而大部分是可燃的。
在此类聚合物中加入的阻燃性物质称为阻燃剂。
四、热塑性树脂基复合材料热塑性树脂基复合材料是20世纪80年代发展起来的,主要有长纤维增强粒料(LFP)、连续纤维增强预浸带(MITT)和玻璃纤维毡增强型热塑性复合材料(GMT)。
根据使用要求不同,树脂基体主要有PP、PE、PA、PBT、PEI、PC、PES、PEEK、PI、PAI等热塑性工程塑料,纤维种类包括玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维和硼纤维等一切可能的纤维品种。
随着热塑性树脂基复合材料技术的不断成熟以及可回收利用的优势,该品种的复合材料发展较快,欧美发达国家热塑性树脂基复合材料已经占到树脂基复合材料总量的30%以上。