树脂基复合材料教学文稿

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掌握树脂基复合材料的润湿理论

掌握树脂基复合材料的润湿理论
15、简述复合材料界面的形成过程。 16、解释润湿理论所包含的内容,并指出其成功之处与不 足之处。 17、解释化学键理论与优先吸附理论,并指出其成功之处 与不足之处。
4.3 非树脂基复合材料的基体及界面结构 4.3.1 晶态非树脂基基体的结构特性 对金属基及无机非金属基复合材料,界面往往是指增 强体与基体接触区间中化学成分有显著变化、彼此构成结 合、能传递载荷作用的区域。 4.3.1.1 晶格的周期性
这两个过程往往是连续的,有时几乎是同时进行的, 对于在固态下制备的非金属基或金属基复合材料,往往难 以区分这两个过程。
1、固化剂诱发树脂 4.2 树脂基复合材料的界面结构及界面理论 官能团反应固化 4.2.1 树脂基复合材料的界面结构 2、树脂本身官能团 热固性树脂基体的固化反应是如何进行的? 进行反应固化。
4.2.2 树脂基复合材料的界面结合理论 4.2.2.1 润湿理论 指出:要使树脂对增强体紧密接触,就必须使树脂对增 强体表面很好地浸润。 前提条件:液态树脂的表面张力必须低于增强体的临界 表面张力。 结合方式:属于机械结合与润湿吸附。 优点:解释了增强体表面粗化、表面积增加有利于提高 注意:单纯以两者润湿好 与基体树脂界面结合力的事实。 坏来判定增强体与树脂的 不足:a、不能解释施用偶联剂后使树脂基复合材料界 粘结效果是不全面的。 面粘结强度提高的现象。 b、证明偶联剂在玻璃纤维/树脂界面上的偶联效 果一定有部分(或者是主要的)不是由界面的物理吸附所提 供,而是存在着更为本质的因素在起作用。
本章将介绍复合材料的结合特性。 4.1 复合材料界面形成过程 复合材料中,增强体与基体间最终界面的获得,一般分 为两个阶段: 1、基体与增强体在一种组分为液态(或粘流态)时发生接触 或润湿的过程,或是两种组分在一定条件下均呈液态(或粘 流态)的分散、接触及润湿过程;也可以是两种固态组分在 分散情况下以一定的条件发生物理及化学变化形成结合并看 1、润湿过程; 作为一种特殊润湿过程。这种润湿过程是增强体与基体形成 2、固化过程。 紧密的接触而导致界面良好结合的必要条件。 2、液态(粘流态)组分的固化过程。要形成复合材料增强体 与基体间稳定的界面结合,不论是何种材料(金属、非金属、 聚合物)均必须通过物理或化学的固化过程(凝固或化学反 应固化)。

《新型牙科树脂基复合材料的制备和性能研究》范文

《新型牙科树脂基复合材料的制备和性能研究》范文

《新型牙科树脂基复合材料的制备和性能研究》篇一一、引言随着现代科技的发展,牙科材料的研究与开发已成为口腔医学领域的重要课题。

其中,牙科树脂基复合材料因其良好的生物相容性、优异的机械性能以及美观的外观,在牙科修复、填充及美容等领域得到了广泛应用。

本文旨在研究新型牙科树脂基复合材料的制备方法及性能表现,为未来牙科材料的进一步研究提供理论基础。

二、材料制备(一)实验原料与设备实验原料包括:新型树脂基材料、填料(如纳米级玻璃纤维、硅烷化氧化物等)、催化剂及各种添加剂等。

实验设备包括混合器、加热器、压力机等。

(二)制备工艺1. 将所需填料与树脂基材料按一定比例混合;2. 使用混合器进行均匀搅拌,使各组分充分融合;3. 将混合物加热至一定温度,使其达到可塑状态;4. 在压力机的作用下,将材料压制成型,得到新型牙科树脂基复合材料。

三、性能研究(一)机械性能通过硬度测试、抗压强度测试及弯曲强度测试等方法,研究新型牙科树脂基复合材料的机械性能。

实验结果表明,该材料具有较高的硬度、抗压强度及弯曲强度,能够满足牙科修复与填充的需求。

(二)生物相容性采用细胞毒性试验、组织相容性试验等方法,评估新型牙科树脂基复合材料的生物相容性。

实验结果显示,该材料具有良好的生物相容性,无明显的细胞毒性及组织反应。

(三)耐磨性与耐腐蚀性通过人工唾液浸泡试验、耐磨试验等方法,研究新型牙科树脂基复合材料的耐磨性与耐腐蚀性。

实验数据表明,该材料在模拟口腔环境中的性能表现优异,具有较好的耐磨性与耐腐蚀性。

(四)美学性能从色泽、光泽度、透明度等方面评价新型牙科树脂基复合材料的美学性能。

实验结果显示,该材料具有较好的色泽、光泽度及透明度,能够满足牙科美容的需求。

四、结论本文通过对新型牙科树脂基复合材料的制备工艺及性能表现进行研究,得出以下结论:1. 新型牙科树脂基复合材料具有较高的硬度、抗压强度及弯曲强度,能够满足牙科修复与填充的需求;2. 该材料具有良好的生物相容性,无明显的细胞毒性及组织反应;3. 在模拟口腔环境中,该材料具有较好的耐磨性与耐腐蚀性;4. 该材料具有较好的色泽、光泽度及透明度,能够满足牙科美容的需求。

《2024年新型牙科树脂基复合材料的制备和性能研究》范文

《2024年新型牙科树脂基复合材料的制备和性能研究》范文

《新型牙科树脂基复合材料的制备和性能研究》篇一一、引言随着现代科技的发展,牙科材料的研究与开发已成为口腔医学领域的重要课题。

其中,牙科树脂基复合材料因其良好的生物相容性、优异的机械性能以及美观的外观,在牙科修复、填充及美容等领域得到了广泛应用。

本文旨在研究新型牙科树脂基复合材料的制备工艺及其性能,以期为牙科材料的研究与应用提供理论支持。

二、新型牙科树脂基复合材料的制备(一)材料选择新型牙科树脂基复合材料主要由树脂基体、填充物及添加剂三部分组成。

树脂基体通常选用聚合物,如聚酯、聚酰胺等;填充物包括陶瓷颗粒、玻璃纤维等;添加剂如染料、固化剂等。

(二)制备工艺制备过程主要包括混合、搅拌、成型及固化等步骤。

首先,将选定的树脂基体、填充物及添加剂按照一定比例混合,并进行充分的搅拌,以保证各组分均匀分布。

然后,将混合物放入模具中进行成型,最后进行固化处理。

三、新型牙科树脂基复合材料的性能研究(一)机械性能新型牙科树脂基复合材料应具备较好的机械性能,包括抗拉强度、抗压强度、硬度及耐磨性等。

研究表明,通过调整填充物种类和比例,可以有效提高材料的机械性能。

例如,采用纳米级陶瓷颗粒作为填充物,可以提高材料的硬度和耐磨性;而加入适量的玻璃纤维,则可以增强材料的抗拉强度和抗压强度。

(二)生物相容性生物相容性是评价牙科材料性能的重要指标之一。

新型牙科树脂基复合材料应具有良好的生物相容性,即对人体组织无刺激、无毒性、无致敏性等。

研究表明,通过优化树脂基体的配方和制备工艺,可以有效提高材料的生物相容性。

例如,采用生物相容性较好的聚合物作为树脂基体,并加入适量的抗菌剂,可以降低材料对人体的潜在风险。

(三)美观性牙科树脂基复合材料的美观性对于满足患者需求至关重要。

新型牙科树脂基复合材料应具备较好的色泽、透明度及光泽度等。

研究表明,通过调整添加剂的种类和比例,可以改善材料的美观性。

例如,采用适当的染料和光固化技术,可以使材料具有更自然的色泽和更好的光泽度。

《新型牙科树脂基复合材料的制备和性能研究》范文

《新型牙科树脂基复合材料的制备和性能研究》范文

《新型牙科树脂基复合材料的制备和性能研究》篇一一、引言随着科技的不断发展,新型材料的研究和应用已经成为现代社会发展的关键方向。

牙科材料作为人体生物材料的一种,其研究对于保障人们口腔健康、提高生活质量具有至关重要的意义。

其中,牙科树脂基复合材料作为一种新型的牙科材料,其制备和性能研究显得尤为重要。

本文将介绍一种新型牙科树脂基复合材料的制备方法及其性能研究,为该领域的研究和应用提供一定的参考和借鉴。

二、新型牙科树脂基复合材料的制备(一)实验材料和设备本实验所需材料包括树脂基体、填充物、催化剂等,设备包括搅拌器、烤箱、磨具等。

(二)制备方法首先,将树脂基体与填充物按照一定比例混合,并加入适量的催化剂,在搅拌器中充分搅拌均匀。

然后,将混合物倒入磨具中,放入烤箱中进行热处理,使混合物充分固化。

最后,取出磨具中的固化物,进行表面处理和抛光,得到新型牙科树脂基复合材料。

三、新型牙科树脂基复合材料的性能研究(一)力学性能测试本实验对新型牙科树脂基复合材料的力学性能进行了测试,包括硬度、抗拉强度、抗压强度等。

实验结果表明,该材料具有较高的硬度、抗拉强度和抗压强度,能够满足牙科修复材料的基本要求。

(二)耐磨性能测试为了评估新型牙科树脂基复合材料的耐磨性能,本实验采用了摩擦磨损试验机进行测试。

实验结果表明,该材料具有较好的耐磨性能,能够在口腔环境中长期使用而不易磨损。

(三)生物相容性测试为了评估新型牙科树脂基复合材料的生物相容性,本实验采用体外细胞培养法进行测试。

实验结果表明,该材料对细胞无毒性作用,且能够与牙体组织形成良好的生物相容性。

四、结论本文介绍了一种新型牙科树脂基复合材料的制备方法和性能研究。

实验结果表明,该材料具有较高的力学性能、良好的耐磨性能和良好的生物相容性,能够满足牙科修复材料的基本要求。

此外,该材料的制备方法简单易行,成本较低,具有较好的应用前景。

然而,该材料在实际应用中仍需进一步研究和改进,以提高其临床应用效果和安全性。

树脂基复合材料(2)

树脂基复合材料(2)

应力颁布不均匀;
②制件直径大,不易加工。
510 °
4、设备
1)缠绕设备 2)轴芯:轴芯决定制品的最终结构,分为永久性和可移去两 种类型,其用用是: ①支撑树脂未交联的复合材料; ②在树脂交联过程中保持制品不变形;
轴芯的种类
金属轴芯:
金属轴芯分为永久性和可再用型两种,永久性轴芯主要用于 高压容器,材料选用Al、Ti、不锈钢等,许多复合材料都有一 定的透气性,所以需要金属内衬,一般是由两片金属薄片 (1.0~1.3mm)焊在一起制成的。 可重复使用的轴芯是由一个骨架和组装在骨架上的金属片组成, 固体火箭发动机是采用这种轴芯的。 可膨胀轴芯 用橡胶做轴芯,,内部充气体使其达到所需的形状,制备贮
Air Pressure Metering Cylinder Mixing Head Metering Cylinder Vent
Preform
Mold
1、Introduction
树脂转移成型可制备从汽车扶手等小制品,到水处理单元等 大制品,是应用领域非常广泛的一种制备复合材料的加工工 艺。它是把增强材料切成或制成预成型体(Preform), 放入模腔之中。预成型体放置于合适的位置,以保证模具的 密封。合模后,树脂被注射到模腔之内,流经增强体,把气 体排出,并润湿纤维(增强体),多余的树脂将从排气孔处 排出模腔。之后,树脂在一定的条件下经固化后,取出是到 制品。它与RIM很相似。但它们之间还是有本质的区别。
RTM可使用泡沫芯结构,以增加预成型体的刚性,同时也提 高了三维结构的复杂性,由于RTM的压力低可不致使泡沫芯 发生变形。
一体化是RTM成型的以一大特点,这是其它工艺所不能达到的。 RTM还可放置模内金属嵌入件,所以说RTM具有设计灵活的特 点。

《树脂基复合材料》课件

《树脂基复合材料》课件

航空航天领域
树脂基复合材料具有轻量化和高 强度特点,在飞机、卫星等航空 航天组件中得到广泛应用。
体育器材
树脂基复合材料用于制造高性能 的体育器材,如高尔夫球杆、网 球拍等。
优缺点:Advantages and Disadvantages
优点
高强度、高刚度、耐腐蚀性、轻量化、设计自由度高。
缺点
制造工艺复杂、成本较高、部分树脂容易老化和热塑性。
2 增强材料
常见的增强材料包括玻璃 纤维、碳纤维、芳纶纤维 等。
3 制备方法
制备方法包括手工层叠法、 自动化层叠法、预浸法等。
制备方法:Methods for Fabricating Resin Based Composite Materials
1
手工层叠法
通过手工将树脂和增强材料依次叠加,然
自动化层叠法
《树脂基复合材料》PPT 课件
本课件将介绍树脂基复合材料的定义、特点、分类、制备方法、应用领域、 优缺点以及未来发展趋势。
定义:What are Resin Based Composite Materials?
树脂基复合材料是由树脂基质和增强材料组成的一种复合材料。树脂负责提供基质的连续相,而增强材料则增 加材料的强度和刚度。
未来发展趋势:Future Development Trends
树脂基复合材料领域的研究正在不断突破,未来的发展趋势包括:
• 开发新型树脂和增强材料,提高材料性能。 • 改进制备工艺,降低成本,提高生产效率。 • 加强环境保护和可持续性,推动绿色树脂基复合材料的发展。
耐腐蚀性
树脂基复合材料具有出色的 耐腐蚀性,能够抵抗酸碱侵 蚀和一些化学物质的腐蚀。
设计自由度

树脂复合材料的制备与高中化学教案设计

树脂复合材料的制备与高中化学教案设计树脂复合材料是一种高性能、轻量化、高强度的新材料,主要用于航空、航天、汽车、建筑等领域。

其制备工艺和性质研究一直是化学领域的研究热点。

在高中化学教学中,树脂复合材料的制备也是一个重要的教学内容,可以培养学生的动手能力和创新意识。

本文将介绍树脂复合材料的制备工艺及其在高中化学教学中的教案设计。

一、树脂复合材料的制备工艺1. 材料准备树脂复合材料的制备需要准备树脂、纤维和填料等原材料。

树脂是树脂复合材料的基础材料,一般采用环氧树脂、聚丙烯酰胺等。

纤维是树脂复合材料的增强材料,可以采用玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等。

填料是为了增加材料的性能,可以采用陶瓷颗粒、微晶玻璃等。

2. 材料混合将树脂、纤维和填料逐一加入到混合桶中,进行混合,以确保各材料充分混合均匀。

混合时应控制好材料的比例,以保证树脂复合材料的性能。

3. 纤维制备将纤维按一定规格切割成长度一致的纤维束或纱线,加入混合桶中。

将混合后的材料转移到成型模具中,进行压制或注塑成型。

4. 固化处理将成型后的树脂复合材料放入烤箱中进行固化处理,以保证材料的强度和稳定性。

二、高中化学教案设计1. 实验目的通过制备树脂复合材料,了解材料的制备原理和性能优点,培养学生的动手能力和实验操作技能。

2. 实验原理树脂复合材料是由树脂、纤维和填料等混合而成,具有轻量、高强度、抗腐蚀等优点。

制备树脂复合材料主要是通过混合树脂、纤维和填料等原材料,并进行成型和固化处理。

3. 实验步骤(1)将环氧树脂、玻璃纤维和微晶玻璃分别称取一定量,放入混合桶中进行混合。

(2)将混合后的材料倒入成型模具中,进行压制或注塑成型。

(3)将成型后的材料放入烤箱中进行固化处理,待其冷却后,取出树脂复合材料,进行测试。

4. 实验结果树脂复合材料具有优异的力学性能和各种物理性能,包括强度、韧性、抗冲击、耐磨、阻燃、抗腐蚀等。

5. 实验思考通过制备树脂复合材料实验,可以使学生了解这种高性能材料的制备过程和优点,培养学生的动手能力和实验操作技能。

口腔材料学(全)第六章 树脂基复合材料


(二)按操作性能分类
1.流动性(flowable)复合树脂 黏度小,容易充填入小窝洞 固化后弹性模量低,刚性小,V类洞修复 垫底,可以降低粘接界面的应力集中,减 小边缘缝隙, 提高边缘密合性,减少术后 敏感的发生率。
2. 可压实(packable)复合树脂
一般复合树脂用于后牙不易压紧,使形 成邻接点困难, 易粘器械。
微混合填料复合树脂(microhybrid) 大填料(0.2~3um)+超微填料(0.04um)
细混合填料复合树脂
超细混合填料复合树脂
微混合填料复合树脂
纳米混合填料型(nano-hybrid)复合树脂
大填料(0.2~3um)+单分散纳米粒子填料
3. 纳米填料(nanofilled)复合树脂
流动型、复合体
乳牙修复
流动型、复合体
桩核制作
冠核型、后牙复合树脂
暂时性修复
暂时性型
高龋发危险的患者 玻璃离子、复合体
应用技术——牙髓保护
剩余牙本质厚度<1mm,洞底发红 可硬化氢氧化钙水门汀-仅局限于需保护处 再用玻璃离子水门汀(垫底型) 或流动性复合树
脂或复合体垫底。
不可与氧化锌丁香油水门汀直接接触 双组分自凝及双重固化复合树脂不可用金属刀拌
2.颜料
二、固化反应
活性自由基引发的聚合(交联)反应
活性自由基
第二节 复合树脂
一、分类 (一)按无机填料的大小分类 1. 超微填料复合树脂 初级粒子0.04um
次级粒子0.4~0.7μm
预聚合(prepolymerized)填料
超微填料复合树脂
优点:优秀的抛光性和持久性,耐磨 缺点:强度低,聚合收缩大 适合于: a. 非应力承受区(Ⅲ、V洞、前牙贴面) b. 瓷及复合树脂修复体小缺损的修补 c. 覆盖于混合填料复合树脂之上 d. 牙间隙的关闭

树脂基复合材料

树脂基复合材料树脂基复合材料》是一种具有广泛应用潜力的新型材料。

它是由树脂基质和增强材料组成的复合材料,兼具树脂的优良性能和增强材料的高强度特性。

树脂基复合材料在现代工程和科技领域中得到了广泛应用。

它的出现主要是为了解决传统材料的局限性,例如金属材料的重量和腐蚀问题,以及陶瓷材料的脆性。

树脂基复合材料具有优异的物理性能和化学稳定性,能够满足多种应用需求。

树脂基复合材料的基本结构包括树脂基质和增强材料。

树脂基质通常是一种聚合物,如环氧树脂、聚酯树脂或聚丙烯等。

增强材料可以是纤维(如碳纤维、玻璃纤维)或颗粒(如陶瓷颗粒、金属颗粒)等。

通过将树脂基质与增强材料结合起来,形成了具有优异性能的树脂基复合材料。

树脂基复合材料具有许多优点。

首先,它们具有较低的密度和高强度,使其成为替代传统材料的理想选择。

其次,树脂基复合材料具有良好的耐腐蚀性和耐热性,在恶劣环境下仍能保持稳定性。

此外,它们还具有良好的可加工性,可以通过各种加工方法制备成不同形状和尺寸的产品。

总之,《树脂基复合材料》是一种具有广泛应用潜力的新型材料,通过将树脂基质与增强材料结合,能够满足多种工程和科技领域的需求。

树脂基复合材料主要由树脂和增强物构成。

树脂是树脂基复合材料的主要基质,在其中起到粘结和固化增强物的作用。

树脂可以是不同类型的聚合物,如环氧树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺树脂等。

这些树脂具有良好的粘结性和成型性,能够满足不同应用需求。

增强物是树脂基复合材料中的另一个关键组成部分,用于增强材料的机械性能和耐久性。

常见的增强物包括纤维材料、颗粒材料和填料等。

纤维材料常用的有玻璃纤维、碳纤维和芳纶纤维等,它们具有较高的强度和刚度,可在复合材料中增强和增加承载能力。

颗粒材料可用于提高复合材料的硬度和耐磨性。

填料可以改善复合材料的流动性和加工性能。

树脂和增强物的选择根据应用需求和性能要求而定,通过合理的配方可以获得具有优异性能的树脂基复合材料。

这种复合材料在航空航天、汽车、建筑和电子等领域具有广泛的应用前景。

树脂基复合材料(课件二)


3.2 表面及界面化学基础
1. 表面张力、表面自由能及比表面能
表面现象是自然界最普遍的现象之一。在复合材料中所表现出来的表面 现象就更为复杂,但从物理化学的基本理论看,产生这些表面现象与物质的 表面能有直接关系,也就是说,物质表面具有的性质是由于表面分子所处状 态与相内分子所处状态不同所引起的。
从物理化学中可知,物质体表面(或界面)层上的分子能量比相内分子要高。 相内分子的移动不消耗功,而将相内分子迁移到表面时,要反抗分子间的吸 引力而做功W。而物质表面张力可以表达为两种形式:
– 弥散增强 – 粒子增强 – 纤维增强
①连续纤维增强可用混合定律来解释,载荷和模量主要由 纤维起作用。由于纤维强度和模量远高于基体,大于纤维临 界体积分数,故起到增强作用,界面结合要适中。②短纤维 和晶须增强复合材料中纤维长度应大于临界长度,或长径比 应大于临界值。纤维是强度和模量的主要贡献者,由于纤维 强度和模量远高于基体,界面结合要适中。
树脂基复合材料
主要学习的内容:
• 第一章 导论 • 第二章 复合材料的增强原理 • 第三章 树脂基复合材料界面 • 第四章 复合材料的复合效应 • 第五章 树脂基复合材料成型方法
第二章 复合材料的增强原理
• 2.1 概述
1. 复合材料组分相作用
作用:将基体的应力传递到增强体上 要求:基体和增强体通过界面发生结合
σf + d σf 结论 L = Lc 仅纤维中点达到纤维强度,又称低效长度
L > Lc 可充分发挥纤维强度
dl
纤维增强原理
2. 复合材料强度
短纤维单向增强
短纤维单向增强复合材料
由于短纤维应力沿长度方向分布不均, 可取其平均应力 f
当 L > Lc
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树脂基复合材料树脂基复合材料的研究进展摘要:树脂基复合材料具有良好的成型工艺性、高的比强度、高的比模量、低的密度、抗疲劳性、减震性、耐腐蚀性、良好的介电性能、较低的热导率等特点,广泛应用于各种武器装备,在军事工业中,对促进武器装备的轻量化、小型化和高性能化起到了至关重要的作用。

由于与许多材料相比具有独特的性能,树脂基复合材料在航空航天、汽车、电子、电器、医药、建材等行业得到广泛的应用。

目前,随着复合材料工业的迅速发展,树脂基复合材料正凭借它本身固有的轻质高强、成型方便、不易腐蚀、质感美观等优点,越来越受到人们的青睐。

关键字:树脂基复合材料,材料性能,应用领域一、前言复合材料在国民经济发展中占有极其重要的地位,以至于人们把一个国家和地区的复合材料工业水平看成衡量其科技与经济实力的标志之一[1]。

树脂基复合材料是以纤维为增强剂、以树脂为基体的复合材料,所用的纤维有碳纤维、芳纶纤维、超高模量聚乙烯纤维等,所采用的基体主要有环氧树脂、酚醛树脂、乙烯基酯树脂等有机材料。

其中热固性树脂是以不饱和聚脂、环氧树脂、酚醛树脂等为主;热塑性树脂是指具有线型或分枝型结构的有机高分子化合物。

树脂基复合材料的特点:各向异性(短切纤维复合材料等显各向同性);不均质或结构组织质地的不连续性;呈粘弹性;纤维体积含量不同,材料的物理性能差异;影响质量因素多,材料性能多呈分散性。

树脂基复合材料的优点如下:(1)密度小,约为钢的1/5,铝合金的1/2,且比强度和比模量高。

这类材料既可制作结构件,又可用于功能件及结构功能件。

(2)抗疲劳性好:一般情况下,金属材料的疲劳极限是其拉伸强度的20~50%,CF增强树脂基复合材料的疲劳极限是其拉伸强度的70~80%;(3)减震性好;(4)过载安全性好;(5)具有多种功能,如:耐烧蚀性好、有良好的耐摩擦性能、高度的电绝缘性能、优良的耐腐蚀性能、有特殊的光学、电学、磁学性能等;(6)成型工艺简单;(7)材料结构、性能具有可设计性。

以树脂基复合材料为代表的现代复合材料随着国民经济的发展,已广泛应用于各个领域。

众所周知,树脂基复合材料首先应用于航空航天等国防工业领域[2-3],而后向民用飞机发展。

随着社会的发展,树脂基复合材料在人类物质生活中的需求量越来越大,并逐渐成为主要应用领域,且研究投入越来越大。

树脂基复合材料除在航空航天、国防科技领域应用外,其他行业领域的应用也十分广泛。

二、综述树脂基复合材料的应用目前常用的树脂基复合材料有:热固性树脂、热塑性树脂,以及各种各样改性或共混基体。

热塑性树脂可以溶解在溶剂中,也可以在加热时软化和熔融变成粘性液体,冷却后又变硬。

热固性树脂只能一次加热和成型,在加工过程中发生固化,形成不熔和不溶解的网状交联型高分子化合物,因此不能再生。

随着复合材料工业的迅速发展,树脂基复合材料以其优越的性能和特点将应用于各个领域。

以下将简介树脂基复合材料的应用。

2.1热固性树脂基复合材料的应用复合材料的树脂基体,目前以热固性树脂为主。

早在40年代,在战斗机、轰炸机上就开始采用玻璃纤维增强塑料作雷达罩。

60年代美国在F-4、F-11等军用飞机上采用了硼纤维增强环氧树脂作方向舵、水平安定面、机翼后缘、舵门等。

在导弹制造方面,50年代后期美国中程潜地导弹“北极星A-2”第二级固体火箭发动机壳体上就采用了玻璃纤维增强环氧树脂的缠绕制件,较钢质壳体轻27%;后来采用高性能的玻璃纤维代替普通玻璃纤维造“北极星A-3”,使壳体重量较钢制壳体轻50%,从而使“北极星A-3”导弹的射程由2700千米增加到4500千米。

70年代后采用芳香聚酰胺纤维代替玻璃纤维增强环氧树脂,强度又大幅度提高,而重量减轻[4-6]。

碳纤维增强环氧树脂复合材料在飞机、导弹、卫星等结构上得到越来越广泛的应用。

例如树脂基复合材料在弹体上的应用[7]。

弹体是用于构成导弹外形连接和安装弹上各部分系统且能承受各种载荷的整体结构。

采用树脂基复合材料做弹体的主要目的是为了最大限度的减轻导弹的结构质量、简化生产工艺、降低成本。

进一步提高导弹战术性能更重要的是,采用树脂基复合材料技术有利于整体成形有复杂形状、光滑表面和气动外形流畅的弹体,可以形成金属壳体难飞航导弹,以达到的隐身性能。

目前,国外巡航导弹在设计研制时,都特别重视大量采用树脂基复合材料结构。

2.2热塑性树脂基复合材料的应用近年来,由于热塑性树脂基复合材料具有韧性好,疲劳强度高,耐湿热性好,预浸料可以长期存放,可以重复成形,环境污染少等优点,使其在航空航天、汽车、电器、电子、建材、医药等行业得到广泛的应用。

随着PPO、PEEK、PPS、PSF等高性能热塑性树脂的开发得到快速发展,使得热塑性复合材料的应用更加广泛,其中在汽车行业中的应用最为突出[8]。

当前,世界汽车材料技术发展的主要方向是轻量化和环保化。

减轻汽车自重是降低汽车排放,提高燃烧效率的最有效措施之一,汽车的自重每减少10%,燃油消耗可降低6%~8%。

为此,增加热塑性复合材料在汽车中的使用量,便成为降低整车成本及其自重,增加汽车有效载荷的关键。

由于热塑性树脂基复合材料具有比强度和比刚度高,断裂韧性、疲劳强度、耐热、耐腐蚀等性能好,以及可重复成型等优点,在飞机上也得到一定应用[9-10]。

在航空工业中,树脂基复合材料用于制造飞机机翼、机身、鸭翼、平尾和发动机外涵道;在航天领域,树脂基复合材料不仅是方向舵、雷达、进气道的重要材料,而且可以制造固体火箭发动机燃烧室的绝热壳体,也可用作发动机喷管的烧蚀防热材料。

近年来研制的新型氰酸树脂复合材料具有耐湿性强、微波介电性能佳、尺寸稳定性好等优点,广泛用于制作宇航结构件、飞机的主次承力结构件和雷达天线罩。

美国F-22飞机热塑性复合材料使用量大于1%,其它民用飞机上热塑性复合材料的使用量则更多。

由于热塑性复合材料具有独特的优点,使其在军事领域中也得到广泛应用。

主要有枪用材料、弹用材料、以及地面车辆、火炮、舰船等部分零部件用材料。

另外,热塑性复合材料在其它领域的应用也十分广泛。

在建筑行业,产品有管件阀门、管道、百叶窗等部件;在机械工业方面,产品有水泵叶轮、轴承、滚轮、电机风扇、发动机冷却风扇空气滤清器、音响零件等;在油田领域,近年来,热塑性复合材料在油田中应用也越来越广泛,其中用于扶正器的玻纤增强PA材料年消耗量近万吨[11-13]。

另外,树脂基复合材料在电子、能源、生物医学、体育运动器材、船舶制造等领域也有广泛的应用。

三、展望树脂基复合材料良好的发展和应用前景决定了人们将继续重视发展树脂基复合材料的研究与开发。

树脂基体的发展趋势是继续提高耐热和耐湿热性,以满足战机导弹超声速巡航及未来用材需求,目标是在可成型大型复杂构件的前提下,基体的湿态耐热进一步提高。

在开发高性能增强纤维,如纳米材料的同时,主要通过基体增韧,继续提高复合材料的抗冲击韧性。

树脂基复合材料的应用向着高性能化方向发展,旨在追求高的减重效率。

重视制造技术研究、生产改造和综合配套。

开发材料设计及制备过程的计算机模拟软件,对产品设计和成型工艺进行优化,提高产品的先进性、可靠性,并最大限度的降低成本[14]。

制约复合材料扩大应用,特别是在民用领域应用的主要障碍仍是成本太高,因此降低成本是当务之急。

复合材料的发展应以市场为导向,加大创新力度,加强基础性研究和应用性研究,努力降低原材料成本,开拓新的应用领域;要通过产学研结合,立足自主开发,同时积极引进技术和资金,在科技攻关、项目建设、装置规模上要力求与国际接轨,以推动我国复合材料工业全面、快速、健康地发展。

随着飞行器向高空高速无人化智能化低成本化方向发展树脂基复合材料的地位会越来越重要。

国外预计在下一代飞机上复合材料将扮演主角[15]。

树脂基复合材料对于导弹、战机屏蔽或衰减雷达波或红外特征,提高自身生存和空防能力,具有至关重要的作用; 在实现战机、导弹轻量化、快速反应能力、精确打击等方面起着巨大作用,其用量已成为战机导弹先进性的一个重要标志。

树脂基复合材料技术不断发展更新其应用领域不断扩展并在能源电子汽车建筑桥梁环境和船舶等领域扮演着越发重要的角色。

高性能树脂基体及其改性是我门树脂行业的责任和义务,应该努力做好这方面的研发和产业化。

随着树脂基复合材料的性能进一步提高,使用经验进一步积累,低成本技术的发展,高效新结构的发展以及应用效能的提高,未来树脂基复合材料的应用领域将变得更加广泛。

四、参考文献1苏航,郑水蓉,孙曼灵,陈晓明等. 纤维增强环氧树脂基复合材料的研究进展[J]. 热固性树脂,2011,04:54-57.2吴良义,罗兰,温晓蒙等.热固性树脂基体复合材料的应用及其工业进展[J].热固性树脂,2008,23(z1):22-31.3沈军,谢怀勤.先进复合材料在航空航天领域的研发与应用[J].材料科学与工艺,2008,16(5):737-740.4肖德凯,张晓云,孙安垣. 热塑性复合材料研究进展[J]. 山东化工,2007,02:15-21 5陶永亮,徐翔青. 树脂基复合材料在汽车上的应用分析[J]. 化学推进剂与高分子材料,2012,04:36-40.6陈平,于祺,孙明,陆春. 高性能热塑性树脂基复合材料的研究进展[J]. 纤维复合材料,2005,02:52-57.7黄晓艳,刘波. 先进树脂基复合材料在巡航导弹与战机上的应用[J]. 飞航导弹,2011,08:87-92.8马翠英,黄晖,王福生. 树脂基复合材料及其在汽车工业中的应用[J]. 汽车工艺与材料,2005,11:40-42.9陈祥宝,张宝艳,邢丽英. 先进树脂基复合材料技术发展及应用现状[J]. 中国材料进展,2009,06:2-12.10陈祥宝. 先进树脂基复合材料的发展和应用[J]. 航空材料学报,2003,S1:198-204. 11张文毓. 先进树脂基复合材料研究进展[J]. 新材料产业,2010,01:50-53.12陈祥宝,张宝艳,邢丽英. 先进树脂基复合材料技术发展及应用现状[J]. 中国材料进展,2009,06:2-12.13 Brouwer W D,van Herpt ECFC,Labordus A. Vacuum injection moulding for large structural ap-plications. Composites Part A- Ap-plied Science and Manufacturing,2003,34( 6) : 551- 55814李明明,王晓洁,刘新东. 树脂基复合材料耐海水性能研究进展[J]. 玻璃钢/复合材料,2011,02:60-64.15吴良义. 先进复合材料的应用扩展:航空、航天和民用航空先进复合材料应用技术和市场预测[J]. 化工新型材料,2012,01:4-9+91.16王兴刚,于洋,李树茂,王明寅. 先进热塑性树脂基复合材料在航天航空上的应用[J]. 纤维复合材料,2011,02:44-47.17寇哲君龙国荣万建平姚学锋方岱宁.热固性树脂基复合材料固化变形研究进展[J].宇航材料工艺,2006(z1):7-11.。

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