树脂基复合材料的应用与发展

树脂基复合材料的应用与发展

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（材料与冶金学院，金属材料工程10-1班，1012345678）

摘要：树脂基复合材料是以树脂为基体，纤维或其织物为增强体的复合材料。

是航空航天研究中一种不可缺少的复合材料。本文通过对树脂基复合材料的各方面的介绍，浅谈自己对树脂基复合材料的些许了解以及本人的一些看法和建议，旨在呼吁大家了解树脂基复合材料，以便有益于其在未来的研究和发展。

关键字：树脂基复合材料、应用、发展。

正文：

1 树脂基复合材料的基本概念

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，在宏观上组成具有新性能的材料。是具有所含材料的优点和特点的一种混合物，应用广泛，功能强大。树脂基复合材料是复合材料中的一种基体材料，其所涉及范围之广大，功能作用之强大，世人有目共睹。由于树脂基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

2 树脂基复合材料的成型方法

树脂基复合材料的成型方法较多，有手糊成型、喷射成型、纤维缠绕成型、模压成型、拉挤成型、RTM成型、热压罐成型、隔膜成型、迁移成型、反应注射成型、软膜膨胀成型、冲压成型等。现且以手糊成型、RTM成型、喷射成型为例作简单介绍。

2.1 手糊成型

目前我国还是以手糊成型为主，手糊成型在树脂基复合材料成型中约占80%。其工艺过程是依次在模具表面上施加脱模剂、胶衣、一层粘度为0.3-0.4PaS 的中等活性液体热固性树脂(须待胶衣凝结后)、一层纤维增强材料，纤维增强材料有表面毡、无捻粗纱布(方格布)等几种。以手持辊子或刷子使树脂浸渍纤维增强材料，并驱除气泡，压实基层。铺层操作反复多次，直到达到制品的设计厚度。树脂因聚合反应，常温固化，可加热加速固化。

2.1.1 手糊成型工艺的优点

a)不受尺寸，形状的限制;

b)设备简单，投资少;

c)工艺简单;

d)可在任意部位增补增强材料，易满足产品设计要求;

e)产品树脂含量高，耐腐蚀性能好。

2.1.2 手糊成型的缺点

a)属于劳动密集型生产，产品质量由工人训练程度决定;

b)玻纤含量不可能太高，树脂需要粘度较低才易手工操作，溶剂量高，力学与热性能受限制;

c)手糊用树脂分子量低，通常可能较分子量高的树脂有害于人的健康和安全。

2.2 RTM成型

树脂传递模塑（简称ＲＴＭ）是将树脂注入到闭合模具中浸润增强材料并固化的工艺方法，是近年来发展迅速的适宜多品种、中批量、高质量先进复合材料制品生产的成型工艺。

2.2.1 RTM成型的特点

a)具有无需胶衣涂层即可为构件提供双面光滑表面的能力；

b)能制造出具有良好表面品质的、高精度的复杂构件；

c)成型效率高，适合于中等规模复合材料制品的生产；便于使用计算机辅助设计进行模具和产品设计；成型过程中散发的挥发性物质很少，有利于身体健康和环境保护。

2.2.2 RTM成型存在的问题

a)树脂对纤维的浸渍不够理想，制品里存在空隙率较高，干纤维的现象；

b)制品的纤维含量较低（一般为５０％）；

c)大面积、结构复杂的模具型腔内，模塑过程中树的流动不均衡，不能进行预测和控制；对于制造大尺寸复合材料来说，模具成本高，脱模困难等。

2.3 喷射成型

喷射成型是一种半机械化操作,生产效率比手糊成型高2—4倍,劳动强度低,尤其对于大制品,其优点更为突出。采用喷射成型的制品有游艇、船舶、汽车外壳和槽罐、家具、浴缸、衬里等。喷射成型无搭缝,制品整体性好,可涂敷胶衣树脂。

模具用1000~1500#水磨砂纸打磨后进行精抛光成镜面模具。脱模剂选用脱模蜡或液体PV A。涂蜡时用纱布包蜡少许，在模具表面薄而均匀地擦一遍。待干燥后用干净的纱布擦光。按照相同的方法再涂一遍，注意蜡层越薄越好，但不能漏涂。

喷射成型时应做到：

a)检查枪及管路有无污染，坦看枪头是否通畅，在喷射之前检查空气压力，并调节到所需要的压力值；

b)喷射前模具上喷一层树脂，然后开动切割器，开始喷射纤维和树脂混合物；

c)注意喷枪移动均匀，在要留有空缺，防止漏喷，有能走弧线，两行之间的重叠区要小于1/3，保证每层压平且厚度均匀；

d)在喷射第一层及最后一层时，喷射的厚度要稍薄一些，以确保制品表面光滑。

3 树脂基复合材料的分类与应用

3.1 树脂基复合材料的分类

固性树脂是指在加热、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；而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，这一类树脂的特点是遇热软化或熔融而处于可塑性状态，冷却后又变坚硬，而且这一过程可以反复进行。在高分子领域中通常用它们来制作各种各样的树脂基复合材料，树脂基的复合材料主要有由热固性树脂合成的复合材料和由热塑性树脂合成的复合材料。

1）由热固性树脂合成的复合材料主要有：环氧树脂复合材料：包括高官能团环氧复合材料、环氧/酚醛复合材料；酚醛树脂复合材料：包括低压酚醛复合材料、高压酚醛复合材料、改性酚醛复合材料、环氧酚醛复合材料；不饱和聚酯基复合材料；双马来酰亚胺基复合材料；脲醛基复合材料；聚氨酯基复合材料；热固型聚酰亚胺基复合材料；三聚氰胺基复合材料以及有机硅基复合材料等等。

2）由热塑性树脂合成的复合材料主要有：聚苯硫醚基复合材料、聚醚醚酮基复合材料、聚醚酮酮基复合材料、聚醚酮复合材料、聚砜基复合材料、热塑性聚酰亚胺基复合材料、聚醚酰亚胺基复合材料、聚甲醛基复合材料、聚丙烯基复合材料、聚四氟乙烯基复合材料、聚碳酸酯基复合材料、聚苯并咪唑基复合材料以及聚喹恶啉基复合材料等等。

3.2 树脂基复合材料的应用

树脂基复合材料作为复合材料中的一类，其应用非常之广泛，足迹遍布生产、生活中的每一个角落。航空、航天、军事、海洋、化工、建筑、医疗、交通等行业能得以扩大再发展，树脂基复合材料可谓功不可没。以下我们简单从几方面予以介绍。

3.1.1 树脂基复合材料在交通运输与能源工业中的应用

树脂基复合材料在交通运输与能源工业方面的应用包括：基础设施中的公路安全设施、道路、桥梁及站场等；汽车制造工业中的各种汽车配件，如车身外壳、传动轴、制动件及车内座椅、地板等：摩托车和自行车制造工业中的车身构件、车轮等；铁路工业中的牵引机车，各种车辆（客车、货车、冷藏车、贮罐车等）；铁路通讯设施；桥梁及道路建设及修补；各种制动件；水上交通中的各种中小船身壳体；大小船上舾装件；港口及航道设施；飞机制造工业中的各种复合材料