树脂基复合材料简介

树脂基复合材料 树脂基复合材料特点和分类 树脂基复合材料的基体材料 树脂基复合材料的制备方法 树脂基复合材料的应用举例 1 什么是树脂基复合材料 树脂基复合材料是由以有机聚合物为基体的纤维增强材料 通常使用玻璃纤维 碳纤维 玄武岩纤维或者芳纶等纤维增强体 树脂基复合材料在航空 汽车 海洋工业中有广泛的应用 2 一 树脂基复合材料的基体材料 热固性树脂 环氧 酚醛 不饱和聚酯 双马来酰亚胺 聚酰亚胺 A 热塑性树脂 聚醚砜 聚苯硫醚 聚醚酰亚胺 聚醚醚酮 聚醚酰亚胺 B 3 热固性树脂 1 在制成最终产品前 热固性树脂是分子量较小的 含用反应基团的线型略带支链的低聚物 液态或者固态 2 经过加热或固化剂的作用 小分子发生交联反应 形成不溶不熔的具有三维网状高分子结构的固化树脂 加工过程不可逆 3 聚集状态为非晶态 热固性高聚物模量与温度关系Tg 玻璃化转变温度 Td 分解温度 4 传统的聚合物基体是热固性的 优点 良好的工艺性由于固化前 热固性树脂粘度很低 因而宜于在常温常压下浸渍纤维 并在较低的温度和压力下固化成型 固化后具有良好的耐蚀性和抗蠕变性 缺点 预浸料需低温冷藏且贮存期有限 成型周期长和材料韧性差 5 热塑性树脂 1 具有线形或支链结构的有机高分子化合物 特点是预热软化或熔融而处于可塑性状态 冷却后又变坚硬 2 成型利用树脂的熔化 流动 冷却 固化的物理过程变化来实现的 过程具有可逆性 能够再次加工 3 聚集状态为晶态和非晶态的混合 结晶度在 20 85 热塑性高聚物模量与温度关系Tg 玻璃化转变温度 Tf 流动温度Tm 粘流温度 熔点 6 热塑性基体的最重要优点 其高断裂韧性 高断裂应变和高冲击强度 这使得FRP具有更高的损伤容限 还具有预浸料不需冷藏且贮存期无限 成型周期短 可再成型 易于修补 废品及边角料可再生利用等优点 热塑性基体的缺点 是热塑性基体的熔体或溶液粘度很高 纤维浸渍困难 预浸料制备及制品成型需要在高温高压下进行 聚碳酸酯或尼龙这样一些工程塑料 因耐热性 抗蠕变性或耐药品性等方面问题而使应用受到限制 7 二 树脂基复合材料特点和分类 A 比强度和比刚度高 B 耐疲劳 C 耐腐蚀性能好 D 可设计型好 E 尺寸稳定性好 缺点 1 部分原材料 基体和纤维 昂贵 由于技术含量高 生产费用高 发达国家技术垄断 2 老化现象 8 树脂基复合材料的分类 1 按增强材料分类颗粒增强树脂基复合材料短纤维和晶须增强树脂基复合材料长纤维增强树脂基复合材料2 按树脂基体分类热固性树脂基复合材料热塑性树脂基复合材料 9 三 树脂基复合材料的制备成型工艺方法 B D A C E 纤维 树脂 添加剂等原料 固化 整修 预成型 脱模 预浸料预混料 一步法 工艺简单 但复合材料中会存在孔洞 均匀性差 二步法 降低孔隙率 提高均匀性 10 成型工艺主要方法 手糊成型 喷射成型 袋压成型 缠绕成型 拉挤成型 树脂传递模成型 11 四 树脂基复合材料的应用举例 先进树先进树脂基复合材料在军用飞机上的应用20多年来走过了一条由小到大由弱到强 由少到多 由结构受力到增加功能的道路 第三代歼击机如法国的Raflae 瑞典的JAs一39 树脂基复合材料用量分别达40 和30 第四代歼击机如美国的F 22和F一35 树脂基复合材料用量分别达24 和30 以上 F一22飞机主要应用耐热150 以上IM7中模量碳纤维增强韧性BMI复合材料 应用的主要部位包括前 中机身 机翼