聚合物基复合材料-3

1、第四章第四章 聚合物基复合材料界面聚合物基复合材料界面 大多数界面为物理粘接，粘接强度较低。大多数界面为物理粘接，粘接强度较低。 PMC 一般在较低温度下使用，故界面可保持相对稳定。一般在较低温度下使用，故界面可保持相对稳定。 PMC界面增强本体一般不与基体发生反应。界面增强本体一般不与基体发生反应。 4.1聚合物基复合材料界面的特点聚合物基复合材料界面的特点 第四章第四章 聚合物基复合材料界面聚合物基复合材料界面 聚合物基复合材料界面的表征聚合物基复合材料界面的表征: 聚合物基复合材料界面层结构主要包括增强材料表面、聚合物基复合材料界面层结构主要包括增强材料表面、 与基体的反应层或与偶联剂的

2、反应层，以及接近反应层的与基体的反应层或与偶联剂的反应层，以及接近反应层的 基体抑制层。基体抑制层。 界面表征的目的：了解增强材料表面的组成、结构及界面表征的目的：了解增强材料表面的组成、结构及 物理化学性质、基体与增强材料表面的作用、偶联剂与增物理化学性质、基体与增强材料表面的作用、偶联剂与增 强材料及基体的作用、界面层性质、界面粘接强度的大小、强材料及基体的作用、界面层性质、界面粘接强度的大小、 残余应力的大小与作用等。残余应力的大小与作用等。 手段与方法：电子显微镜（手段与方法：电子显微镜（SEM、TEM），），光电子能光电子能 谱（谱（ESCA、AES）、）、红外光谱（红外光谱（FTI

3、R）、）、拉曼光谱拉曼光谱 （RAMAN）、）、色谱等。色谱等。 第四章第四章 聚合物基复合材料界面聚合物基复合材料界面 界面强度的测量方法有两种界面强度的测量方法有两种： 单纤维测试方法单纤维测试方法 基于实际复合材料的测试技术基于实际复合材料的测试技术 界面设计的基本原则：改善浸润性，提高界面的粘接强界面设计的基本原则：改善浸润性，提高界面的粘接强 度。度。 提高提高PMC界面粘接强度的措施界面粘接强度的措施： 使用偶联剂使用偶联剂 偶联剂偶联剂：也称活性浸润剂，它既与增强用玻璃纤维表面形：也称活性浸润剂，它既与增强用玻璃纤维表面形 成化学键，又与基体具有良好的相容性或与基体反应的化学成化

4、学键，又与基体具有良好的相容性或与基体反应的化学 试剂。试剂。 常用的偶联剂：常用的偶联剂：有机硅有机硅、有机铬、钛酸酯等。、有机铬、钛酸酯等。 有机硅偶联剂的结构通式为有机硅偶联剂的结构通式为：R-Si-(OR)3 4.2聚合物基复合材料界面的设计与改善聚合物基复合材料界面的设计与改善 4.2聚合物基复合材料界面的设计改善聚合物基复合材料界面的设计改善 有机硅偶联剂对玻璃纤维的作用机制：偶联剂在玻璃纤有机硅偶联剂对玻璃纤维的作用机制：偶联剂在玻璃纤 维表面上的水解、吸附、自聚及偶联等。维表面上的水解、吸附、自聚及偶联等。 4.2聚合物基复合材料界面的设计与改善聚合物基复合材料界面的设计与改善

5、 增强纤维表面活化增强纤维表面活化 通过各种表面处理方法，如表面氧化、等离子处理，可通过各种表面处理方法，如表面氧化、等离子处理，可 在惰性的碳纤维或玻璃纤维表面上引入活性官能团，例如：在惰性的碳纤维或玻璃纤维表面上引入活性官能团，例如： -OH、-COOH、 C=O、-NH2等。等。 这些官能团一方面与基体中活性基团反应，另一方面也这些官能团一方面与基体中活性基团反应，另一方面也 可提高纤维与基体相容性，从而提高强度。可提高纤维与基体相容性，从而提高强度。 4.2聚合物基复合材料界面的设计与改善聚合物基复合材料界面的设计与改善 增强纤维表面活化增强纤维表面活化 4.2聚合物基复合材料界面的设

6、计与改善聚合物基复合材料界面的设计与改善 图图 4-3 碳纳米管经处理后表面官能团的红外测定结果碳纳米管经处理后表面官能团的红外测定结果 使用聚合物涂层使用聚合物涂层 聚合物涂层与增强纤维和基体都有良好的浸润性，所以聚合物涂层与增强纤维和基体都有良好的浸润性，所以 能有效地改善能有效地改善PMC界面粘接状况。界面粘接状况。 聚合物涂层的另一个作用是改善界面的应力状态，降低聚合物涂层的另一个作用是改善界面的应力状态，降低 界面的残余应力改善聚合物基复合材料的冲击韧性和疲劳性界面的残余应力改善聚合物基复合材料的冲击韧性和疲劳性 能。能。 4.2聚合物基复合材料界面的设计与改善聚合物基复合材料界面的

7、设计与改善 第五章第五章 聚合物基复合材料的性能聚合物基复合材料的性能 热性能包括：热性能包括： 热传导与热容量：决定了热传导与热容量：决定了PMC与外界热交换和自身温度与外界热交换和自身温度 的变化。的变化。 热膨胀性能：决定热膨胀性能：决定PMC结构的稳定性，结构的稳定性， 应力分布状应力分布状 态与抗热震性能。态与抗热震性能。 耐热性能：决定耐热性能：决定PMC的使用温度范围。的使用温度范围。 5.1PMC的热性能的热性能 5.1.1热传导热传导 :导热系数，导热系数，W/(m K)，表征材料的导热能力。表征材料的导热能力。 材料本身的特性材料本身的特性 温度的函数温度的函数 5.1PM

8、C的热性能的热性能 grdTq 5.1.1热传导热传导 5.1PMC的热性能的热性能 表 5-1 几种材料的导热系数 （W / m K） 材 料 （300 K） （900 K） 金刚石600- 银425325 铜400340 铝 220 180 铜-35% 锌 130 180 钛 20 14 低碳钢 60 35 5.1.1热传导热传导 5.1PMC的热性能的热性能 表 5-2 典型热固性树脂 35C 下的导热系数 材 料密度(g/ cm3) (W/ mK) 酚醛树脂1.360.27 1.250.29 环氧树脂1.220.20 1.180.29 聚酯树脂1.220.26 1.210.18 5.1

9、.1热传导热传导 5.1PMC的热性能的热性能 5.1.1热传导热传导 5.1PMC的热性能的热性能 mrrrCL rrmrmrCT Vr m Vr rC VV VV )1 ( )1 (/ )1( 5.1.1热传导热传导 5.1PMC的热性能的热性能 表 5-3 20C 下 GF/环氧树脂复合材料的导热 系数的计算值与实测值的比较 VrT (实测值)T (计算值)误差(%) 0.210.2790.289+3.5 0.330.3360.326-3.1 0.3850.3410.345+1.2 0.4250.3750.358-4.7 5.1.2比热比热 定义：单位质量的物质升温定义：单位质量的物质升

10、温 1 所需的热量称之。所需的热量称之。 与别的性质不同，复合材料的比热与组材料的比热间的与别的性质不同，复合材料的比热与组材料的比热间的 关系比较简单，符合加和性原理：关系比较简单，符合加和性原理： 5.1PMC的热性能的热性能 piip CmmC VV PP TQmC TQmC )/()/1 ( )/()/1 ( 5.1.2比热比热 比热的测试方法主要有比热的测试方法主要有 卡计法、电脉冲加热法卡计法、电脉冲加热法 与比较法。与比较法。 5.1PMC的热性能的热性能 图图 5-2 下落等温铜卡计比热测试法下落等温铜卡计比热测试法 装置原理图装置原理图 5.1.2比热比热 测试温度为测试温度

11、为T的试样及度样筒在很短的时间内落入温度为的试样及度样筒在很短的时间内落入温度为 TK的铜卡计中，若试样筒与铜卡计达成热泪盈眶平衡后的温度的铜卡计中，若试样筒与铜卡计达成热泪盈眶平衡后的温度 为为TB，则试样及试样筒的总热焓的减少量等于铜卡计的热焓增则试样及试样筒的总热焓的减少量等于铜卡计的热焓增 加量，即：加量，即： （mCP + mT CPT) (T-TB) = mk CPK (TB -TK) 其中，其中，m试样的质量；试样的质量；CP试样的比热；试样的比热； mT 试样筒的质量；试样筒的质量； CPT 试样筒的比热；试样筒的比热； mk 铜卡的质量；铜卡的质量； CPK 铜卡的比热。铜卡

12、的比热。 空白试验中试样筒与铜卡计达成热平衡后的温度为空白试验中试样筒与铜卡计达成热平衡后的温度为TB，则则 有：有： mT CPT (T- TB ) = mk CPK (TB -TK) CP = （mk CPK /m) (TB - TB )/ (T-TB) 5.1PMC的热性能的热性能 5.1.2比热比热 5.1PMC的热性能的热性能 表 5-4 几种复合材料常温下的比热 复 合 材 料比热(kJ/kgK) 环氧/酚醛树脂1.92 玻璃小球/硅橡胶1.96 GF/硅橡胶/酚醛1.34 尼龙/酚醛1.46 GF/酚醛1.67 石墨纤维/环氧1.50 复合材料的比热的复合效应与其复合状态无关，而

13、只与组分复合材料的比热的复合效应与其复合状态无关，而只与组分 材料因素有关，表现为最简单的平均效应。材料因素有关，表现为最简单的平均效应。 5.1.3热膨胀性能热膨胀性能 热膨胀系数：热膨胀系数：表征材料受热时线度或体积的变化程度。表征材料受热时线度或体积的变化程度。 =（ L/ T）P/L =（ V/ T）P/V =( L/ T)/L =( V/ T)/V = 1+ 2 + 3 = 3 5.1PMC的热性能的热性能 5.1.3热膨胀性能热膨胀性能 负膨胀系数和零膨胀系数材料负膨胀系数和零膨胀系数材料 5.1PMC的热性能的热性能 表表 5-5 两种常见纤维的热膨胀系数两种常见纤维的热膨胀系数

14、 碳纤维碳纤维 (10-6 K)Kevlar纤维纤维(10-6 K) 轴向轴向-1-2 径向径向2859 5.1.3热膨胀性能热膨胀性能 5.1PMC的热性能的热性能 5.1.3热膨胀性能热膨胀性能 5.1PMC的热性能的热性能 5.1.3热膨胀性能热膨胀性能 复合材料热膨胀系数的影响因素复合材料热膨胀系数的影响因素 组成材料因素组成材料因素: 材料的热膨胀系数，材料的热膨胀系数， 组成材料含量与模组成材料含量与模 量的乘积量的乘积 5.1PMC的热性能的热性能 表表 5-8 EV 对对 PMC 热膨胀系数的影响热膨胀系数的影响 材料材料 (10-6 /K) E (GPa) V(%) EV 6

15、027 环氧环氧553.72702.6 玻璃纤维玻璃纤维568.53020.6 5.1.3热膨胀性能热膨胀性能 复合材料热膨胀系数的影响因素复合材料热膨胀系数的影响因素 复合状态的影响：增强材料在基体中的分布、排布方式，复合状态的影响：增强材料在基体中的分布、排布方式， 纤维预应力纤维预应力 使用条件因素：使用温度，热循环使用条件因素：使用温度，热循环 5.1PMC的热性能的热性能 表表 5-9 PMC 热膨胀系数与纤维预应力的关系热膨胀系数与纤维预应力的关系 张力张力(MPa) CL(10-6/K) CT(10-6/K) 503.654.2 832.154.6 1001.454.8 5.1.

16、3耐热性能耐热性能 PMC的耐热性能主要决定于其聚合物基体的耐热性能。的耐热性能主要决定于其聚合物基体的耐热性能。 5.1PMC的热性能的热性能 复合材料的力学性能主要包括静态性能（拉、压、弯、复合材料的力学性能主要包括静态性能（拉、压、弯、 扭等）和动态性能（断裂韧性、蠕变性能、疲劳、冲击等）。扭等）和动态性能（断裂韧性、蠕变性能、疲劳、冲击等）。 聚合物基的复合材料种类可能非常多，但决定一种复合聚合物基的复合材料种类可能非常多，但决定一种复合 材料性能的主要因素是纤维类型、纤维体积分数、纤维形式材料性能的主要因素是纤维类型、纤维体积分数、纤维形式 及基体类型等。及基体类型等。 5.2.1静

17、态力学性能静态力学性能 PMC 一般直到断裂都是完全弹性的，没有屈服点或塑性一般直到断裂都是完全弹性的，没有屈服点或塑性 区。此外，区。此外，PMC的断裂应变很小，与金属相比，断裂功小、的断裂应变很小，与金属相比，断裂功小、 韧性差。韧性差。 5.2PMC的力学性能的力学性能 5.2.1静态力学性能静态力学性能 5.2PMC的力学性能的力学性能 5.2.1静态力学性能静态力学性能 5.2PMC的力学性能的力学性能 5.2.1静态力学性能静态力学性能 5.2PMC的力学性能的力学性能 5.2.3疲劳性能疲劳性能 所有材料在低于静态强度极限的动载荷作用下，经过不所有材料在低于静态强度极限的动载荷作

18、用下，经过不 同时间都要破坏的现象称为疲劳。通常用疲劳寿命（循环次同时间都要破坏的现象称为疲劳。通常用疲劳寿命（循环次 数）数）N 或疲劳强度或疲劳强度 SN 来表示材料的来表示材料的疲劳性能，疲劳性能，并以所加应力并以所加应力 幅值或最大应力与应力循环次数的关系曲线（幅值或最大应力与应力循环次数的关系曲线（S-N曲线）形曲线）形 式给出。式给出。 PMC的的 S-N曲线的影响因素曲线的影响因素： 载荷形式载荷形式平均应力平均应力 交变应力频率交变应力频率环境条件环境条件 5.2PMC的力学性能的力学性能 5.2.3疲劳性能疲劳性能 5.2PMC的力学性能的力学性能 5.2.3疲劳性能疲劳性能

19、 5.2PMC的力学性能的力学性能 5.2.4冲击韧性冲击韧性 评价复合材料冲击韧性最普通的方法是通过测量破坏一评价复合材料冲击韧性最普通的方法是通过测量破坏一 个标准试样所需能量来确定冲击韧性。个标准试样所需能量来确定冲击韧性。 5.2PMC的力学性能的力学性能 5.2.4冲击韧性冲击韧性 5.2PMC的力学性能的力学性能 5.3.1电性能电性能 体积电阻率：体积电阻率： RV = V d / s 5.3PMC的其他性能的其他性能 5.3.1电性能电性能 表面电阻率：表面电阻率： RS = S d / a a材料表面的导电宽度。材料表面的导电宽度。 5.3PMC的其他性能的其他性能 5.3.

20、2光学性能光学性能 PMC波形板和平板的透光性最好，其全透光率为波形板和平板的透光性最好，其全透光率为 85 - 90 %，接近普通玻璃的透光率。但由于其散射光占全透光很大，接近普通玻璃的透光率。但由于其散射光占全透光很大 的比例，因此，没有普通平板玻璃那样透明。的比例，因此，没有普通平板玻璃那样透明。 影响透光性的主要因素：影响透光性的主要因素： 玻璃纤维与树脂基体的透光性；玻璃纤维与树脂基体的透光性； 玻璃纤维与树脂基体的折射率；玻璃纤维与树脂基体的折射率； 其他因素（表面形状与光滑程度、纤维的含量与形态、其他因素（表面形状与光滑程度、纤维的含量与形态、 固化剂的种类和用量、着色剂、填料的

21、种类与含量等）。固化剂的种类和用量、着色剂、填料的种类与含量等）。 5.3PMC的其他性能的其他性能 5.3.3老化性能老化性能 PMC在长期的使用过程中，由于物理和化学因素的作用，在长期的使用过程中，由于物理和化学因素的作用， 面发生物化性能的下降或变差的现象称为老化。面发生物化性能的下降或变差的现象称为老化。 造成造成PMC老化的因素有：阳光、高能幅射、工业废气、老化的因素有：阳光、高能幅射、工业废气、 盐雾、微生物等。盐雾、微生物等。 老化性能测试：老化性能测试： 户外测试（户外曝晒）户外测试（户外曝晒） 棚内老化试验棚内老化试验 人工加速老化人工加速老化 5.3PMC的其他性能的其他性

22、能 第六章第六章 碳碳/碳复合材料碳复合材料 碳碳/碳复合材料是以碳复合材料是以碳纤维碳纤维（或石墨）为增强纤维，以（或石墨）为增强纤维，以碳碳 （或石墨）为基体的复合材料。（或石墨）为基体的复合材料。 特点特点： 优异的热性能，高的导热性、低的热膨胀系数、抗热冲优异的热性能，高的导热性、低的热膨胀系数、抗热冲 击。击。 优异的高温力学性能，高温下的高强度和模量、低蠕变、优异的高温力学性能，高温下的高强度和模量、低蠕变、 高断裂韧性。高断裂韧性。高温时随温度的升高强度也升高高温时随温度的升高强度也升高。 是目前唯一可用于达是目前唯一可用于达 2800 的复合材料。的复合材料。 6.1简介简介

23、6.1简介简介 6.1简介简介 图图 6-2 碳碳/碳复合材料制造的刹车零件碳复合材料制造的刹车零件 6.2.1预成型体的制备预成型体的制备 基本思路：先将碳增强材料预先制成预成型体，然后再基本思路：先将碳增强材料预先制成预成型体，然后再 以基体碳填充逐渐形成致密的碳以基体碳填充逐渐形成致密的碳/碳复合材料。碳复合材料。 与聚合物基复合材料一样可制成单向、二维或三维的织与聚合物基复合材料一样可制成单向、二维或三维的织 物。物。 6.2碳碳/碳复合材料的制备工艺碳复合材料的制备工艺 6.2.2基体碳的制备基体碳的制备 目前碳目前碳/碳复合材料的基体碳主要是通过化学气相沉积碳复合材料的基体碳主要是

24、通过化学气相沉积 （CVD）和液态浸渍含碳化率高的高分子物质的碳化来获得。和液态浸渍含碳化率高的高分子物质的碳化来获得。 一、化学气相沉积工艺一、化学气相沉积工艺 化学气相沉积原理：通过气相的分解或反应生成固态物化学气相沉积原理：通过气相的分解或反应生成固态物 质，并在某固定基体（基底）上成核、生长。质，并在某固定基体（基底）上成核、生长。 CH4(g) 加 加热热 C(s) + 2 H2(g) 作为分解或反应的气体有甲烷、丙烷、丙烯、乙炔、天燃气、作为分解或反应的气体有甲烷、丙烷、丙烯、乙炔、天燃气、 汽油等。汽油等。 6.2碳碳/碳复合材料的制备工艺碳复合材料的制备工艺 6.2.2基体碳的

25、制备基体碳的制备 一、化学气相沉积工艺一、化学气相沉积工艺 反应气体通过层流向沉积衬底的过界层扩散。反应气体通过层流向沉积衬底的过界层扩散。 沉积衬底表面吸附反应气体，反应气体产生反应并形成沉积衬底表面吸附反应气体，反应气体产生反应并形成 固态产物和气体产物。固态产物和气体产物。 所产生所产生 的气体产物解吸附，并沿一边界层区域扩散。的气体产物解吸附，并沿一边界层区域扩散。 产生的气体产物排出。产生的气体产物排出。 化学气相沉积的主要工艺参数是反应温度与压力。在获得化学气相沉积的主要工艺参数是反应温度与压力。在获得 碳碳/碳复合材料的基体碳时，其温度都在碳复合材料的基体碳时，其温度都在 950

26、 以上。以上。 具体的工艺有等到温工艺、压力梯度工艺和温度梯度工艺。具体的工艺有等到温工艺、压力梯度工艺和温度梯度工艺。 6.2碳碳/碳复合材料的制备工艺碳复合材料的制备工艺 6.2.2基体碳的制备基体碳的制备 一、化学气相沉积工艺一、化学气相沉积工艺 6.2碳碳/碳复合材料的制备工艺碳复合材料的制备工艺 6.2.2基体碳的制备基体碳的制备 二、液态浸渍二、液态浸渍-碳化工艺碳化工艺 用该工艺可获得基体用该工艺可获得基体 碳中的树脂碳和沥青碳。碳中的树脂碳和沥青碳。 为了达到为了达到 碳碳/碳复合材料碳复合材料 的要求，一般需要经过的要求，一般需要经过 多次浸渍多次浸渍-碳化过程。碳化过程。

27、6.2碳碳/碳复合材料的制备工艺碳复合材料的制备工艺 6.2.2基体碳的制备基体碳的制备 二、液态浸渍二、液态浸渍-碳化工艺碳化工艺 500 时主要是缩水，形成水蒸气逸出，体积收缩时主要是缩水，形成水蒸气逸出，体积收缩 约约40%。 600 - 700 时，树脂热解出甲烷与时，树脂热解出甲烷与CO，体积收缩至约体积收缩至约50%。 随温度的升高只是脱氢，因此体积收缩趋于稳定。随温度的升高只是脱氢，因此体积收缩趋于稳定。 1700 之后，树脂碳趋于石墨化，由于收缩造成的裂缝的之后，树脂碳趋于石墨化，由于收缩造成的裂缝的 综合作用，体积收缩会有所增加。综合作用，体积收缩会有所增加。 6.2碳碳/碳

28、复合材料的制备工艺碳复合材料的制备工艺 6.2.2基体碳的制备基体碳的制备 二、液态浸渍二、液态浸渍-碳化工艺碳化工艺 6.2碳碳/碳复合材料的制备工艺碳复合材料的制备工艺 6.3碳碳/碳复合材料的碳复合材料的性能性能 6.3碳碳/碳复合材料的碳复合材料的性能性能 碳碳/碳复合材料是目前耐高温工程结构材料的理想材料，碳复合材料是目前耐高温工程结构材料的理想材料， 但碳但碳/碳复合材料在高于碳复合材料在高于370 时就会发生氧化，氧化保护时就会发生氧化，氧化保护 极为重要。极为重要。 在制备碳在制备碳/碳复合材料过程中在基体中预先包含有氧化碳复合材料过程中在基体中预先包含有氧化 抑制剂抑制剂 在

29、碳复合材料的表面涂覆耐高温涂层，阻隔氧侵入在碳复合材料的表面涂覆耐高温涂层，阻隔氧侵入 6.4碳碳/碳复合材料的氧化保护碳复合材料的氧化保护 在制备碳在制备碳/碳复合材料过程中在基体中预先包含有氧化碳复合材料过程中在基体中预先包含有氧化 抑制剂抑制剂 采用碳采用碳/碳复合材料内含硼或硼化物类抑制剂，可将其碳复合材料内含硼或硼化物类抑制剂，可将其 氧化开始温度提高到氧化开始温度提高到 600 ，当温度再高时只能应用高温，当温度再高时只能应用高温 抗氧化涂层的方法。抗氧化涂层的方法。 6.4碳碳/碳复合材料的氧化保护碳复合材料的氧化保护 在碳复合材料的表面涂覆耐高温涂层，阻隔氧侵入在碳复合材料的表

30、面涂覆耐高温涂层，阻隔氧侵入 温度低于温度低于1500时时 SiC和和 Si3N4陶瓷陶瓷是是 较好的抗氧化陶瓷涂层。较好的抗氧化陶瓷涂层。 它们具有较好的化学稳它们具有较好的化学稳 定性，相对较低的蒸气定性，相对较低的蒸气 压和氧的扩散渗透率，压和氧的扩散渗透率， 与碳相容性好，热膨胀与碳相容性好，热膨胀 系数低。系数低。 6.4碳碳/碳复合材料的氧化保护碳复合材料的氧化保护 在碳复合材料的表面涂覆耐高温涂层，阻隔氧侵入在碳复合材料的表面涂覆耐高温涂层，阻隔氧侵入 温度介于温度介于1500 - 1800时时 采用如采用如 SiO2 + SiC的复合涂层。的复合涂层。 6.4碳碳/碳复合材料的

31、氧化保护碳复合材料的氧化保护 在碳复合材料的表面涂覆耐高温涂层，阻隔氧侵入在碳复合材料的表面涂覆耐高温涂层，阻隔氧侵入 温度高于温度高于 1800时时 采用如采用如ZrO2 HO2 Y2O3 和和 ThO2的复合涂层。它们在的复合涂层。它们在 2000 以上时仍有所需的热稳定性。以上时仍有所需的热稳定性。 Al2O3则可用于则可用于1800 - 2000 。 6.4碳碳/碳复合材料的氧化保护碳复合材料的氧化保护 第七章第七章 PMC的应用的应用 试验表明，人造卫星的重量如果减少试验表明，人造卫星的重量如果减少 1公斤，则用于其公斤，则用于其 发射的火箭重量可减少发射的火箭重量可减少200公斤以

32、上。公斤以上。 卫星天线、支撑结构与壳体等基本上都是卫星天线、支撑结构与壳体等基本上都是PMC材料。材料。 另一个原因是由于聚合物基复合材料优异的结构稳定性。另一个原因是由于聚合物基复合材料优异的结构稳定性。 美国航天飞机中使用美国航天飞机中使用PMC材料后的减重超过了材料后的减重超过了1200公公 斤，主要有斤，主要有KF/EP复合材料制的压力容器等，其舱门就使复合材料制的压力容器等，其舱门就使 用了用了CF/EP复合材料复合材料 1452公斤。此外，公斤。此外，“三叉戟三叉戟I”、MX型型 导弹壳体等都是采用了导弹壳体等都是采用了K-49/EP复合材料。复合材料。 7.1在宇航工业中的应用

33、在宇航工业中的应用 第七章第七章 PMC的应用的应用 7.1在宇航工业中的应用在宇航工业中的应用 第七章第七章 PMC的应用的应用 航空工业是聚合物基航空工业是聚合物基 复合材料使用最早、用量复合材料使用最早、用量 最多的部分之一。最多的部分之一。 7.2在航空工业中的应用在航空工业中的应用 7.2在航空工业中的应用在航空工业中的应用 7.2在航空工业中的应用在航空工业中的应用 7.2在航空工业中的应用在航空工业中的应用 表表 7-1 飞机部件上使用飞机部件上使用 PMC 材料的例子材料的例子 部件名称部件名称材材 料料质量减轻质量减轻 (%)研制研制/生产单位生产单位 “F4”方向方向舵舵B

34、F / 环氧树脂环氧树脂35麦克唐纳公司麦克唐纳公司 “F5”起落架门”起落架门BF / 环氧树脂环氧树脂29诺斯罗普飞机公司诺斯罗普飞机公司 “F39A”机翼箱”机翼箱BF / 环氧树脂环氧树脂37北美飞机公司北美飞机公司 “F14”安定面安定面BF/EP91 公斤公斤格罗曼飞机公司格罗曼飞机公司 “A-4”襟翼”襟翼GF+BF/EP47道格拉斯飞机公司道格拉斯飞机公司 “Vc-10”副翼支柱副翼支柱GF+BF/EP43英国皇家航空中心英国皇家航空中心 “F-5”翼端”翼端GF+BF/EP21诺斯罗普飞机公司诺斯罗普飞机公司 “737”扰流器”扰流器CF / 环氧树脂环氧树脂20波音公司波音

35、公司 7.3在石油化工领域的应用在石油化工领域的应用 由于聚合物基复合材料具有突出的耐酸、耐碱和耐其由于聚合物基复合材料具有突出的耐酸、耐碱和耐其 他介质腐蚀等特点，已在石油化工设备和化学防腐工程上获他介质腐蚀等特点，已在石油化工设备和化学防腐工程上获 得了广泛应用。得了广泛应用。 采用聚合物基复合材料代替不锈钢、铜、铅、钛、镍采用聚合物基复合材料代替不锈钢、铜、铅、钛、镍 合金制造的各种贮罐、容器、冷却塔、酸洗槽、液体输送管合金制造的各种贮罐、容器、冷却塔、酸洗槽、液体输送管 道、烟囱等因质量轻、强度高、耐腐蚀、维修方便、使用寿道、烟囱等因质量轻、强度高、耐腐蚀、维修方便、使用寿 命长等特点

36、取得了明显的经济效益。命长等特点取得了明显的经济效益。 美国各大石油公司的公路加油站所用的汽油贮罐已采美国各大石油公司的公路加油站所用的汽油贮罐已采 用玻璃钢制造，容量为用玻璃钢制造，容量为 22.5 m3, 美国最大的玻璃钢贮罐已达美国最大的玻璃钢贮罐已达 3000 m3 。 美国用玻璃钢管代替美国用玻璃钢管代替 2000多米钢管输送苛性钾生产中多米钢管输送苛性钾生产中 的残液，质量减轻的残液，质量减轻60 %，成本降低，成本降低 1/3，寿命由原来的，寿命由原来的6-9 个月提高到个月提高到 2-5 年。年。 7.4在交通运输领域的应用在交通运输领域的应用 主要包括车辆制造及造船工业上的应用。主要包括车辆制造及造船工业上的应用。 在汽车制造方面，现在已用聚合物基复合材料制造