第一篇：樹脂基復(fù)合材料

樹脂基復(fù)合材料的研究進展

摘要：

樹脂基復(fù)合材料具有良好的成型工藝性、高的比強度、高的比模量、低的密度、抗疲勞性、減震性、耐腐蝕性、良好的介電性能、較低的熱導(dǎo)率等特點，廣泛應(yīng)用于各種武器裝備，在軍事工業(yè)中，對促進武器裝備的輕量化、小型化和高性能化起到了至關(guān)重要的作用。由于與許多材料相比具有獨特的性能，樹脂基復(fù)合材料在航空航天、汽車、電子、電器、醫(yī)藥、建材等行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。目前，隨著復(fù)合材料工業(yè)的迅速發(fā)展，樹脂基復(fù)合材料正憑借它本身固有的輕質(zhì)高強、成型方便、不易腐蝕、質(zhì)感美觀等優(yōu)點，越來越受到人們的青睞。關(guān)鍵字：樹脂基復(fù)合材料，材料性能，應(yīng)用領(lǐng)域

一、前言

復(fù)合材料在國民經(jīng)濟發(fā)展中占有極其重要的地位，以至于人們把一個國家和地區(qū)的復(fù)合材料工業(yè)水平看成衡量其科技與經(jīng)濟實力的標志之一[1]。樹脂基復(fù)合材料是以纖維為增強劑、以樹脂為基體的復(fù)合材料，所用的纖維有碳纖維、芳綸纖維、超高模量聚乙烯纖維等，所采用的基體主要有環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂、乙烯基酯樹脂等有機材料。其中熱固性樹脂是以不飽和聚脂、環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂等為主；熱塑性樹脂是指具有線型或分枝型結(jié)構(gòu)的有機高分子化合物。

樹脂基復(fù)合材料的特點：各向異性（短切纖維復(fù)合材料等顯各向同性）；不均質(zhì)或結(jié)構(gòu)組織質(zhì)地的不連續(xù)性；呈粘彈性；纖維體積含量不同，材料的物理性能差異；影響質(zhì)量因素多，材料性能多呈分散性。樹脂基復(fù)合材料的優(yōu)點如下：(1)密度小，約為鋼的1／5，鋁合金的1／2，且比強度和比模量高。這類材料既可制作結(jié)構(gòu)件，又可用于功能件及結(jié)構(gòu)功能件。(2)抗疲勞性好：一般情況下，金屬材料的疲勞極限是其拉伸強度的20～50％，CF增強樹脂基復(fù)合材料的疲勞極限是其拉伸強度的70～80％；（3）減震性好；(4）過載安全性好；（5）具有多種功能，如：耐燒蝕性好、有良好的耐摩擦性能、高度的電絕緣性能、優(yōu)良的耐腐蝕性能、有特殊的光學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)性能等；（6）成型工藝簡單；（7）材料結(jié)構(gòu)、性能具有可設(shè)計性。

以樹脂基復(fù)合材料為代表的現(xiàn)代復(fù)合材料隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，已廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。眾所周知，樹脂基復(fù)合材料首先應(yīng)用于航空航天等國防工業(yè)領(lǐng)域[2-3]，而后向民用飛機發(fā)展。隨著社會的發(fā)展，樹脂基復(fù)合材料在人類物質(zhì)生活中的需求量越來越大，并逐漸成為主要應(yīng)用領(lǐng)域，且研究投入越來越大。樹脂基復(fù)合材料除在航空航天、國防科技領(lǐng)域應(yīng)用外，其他行業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用也十分廣泛。

二、綜述樹脂基復(fù)合材料的應(yīng)用

目前常用的樹脂基復(fù)合材料有：熱固性樹脂、熱塑性樹脂，以及各種各樣改性或共混基體。熱塑性樹脂可以溶解在溶劑中，也可以在加熱時軟化和熔融變成粘性液體，冷卻后又變硬。熱固性樹脂只能一次加熱和成型，在加工過程中發(fā)生固化，形成不熔和不溶解的網(wǎng)狀交聯(lián)型高分子化合物，因此不能再生。隨著復(fù)合材料工業(yè)的迅速發(fā)展，樹脂基復(fù)合材料以其優(yōu)越的性能和特點將應(yīng)用于各個領(lǐng)域。以下將簡介樹脂基復(fù)合材料的應(yīng)用。

2.1熱固性樹脂基復(fù)合材料的應(yīng)用

復(fù)合材料的樹脂基體，目前以熱固性樹脂為主。早在40年代，在戰(zhàn)斗機、轟炸機上就開始采用玻璃纖維增強塑料作雷達罩。60年代美國在F-

4、F-11等軍用飛機上采用了硼纖維增強環(huán)氧樹脂作方向舵、水平安定面、機翼后緣、舵門等。在導(dǎo)彈制造方面，50年代后期美國中程潛地導(dǎo)彈“北極星A-2”第二級固體火箭發(fā)動機殼體上就采用了玻璃纖維增強環(huán)氧樹脂的纏繞制件，較鋼質(zhì)殼體輕27％；后來采用高性能的玻璃纖維代替普通玻璃纖維造“北極星A-3”，使殼體重量較鋼制殼體輕50％，從而使“北極星A-3”導(dǎo)彈的射程由2700千米

增加到4500千米。70年代后采用芳香聚酰胺纖維代替玻璃纖維增強環(huán)氧樹脂，強度又大幅度提高，而重量減輕[4-6]。碳纖維增強環(huán)氧樹脂復(fù)合材料在飛機、導(dǎo)彈、衛(wèi)星等結(jié)構(gòu)上得到越來越廣泛的應(yīng)用。

例如樹脂基復(fù)合材料在彈體上的應(yīng)用[7]。彈體是用于構(gòu)成導(dǎo)彈外形 連接和安裝彈上各部分系統(tǒng)且能承受各種載荷的整體結(jié)構(gòu)。采用樹脂基復(fù)合材料做彈體的主要目的是為了最大限度的減輕導(dǎo)彈的結(jié)構(gòu)質(zhì)量、簡化生產(chǎn)工藝、降低成本。進一步提高導(dǎo)彈戰(zhàn)術(shù)性能更重要的是，采用樹脂基復(fù)合材料技術(shù)有利于整體成形有復(fù)雜形狀、光滑表面和氣動外形流暢的彈體，可以形成金屬殼體難飛航導(dǎo)彈，以達到的隱身性能。目前，國外巡航導(dǎo)彈在設(shè)計研制時，都特別重視大量采用樹脂基復(fù)合材料結(jié)構(gòu)。

2.2熱塑性樹脂基復(fù)合材料的應(yīng)用

近年來，由于熱塑性樹脂基復(fù)合材料具有韌性好，疲勞強度高，耐濕熱性好，預(yù)浸料可以長期存放，可以重復(fù)成形，環(huán)境污染少等優(yōu)點，使其在航空航天、汽車、電器、電子、建材、醫(yī)藥等行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用。隨著PPO、PEEK、PPS、PSF等高性能熱塑性樹脂的開發(fā)得到快速發(fā)展，使得熱塑性復(fù)合材料的應(yīng)用更加廣泛，其中在汽車行業(yè)中的應(yīng)用最為突出[8]。當(dāng)前，世界汽車材料技術(shù)發(fā)展的主要方向是輕量化和環(huán)?；?。減輕汽車自重是降低汽車排放，提高燃燒效率的最有效措施之一，汽車的自重每減少10%，燃油消耗可降低6%~8%。為此，增加熱塑性復(fù)合材料在汽車中的使用量，便成為降低整車成本及其自重，增加汽車有效載荷的關(guān)鍵。

由于熱塑性樹脂基復(fù)合材料具有比強度和比剛度高，斷裂韌性、疲勞強度、耐熱、耐腐蝕等性能好，以及可重復(fù)成型等優(yōu)點，在飛機上也得到一定應(yīng)用[9-10]。在航空工業(yè)中，樹脂基復(fù)合材料用于制造飛機機翼、機身、鴨翼、平尾和發(fā)動機外涵道；在航天領(lǐng)域，樹脂基復(fù)合材料不僅是方向舵、雷達、進氣道的重要材料，而且可以制造固體火箭發(fā)動機燃燒室的絕熱殼體，也可用作發(fā)動機噴管的燒蝕防熱材料。近年來研制的新型氰酸樹脂復(fù)合材料具有耐濕性強、微波介電性能佳、尺寸穩(wěn)定性好等優(yōu)點，廣泛用于制作宇航結(jié)構(gòu)件、飛機的主次承力結(jié)構(gòu)件和雷達天線罩。美國F-22飛機熱塑性復(fù)合材料使用量大于1%，其它民用飛機上熱塑性復(fù)合材料的使用量則更多。

由于熱塑性復(fù)合材料具有獨特的優(yōu)點，使其在軍事領(lǐng)域中也得到廣泛應(yīng)用。主要有槍用材料、彈用材料、以及地面車輛、火炮、艦船等部分零部件用材料。另外，熱塑性復(fù)合材料在其它領(lǐng)域的應(yīng)用也十分廣泛。在建筑行業(yè)，產(chǎn)品有管件閥門、管道、百葉窗等部件；在機械工業(yè)方面，產(chǎn)品有水泵葉輪、軸承、滾輪、電機風(fēng)扇、發(fā)動機冷卻風(fēng)扇空氣濾清器、音響零件等；在油田領(lǐng)域，近年來，熱塑性復(fù)合材料在油田中應(yīng)用也越來越廣泛，其中用于扶正器的玻纖增強PA材料年消耗量近萬噸[11-13]。另外，樹脂基復(fù)合材料在電子、能源、生物醫(yī)學(xué)、體育運動器材、船舶制造等領(lǐng)域也有廣泛的應(yīng)用。

三、展望

樹脂基復(fù)合材料良好的發(fā)展和應(yīng)用前景決定了人們將繼續(xù)重視發(fā)展樹脂基復(fù)合材料的研究與開發(fā)。樹脂基體的發(fā)展趨勢是繼續(xù)提高耐熱和耐濕熱性，以滿足戰(zhàn)機導(dǎo)彈超聲速巡航及未來用材需求，目標是在可成型大型復(fù)雜構(gòu)件的前提下，基體的濕態(tài)耐熱進一步提高。在開發(fā)高性能增強纖維，如納米材料的同時，主要通過基體增韌，繼續(xù)提高復(fù)合材料的抗沖擊韌性。

樹脂基復(fù)合材料的應(yīng)用向著高性能化方向發(fā)展，旨在追求高的減重效率。重視制造技術(shù)研究、生產(chǎn)改造和綜合配套。開發(fā)材料設(shè)計及制備過程的計算機模擬軟件，對產(chǎn)品設(shè)計和成型工藝進行優(yōu)化，提高產(chǎn)品的先進性、可靠性，并最大限度的降低成本[14]。制約復(fù)合材料擴大應(yīng)用，特別是在民用領(lǐng)域應(yīng)用的主要障礙仍是成本太高，因此降低成本是當(dāng)務(wù)之急。復(fù)合材料的發(fā)展應(yīng)以市場為導(dǎo)向，加大創(chuàng)新力度，加強基礎(chǔ)性研究和應(yīng)用性研究，努力降低

原材料成本，開拓新的應(yīng)用領(lǐng)域；要通過產(chǎn)學(xué)研結(jié)合，立足自主開發(fā)，同時積極引進技術(shù)和資金，在科技攻關(guān)、項目建設(shè)、裝置規(guī)模上要力求與國際接軌，以推動我國復(fù)合材料工業(yè)全面、快速、健康地發(fā)展。

隨著飛行器向高空高速無人化智能化低成本化方向發(fā)展樹脂基復(fù)合材料的地位會越來越重要。國外預(yù)計在下一代飛機上復(fù)合材料將扮演主角[15]。樹脂基復(fù)合材料對于導(dǎo)彈、戰(zhàn)機屏蔽或衰減雷達波或紅外特征，提高自身生存和空防能力，具有至關(guān)重要的作用;在實現(xiàn)戰(zhàn)機、導(dǎo)彈輕量化、快速反應(yīng)能力、精確打擊等方面起著巨大作用，其用量已成為戰(zhàn)機 導(dǎo)彈先進性的一個重要標志。樹脂基復(fù)合材料技術(shù)不斷發(fā)展更新其應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴展并在能源電子汽車建筑橋梁環(huán)境和船舶等領(lǐng)域扮演著越發(fā)重要的角色。高性能樹脂基體及其改性是我門樹脂行業(yè)的責(zé)任和義務(wù)，應(yīng)該努力做好這方面的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。

隨著樹脂基復(fù)合材料的性能進一步提高，使用經(jīng)驗進一步積累,低成本技術(shù)的發(fā)展，高效新結(jié)構(gòu)的發(fā)展以及應(yīng)用效能的提高，未來樹脂基復(fù)合材料的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒆兊酶訌V泛。

四、參考文獻

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第二篇：樹脂基復(fù)合材料有關(guān)

高性能復(fù)合材料的樹脂基體的研究進展

班級：材碩114 學(xué)號：030110604 姓名：周堅

摘要：本文簡要回顧了高性能復(fù)合材料的發(fā)展歷史。其中簡要的介紹了復(fù)合材料的一個發(fā)展的歷史，從古代開始一直介紹到近代。隨后重點介紹了聚合物基復(fù)合材料。重點是對高性能樹脂基的復(fù)合材料的基體進行了介紹，主要是環(huán)氧樹脂基體、聚酰亞胺基體和雙馬來酰胺基體的復(fù)合材料進行了介紹。

關(guān)鍵詞:高性能復(fù)合材料、環(huán)氧樹脂基體、聚酰亞胺基體、雙馬來酰胺基體

1、前言

材料、能源、信息是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的三大支柱。隨著材料科學(xué)的發(fā)展，各種性能優(yōu)良的新材料不斷地的出現(xiàn)，并廣泛的應(yīng)用到各個領(lǐng)域。然而，科學(xué)急速的進步是對材料的性能也提出了更高的要求，如減輕重量、提高強度、降低成本等。這些都是需要在原有傳統(tǒng)材料上進行改進。復(fù)合材料是現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展涌現(xiàn)出的具有極大生命力的材料，它由兩種或兩種以上性質(zhì)不用的材料組合而成，通過各種工藝手段組合而成。復(fù)合材料的各個組成材料在性能上期協(xié)同作用，得到單一材料所沒有的優(yōu)越的綜合性能，它已成當(dāng)代一種新型的工程材料[1]。

復(fù)合材料并不是人類發(fā)明的一種新材料，在自然界中，有許多天然復(fù)合材料，如竹、木、椰殼、甲殼、皮膚等。以竹為例，它是具有許多直徑不同的管狀纖維分散于基體中多形成的材料，纖維的直徑與排列密度由表皮到內(nèi)層是不同的，表皮纖維的直徑小而排列緊密，以利于增加它的彎能力，但內(nèi)層的纖維粗而排列疏可以改善它的韌性，所以這種復(fù)合結(jié)構(gòu)很合理，打掃最優(yōu)的強韌組合。

人類在6000萬年前就知道用稻草和泥巴混合壘墻，這是早期人工制備的復(fù)

合材料，這種泥土混麥秸、稻草制土坯砌墻蓋房子的方法目前在有些貧窮的農(nóng)村仍然沿用著，但這種復(fù)合材料畢竟是最原始的和古老的，是傳統(tǒng)的復(fù)合材料。現(xiàn)在建筑行業(yè)已發(fā)展到用鋼絲或鋼筋強化混凝土復(fù)合材料蓋高樓大廈，用玻璃纖維增強水泥制造外墻體。新開發(fā)的聚合物混凝土材料克服了水泥混凝土所存在的脆性大、易開裂及耐腐蝕性差的缺點。5000年前，中東地區(qū)出現(xiàn)過用蘆葦增強瀝青造船。1942年玻璃纖維增強樹脂基復(fù)合材料的出現(xiàn)，使造船業(yè)前進了一大步，現(xiàn)在造船業(yè)采用玻璃鋼制造船體，尤其賽艇等變速艇等，不僅減輕了船艇的質(zhì)量，而且可防止微生物的吸附。越王勾踐是古老金屬基復(fù)合材料的代表，它是金屬包層復(fù)合材料制品，不僅光亮鋒利，且韌性和耐腐蝕性優(yōu)異。埋藏在潮濕環(huán)境中幾千年，出土?xí)r依然寒光奪目、鋒利無比。

隨著新型增強體的不斷出現(xiàn)和技術(shù)的不斷進步，出現(xiàn)了新進復(fù)合材料，先

進復(fù)合材料是比原有通用復(fù)合材料具有更高性能的復(fù)合材料，包括各種高性能增

強劑和耐高溫性好的熱固性和熱塑性樹脂基體所構(gòu)成的高性能復(fù)合材料、金屬基復(fù)合材料、陶瓷基復(fù)合材料、碳/碳復(fù)合材料。先進復(fù)合材料的比強度高、比模量大、熱膨脹系數(shù)小,而且它還有耐化學(xué)腐蝕、耐熱沖擊和耐燒蝕等特點,用它作為結(jié)構(gòu)材料可以提高宇宙飛船、人造衛(wèi)星和導(dǎo)彈等的有效載荷、增加航程或射程乃至改善這些裝備本身的固有技術(shù)性能。21世紀我們面臨的是復(fù)合材料迅猛發(fā)展和更廣泛應(yīng)用的時代。

2、聚合物基復(fù)合材料的發(fā)展歷史

聚合物基復(fù)合材料是目前結(jié)構(gòu)復(fù)合材料中發(fā)展最早、研究最多、應(yīng)用最廣、規(guī)模最大的一類。現(xiàn)代復(fù)合材料以1942年玻璃鋼的出現(xiàn)為標志[2]，1946年出現(xiàn)玻璃纖維增強尼龍，以后相繼出現(xiàn)其他的玻璃鋼品種。然而，玻璃纖維的模量低，無法滿足航空、宇航等領(lǐng)域?qū)Σ牧系囊?，因而，人們掙努力尋找新的模量纖維。1964年，硼纖維研制成功，其模量達400GPa，強度達3.45GPa。硼纖維增強塑料（BFRP）立即被用于軍用飛機的次承力構(gòu)件，如F-14的水平穩(wěn)定舵。垂尾等。但由于硼纖維價格價格昂貴、工藝性差，其應(yīng)用規(guī)模受到限制，隨著碳纖維的出現(xiàn)和發(fā)展，硼纖維的成產(chǎn)和使用逐漸減少，1965年，碳纖維在美國一誕生，就顯示出強大的生命力。1966年，碳纖維的拉伸強度和模量還分別只有1100MPa和140GPa,其比強度和比模量還不如硼纖維和鈹纖維。而到1970年，碳纖維的拉伸強度和模量就分別達到2.76GPa和345GPa。從而碳纖維增強纖維得到迅速發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。碳纖維及其復(fù)合材料性能不斷提高。

1972年，美國杜邦公司又研制了高強、高模的有機纖維-聚芳酰胺纖維 [3]（Kevlar），其強度和模量分別達到3.4GPa和130GPa,使PMC的發(fā)展和應(yīng)用更為迅速。美國空軍材料研究室（AFML）和國家航空航天局(NASA)的定義，以碳纖維、硼纖維、Kevlar纖維、氧化鋁纖維、碳化硅纖維等增強的聚合物復(fù)合材料為先進復(fù)合材料，比模量大于40GPa/(g/cm3),因而，從60年代中期到80年代初，是先進復(fù)合材料的日益成熟和發(fā)展階段。作為結(jié)構(gòu)材料，ACM在許多領(lǐng)域或得應(yīng)用。同時，金屬基復(fù)合材料也在這一時期發(fā)展起來，如硼纖維、碳化硅纖維增強的鋁基、鎂基復(fù)合材料。80年代后，聚合物基復(fù)合材料的工藝、理論逐漸完善。ACM在航空航天、船舶、汽車、建筑、文體用品等各個領(lǐng)域都得到全面應(yīng)用。同時，先進熱塑性復(fù)合材料（ACTP）以1982年英國ICI公司推出的APC-2為標志 [4]，向傳統(tǒng)的熱固性樹脂基復(fù)合材料提出強烈的挑戰(zhàn)。同時，金屬基、陶瓷基復(fù) 合材料的研究和應(yīng)用也有較大發(fā)展。

3、高性能復(fù)合材料用的樹脂基體

基體樹脂的主要功能是傳遞增強材料所承受的負荷，使之分布均勻并保護增強材料免受損傷和環(huán)境中濕氣、氧氣和化學(xué)物質(zhì)的侵蝕。而復(fù)合材的耐熱性、剪切和壓縮強度、橫向拉伸強度、蠕變性和流動性等也取決于基體樹脂。因此，通常希望選用耐溫性、強度和模量高、韌性和耐濕性好、與增強材料有良好的粘附性或浸潤性而又易于加工的樹脂。由于熱固性樹脂的交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使它具有優(yōu)異的耐溫性和機械強度，而且當(dāng)它作復(fù)合材料基體時，開始時以未交聯(lián)固化的低分子量和低粘度的狀態(tài)出現(xiàn)，便于成型加工，因此多年來用它做高性能復(fù)合材料的基體樹脂一直占絕對優(yōu)勢，代表的品種有耐熱的環(huán)氧樹脂，聚酰亞胺及雙馬來酰亞胺樹脂。3.1環(huán)氧樹脂基高性能復(fù)合材料

3.1.1、環(huán)氧樹脂的性能和基體樹脂的作用

作為高性能復(fù)合材料基體樹脂可以是熱固性的，也可以是熱塑性的，迄今為止，用量最多，應(yīng)用面最廣的要算是環(huán)氧樹脂，這是因為它具備以下幾個特點：(1)在化學(xué)結(jié)構(gòu)方面，除有活性環(huán)氧外，還有羥基和醚基，致使粘結(jié)力強。(2)在固化方面面，其固化收縮率?。?2%）,無揮發(fā)物逸放，孔隙率低；固化后生成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，不溶不熔，化學(xué)穩(wěn)定性高，耐蝕性強

(3)在力學(xué)性能方面，環(huán)氧樹脂有較高的強度和模量，并有較長的伸長。這些優(yōu)異性能是制取高性能復(fù)合材料的前提之一。

(4)在物性方面，它那熱耐冷，可用在-50—180℃之間；熱膨脹率系數(shù)在Tg以下是為39×10-6/℃，以上時為100×10-6/℃；熱導(dǎo)率約為500×10-6Kal/cm·s·℃；在室溫下的防潮防滲性好，絕緣性高。

(5)工藝性好，適應(yīng)性強。環(huán)氧樹脂不僅本身品種多，可以按比例相互摻混以調(diào)節(jié)其粘度和性能，而且可以在數(shù)十種固化劑中選擇組合，以滿足不同操作工序和不同用途的要求。同時，還可以選配稀釋劑、改性劑和增韌劑等。此外，其貯存時間長，穩(wěn)定性高，適應(yīng)性強。

基體樹脂的作用：

（1）賦予高性能復(fù)合材料的成型性和整體性

（2）提供連續(xù)的基體相，以使增強纖維均勻分布期中。換言之，基體必須把增

強纖維均勻地分開成為分散相，以使其在受到反抗性或彎曲等外來作用是，不會失去增強作用。

（3）當(dāng)復(fù)合材料承受抗拉負荷時，基體能使其均勻地分布，并通過界面剪切有 效地載荷傳遞給增強纖維，充分發(fā)揮高強度和高模量的特性。3.1.2、環(huán)氧樹脂的種類

（1）標準環(huán)氧樹脂 雙酚A型環(huán)氧樹脂亦稱標準環(huán)氧樹脂，屬于DGEBA，它

是通用的樹脂[5]。國外的牌號很多。其特點是分子量低，粘度低。主要缺點是耐性差。（2）環(huán)氧酚醛樹脂 其特點是活性環(huán)氧基在兩個以上，交聯(lián)密度大，耐熱性比

較高，例如Dow公司的DEN-438，汽巴的EPN1138和ECN1299；國內(nèi)主要有F-46。后者是目前用于FRP的主要基體樹脂，主要缺點是由一定的脆性。

（3）酯環(huán)環(huán)氧樹脂 美國UCC公司開發(fā)了多種牌號的這類樹脂，它具有很好的 綜合和平衡的力學(xué)性能，并且有優(yōu)良的加工型、耐候性。

（4）多官能度環(huán)氧樹脂 這種類型樹脂的環(huán)氧基在3個以上，環(huán)氧當(dāng)量高，交 聯(lián)密度大，耐熱性得到顯著提高，主要缺點是具有一定的脆性，仍需要改性研究。3.1.3、高性能復(fù)合材料用環(huán)氧樹脂基體的發(fā)展。

FRP的成型方法很多，主要有疊層加壓、拉擠和纏繞等。為適應(yīng)各種成型方 法工藝條件的要求，相應(yīng)地開發(fā)各種專用型環(huán)氧樹脂，有使用價值

（1）拉擠成型法 用于拉擠成型的基體樹脂不僅要求粘度低，而且希望固

化快。一般環(huán)氧樹脂，需膠化、玻璃化和最后固化為三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。因此，需發(fā)展快速固化環(huán)氧樹脂。殼牌公司發(fā)展了兩種適用于拉擠成型的環(huán)氧樹脂體系，Epon9102/Epon固化劑CA9150和9302/CA9350。9102和9302都屬于雙酚A/環(huán)氧氯丙烷系環(huán)氧樹脂，而固化劑CA9350為液態(tài)雜環(huán)胺。這兩種新型環(huán)氧環(huán)氧樹脂體系既保留了環(huán)氧樹脂的耐熱性和化學(xué)性，又具有類似聚酯的快速膠化速，滿足課拉擠工藝條件的要求。（2）纏繞成型 纏繞成型對所用樹脂體系有三點要求：①粘度低；②成型

時固化溫度低；③貯存時間長，特別是對纏繞大型構(gòu)件。一般環(huán)氧樹脂的粘度較高，需加入反應(yīng)性的稀釋劑來調(diào)節(jié)，固化劑也需加入低粘度的酸酐，但是，加入稀釋劑會導(dǎo)致耐熱性下降，加入酸酐又會增加吸濕性，致使性能下降。

（3）無維布 無維布市重要的中間產(chǎn)品，各大碳纖維生產(chǎn)廠都有產(chǎn)品銷售。為了制取高性能無維布，各公司發(fā)展了許多專用環(huán)氧樹脂。由于商業(yè)保密，詳情較少透露只有商品牌號和零散資料報道。

3.2、聚酰亞胺基高性能復(fù)合材料 3.2.1、聚酰亞胺的發(fā)展歷史 六十年代以來,杜邦公司在開發(fā)PI方面對了大量工作[6]。1962年開發(fā)了成型材料Vespel；1965年有耐熱薄膜Kapton；1968年湯普森拉英伍爾德里奇公司采用加成法制成聚酰亞胺P13N；1972年開發(fā)了NB-150；1973年法國的

Rhone-Ponlene公司開發(fā)了雙馬來酐亞胺系的PI；1975年第二代NB-150B2問世，迄今為止，Kapton薄膜在耐熱薄膜方面仍多占鰲頭，而NB-150和NB-150B2則是高性能復(fù)合材料的基體材料。對于聚酰亞胺，在開發(fā)的過程中主要圍繞其成型上做了大量工作。影響成型主要的三個因素：①極為有害的縮合水；②使用高沸點溶劑；③預(yù)聚物的熔點高。加成固化A型的開發(fā)，克服了確定①；現(xiàn)場聚合型PMR的研制成功，克服了缺點②；熱熔型LARC-160的問世，克服了缺點③。這就是使PI出具實用化的條件。3.2.2、用作高性能復(fù)合材料基體的聚酰亞胺

1976年，在NASA制定的“高性能空間運輸系統(tǒng)復(fù)合材料”的研究大綱里，要開發(fā)耐熱316℃的高性能復(fù)合材料。經(jīng)過蘭利和合同單位的共同努力，從14種PI中評選出4中作為高性能復(fù)合材料的基體，即NB-150B2、PMR-

15、LARC-160和Thermid6000；從5中PI粘結(jié)劑中篩選出3種，即FM-

34、LARC-

13、和RTV560-SQX；從5中碳纖維中篩選出2種，即Celion和AS4(HTS)[7]。（1）NB-150B2 NB-150B2杜邦生產(chǎn)的熱塑性PI。NB-150B2用的是苯胺混合

物，其剛性比NB-150A2所有的二胺基二苯醚強，因此NB-150B2的Tg(350-371℃)比NB-150A2（280-300℃）高。如果采用其他胺類，Tg可調(diào)節(jié)在229-365℃之間。因為苯環(huán)之間引入—O—、—S—、—CH2—等，使主鏈的柔性增加，剛性下降，致使Tg降低。換言之，在PI的主鏈中，六元苯環(huán)和五元亞胺雜環(huán)都是熱穩(wěn)定性高的剛性環(huán)，Tg主要受芳族二胺結(jié)構(gòu)的影響。這是分子設(shè)計的依據(jù)。

（2）PMR-15 劉易斯研究中心研制出得PMR-15都屬于現(xiàn)場聚合的A型PI。

所謂現(xiàn)場聚合成型是指三元體系的脂肪醇溶液，在室溫下不反應(yīng)，在加熱條件下才形成低聚物，最后在高溫高壓條件下加成固化為交聯(lián)結(jié)構(gòu)。

（3）LARC-160 LARC-160是蘭利研究中心開發(fā)的熱熔型PI。它是PMR-15 的改進型，主要區(qū)別采用了多價液狀胺的低聚物。其特點是在室溫下為單體溶液，浸漬性好，成型性能得到顯著改善。它的強度為10Kg/mm2,模量為3.5×102Kg/mm2,比重約為1.40g/cm2。

（4）Thermid6000 Thermid6000的端基是具有三鍵的乙炔基，在加成固化中

進行三聚環(huán)化，形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)，使其具有優(yōu)異的耐熱性。它的分子量小于2000。當(dāng)加熱到220℃時，因固化而放熱，最終熱處理溫度是371℃，使用溫度為350℃。在固化成型過程中沒有揮發(fā)物釋放，制品空隙率低，質(zhì)量高。主要缺點是成型性欠佳和價高。3.2.3、聚酰亞胺及其復(fù)合材料的應(yīng)用 各種航天航空飛行器和導(dǎo)彈武器，由于飛行條件的不同。飛行時間有很大的差異。GrF/PI準備用于軌道飛行器的垂直尾翼，升降副翼和后機身襟翼等。這主要時利用它的耐熱性和減重效果。例如，大型試驗件后機身襟翼的尺寸為6.4×2.1cm，其總重量比鋁合金件輕160Kg，減重27%[8]。此外，它還用于：

①高性能軍用飛機YF-12，飛行速度在3馬赫以上。NASA的蘭利研究中心用HTSI/ PMR-15制成了該飛機的翼板，比鈦合金件減重51%。凱芙拉纖維增強聚酰亞胺復(fù)合材料的耐高溫性能也比較好，可用來制造DC-9型運輸機的整流罩，可降低機身阻力和節(jié)省燃油。

②航空導(dǎo)彈的彈頭也采用了GrF/PI復(fù)合材料。

③GrF/PI可用來制造衛(wèi)星的結(jié)構(gòu)件，減重17-30%。如制造耐激光和耐高溫的結(jié)構(gòu)件。3.3雙馬來酰亞胺基復(fù)合材料 3.3.1雙馬來酰胺基復(fù)合材料的發(fā)展

高性能復(fù)合材料廣泛的使用環(huán)氧樹脂作為基體，主要是因為其成型工藝好。環(huán)氧樹脂存在的主要缺點是耐濕熱性差，如廣泛使用的5208環(huán)氧體系在干態(tài)下可耐到177℃。而濕態(tài)只能耐到121℃；其次是用作主受力結(jié)構(gòu)件還略顯脆性，5208環(huán)氧基體的斷裂延伸率為1.7%，但目前一出現(xiàn)斷裂延伸率大于2%的碳纖維，人們對于雙馬來酰胺的興趣在于[9]，經(jīng)過改性的雙馬來酰胺基體的耐濕熱性與韌性均優(yōu)于5208體系，同時具有類似環(huán)氧樹脂的良好加工性能，能滿足熱壓罐成型。

馬來均聚物本身脆性大，用來制備復(fù)合材料的工藝性差。需使用高沸點的極性溶劑，制備的預(yù)浸料僵硬，無結(jié)性，鋪覆性不好，成型溫度高。因此，今年來圍繞著提高韌性以及工藝性能對雙馬樹脂進行改性研究。

人們早就在40年代就合成出雙馬樹脂基體，到了70年代，為了解決環(huán)氧樹脂的耐濕熱性差的問題，才開始將雙馬樹脂用作高性能復(fù)合材料基體，目前已商品化的雙馬樹脂預(yù)浸料牌號有10余鐘，作為高性能復(fù)合材料的基體，國內(nèi)一些單位也有研究，為了進一步推動雙馬樹脂的發(fā)展與應(yīng)用，特別對高性能復(fù)合材料用雙馬基體進行總結(jié)[10]。3.3.2雙馬來酰胺樹脂的改性 內(nèi)擴鏈法增韌

雙馬來酰胺樹脂未改性的BMI因2端的馬來酰亞胺(MI)間鏈節(jié)短,導(dǎo)致分子鏈剛性大,固化物交聯(lián)密度高。為使固化物具有柔韌性,人們設(shè)法將MI間的2R2鏈延長,并增大鏈的自旋性和柔韌性, 減少單位體積中反應(yīng)基團的數(shù)目,降低交聯(lián)密度, 從而達到改性目的。朱玉瓏等研究發(fā)現(xiàn),醚鍵的引入有望改善下一步所制備耐高溫絕緣材料的沖擊韌性。Jiang Bi biao等[11]研制了較普通BMI固化溫度低的含氨酯基團的新型雙馬來酰亞胺低聚體,用其增韌后的BMI樹脂溶解性和貯存穩(wěn)定性良好, 玻璃布復(fù)合材料具有良好的力學(xué)性能和耐腐蝕性能。Haoyu Tang[12]等制備了含1,3,42氧二氮唑的耐高溫BMI, 樹脂的玻璃化溫度高(Tg>350e),熱穩(wěn)定性良好, 在空氣中初始分解溫度大于460e,其玻璃布復(fù)合材料在高溫(400e)下仍具有較高的彎曲模量(>1.6GPa)。橡膠共混增韌改性

在BMI樹脂中添加少量帶活性端基的橡膠有利于大大提高體系的抗沖擊性能。目前普遍接受的增韌機理是銀紋剪切帶理論。即橡膠顆粒充作應(yīng)力集中中心從而誘發(fā)了大量的銀紋和剪切帶,這一過程要消耗大量能量,因而能顯著提高材料的沖擊強度,達到增韌目的。用液體橡膠增韌BMI樹脂可以使BMI韌性大幅度提高,目前應(yīng)用較多的是端羧基丁腈橡膠。此方法同時也會降低耐熱性,因此這類橡膠增韌的BMI樹脂多用作韌性塑料和膠粘劑基體,用作先進復(fù)合材料基體的則很少, 且其價格較貴, 應(yīng)盡可能地降低成本以利推廣。胺類擴鏈增韌改性

BMI分子結(jié)構(gòu)的C=C雙鍵由于受到2個鄰位羰基的吸電子作用而成為貧電子鍵,即一個親電子的共軛體系,易與氨基等親核基團發(fā)生Michael加成反應(yīng),芳香族二胺改性的BMI體系具有良好的耐熱性和力學(xué)性能,但仍然存在工藝性欠佳、韌性不足、粘接性差等問題。為此在體系中引入環(huán)氧樹脂,使其與芳香族二胺改性的BMI體系反應(yīng),形成交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),環(huán)氧樹脂還能克服由仲胺基(-NH-)引起的熱穩(wěn)定性降低的缺點。王洪波等[13]通過BMI與二元胺、環(huán)氧樹脂反應(yīng)制備了改性BMI。研究表明,二元胺增韌后的BMI和環(huán)氧樹脂能交聯(lián)固化, 并且固化溫度越高, 固化程度越完全,交聯(lián)密度越大；改性BMI的熱分解溫度降低,柔韌性增加,有利于BMI在電器絕緣材料和膠粘劑等領(lǐng)域的應(yīng)用。高性能熱塑性樹脂增韌改性

利用某些高性能熱塑性樹脂耐熱性較好的特點, 可在一定程度上克服用橡膠增韌BMI后耐熱性降低較多的缺點,因此通過與熱塑性樹脂共混增韌BMI的研究受到了重視。其改性途徑主要有兩種形式。

一種是熱塑性樹脂作為第二相增韌。該樹脂的剛性與基體樹脂接近,有較強的韌性和較高的斷裂伸長率,當(dāng)?shù)诙嗟捏w積分數(shù)適當(dāng),就可以發(fā)生裂紋釘錨增韌作用,即在材料受力的情況下,第二相可誘發(fā)基體樹脂產(chǎn)生銀紋,同時由于本身的熱塑性形變能有效地抑制裂紋擴展, 吸收較多能量, 起到增韌作用。另一種是用熱塑性樹脂連續(xù)貫穿于BMI樹脂網(wǎng)絡(luò),形成半互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物(S-IPN),進行增韌改性。體系中的熱塑性樹脂與BMI相互貫穿,兩相之間分散性良好,相界面大,能夠很好地發(fā)揮協(xié)同效應(yīng)。因此樹脂兼?zhèn)銪MI的工藝性和熱塑性樹脂的韌性 3.3.3雙馬來酰胺基體的發(fā)展趨勢 BMI增韌改性朝著保持熱性能不變而使韌性提高的方向發(fā)展，這些增韌改性方法并非孤立，在實際應(yīng)用中應(yīng)根據(jù)目的和用途同時應(yīng)用幾種方法增韌改性。我國在這方面的研究與國外相比差距還是比較大。應(yīng)進一步加強基礎(chǔ)理論研究，開拓新的改性方法[14]。今后我國對BMI的開發(fā)，應(yīng)從一下幾個方面進行：①采用先進的增韌技術(shù)，對BMI進行改性，如原位增韌技術(shù)，通過化學(xué)反應(yīng)過程控制分子交聯(lián)狀態(tài)下的不均勻性，以形成有利于塑性變形的非均勻性，從而得到增韌BMI；②加強新型增韌劑研究，尤其是開發(fā)耐熱強韌型熱塑性樹脂；③進一步深入研究BMI的改性化學(xué)，改善其工藝性。開發(fā)適用于RTM的粘度低、固化時間短的BMI極其無溶劑熱熔型BMI，以實現(xiàn)復(fù)合材料制品的工業(yè)化生產(chǎn)；④加強實用性BMI單體研究，有選擇地合成和生產(chǎn)多種BMI。保持較大規(guī)模的高新技術(shù)用新材料產(chǎn)業(yè)。

4、結(jié)語

先進復(fù)合材料由于具有一系列優(yōu)異的性能特點,已成為當(dāng)今高性能結(jié)構(gòu)材料的一個重要發(fā)展趨勢,隨著高技術(shù)的進步，先進復(fù)合材料正發(fā)揮著日益重要的作用。其中由環(huán)氧樹脂為基體的高性能復(fù)合材料由于其成型性好，所以應(yīng)用的很廣泛，但是由于其的耐濕熱性上面的缺陷，所以受到一定的限制，同時聚亞酰胺為基體的復(fù)合材料具有非常優(yōu)異的耐高溫性，從而在航空航天領(lǐng)域具有及其廣泛的應(yīng)用。雙馬來酰胺由于其的脆性，可以通過改性來改善這一問題。21世紀是復(fù)合材料的世紀，在不久的將來，復(fù)合材料肯定會應(yīng)用到我們生活的各個方面。同時，在我們生活中發(fā)揮出來的的作用也會越來越大。

第三篇：樹脂基復(fù)合材料成型工藝

樹脂基復(fù)合材料成型工藝

復(fù)合材料成型工藝是復(fù)合材料工業(yè)的發(fā)展基礎(chǔ)和條件。隨著復(fù)合材料應(yīng)用領(lǐng)域的拓寬，復(fù)合材料工業(yè)得到迅速發(fā)鎮(zhèn)，其老的成型工藝日臻完善，新的成型方法不斷涌現(xiàn)，目前聚合物基符合材料的成型方法已有20多種，并成功地用于工業(yè)生產(chǎn)，如：（1）手糊成型工藝--濕法鋪層成型法；（2）噴射成型工藝；

（3）樹脂傳遞模塑成型技術(shù)（RTM技術(shù)）；（4）袋壓法（壓力袋法）成型；（5）真空袋壓成型；（6）熱壓罐成型技術(shù)；（7）液壓釜法成型技術(shù)；（8）熱膨脹模塑法成型技術(shù)；（9）夾層結(jié)構(gòu)成型技術(shù)；（10）模壓料生產(chǎn)工藝；（11）ZMC模壓料注射技術(shù)；（12）模壓成型工藝；（13）層合板生產(chǎn)技術(shù)；（14）卷制管成型技術(shù)；（15）纖維纏繞制品成型技術(shù)；（16）連續(xù)制板生產(chǎn)工藝；（17）澆鑄成型技術(shù)；（18）拉擠成型工藝；（19）連續(xù)纏繞制管工藝；（20）編織復(fù)合材料制造技術(shù)；

（21）熱塑性片狀模塑料制造技術(shù)及冷模沖壓成型工藝；（22）注射成型工藝；（23）擠出成型工藝；（24）離心澆鑄制管成型工藝；（25）其它成型技術(shù)。視所選用的樹脂基體材料的不同，上述方法分別適用于熱固性和熱塑性復(fù)合材料的生產(chǎn)，有些工藝兩者都適用。

復(fù)合材料制品成型工藝特點：與其它材料加工工藝相比，復(fù)合材料成型工藝具有如下特點：

（1）材料制造與制品成型同時完成 一般情況下，復(fù)合材料的生產(chǎn)過程，也就是制品的成型過程。材料的性能必須根據(jù)制品的使用要求進行設(shè)計，因此在造反材料、設(shè)計配比、確定纖維鋪層和成型方法時，都必須滿足制品的物化性能、結(jié)構(gòu)形狀和外觀質(zhì)量要求等。

（2）制品成型比較簡便 一般熱固性復(fù)合材料的樹脂基體，成型前是流動液體，增強材料是柔軟纖維或織物，因此，用這些材料生產(chǎn)復(fù)合材料制品，所需工序及設(shè)備要比其它 材料簡單的多，對于某些制品僅需一套模具便能生產(chǎn)?！?成型工藝

層壓及卷管成型工藝

1、層壓成型工藝

層壓成型是將預(yù)浸膠布按照產(chǎn)品形狀和尺寸進行剪裁、疊加后，放入兩個拋光的金屬模具之間，加溫加壓成型復(fù)合材料制品的生產(chǎn)工藝。它是復(fù)合材料成型工藝中發(fā)展較早、也較成熟的一種成型方法。該工藝主要用于生產(chǎn)電絕緣板和印刷電路板材?，F(xiàn)在，印刷電路板材已廣泛應(yīng)用于各類收音機、電視機、電話機和移動電話機、電腦產(chǎn)品、各類控制電路等所有需要平面集成電路的產(chǎn)品中。

層壓工藝主要用于生產(chǎn)各種規(guī)格的復(fù)合材料板材，具有機械化、自動化程度高、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定等特點，但一次性投資較大，適用于批量生產(chǎn)，并且只能生產(chǎn)板材，且規(guī)格受到設(shè)備的限制。

層壓工藝過程大致包括：預(yù)浸膠布制備、膠布裁剪疊合、熱壓、冷卻、脫模、加工、后處理等工序

2、卷管成型工藝

卷管成型工是用預(yù)浸膠布在卷管機上熱卷成型的一種復(fù)合材料制品成型方法，其原理是借助卷管機上的熱輥，將膠布軟化，使膠布上的樹脂熔融。在一定的張力作用下，輥筒在運轉(zhuǎn)過程中，借助輥筒與芯模之間的摩擦力，將膠布連續(xù)卷到芯管上，直到要求的厚度，然后經(jīng)冷輥冷卻定型，從卷管機上取下，送入固化爐中固化。管材固化后，脫去芯模，即得復(fù)合材料卷管。

卷管成型按其上布方法的不同而可分為手工上布法和連續(xù)機械法兩種。其基本過程是：首先清理各輥筒，然后將熱輥加熱到設(shè)定溫度，調(diào)整好膠布張力。在壓輥不施加壓力的情況下，將引頭布先在涂有脫模劑的管芯模上纏上約1圈，然后放下壓輥，將引頭布貼在熱輥上，同時將膠布拉上，蓋貼在引頭布的加熱部分，與引頭布相搭接。引頭布的長度約為800～1200mm，視管徑而定，引頭布與膠布的搭接長度，一般為150～250mm。在卷制厚壁管材時，可在卷制正常運行后，將芯模的旋轉(zhuǎn)速度適當(dāng)加快，在接近設(shè)計壁厚時再減慢轉(zhuǎn)速，至達到設(shè)計厚度時，切斷膠布。然后在保持壓輥壓力的情況下，繼續(xù)使芯模旋轉(zhuǎn)1～2圈。最后提升壓輥，測量管坯外徑，合格后，從卷管機上取出，送入固化爐中固化成型。

3、預(yù)浸膠布制備工藝

預(yù)浸膠布是生產(chǎn)復(fù)合材料層壓板材、卷管和布帶纏繞制品的半成品。

（1）原材料 預(yù)浸膠布生產(chǎn)所需的主要原材料有增強材料（如玻璃布、石棉布、合成纖維布、玻璃纖維氈、石棉氈、碳纖維、芳綸纖維、石棉紙、牛皮等）和合成樹脂（如酚醛樹脂、氨基樹脂、環(huán)氧樹脂、不飽和聚酯樹脂、有機硅樹脂等）。

（2）預(yù)浸膠布的制備工藝 預(yù)浸膠布的制備是使用經(jīng)熱處理或化學(xué)處理的玻璃布，經(jīng)浸膠槽浸漬樹脂膠液，通過刮膠裝置和牽引裝置控制膠布的樹脂含量，在一定的溫度下，經(jīng)過一定時間的洪烤，使樹脂由A階轉(zhuǎn)至B階，從而得到所需的預(yù)浸膠布。通常將此過程稱之為玻璃的浸膠。樹脂傳遞模塑成型 樹脂傳遞模塑成型簡稱RTM（Resin Transfer Molding）。RTM起始于50年代，是手糊成型工藝改進的一種閉模成型技術(shù)，可以生產(chǎn)出兩面光的制品。在國外屬于這一工藝范疇的還有樹脂注射工藝（Resin Injection）和壓力注射工藝(Pressure Infection)。RTM的基本原理是將玻璃纖維增強材料鋪放到閉模的模腔內(nèi)，用壓力將樹脂膠液注入模腔，浸透玻纖增強材料，然后固化，脫模成型制品。

從上前的研究水平來看，RTM技術(shù)的研究發(fā)展方向?qū)ㄎC控制注射機組，增強材料預(yù)成型技術(shù)，低成本模具，快速樹脂固化體系，工藝穩(wěn)定性和適應(yīng)性等。

RTM成型技術(shù)的特點：①可以制造兩面光的制品；②成型效率高，適合于中等規(guī)模的玻璃鋼產(chǎn)品生產(chǎn)（20000件/年以內(nèi)）；③RTM為閉模操作，不污染環(huán)境，不損害工人健康；④增強材料可以任意方向鋪放，容易實現(xiàn)按制品受力狀況例題鋪放增強材料；⑤原材料及能源消耗少；⑥建廠投資少，上馬快。

RTM技術(shù)適用范圍很廣，目前已廣泛用于建筑、交通、電訊、衛(wèi)生、航空航天等工業(yè)領(lǐng)域。已開發(fā)的產(chǎn)品有：汽車殼體及部件、娛樂車構(gòu)件、螺旋漿、8.5m長的風(fēng)力發(fā)電機葉片、天線罩、機器罩、浴盆、沐浴間、游泳池板、座椅、水箱、電話亭、電線桿、小型游艇等。

（1）RTM工藝及設(shè)備 成型工藝 RTM全部生產(chǎn)過程分11道工序，各工序的操作人員及工具、設(shè)備位置固定，模具由小車運送，依次經(jīng)過每一道工序，實現(xiàn)流水作業(yè)。模具在流水線上的循環(huán)時間，基本上反映了制品的生產(chǎn)周期，小型制品一般只需十幾分鐘，大型制品的生產(chǎn)周期可以控制在1h以內(nèi)完成。

成型設(shè)備 RTM成型設(shè)備主要是樹脂壓注機和模具。①樹脂村注機 樹脂壓注機由樹脂泵、注射槍組成。樹脂泵是一組活塞式往復(fù)泵，最上端是一個空氣動力泵。當(dāng)壓縮空氣驅(qū)動空氣泵活塞上下運動時，樹脂泵將桶中樹脂經(jīng)過流量控制器、過濾器定量地抽入樹脂貯存器，側(cè)向杠桿使催化劑泵運動，將催化劑定量地抽至貯存器。壓縮空氣充入兩個貯存器，產(chǎn)生與泵壓力相反的緩沖力，保證樹脂和催化劑能穩(wěn)定的流向注射槍頭。注射槍口后有一個靜態(tài)紊流混合器，可使樹脂和催化劑在無氣狀態(tài)下混合均勻，然后經(jīng)槍口注入模具，混合器后面設(shè)計有清洗劑入口，它與一個有0.28MPa壓力的溶劑罐相聯(lián)，當(dāng)機器使用完后，打開開關(guān)，溶劑自動噴出，將注射槍清洗干凈。②模具 RTM模具分玻璃鋼模、玻璃鋼表面鍍金屬模和金屬模3種。玻璃鋼模具容易制造，價格較低，聚酯玻璃鋼模具可使用2000次，環(huán)氧玻璃鋼模具可使用4000次。表面鍍金屬的玻璃鋼模具可使用10000次以上。金屬模具在RTM工藝中很少使用，一般來講，RTM的模具費僅為SMC的2%～16%。

（2）RTM原材料 RTM用的原材料有樹脂體系、增強材料和填料。

樹脂體系 RTM工藝用的樹脂主要是不飽和聚酯樹脂。

增強材料 一般RTM的增強材料主要是玻璃纖維，其含量為25%～45%（重量比）；常用的增強材料有玻璃纖維連續(xù)氈、復(fù)合氈及方格布。

填料 填料對RTM工藝很重要，它不僅能降低成本，改善性能，而且能在樹脂固化放熱階段吸收熱量。常用的填料有氫氧化鋁、玻璃微珠、碳酸鈣、云母等。其用量為20%～40%?！?成型工藝

袋壓法、熱壓罐法、液壓釜法和熱膨脹模塑法成型

袋壓法、熱壓罐法、液壓釜法和熱膨脹模塑法統(tǒng)稱為低壓成型工藝。其成型過程是用手工鋪疊方式，將增強材料和樹脂（含預(yù)浸材料）按設(shè)計方向和順序逐層鋪放到模具上，達到規(guī)定厚度后，經(jīng)加壓、加熱、固化、脫模、修整而獲得制品。四種方法與手糊成型工藝的區(qū)別僅在于加壓固化這道工序。因此，它們只是手糊成型工藝的改進，是為了提高制品的密實度和層間粘接強度。

以高強度玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、芳綸纖維和環(huán)氧樹脂為原材料，用低壓成型方法制造的高性能復(fù)合材料制品，已廣泛用于飛機、導(dǎo)彈、衛(wèi)星和航天飛機。如飛機艙門、整流罩、機載雷達罩，支架、機翼、尾翼、隔板、壁板及隱形飛機等。（1）袋壓法

袋壓成型是將手糊成型的未固化制品，通過橡膠袋或其它彈性材料向其施加氣體或液體壓力，使制品在壓力下密實，固化。

袋壓成型法的優(yōu)點是：①產(chǎn)品兩面光滑；②能適應(yīng)聚酯、環(huán)氧和酚醛樹脂；③產(chǎn)品重量比手糊高。

袋壓成型分壓力袋法和真空袋法2種：①壓力袋法 壓力袋法是將手糊成型未固化的制品放入一橡膠袋，固定好蓋板，然后通入壓縮空氣或蒸汽（0.25～0.5MPa），使制品在熱壓條件下固化。②真空袋法 此法是將手糊成型未固化的制品，加蓋一層橡膠膜，制品處于橡膠膜和模具之間，密封周邊，抽真空（0.05～0.07MPa），使制品中的氣泡和揮發(fā)物排除。真空袋成型法由于真空壓力較小，故此法僅用于聚酯和環(huán)氧復(fù)合材料制品的濕法成型。（2）熱壓釜和液壓釜法

熱壓釜和液壓釜法都是在金屬容器內(nèi)，通過壓縮氣體或液體對未固化的手糊制品加熱、加壓，使其固化成型的一種工藝。

熱壓釜法 熱壓釜是一個臥式金屬壓力容器，未固化的手糊制品，加上密封膠袋，抽真空，然后連同模具用小車推進熱壓釜內(nèi)，通入蒸汽（壓力為1.5～2.5MPa），并抽真空，對制品加壓、加熱，排出氣泡，使其在熱壓條件下固化。它綜合了壓力袋法和真空袋法的優(yōu)點，生產(chǎn)周期短，產(chǎn)品質(zhì)量高。熱壓釜法能夠生產(chǎn)尺寸較大、形狀復(fù)雜的高質(zhì)量、高性能復(fù)合材料制品。產(chǎn)品尺寸受熱壓釜限制，目前國內(nèi)最大的熱壓釜直徑為2.5m，長18m，已開發(fā)應(yīng)用的產(chǎn)品有機翼、尾翼、衛(wèi)星天線反射器，導(dǎo)彈再入體、機載夾層結(jié)構(gòu)雷達罩等。此法的最大缺點是設(shè)備投資大，重量大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，費用高等。

液壓釜法 液壓釜是一個密閉的壓力容器，體積比熱壓釜小，直立放置，生產(chǎn)時通入壓力熱水，對未固化的手糊制品加熱、加壓，使其固化。液壓釜的壓力可達到2MPa或更高，溫度為80～100℃。用油載體、熱度可達200℃。此法生產(chǎn)的產(chǎn)品密實，周期短，液壓釜法的缺點是設(shè)備投資較大。

（3）熱膨脹模塑法

熱膨脹模塑法是用于生產(chǎn)空腹、薄壁高性能復(fù)合材料制品的一種工藝。其工作原理是采用不同膨脹系數(shù)的模具材料，利用其受熱體積膨脹不同產(chǎn)生的擠壓力，對制品施工壓力。熱膨脹模塑法的陽模是膨脹系數(shù)大的硅橡膠，陰模是膨脹系數(shù)小的金屬材料，手糊未固化的制品放在陽模和陰模之間。加熱時由于陽、陰模的膨脹系數(shù)不同，產(chǎn)生巨大的變形差異，使制品在熱壓下固化?！?成型工藝

噴射成型技術(shù)

噴射成型技術(shù)是手糊成型的改進，半機械化程度。噴射成型技術(shù)在復(fù)合材料成型工藝中所占比例較大，如美國占9.1%，西歐占11.3%，日本占21%。目前國內(nèi)用的噴射成型機主要是從美國進口。

(1)噴射成型工藝原理及優(yōu)缺點

噴射成型工藝是將混有引發(fā)劑和促進劑的兩種聚酯分別從噴槍兩側(cè)噴出，同時將切斷的玻纖粗紗，由噴槍中心噴出，使其與樹脂均勻混合，沉積到模具上，當(dāng)沉積到一定厚度時，用輥輪壓實，使纖維浸透樹脂，排除氣泡，固化后成制品。

噴射成型的優(yōu)點：①用玻纖粗紗代替織物，可降低材料成本；②生產(chǎn)效率比手糊的高2～4倍；③產(chǎn)品整體性好，無接縫，層間剪切強度高，樹脂含量高，抗腐蝕、耐滲漏性好；④可減少飛邊，裁布屑及剩余膠液的消耗；⑤產(chǎn)品尺寸、形狀不受限制。其缺點為：①樹脂含量高，制品強度低；②產(chǎn)品只能做到單面光滑；③污染環(huán)境，有害工人健康。

噴射成型效率達15kg/min，故適合于大型船體制造。已廣泛用于加工浴盆、機器外罩、整體衛(wèi)生間，汽車車身構(gòu)件及大型浮雕制品等。

（2）生產(chǎn)準備

場地 噴射成型場地除滿足手糊工藝要求外，要特別注意環(huán)境排風(fēng)。根據(jù)產(chǎn)品尺寸大小，操作間可建成密閉式，以節(jié)省能源。材料準備 原材料主要是樹脂（主要用不飽和聚酯樹脂）和無捻玻纖粗紗。

模具準備 準備工作包括清理、組裝及涂脫模劑等。

噴射成型設(shè)備 噴射成型機分壓力罐式和泵供式兩種：①泵式供膠噴射成型機，是將樹脂引發(fā)劑和促進劑分別由泵輸送到靜態(tài)混合器中，充分混合后再由噴槍噴出，稱為槍內(nèi)混合型。其組成部分為氣動控制系統(tǒng)、樹脂泵、助劑泵、混合器、噴槍、纖維切割噴射器等。樹脂泵和助劑泵由搖臂剛性連接，調(diào)節(jié)助劑泵在搖臂上的位置，可保證配料比例。在空壓機作用下，樹脂和助劑在混合器內(nèi)均勻混合，經(jīng)噴槍形成霧滴，與切斷的纖維連續(xù)地噴射到模具表面。這種噴射機只有一個膠液噴槍，結(jié)構(gòu)簡單，重量輕，引發(fā)劑浪費少，但因系內(nèi)混合，使完后要立即清洗，以防止噴射堵塞。②壓力罐式供膠噴射機是將樹脂膠液分別裝在壓力罐中，靠進入罐中的氣體壓力，使膠液進入噴槍連續(xù)噴出。安是由兩個樹脂罐、管道、閥門、噴槍、纖維切割噴射器、小車及支架組成。工作時，接通壓縮空氣氣源，使壓縮空氣經(jīng)過氣水分離器進入樹脂罐、玻纖切割器和噴槍，使樹脂和玻璃纖維連續(xù)不斷的由噴槍噴出，樹脂霧化，玻纖分散，混合均勻后沉落到模具上。這種噴射機是樹脂在噴槍外混合，故不易堵塞噴槍嘴。（3）噴射成型工藝控制

噴射工藝參數(shù)選擇：①樹脂含量 噴射成型的制品中，樹脂含量控制在60%左右。②噴霧壓力 當(dāng)樹脂粘度為0.2Pa2s，樹脂罐壓力為0.05～0.15MPa時，霧化壓力為0.3～0.55MPa，方能保證組分混合均勻。③噴槍夾角 不同夾角噴出來的樹脂混合交距不同，一般選用20°夾角，噴槍與模具的距離為350～400mm。改變距離，要高速噴槍夾角，保證各組分在靠近模具表面處交集混合，防止膠液飛失。

噴射成型應(yīng)注意事項：①環(huán)境溫度應(yīng)控制在（25±5）℃，過高，易引起噴槍堵塞；過低，混合不均勻，固化慢；②噴射機系統(tǒng)內(nèi)不允許有水分存在，否則會影響產(chǎn)品質(zhì)量；③成型前，模具上先噴一層樹脂，然后再噴樹脂纖維混合層；④噴射成型前，先調(diào)整氣壓，控制樹脂和玻纖含量；⑤噴槍要均勻移動，防止漏噴，不能走弧線，兩行之間的重疊富庶小于1/3，要保證覆蓋均勻和厚度均勻；⑥噴完一層后，立即用輥輪壓實，要注意棱角和凹凸表面，保證每層壓平，排出氣泡，防止帶起纖維造成毛刺；⑦每層噴完后，要進行檢查，合格后再噴下一層；⑧最后一層要噴薄些，使表面光滑；⑨噴射機用完后要立即清洗，防止樹脂固化，損壞設(shè)備?！?成型工藝

泡沫塑料夾層結(jié)構(gòu)制造技術(shù)

（1）原材料 泡沫塑料夾層結(jié)構(gòu)用的原材料分為面板（蒙皮）材料、夾芯材料和粘接劑。①面板材料 主要是用玻璃布和樹脂制成的薄板，與蜂窩夾層結(jié)構(gòu)面板用的材料相同。②粘接劑 面板和夾芯材料的粘接劑，主要取決于泡沫塑料種類，如聚苯乙烯泡沫塑料，不能用不飽和聚酯樹脂粘接。③泡沫夾芯材料 泡沫塑料的種類很多，其分類方法有兩種：一種是按樹脂基體分，可分為：聚氯乙烯泡沫塑料，聚苯乙烯泡沫塑料，聚乙烯泡沫塑料，聚氨酯泡沫塑料，酚醛，環(huán)氧及不飽和聚酯等熱固性泡沫塑料等。另一種是近硬度分，可分為硬質(zhì)、半硬質(zhì)和軟質(zhì)三種。用泡沫塑料芯材生產(chǎn)夾層結(jié)構(gòu)的最大優(yōu)點是防寒、絕熱，隔音性能好，質(zhì)量輕，與蒙面粘接面大，能均勻傳遞荷載，抗沖擊性能好等。

（2）泡沫塑料制造技術(shù) 生產(chǎn)泡沫塑料的發(fā)泡方法較多，有機械發(fā)泡法、惰性氣體混溶減壓發(fā)泡法、低沸點液體蒸發(fā)發(fā)泡法、發(fā)泡劑分解放氣發(fā)泡法和原料組分相互反應(yīng)放氣發(fā)泡法等。①機械發(fā)泡法 利用強烈機械攪拌，將氣體混入到聚合物溶液、乳液或懸浮液中，形成泡沫體，然后經(jīng)固化而獲得泡沫塑料。②惰性氣體混溶減壓發(fā)泡法 利用惰性氣體（如氮氣、二氧化碳等）無色、無臭、難與其它化學(xué)元素化合的原理，在高壓下壓入聚合物中，經(jīng)升溫、減壓、使氣體膨脹發(fā)泡。③低沸點液體蒸發(fā)發(fā)泡法 將低沸點液體壓入聚合物中，然后加熱聚合物，當(dāng)聚合物軟化、液體達到沸點時，借助液體氣化產(chǎn)生的蒸氣壓力，使聚合物發(fā)泡成泡沫體。④化學(xué)發(fā)泡劑發(fā)泡法 借助發(fā)泡劑在熱作用下分解產(chǎn)生的氣體，使聚合物體積膨脹，形成泡沫塑料。⑤原料化學(xué)反應(yīng)發(fā)泡法 此法是利用能發(fā)泡的原料組分，相互反應(yīng)放出二氧化碳或氮氣等使聚合物膨脹發(fā)泡成泡沫體。

（3）泡沫塑料夾層結(jié)構(gòu)制造 泡沫塑料夾層結(jié)構(gòu)的制造方法有：預(yù)制粘接法、現(xiàn)場澆注成型法和連續(xù)機械成型法三種。①預(yù)制粘接法 將蒙皮和泡沫塑料芯材分別制造，然后再將它們粘接成整體。預(yù)制成型法的優(yōu)點是能適用各種泡沫塑料，工藝簡單，不需要復(fù)雜機械設(shè)備等。其缺點是生產(chǎn)效率低，質(zhì)量不易保證。②整體澆注成型法 先預(yù)制好夾層結(jié)構(gòu)的外殼，然后將混合均勻的泡沫料漿澆入殼體內(nèi)，經(jīng)過發(fā)泡成型和固化處理，使泡沫漲滿腔體，并和殼體粘接成一個整體結(jié)構(gòu)。③連續(xù)成型法 適用于生產(chǎn)泡沫塑料夾層結(jié)構(gòu)板材。其它成型工藝

聚合物基復(fù)合材料的其它成型工藝，主要指離心成型工藝、澆鑄成型工藝、彈性體貯存樹脂成型工藝（ERM）、增強反應(yīng)注射成型工藝（RRIM）等。

1、離心成型工藝

離心成型工藝在復(fù)合材料制品生產(chǎn)中，主要是用于制造管材（地埋管），它是將樹脂、玻璃纖維和填料按一定比例和方法加入到旋轉(zhuǎn)的模腔內(nèi)，依靠高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力，使物料擠壓密實，固化成型。

離心玻璃鋼管分為壓力管非壓力管兩類，其使用壓力為0～18MPa。這種管的管徑一般為φ400～φ2500mm，最大管徑或達5m，以φ1200mm以上管徑經(jīng)濟效果最佳，離心管的長度2～12m，一般為6 m。

離心玻璃鋼管的優(yōu)點很多，與普通玻璃鋼管和混凝土管相比，它強度高、重量輕，防腐、耐磨（是石棉水泥管的5～10倍）、節(jié)能、耐久（50年以上）及綜合工程造價低，特別是大口徑管等；與纏繞加砂玻璃鋼管相比，其最大特點是剛度大，成本低，管壁可以按其功能設(shè)計成多層結(jié)構(gòu)。離心法制管質(zhì)量穩(wěn)定，原材料損耗少，其綜合成本低于鋼管。離心玻璃鋼管可埋深15m，能隨真空及外壓。其缺點是內(nèi)表面不夠光滑，水力學(xué)特性比較差。

離心玻璃鋼管的應(yīng)用前景十分廣闊，其主要應(yīng)用范圍包括：給水及排水工程干管，油田注水管、污水管、化工防腐管等。

（1）原材料

生產(chǎn)離心管的原材料有樹脂、玻璃纖維及填料（粉狀和粒狀填料）等。

樹脂 應(yīng)用最廣的是不飽和聚酯樹脂，可根據(jù)使用條件和工藝要求選擇樹脂牌號和固化劑。

增強材料 主工是玻璃纖維及其制品。玻纖制品有連續(xù)纖維氈、網(wǎng)格布及單向布等，制造異形斷面制品時，可先將玻纖制成預(yù)制品，然后放入模內(nèi)。

填料 填料的作是用增加制品的剛度、厚度、降低成本，填料的種類要根據(jù)使用要求選擇，一般為石英砂、石英粉、輝綠巖粉等。（2）工藝流程

離心制管的加料方法與纏繞成型工藝不同，加料系統(tǒng)是把樹脂、纖維和填料的供料裝置，統(tǒng)一安裝在可往復(fù)運動的小車上。

（3）模具 離心法生產(chǎn)玻璃鋼管的模具，主要是鋼模，模具分整體式和拼裝式兩種：小于φ800mm管的模具，用整體式，大于φ800mm管的模具，可以用拼裝式。

模具設(shè)計要保證有足夠的強度和剛度，防止旋轉(zhuǎn)、震動過程中變形。模具由管身、封頭、托輪箍組成。管身由鋼板卷焊而成，小直徑管身可用無縫鋼管。封頭的作用是增加管模端頭的強度和防止物料外流。托輪箍的作用是支撐模具，傳遞旋轉(zhuǎn)力，使模具在離心機上高速度旋轉(zhuǎn)，模具的管身內(nèi)表面必須平整，光滑，一般都要精加工和拋光，保證順利脫模。

2、澆注成型工藝

澆注成型主要用于生產(chǎn)無纖維增強的復(fù)合材料制品，如人造大理石，鈕扣、包埋動、植物標本、工藝品、錨桿固定劑、裝飾板等。

澆注成型比較簡單，但要生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，則需要熟練的操作技術(shù)。

（1）鈕扣生產(chǎn)工藝

用聚酯樹脂澆注的鈕扣，具有硬度高，光澤好，耐磨、耐燙、耐干洗、花色品種多及價格低等優(yōu)點，目前在國內(nèi)外已基本取代了有機玻璃鈕扣，占鈕扣市場80%以上。生產(chǎn)鈕扣的原料主要是不飽和聚酯樹脂、固化劑（引發(fā)劑采用過氧化甲乙酮）和輔助材料（包括色漿、珠光粉、觸變劑等）。

聚酯鈕扣采用離心澆注式棒材澆注法生產(chǎn)，先制成板材或棒材，然后經(jīng)切板、切棒制成鈕扣，再經(jīng)熱處理、刮面、刮底、銑槽、打眼、拋光等工序制成鈕扣。

（2）人造石材生產(chǎn)工藝

人造石材是用不飽和聚酯樹脂和填料制成的。由于所選用的填料不同，制成的人造石材分為人造大理石、人造瑪瑙、人造花崗石和聚酯混凝土等。

生產(chǎn)人造石材的原材料是不飽和聚酯樹脂，填料和顏料：①樹脂 生產(chǎn)人造石材的樹脂分面層和結(jié)構(gòu)層兩各，表面裝飾層樹脂要求收縮性小，有韌性、硬度好，耐熱、耐磨、耐水等，同時要求易調(diào)色。辛戌二醇鄰苯型樹脂用于人造石材，辛戌二醇間苯型樹脂用于生產(chǎn)衛(wèi)生潔具。固化體系，常用過氧化甲乙酮、萘酸鈷溶液。②填料 生產(chǎn)人造石材的填料有很多，生產(chǎn)人造大理石的填料是大理石粉，石英粉、白云石粉、碳酸鈣粉等，生產(chǎn)人造花崗石的填料是用粒料級配，不同品種花崗石用不同色彩的粒料，生產(chǎn)人瑪瑙的填料要有一定透明性，一般選用氫氧化鋁或三氧化二鋁等。③顏料 生產(chǎn)人造石材需要各色顏料，如制人造大理石或人造瑪瑙浴盆，應(yīng)選擇耐熱、耐水的色漿，制造裝飾板及工藝品時，要選用耐光、耐水及耐久的顏料。生產(chǎn)人造大理石、花崗石板材用的模具材料有玻璃鋼、不銹鋼、塑料、玻璃等。生產(chǎn)人造石板材的模板，要求表面平整，光澤、有足夠的強度和剛度，能經(jīng)受生產(chǎn)過程中的熱應(yīng)力、搬運荷載及碰撞等。

3、彈性體貯樹脂模塑成型技術(shù)

彈性體貯樹脂模塑成型（Elastic Reservir Molding, ERM）是80年代在歐美出現(xiàn)的新工藝，它是用柔性材料（開孔聚氨酯泡沫塑料）作為芯材并滲入樹脂糊。這種滲有樹脂糊的泡沫體留在成型好的ERM材料中間，泡沫體使ERM制成的產(chǎn)品密度降低，沖擊強度和剛度提高，故可稱為壓制成型的夾層結(jié)構(gòu)制品。

ERM與SMC一樣，同屬于模壓成型的片狀模塑料，只是由于ERM具有夾層結(jié)構(gòu)的構(gòu)造，給它帶來優(yōu)于SMC的特點：（1）重量輕：ERM比用氈和SMC制成的制品輕30%以上；（2）ERM制品的比剛度優(yōu)于SMC、鋁和鋼制成的制品；（3）搞沖擊強度高：在增強材料含量相同的條件下，ERM比SMC的抗沖擊強度高很多；（4）物理力學(xué)性能高：在增強材料含量相同的條件下，ERM制品的物理力學(xué)性能優(yōu)于SMC制品；（5）投資費用低：ERM成型機組比SMC機組簡單，ERM制品成型壓力比SMC制品低10倍左右，故生產(chǎn)ERM制品時可以采用低噸位壓機和低強度材料模具，從而減少建投資。

ERM制品生產(chǎn)工藝分為ERM制造和ERM制品成型兩個過程：（1）ERM生產(chǎn)工藝 ERM生產(chǎn)原材料為開孔聚氨酯泡沫塑料，各種纖維制品（如玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維制成的短切氈、連續(xù)纖維氈、針織氈等）和各種熱固性樹脂。其生產(chǎn)過程如下：先在ERM機組上將調(diào)好的樹脂糊浸漬開孔聚氨酯泡沫塑料，通過涂刮器將樹脂糊涂到泡沫上，用壓輥將樹脂糊壓擠到泡沫體的孔內(nèi)，然后將兩層泡沫復(fù)合到一起，最后在上下兩個面鋪放玻纖維氈或其它纖維制品，制成ERM夾層材料，切割成適宜的尺寸，用于壓制成型或貯存。

（2）ERM制品生產(chǎn)工藝 ERM制品生產(chǎn)過程與其它熱固性模壓料（玻纖布或氈預(yù)浸料、SMC等）相比，需要在熱壓條件下固化成型，但成型壓力比SMC小很多，大約是SMC成型壓力的1/10，為0.5～0.7MPa。

ERM技術(shù)目前主要用于汽車工業(yè)材料和輕質(zhì)建筑復(fù)合材料工業(yè)。由于ERM具有夾層結(jié)構(gòu)材料的特點，是適用于生產(chǎn)大型結(jié)構(gòu)的組合部件，各種輕質(zhì)板材，活動房屋、雷達罩，房門等。在汽車工業(yè)中的制品有行李車拖斗、蓋板、儀表盤、保險杠、車門、底板等。

4、增強反應(yīng)注射模塑技術(shù)

增強反應(yīng)注射模塑工藝（Reinforced Reaction Injection Molding, RRIM）是利用高壓沖擊來混合兩種單體物料及短纖維增強材料，并將其注射到模腔內(nèi)，經(jīng)快速固化反應(yīng)形成制品的一種成型方法。如果不用增強材料，則稱為反應(yīng)注射模塑（Reaction Injection Moling, RIM）。采用連續(xù)纖維增強時，稱為結(jié)構(gòu)反應(yīng)注射模塑（Structure Reaction Injection Molding, SRIM）。RRIM的原材料分樹脂體系和增強材料兩類

（1）樹脂體系 生產(chǎn)RRIM的樹脂應(yīng)滯如下要求：①必須由兩種以上的單體組成；②單體在室溫條件下能保持穩(wěn)定；③粘度適當(dāng)，容易用泵輸送；④單體混合后，能快速固化；⑤固化反應(yīng)不產(chǎn)生副產(chǎn)物。應(yīng)用最多的是聚氨酯樹脂、不飽和聚酯樹脂和環(huán)氧樹脂。

（2）增強材料 常用的增強材料有玻璃纖維粉、玻璃纖維和玻璃微珠。為了增加增強材料與樹脂的粘接強度，上述增強材料都采用增強偶聯(lián)劑進行表面處理。

RRIM的工藝特點：①產(chǎn)品設(shè)計自由度大，可以生產(chǎn)大尺寸部件；②成型壓力低（0.35～0.7MPa），反應(yīng)成型時，無模壓應(yīng)力，產(chǎn)品在模內(nèi)發(fā)熱量??；③制品收縮率低，尺寸穩(wěn)定性好，因加有大量填料和增強材料，減少了樹脂固化收縮；④制品鑲嵌件工藝簡便；⑤制品表面質(zhì)量好，玻璃粉和玻璃微珠能提高制品耐磨性和耐熱性；⑥生產(chǎn)設(shè)備簡單，模具費用低，成型周期短，制品生產(chǎn)成本低。

RRIM制品的最大用戶是汽車工為，可做汽車保險杠、儀表盤，高強度RRIM制品可以做汽車的結(jié)構(gòu)材料、承載材料。由于其成型周期短，性能可設(shè)計，在電絕緣工程、防腐工程、機械儀表工業(yè)中代替工程塑料及高分子合金應(yīng)用。

第四篇：樹脂基復(fù)合材料低成本技術(shù)

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樹脂基復(fù)合材料低成本技術(shù)

摘要：樹脂基復(fù)合材料因其比強度高、比模量大而廣泛的應(yīng)用于航空航天等領(lǐng)域。然而其高昂的價格仍然是限制樹脂基復(fù)合材料廣泛應(yīng)用的一大障礙。目前，已經(jīng)有多國學(xué)者針對樹脂基復(fù)合材料低成本化進行了研究，并取得了部分積極成果。本文主要介紹了幾種低成本制造技術(shù)，如自動鋪放技術(shù)、低溫成型預(yù)浸料技術(shù)、電子束固化技術(shù)、液體成型技術(shù)以及樹脂模滲透成型（RFI）技術(shù)。關(guān)鍵詞： 樹脂基

復(fù)合材料

低成本技術(shù)

前言

與傳統(tǒng)金屬材料相比，復(fù)合材料具有密度低、比強度和比模量高、可設(shè)計性強、抗疲勞性能好、耐腐蝕性能好和結(jié)構(gòu)尺寸穩(wěn)定性好等優(yōu)點，在航空航天領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。從20世紀70 年代開始，復(fù)合材料就首先在軍用飛機上少量使用，到了80 年代已在民用飛機上進行了試用。應(yīng)用基本是從非承力結(jié)構(gòu)到次承力結(jié)構(gòu)最后到主承力結(jié)構(gòu)，從部位來說是從尾翼到機翼最后到機身。隨著技術(shù)的不斷成熟，復(fù)合材料在飛機上的用量越來越多，減重效果也越來越明顯[1]。

長期以來，限制復(fù)合材料在飛機上擴大應(yīng)用的原因主要有2個：一是技術(shù)成熟度沒有金屬高；二是復(fù)合材料成本太高，復(fù)合材料構(gòu)件的成本遠遠高于鋁合金構(gòu)件。要想擴大復(fù)合材料在航空上的應(yīng)用，就必須降低復(fù)合材料的成本。本文旨在介紹幾種復(fù)合材料低成本制造技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，如自動鋪放技術(shù)、低溫成型預(yù)浸料技術(shù)、電子束固化技術(shù)、液體成型技術(shù)以及樹脂模滲透成型（RFI）技術(shù)。

一、自動鋪放技術(shù)

用于航空航天器的先進復(fù)合材料構(gòu)件主要采用熱壓罐成型技術(shù)制造。自動鋪放是替代預(yù)浸料人工鋪疊，提高質(zhì)量和生產(chǎn)效率的重要手段。根據(jù)預(yù)浸料形態(tài)，自動鋪放可分為自動鋪帶

[2-3]

與自動鋪絲

[4-5]

兩類：自動鋪帶(Tape laying)采用有隔離襯紙單向預(yù)浸帶(25-300 mm)，多軸機械臂(龍門或臥式)完成鋪放位置定位，鋪帶頭自動完成預(yù)浸帶輸送剪裁、加熱鋪疊與輥壓，整個過程采用數(shù)控技術(shù)自動完成（圖1a所示）；自動鋪絲(Fiber placement)采用多束(最多可達32根)預(yù)浸紗/分切的預(yù)浸窄帶(3-25 mm)，分別獨立輸送、切斷，由鋪絲頭將數(shù)根預(yù)浸紗在壓輥下集束成為一條寬度可變的預(yù)浸帶(寬度通過控制預(yù)浸紗根數(shù)調(diào)整)后鋪放

姓名：

班號：

數(shù)字化設(shè)計和自動化制造，已經(jīng)成為發(fā)達國家飛機復(fù)合材料大型構(gòu)件的主要成型方法：新一代大型飛機B787、A350的所有翼面采用自動鋪帶，而所有機身構(gòu)件采用自動鋪絲。復(fù)合材料的大量應(yīng)用推動了自動鋪放技術(shù)的快速發(fā)展，各類新技術(shù)層出不窮[6]。

二、低溫成型預(yù)浸料技術(shù)

低溫成型預(yù)浸料技術(shù)(Low Temperature Moulding Prepreg Technology)是一種低成本復(fù)合材料生產(chǎn)技術(shù)。先進復(fù)合材料公司早在70年代就開始研制開發(fā)這種技術(shù)，經(jīng)過80年代和90年代的進一步開發(fā)，已經(jīng)成為一種有效的低成本復(fù)合材料生產(chǎn)技術(shù)[7]。

用低溫壓制預(yù)浸料技術(shù)來生產(chǎn)復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件有許多特點，在原材料、工藝、生產(chǎn)技術(shù)、模具、適用性和成本方面有下列特色：（1）不采用熱壓罐固化；

（2）低溫（通常在60℃左右）固化；（3）低壓或真空袋固化；（4）采用無支撐后固化；（5）采用廉價材料制造的模具；（6）采用特種樹脂體系；（7）預(yù)浸料存放壽命較短；（8）可以制造整體大構(gòu)件；（9）適用于單件或小批量生產(chǎn)；（10）成本可降低50%~70%。

低溫成型預(yù)浸料技術(shù)生產(chǎn)復(fù)合材料構(gòu)件必須采用特殊的原材料——專用的樹脂體系。一般樹脂體系由三部分組成：基礎(chǔ)樹脂或其混合物、固化劑或其混合物和增韌劑或其他附加劑。對極大部份復(fù)合材料構(gòu)件而言都采用環(huán)氧樹脂體系。在過去20多年期間研究發(fā)展的環(huán)氧樹脂體系，其固化劑都致力于延長存放壽命和較高固化溫度，亦即樹脂體系的反應(yīng)性很低，預(yù)浸料的穩(wěn)定性很好，較高固化溫度是為了獲得良好的機械性能，雖然這樣的看法并不正確。為了得到可在低溫下固化的樹脂體系，而且可以采用無支撐后固化，先進復(fù)合材料公司研制發(fā)展了專用的LTM預(yù)浸料和樹脂體系，包括： LTM10系列、LTM20系列、LTM30體系、姓名：

班號：

漬模塑成型工藝(See-mann Composites Resin Infusion Manufacturing Process，SCRIMP)、樹脂膜滲透成型工藝(Resin Film Infusion，RFI)和結(jié)構(gòu)反應(yīng)注射模塑成型(Structural Reaction Injection Molding，SRIM)是最常見的先進LCM工藝技術(shù)。這類工藝的共同特點是將纖維預(yù)成型體放入模腔內(nèi)，再將一種或多種液態(tài)樹脂(通常為熱固性樹脂)在壓力作用下注入閉合模中，液態(tài)熱固性樹脂浸漬纖維預(yù)成型體待樹脂固化脫模后得到產(chǎn)品。這種作用壓力可通過模腔內(nèi)形成真空(真空浸漬)、重力，或者由壓力泵或壓力容器來提供[11-13]。與其他的纖維復(fù)合材料制造技術(shù)相比，LCM技術(shù)具有諸多優(yōu)勢：可生產(chǎn)的構(gòu)件范圍廣，可一步浸滲成型帶有夾芯、加筋、預(yù)埋件等的大型構(gòu)件，可按結(jié)構(gòu)要求定向鋪放纖維，且具有高性能低成本制造優(yōu)勢。與傳統(tǒng)的模壓成型和金屬成型工藝相比，LCM模具質(zhì)量輕、成本低、投資小。另外，LCM為閉模成型工藝，能滿足日趨嚴格的苯乙烯揮發(fā)控制法規(guī)的要求。

LCM工藝技術(shù)最早起源于20世紀40年代的Macro法，Macro法相當(dāng)簡單，對模腔抽真空以驅(qū)動浸漬過程，美國海軍承包商用這種方法開發(fā)出了大型玻璃鋼增強塑料船體。在20世紀50年代稱為RTM工藝，該工藝可以生產(chǎn)雙面光滑的產(chǎn)品，樹脂的注射壓力適中，比手糊工藝優(yōu)越，所以得到了發(fā)展。20世紀50年代至70年代，RTM的應(yīng)用很少。到了20世紀80年代，隨著飛行器的承力構(gòu)件及次承力構(gòu)件、國防應(yīng)用、汽車結(jié)構(gòu)件以及高性能體育用品等的開發(fā)，RTM工藝取得了顯著的進展，并且在此基礎(chǔ)上開發(fā)了VARTM、SCRIMP、RFI、SRIM等這些先進的LCM工藝技術(shù)。

LCM工藝技術(shù)是先進復(fù)合材料低成本制備技術(shù)的主要發(fā)展方向[14]。據(jù)報道，歐美等先進工業(yè)國家在該領(lǐng)域開展了大量的研究工作，其研究開發(fā)耗資巨大。我國“863”計劃在“九五”期間在RTM成型技術(shù)取得重要研究進展的基礎(chǔ)上，部署了應(yīng)用LCM技術(shù)制備車用大型結(jié)構(gòu)件以降低高品質(zhì)復(fù)合材料制造成本的研究計劃。

五、樹脂模滲透成型（RFI）技術(shù)

樹脂膜滲透(RFI-resin film infusion)工藝是一種樹脂膜熔滲和纖維預(yù)制體相結(jié)合的樹脂浸漬技術(shù)。其工藝過程[15]是將預(yù)催化樹脂膜或樹脂塊放人模腔內(nèi)，然后在其上覆以縫合或三維編織等方法制成的纖維預(yù)制體等增強材料，再用真空袋封閉模腔，抽真空并加熱模具使模腔內(nèi)的樹脂膜或樹脂塊融化，并在真空

姓名：

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第五篇：陶瓷基復(fù)合材料的復(fù)合機理

陶瓷基復(fù)合材料的復(fù)合機理、制備、生產(chǎn)、應(yīng)用及發(fā)展前景

1.陶瓷基復(fù)合材料的復(fù)合機理

陶瓷基復(fù)合材料是以陶瓷為基體與各種纖維復(fù)合的一類復(fù)合材料。陶瓷基體可為氮化硅、碳化硅等高溫結(jié)構(gòu)陶瓷。這些先進陶瓷具有耐高溫、高強度和剛度、相對重量較輕、抗腐蝕等優(yōu)異性能，其致命的弱點是具有脆性，處于應(yīng)力狀態(tài)時，會產(chǎn)生裂紋，甚至斷裂導(dǎo)致材料失效。而采用高強度、高彈性的纖維與基體復(fù)合，則是提高陶瓷韌性和可靠性的一個有效的方法。纖維能阻止裂紋的擴展，從而得到有優(yōu)良韌性的纖維增強陶瓷基復(fù)合材料。

1．1陶瓷基復(fù)合材料增強體

用于復(fù)合材料的增強體品種很多，根據(jù)復(fù)合材料的性能要求，主要分為以下幾種。

1.1．1纖維類增強體

纖維類增強體有連續(xù)長纖維和短纖維。連續(xù)長纖維的連續(xù)長度均超過數(shù)百。纖維性能有方向性，一般沿軸向均有很高的強度和彈性模量。連續(xù)纖維中又分為單絲和束絲，碳（石墨）纖維、氧化鋁纖維和碳化硅纖維（燒結(jié)法制）、碳化硅纖維是以500~12000根直徑為5.6~14微米的細纖維組成束絲作為增強體使用。而硼纖維、碳化硅纖維是以直徑為95~140微米的單絲作為增強體使用。連續(xù)纖維制造成本高、性能高，主要用于高性能復(fù)合材料。短纖維連續(xù)長度一般幾十毫米，排列無方向性，一般采用生產(chǎn)成本低，生產(chǎn)效率高的噴射成型制造。其性能一般比長纖維低。增強體纖維主要包括無機纖維和有機纖維。

1.1.2顆粒類增強體

顆粒類增強體主要是一些具有高強度、高模量。耐熱、耐磨。耐高溫的陶瓷等無機非金屬顆粒，主要有碳化硅、氧化鋁、碳化鈦、石墨。細金剛石、高嶺土、滑石、碳酸鈣等。主要還有一些金屬和聚合物顆粒類增強體，后者主要有熱塑性樹脂粉末。

1.1.3晶須類增強體

晶須是在人工條件下制造出的細小單晶，一般呈棒狀，其直徑為0.2~1微米，長度為幾十微米，由于其具有細小組織結(jié)構(gòu)，缺陷少，具有很高的強度和模量。

1.1.4金屬絲

用于復(fù)合材料的高強福、高模量金屬絲增強物主要有鈹絲、鋼絲、不銹鋼絲和鎢絲等，金屬絲一般用于金屬基復(fù)合材料和水泥基復(fù)合材料的增強，但前者比較多見。

1.1.5片狀物增強體

用于復(fù)合材料的片狀增強物主要是陶瓷薄片。將陶瓷薄片疊壓起來形成的陶瓷復(fù)合材料具有很高的韌性。

1.2陶瓷基的界面及強韌化理論

陶瓷基復(fù)合材料(CMC)具有高強度、高硬度、高彈性模量、熱化學(xué)穩(wěn)定性

等優(yōu)異性能，被認為是推重比10以上航空發(fā)動機的理想耐高溫結(jié)構(gòu)材料。界面 作為陶瓷基復(fù)合材料重要的組成相，其細觀結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能和失效規(guī)律直接影 響到復(fù)合材料的整體力學(xué)性能，因此研究界面特性對陶瓷基復(fù)合材料力學(xué)性能 的影響具有重要的意義。

1.2.1界面的粘結(jié)形式

（1）機械結(jié)合（2）化學(xué)結(jié)合陶瓷基復(fù)合材料往往在高溫下制備，由于增強體與基體的原子擴散，在界面上更易形成固溶體和化合物。此時其界面是具有一定厚度的反應(yīng)區(qū)，它與基體和增強體都能較好的結(jié)合，但通常是脆性的。

若增強體與基體在高溫時不發(fā)生反應(yīng)，那么在冷卻下來時，陶瓷的收縮大于增強體，由此產(chǎn)生的徑向壓應(yīng)力?與界面剪切應(yīng)力??有關(guān)：? = ? ??，?為摩擦系數(shù)，一般取0.1~0.6。

1.2.2界面的作用

陶瓷基復(fù)合材料的界面一方面應(yīng)強到足以傳遞軸向載荷并具有高的橫向強度；另一方面要弱到足以沿界面發(fā)生橫向裂紋及裂紋偏轉(zhuǎn)直到纖維的拔出。因此，陶瓷基復(fù)合材料界面要有一個最佳的界面強度。強的界面粘結(jié)往往導(dǎo)致脆性破壞，裂紋在復(fù)合材料的任一部位形成并迅速擴展至復(fù)合材料的橫截面，導(dǎo)致平面斷裂。這是由于纖維的彈性模量不是大大高于基體，因此在斷裂過程中，強界面結(jié)合不產(chǎn)生額外的能量消耗。若界面結(jié)合較弱，當(dāng)基體中的裂紋擴展至纖維時，將導(dǎo)致界面脫粘，發(fā)生裂紋偏轉(zhuǎn)、裂紋搭橋、纖維斷裂以至于最后纖維拔出。所有這些過程都要吸收能量，從而提高復(fù)合材料的斷裂韌性。

2.復(fù)合材料的制備與生產(chǎn)

陶瓷基復(fù)合材料的制備工藝主要有以下幾部分組成：粉體制備、增強體（纖維、晶須）制備和預(yù)處理，成型和燒結(jié)。

2.1粉體制備

粉體的性能直接影響到陶瓷的性能，為了獲得性能優(yōu)良的陶瓷基復(fù)合材料，制備出高純、超細、組分均勻分布和無團聚的粉體是很關(guān)鍵的。

陶瓷粉體的制備主要可分為機械制粉和化學(xué)制粉兩種。化學(xué)制粉可獲得性能優(yōu)良的高純、超細、組分均勻的粉體，是一類很有前途的粉體制備方法。但是這類方法或需要較復(fù)雜的設(shè)備，或制備工藝要求嚴格，因而成本也較高。機械法制備多組分粉體工藝簡單、產(chǎn)量大，但得到的粉體組分分布不均勻，特別是當(dāng)某種組分很少的時候，而且這種方法長會給粉體引入雜質(zhì)。除此外，還可用物理法，即用蒸發(fā)-凝聚法。該方法是將金屬原料加熱到高溫，使之汽化，然后急冷，凝聚成分體，該法可制備出超細的金屬粉體。

2.2成型

有了良好的粉體，成型就成了獲得高性能陶瓷復(fù)合材料的關(guān)鍵。坯體在成型中形成的缺陷會在燒成后顯著的表現(xiàn)出來。一般成型后坯體的密度越高則燒成的收縮就越小，制品的尺寸精度越容易控制。陶瓷材料常用的成型方法有：

2.2.1模壓成型

模壓成型是將粉體填充到模具內(nèi)部，通過單向或者雙向加壓，將粉料壓成所需形狀。

2.2.2等靜壓成型

一般等靜壓成型是指將粉料裝入橡膠或塑料等可變形的容器中，密封后放入液壓油或者水等流體介質(zhì)中，加壓獲得所需坯體。

2.2.3熱壓鑄成型

熱壓鑄成型是將粉料與蠟（或其他有機高分子粘合劑）混合后，加熱使蠟（或其他有機高分子粘合劑）熔化，是混合料具有一定流動性，然后將混合料加壓注入模具，冷卻后即可得到致密較結(jié)實的坯體。

2.2.4擠壓成型

擠壓成型就是利用壓力把具有塑性的粉料通過模具擠出，模具的形狀就是成型坯體的形狀。

2.2.5軋模成型

軋模成型是將加入粘合劑的坯料放入相向滾動的壓輥之間，使物料不斷受到擠壓得到薄膜狀坯體的一種成型方法。

2.2.6注漿成型

注漿成型是基于多孔石膏模具能夠吸收水分的物理特性，將陶瓷粉料配成具有流動性的泥漿，然后注入多孔模具內(nèi)（主要為石膏模），水分在被模具（石膏）吸入后便形成了具有一定厚度的均勻泥層，脫水干燥過程中同時形成具有一定強度的坯體。

2.2.7流延法成型

一種陶瓷制品的成型方法，首先把粉碎好的粉料與有機塑化劑溶液按適當(dāng)配比混合制成具有一定黏度的料漿，料漿從容器同流下，被刮刀以一定厚度刮壓涂敷在專用基帶上，經(jīng)干燥、固化后從上剝下成為生坯帶的薄膜，然后根據(jù)成品的尺寸和形狀需要對生坯帶作沖切、層合等加工處理，制成待燒結(jié)的毛坯成品。

2.2.8注射成型

陶瓷料粉與熱塑性樹脂等有機溶劑在注塑機加熱料筒中塑化后，由柱塞或往復(fù)螺桿注射到閉合模具的模腔中形成制品的加工方法。

2.2.9泥漿滲透法

泥漿滲透法是先將陶瓷基體坯料制成泥漿，然后在室溫使其滲入增強預(yù)制體，再干燥就得到所需的陶瓷基復(fù)合材料坯體。

2.3燒結(jié)

在高溫下（低于熔點），陶瓷生坯固體顆粒的相互鍵聯(lián)，晶粒長大，空隙(氣孔)和晶界漸趨減少，通過物質(zhì)的傳遞，其總體積收縮，密度增加，最后成為具有某種顯微結(jié)構(gòu)的致密多晶燒結(jié)體，這種現(xiàn)象稱為燒結(jié)。陶瓷基復(fù)合材料基體常見燒結(jié)方法有普通燒結(jié)、熱致密化方法、反應(yīng)燒結(jié)、微波燒結(jié)和等離子燒結(jié)。

其中反應(yīng)燒結(jié)是指粉末混合料中至少有兩種組分相互發(fā)生反應(yīng)的燒結(jié)。微波燒結(jié)是一種材料燒結(jié)工藝的新方法，它具有升溫速度快、能源利用率高、加熱效率高和安全衛(wèi)生無污染等特點，并能提高產(chǎn)品的均勻性和成品率，改善被燒結(jié)材料的微觀結(jié)構(gòu)和性能，近年來已經(jīng)成為材料燒結(jié)領(lǐng)域里新的研究熱點。

2.4陶瓷基復(fù)合材料特殊的新型制備工藝

2.4.1熔體滲透

熔體滲透是指將復(fù)合材料基體加熱到高溫使其熔化成熔體，然后滲入增強物的預(yù)制體中，再冷卻就得到所需的復(fù)合材料。

2.4.2化學(xué)氣相滲透（CVI）

化學(xué)氣相滲透（CVI）制備陶瓷基復(fù)合材料是將含揮發(fā)性金屬化合物的氣體在高溫反應(yīng)形成陶瓷固體沉積在增強劑預(yù)制體的空隙中，使預(yù)制體逐漸致密而形成陶瓷基復(fù)合材料。

2.4.3由有機聚合物合成由有機聚合物可以合成SiC、Si3N4，并可作為基體制備陶瓷基復(fù)合材料。通常是將增強

體材料和陶瓷粉末與有機聚合物混合，然后進行成型燒結(jié)。

3陶瓷基復(fù)合材料的應(yīng)用

陶瓷基復(fù)合材料具有較高的比強度和比模量，韌性好，在要求質(zhì)量輕的空間及高速切削的應(yīng)用很有前景。

在軍事上和空間應(yīng)用上陶瓷基復(fù)合材料可做導(dǎo)彈的雷達罩，重返空間飛行器的天線窗和鼻錐，裝甲，發(fā)動機零部件，專用燃燒爐內(nèi)襯，軸承和噴嘴等。石英纖維增強二氧化硅，碳化硅增強二氧化硅，碳化鉭增強石墨，碳化硼增強石墨，碳，碳化硅或氧化鋁纖維增強玻璃等可用于上與上述目的。

陶瓷基復(fù)合材料耐蝕性優(yōu)越，生物相容性好，可用作生體材料，也可用作制作內(nèi)燃機零部件。陶瓷件復(fù)合材料可做切削道具，如碳化硅晶須增強氧化鋁刀具切削鎳基合金，鑄鐵和鋼的零件，不但使用壽命增加，而且進刀量和切削速度都可大大提高。

5陶瓷基復(fù)合材料現(xiàn)狀與發(fā)展前景

復(fù)合材料所面臨的問題是：怎樣把不同的材料有效地結(jié)合起來使某些性能得到加強，同時又把成本控制在市場可接受的范圍。目前，只有少數(shù)CMC達到實際應(yīng)用的水平，大多數(shù)尚處于實驗室研究階段，但從其具有的優(yōu)異性能和研究狀況來看，CMC有著非常廣闊的應(yīng)用前景。因而，對CMC的未來發(fā)展趨勢作一預(yù)測是非常有必要和有意義的。

5.1為了保證陶瓷基復(fù)合材料性能的可靠，除了從工藝上盡量保證陶瓷基復(fù)合材料的均一性及完整性之外，對材料性能的準確評價也是一個很重要的問題。因此，無損探傷是一項急待開展的工作。

5.2由宏觀復(fù)合形式向微觀復(fù)合形式發(fā)展。目前應(yīng)用最多的是纖維、晶須補強復(fù)合材料

補強劑尺寸較大屬于宏觀復(fù)合。所謂微觀復(fù)合就是均質(zhì)材料在加工過程中內(nèi)部析出補強劑，（晶體）與剩余基體構(gòu)成的原位復(fù)合材料或用納米級補強劑補強的納米復(fù)合材料。

5.3由結(jié)構(gòu)復(fù)合向結(jié)構(gòu)功能一體化方向發(fā)展。到目前為止，研究的陶瓷基復(fù)合材料基本上是結(jié)構(gòu)復(fù)合型材料。將逐步向結(jié)構(gòu)功能一體化方向發(fā)展，也就是復(fù)合材料既能滿足力學(xué)性能的要求，同時還具有其他物理、化學(xué)和電學(xué)性能。

5.4從一元補強、雙元混雜復(fù)合向多元混雜方向發(fā)展。用纖維、晶須或顆粒補強劑的陶瓷復(fù)合材料已經(jīng)取得良好的效果，同時二種補強劑雙元混雜的復(fù)合材料也取得了一定進展，將會向多元混雜的方向發(fā)展。比如在混雜的纖維補強劑中還可以加入顆粒填料二種以上的納米顆粒同時彌散的復(fù)合材料，多元混雜有可能制備出超強度、超韌性的高性能陶瓷材料。

5.5由復(fù)合材料的常規(guī)設(shè)計向電子計算機輔助設(shè)計發(fā)展

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