复合材料聚合物基复合材料课件.pptx
3-1 聚合物基复合材料的发展史,聚合物基复合材料：这种材料是用短切的或连续纤维及其织物增强热固性或热塑性树脂基体，经复合而成。树脂基复合材料（Resin Matrix Composite）,纤维增强塑料（Fiber Reinforced Plastics），是目前技术比较成熟且应用最为广泛的一类复合材料。,1932年，树脂基复合材料在美国出现。1940年，以手糊成型制成了玻璃纤维增强聚酯的军用飞机的雷达罩，其后不久，美国莱特空军发展中心设计制造了一架以玻璃纤维增强树脂为机身和机翼的飞机，1944年试飞成功。,聚合物基复合材料的发展史,1946年，纤维缠绕成型技术在美国出现，为纤维缠绕压力容器的制造提供了技术贮备。1949年，研究成功玻璃纤维预混料并制出了表面光洁，尺寸、形状准确的复合材料模压件。,1950年，真空袋和压力袋成型工艺研究成功，并制成直升飞机的螺旋桨。60年代，玻璃纤维-聚酯树脂喷射成型技术得到了应用，使手糊工艺的质量和生产效率大为提高。1961年，片状模塑料（Sheet Molding Compound,简称SMC）在法国问世，利用这种技术可制出大幅面表面光洁，尺寸、形状稳定的制品，如汽车、船的壳体以及卫生洁具等大型制件，从而更扩大了树脂基复合材料的应用领域。拉挤成型工艺的研究始于50年代，60年代中期实现了连续化生产，在70年代拉挤技术又有了重大的突破，近年来发展更快。,70年代树脂反应注射成型（Reaction Injection Molding,简称RIM）和增强树脂反应注射成型（Reinforced Reaction Injection Molding,简称RRIM）两种技术研究成功，进一步改善了手糊工艺，使产品两面光洁，现已大量用于卫生洁具和汽车的零件生产。1972年美国PPG公司研究成功热塑性片状模型料成型技术。其最大特点是改变了热塑性基体复合材料生产周期长、废料不能回收问题，并能充分利用塑料加工的技术和设备，因而发展得很快。制造管状构件的工艺除缠绕成型外，80年代又发展了离心浇铸成型法。,20世纪70年代，进入先进复合材料（Advanced Composite Materials,简称ACM）阶段。有三件值得一提的成果：第一件是美国全部用碳纤维复合材料制成一架八座商用飞机-里尔芳2100号，并试飞成功，这架飞机仅重567kg，它以结构小巧、重量轻而称奇于世。,第二件是采用大量先进复合材料制成的哥伦比亚号航天飞机，年月日首次发射。这架航天飞机用碳纤维/环氧树脂制作长18.2m、宽4.6m的主货舱门，用凯芙拉纤维/环氧树脂制造各种压力容器，用硼/铝复合材料制造主机身隔框和翼梁，用碳/碳复合材料制造发动机的喷管和喉衬，发动机组的传力架全用硼纤维增强钛合金复合材料制成，被覆在整个机身上的防热瓦片是耐高温的陶瓷基复合材料。在这架代表近代最尖端技术成果的航天飞行器上使用了树脂、金属和陶瓷基复合材料。,第三件是在波音-767大型客机上使用了先进复合材料作为主承力结构，这架可载80人的客运飞机使用碳纤维、有机纤维、玻璃纤维增强树脂以及各种混杂纤维的复合材料制造了机翼前缘、压力容器、引擎罩等构件，不仅使飞机结构重量减轻，还提高了飞机的各种飞行性能。,聚合物基复合材料在中国的发展,中国的复合材料起始于1958年，首先用于军工制品，而后逐渐扩展到民用。1958年以手糊工艺研制了玻璃钢艇，以层压和卷制工艺研制玻璃钢板、管和火箭弹。1961年研制成用于远程火箭的玻璃纤维-酚醛树脂烧蚀防热弹头。1962年引进不饱和聚酯树脂、喷射成型和蜂窝夹层结构成型技术，并制造了玻璃钢的直升机螺旋桨叶和风洞叶片，同年开始纤维缠绕工艺研究并生产出一批氧气瓶等压力容器。,1970年用玻璃钢蜂窝夹层结构制造了一座直径44m的雷达罩。自70年代以后玻璃钢复合材料逐渐转向民用。1981年复合材料的年产量为1.5万吨，到1986年达到6.5万吨，年增长率为13%。1987年以后大量引进国外先进技术，如在原材料方面引进了池窑拉丝、短切毡、表面毡、喷射纱、缠绕纱以及各种牌号树脂和辅助材料的生产技术。,从生产工艺来看，尽管引进了不少先进技术设备，但利用率不高，所有制品仍有80%是手糊成型，仅有20%由缠绕、拉挤、SMC及RTM等设备成型，因此玻璃钢工业的生产潜力很大。在成型工艺方面引进了制造管罐的大型缠绕系统、拉挤工艺生产线、SMC生产线、连续制板机组、树脂传递模型机组、喷射成型技术、树脂注射成型技术等先进工艺和设备，形成了研究、设计、生产及原材料相互配套较完整的工业体系。逐步实现由手糊到机械化自动化的转变。但总的水平与国外先进技术还有一定距离。,3-2 聚合物基复合材料的分类及性能,聚合物基复合材料（PMC）通常按两种方式分类。一种以基体性质不同分为热固性树脂基复合材料和热塑性树脂基复合材料.,一、分 类,另一种按增强剂类型及在复合材料中分布状态分类.,二、聚合物基复合材料的性能特点,1.高比强度、高比模量,5.工艺性好。,4耐烧蚀性能好,2耐疲劳,3.阻尼减振性好,另外还具有：可设计性强；耐腐蚀；热膨胀系数低，尺寸稳定等特点。,比强度是材料的强度和密度之比值，比模量是材料的模量与密度之比值。在质量相等的前提下，它是衡量材料承载能力和刚度特性的指标。复合材料的高比强度和高比模量来源于增强纤维的高性能和低密度。,1.高比强度、高比模量,2耐疲劳多数金属材料疲劳极限仅为其拉伸强度的30-50，而CFRP可达70-80。复合材料的破坏有明显预兆，可以在事先检测出来，而金属的疲劳破坏则是突发性的。复合材料中纤维与基体的界面能阻止裂纹的扩展，其疲劳总是从纤维的薄弱环节开始，裂纹扩展或损伤逐步进行，时间长，所以破坏前有明显的预兆。,3.阻尼减振性好受力结构的自振频率除了与结构本身形状有关外，还同结构材料的比模量平方根成正比。所以复合材料有较高的自振频率。同时，复合材料基体与纤维的界面有较大的吸收振动能量的能力，致使材料的振动阻尼较高，一旦振起来，在短时间内也能停下来。,4.耐烧蚀性能好烧蚀材料的作用是在突然受热或极高温度下燃烧分解而遗留一层炭质耐热层以起隔热作用。聚合物基复合材料的比热容大，熔化热和气化热也大，高温下吸收大量的热能，是良好的耐烧蚀材料。,5.工艺性好。制造工艺简单，过载时安全性好。,设计性强 由于纤维复合材料的各向异性，与之相关的是性能的可设计性。由于控制其性能的因素很多，增强剂类型、基体类型、纤维的排列方向、铺层次层、层数、成型工艺等都可以根据使用目的和要求不同而进行选择，因而易于对PMC结构进行最优化设计，做到安全可靠，经济合理。如BFRP具有优异的压缩性能(其压缩强度高于其拉伸强度)，可用于制造受压杆体，KFRP的拉伸强度高而压缩性能很差，应避免其承受压缩载荷而应使其承受拉伸载荷。,热膨胀系数低，尺寸稳定 FRP具有比金属材料低得多的热膨胀系数，CFRP的热膨胀系数接近零。而且，通过合适铺层设计，可使热膨胀系数进一步降低。,耐腐蚀 FRP的耐腐蚀性(如耐酸碱、耐盐水等)比金属材料如钢、铝要好得多。常用FRP来制造化工设备的防腐管道。玻璃纤维增强塑料在很多场合下的应用主要不是利用其结构特性而是考虑其防腐性能。,3-2 聚合物基体,基体材料的作用均衡载荷、传递载荷保护纤维，防止纤维磨损决定复合材料一些性能，如耐热性、耐腐蚀性、耐溶剂、抗辐射及吸湿性、横向性能、剪切性能等决定复合材料成型工艺方法及工艺参数选择对复合材料的一些性能有重要影响，如纵向拉伸、尤其是压缩性能、疲劳性能、断裂韧性等,复合材料用树脂基体,热固性树脂：环氧树脂、不饱和聚酯树脂、酚醛树脂等热塑性树脂：聚烯烃、聚酰胺、聚砜、聚甲醛、聚苯醚等,热固性聚合物，通过化学交联由液态树脂转变成硬而脆的固体物质，交联导致了高分子链的三维网络的紧密键合的形成。,复合材料用树脂基体,热塑性树脂：聚烯烃、聚酰胺、聚砜、聚甲醛、聚苯醚等,热塑性塑料分子间没有交联。热塑性塑料的强度和刚度来源于单体链节所固有的性质及其高分子量。由此可以肯定，在非晶态热塑性塑料中存在着高度集中的分子缠结，这些缠结起着交联的作用。,一、热固性树脂(Thermosetting resin),1.不饱和聚酯树脂(UP-Unsaturated Polyester Resin),不饱合聚酯:含有非芳族的不饱和键,是由不饱合二元酸或酸酐、饱合二元酸或酸酐与二元醇经缩聚反应合成的低聚物。将其溶解在乙烯类单体中所形成的溶液称不饱合聚酯树脂。,聚酯包括饱和聚酯和不饱和聚酯。饱和聚酯：没有非芳族的不饱和键,UP的固化是由聚酯中的双键，在引发剂(如过氧化物)作用下与固化剂苯乙烯(或MMA)共聚形成高交联度的三维网状结构而完成的。,2.环氧树脂（Epoxy resin）,环氧树脂是种分子中含有两个或两个以上活性环氧基团的高分子化合物。,分子结构是以分子链中含有活泼的环氧基团为其特征，环氧基团可以位于分子链的末端、中间或成环状结构。由于分子结构中含有活泼的环氧基团，使它们可与多种类型的固化剂发生交联反应而形成不溶、不熔的具有三向网状结构的高聚物。,在加热条件下即能固化，无须添加固化剂粘附力强，树脂中含有极性的醚键和羟基酸、碱对固化反应起促进作用已固化的树脂有良好的压缩性能，良好的耐水、耐化学介质和耐烧蚀性能良好的尺寸稳定性和耐久性,环氧树脂特点,3.酚醛树脂（Phenolics）,酚醛树脂是由酚类(主要是苯酚)和醛类(主要是甲醛)聚合生成的一类树脂，它是最早工业化的热固性合成树脂。,大量用于粉状压塑料、短纤维增强塑料。树脂固化过程中有小分子析出，故需在高压下进行，固化时体积收缩率大，树脂对纤维的粘附性不够好，断裂延伸率低，脆性大。,苯酚,甲醛,聚酰亚胺树脂PI是一类耐高温树脂，它通常有热固性(不熔性)和热塑性两类，使用温度可达180-316，个别甚至高达371。PI是由芳香族四酸二酐与芳香族二氨经缩聚反应合成的。,4.聚酰亚胺树脂(Polyimide Resin),酐,芳香族二氨,二、热塑性树脂（Thermoplastic resin）,所有的热塑性树脂，如聚烯烃、聚醚、聚酰胺、聚酯、聚甲醛、聚矾等都可作为复合材料基体。它们通常用2040 的短纤维增强，拉伸强度和弹性模量可提高12倍，可明显改善蠕变性能，提高热变形温度和导热系数，降低线膨胀系数，增加尺寸稳定性，降低吸湿率，抑制应力开裂,提高疲劳性能等等。,聚醚砜,聚醚醚酮,聚苯硫醚,聚酰胺酰亚胺,聚醚酰亚胺,聚酰亚胺,聚合物基复合材料的制造把复合材料的制造和产品的制造融合为一体。根据增强体和基体材料种类的不同，需要应用不同的制造工艺和方法。,3-3 聚合物基复合材料的制备及成型工艺,聚合物基复合材料的制造过程：,预浸料的制造、制件的铺层、固化及制件的 处理与机械加工等。1.预浸料制备 预浸料是指定向排列的连续纤维（单向、织物）浸渍树脂后所形成的厚度均匀的薄片状半成品。,预浸料制备：,预浸料一般要储存在18度以下，以保证使用时具有合适的粘度、铺覆性和凝胶时间等。,2.制件成型固化工艺,一是成型，即将预浸料按产品的要求，铺置成一定的形状，一般就是产品的形状;二是固化，即把已铺置成一定形状的叠层预浸料，在温度、时间和压力等因素影响下使形状固定下来，并能达到预期的性能要求。,3.生产中采用的成型工艺,(1)手糊成型(2)喷射成型(3)树脂传递成型(4)树脂膜熔浸成型(5)真空袋成型(6)模压成型工艺(7)纤维缠绕成型(8)反应注射成型(9)拉挤成型(10)离心成型工艺(11)浇注成型工艺,一、手糊成型工艺（handlayup),手糊成型示意图,手糊工艺是聚合物基复合材料制造中最早采用和最简单的方法。工艺过程：先在磨具上涂刷一层脱膜剂，然后加入含有固化剂的树脂混合物，再在其上铺贴一层按要求剪裁好的纤维织物，用刷子、压辊或刮刀压挤织物，使其均匀浸胶并排除气泡，,再涂刷树脂混合物和铺贴第二层纤维织物，反复上述过程直至达到所需厚度为止。然后再固化、脱膜、修边，得到复合材料制品。,手糊成型不受产品尺寸和形状限制，适宜于尺寸大、批量小、形状复杂产品的生产。设备简单，投资少，设备折旧费低。工艺简便。易于满足产品设计要求，可以在产品不同部位任意增补增强材料。制品树脂含量较高，耐腐蚀性好。,优 点：,缺 点：生产效率低，劳动强度大，劳动卫生条件差。产品质量不易控制，性能稳定性不高。产品力学性能较低。,典型产品：舰艇、风力发电机叶片、游乐设备、冷却塔壳体、建筑模型.,二、喷射成型（Spray Molding),喷射成型技术是手糊成型的改进，半机械化程度。喷射成型技术在复合材料成型工艺中所占比例较大，如美国占9.1%，西欧占11.3%，日本占21%。目前国内用的喷射成型机主要是从美国进口。,喷射成型工艺是将混有引发剂和促进剂的两种聚酯分别从喷枪两侧雾化喷出，同时将切断的玻纤粗纱，由喷枪中心喷出，使其与树脂均匀混合，沉积到模具上，当沉积到一定厚度时，用辊轮压实，使纤维浸透树脂，排除气泡，固化后成制品。,喷射成型示意图,喷射成型的优点：用玻纤粗纱代替织物，可降低材料成本；生产效率比手糊的高24倍；产品整体性好，无接缝，层间剪切强度高，树脂含量高，抗腐蚀、耐渗漏性好；可减少飞边，裁布屑及剩余胶液的消耗；产品尺寸、形状不受限制。,缺 点：树脂含量高，制品强度低；产品只能做到单面光滑；污染环境，有害工人健康。,典型产品：适用于制造船体、浴盆、汽车壳体、容器、板材等大型部件。,树脂传递成型示意图,RTM它是一种闭模成型的工艺方法。,基本工艺过程：将液态热固性树脂（通常为不饱和聚酯）及固化剂，由计量设备分别从储桶内抽出，经静态混合器混合均匀。注入事先铺有玻璃纤维增强材料的密封模内，经固化、脱模后加工而制成制品。,三、树脂传递成型（Resin Transfer Molding，RTM）,优 点：可以制造两面光的制品，尺寸稳定，容易组合；成型效率高，适合于中等规模的玻璃钢产品生产（20000件/年以内）；RTM为闭模操作，不污染环境，不损害工人健康；增强材料可以任意方向铺放，容易实现按制品受力状况铺放增强材料；原材料及能源消耗少；建厂投资少，上马快。,不易制作较小产品；因要承压，故模具较手糊与喷射工艺用模具要重和复杂，价位也高一些；有未被浸渍的材料，导致边角料浪费；工艺难度大，注胶周期长，注胶质量不宜控制。,典型产品,汽车壳体及部件、娱乐车构件、螺旋浆、8.5m长的风力发电机叶片、天线罩、机器罩、浴盆、沐浴间、游泳池板、座椅、水箱、电话亭、电线杆、小型游艇。,缺 点,四、树脂膜熔浸成型（RFI-Resin Film Infusion),树脂膜熔浸成型是将树脂膜熔浸与纤维预制体相结合的一种树脂浸渍技术。,树脂膜熔浸成型示意图,RFI成型过程：将树脂制成树脂膜或稠状树脂块，放于模具底部，其上层覆以纤维预制体，将模腔封装，加热并在一定的压力或真空下，树脂熔融软化并由下向上爬升,浸渍预成型体，然后固化成型。,优点 1）空隙率低，可精确获得高的纤维含量；2）铺层清洁，有利于健康和安全（似预浸）；3）可较预浸法成本低。缺点 1）目前仅用于宇航工业，还未推广；2）模具要求能经受树脂膜片的工艺温度（低温固化即需60-100C）；3）要求所用芯材能经受工艺温度和压力.典型产品 飞机雷达罩、舰艇声纳整流罩。播音-麦道公司用此技术制造了一个长12.19米、宽2.44米的大型机翼部件。适合大尺寸复合材料的制造。,RFI与RTM的比较,RTM可在无压力下固化成型，而RFI通常需要自下而上的压力环境。RFI技术无需RTM工艺的专业设备，模具也较RTM简单。RFI的树脂流动方向为纵向，相对于RTM（横向流动），缩短了树脂流动浸渍纤维的路径，使纤维更容易被树脂浸润。RFI工艺不要求树脂粘度足够低，可以是高粘度甚至是粉末固体树脂，只要在一定温度下能流动浸润纤维即可。RTM、RFI无需预浸料，缩短了工艺流程，降低了成本。,RFI与RTM两种工艺被认为是综合性能最优，有可能摆脱复合材料高成本的办法。,五、真空袋成型（Vacuum bag process),真空袋成型工艺示意图,真空袋成型是手糊法与喷射法的延伸。将手糊或喷射好的积层树脂与模具放在一 起，在积层上覆以橡胶袋，周边密封，再用真空泵抽真空，积层从而受到不大于1个气压的压力，而被压实、成型。,优 点1）采用普通的湿法铺层技术，可获得高纤维含量的制品；2）可制造大尺寸产品；3）产品两面光；适合1.5mm以下复合板材。4）由于压力，树脂流经结构纤维，纤维得以较好地浸渍树脂；5）有利于操作人员健康和安全；真空袋减少了固化时逸出的挥发性物质。,缺点1）额外的工艺过程增加了劳动力和袋材成本；2）要求操作人员有较高的技术熟练水平，树脂混合和含量控制基本上仍然取决于操作人员的技术；3）生产效率不高。典型产品 艇、赛车、芯材粘结、飞机鼻锥雷达罩、机翼、方向舵,六、模压成型工艺（Compress Molding）,模压成型工艺是复合材料生产中最古老而又富有无限活力的一种成型方法。它是将一定量的预混料或预浸料加入金属对模内，经加热、加压固化成型的方法。,加热加压的作用,使模压料塑化、流动，充满空腔，并使树脂发生固化反应。,主要优点：生产效率高，便于实现专业化和自动化生产；产品尺寸精度高，重复性好；表面光洁，无需二次修饰；能一次成型结构复杂的制品；因为批量生产，价格相对低廉。,模压成型的不足之处在于模具制造复杂，投资较大。难点在于它的模具结构形式的选择，模具各模块协调配合以及零件的脱模取出技巧，因为纤维复合材料的层间剪切强度较低，易于分层。,一般只适于制备中、小型玻璃钢制品。,七、纤维缠绕成型(Fibre Winding),纤维缠绕成型是将浸渍了树脂胶液的纤维，在一定张力下按照一定规律缠绕到芯模上，然后在加热或常温下固化成型。,决定产品形状的模具,纤维缠绕成型工艺示意图,绕线筒,张力控制器,预浸槽,小车,吐丝嘴,芯模,优点:因纤维以合理的线形铺设，承担负荷，复合材料制品的结构特性非常高；可制得耐腐蚀、耐压、耐热的两端封闭制品；可大批量生产和自动化;铺放材料快、经济、可用无捻粗纱，材料费用低；机械成型，复合材料材质及方向性均匀，质量稳定。,缺点制品形状限于圆柱形或其它回转体；纤维不易沿制品长度方向精确排列；对于大型制品，芯模成本高；成品外表不是“模制”的，不尽人意；典型产品管道、贮罐、气瓶（消防呼吸气瓶、压缩天然气瓶等）、固体火箭发动机壳体。,八、反应注射成型(Reaction Injection Molding，RIM）,反应注射成型是集聚合与加工于一体的聚合物加工方法。其基本原理是将两种或两种以上的组分在混合区压力（0.5MPa）混合后，即在压力（0.5-1.5MPa）下注射到闭模中，迅速发生聚合反应固化成型。与热塑性塑料注射成型的区别在于成型过程中同时发生化学反应。,反应注射成型工艺示意图,增强反应注射成型技术（Reinforced Reaction Injection Molding,RRIM）是利用高压冲击来混合两种单体物料及短纤维增强材料，并将其注射到模腔内，经快速固化反应形成制品的一种成型方法。,RRIM的原材料分树脂体系和增强材料两类(1)树脂体系 生产RRIM的树脂应有如下要求：必须由两种以上的单体组成；单体在室温条件下能保持稳定；粘度适当，容易用泵输送；单体混合后，能快速固化；固化反应不产生副产物。应用最多的是聚氨酯树脂、不饱和聚酯树脂和环氧树脂。反应单体的活性大，混合后必须一次注完。,（2）增强材料 常用的增强材料有玻璃纤维粉、玻璃纤维和玻璃微珠。,RRIM的工艺特点：产品设计自由度大，可以生产大尺寸部件；成型压力低（0.350.7MPa），反应成型时，无模压应力，产品在模内发热量小；制品收缩率低，尺寸稳定性好，因加有大量填料和增强材料，减少了树脂固化收缩；制品镶嵌件工艺简便；制品表面质量好，玻璃粉和玻璃微珠能提高制品耐磨性和耐热性；生产设备简单，模具费用低，成型周期短，制品生产成本低。,RRIM制品的最大用户是汽车工业，可做汽车保险杠、仪表盘，高强度RRIM制品可以做汽车的结构材料、承载材料。,九、拉挤成型（Pultrusion),拉挤成型工艺是将浸渍树脂胶液的连续玻璃纤维，在牵引力的作用下，通过挤压模具成型、固化，连续不断地生产长度不限的玻璃钢型材。这种工艺最适于生产各种断面形状的玻璃钢型材，如棒、管、实体型材（工字形、槽形、方形型材）和空腹型材（门窗型材、叶片等）.,拉挤成型工艺示意图,其优点是：生产过程完全实现自动化控制，生产效率高；拉挤成型制品中纤维含量可高达80%，浸胶在张力下进行，能充分发挥增强材料的作用，产品强度高；制品纵、横向强度可任意调整，可以满足不同力学性能制品的使用要求；生产过程中无边角废料，产品不需后加工，故较其它工艺省工，省原料，能耗低；制品质量稳定，重复性好，长度可任意切断。,缺点是产品形状单调，只能生产线形型材，而且横向强度不高。,十、离心成型工艺,离心成型工艺在复合材料制品生产中，主要是用于制造管材（地埋管），它是将树脂、玻璃纤维和填料按一定比例和方法加入到旋转的模腔内，依靠高速旋转产生的离心力，使物料挤压密实，固化成型。主要产品：离心玻璃钢管,离心玻璃钢管的优点：与普通玻璃钢管和混凝土管相比，它强度高、重量轻，防腐、耐磨（是石棉水泥管的510倍）、节能、耐久（50年以上），综合工程造价低，特别是大口径管等；与缠绕加砂玻璃钢管相比，其最大特点是刚度大，成本低，管壁可以按其功能设计成多层结构。离心法制管质量稳定，原材料损耗少，其综合成本低于钢管。离心玻璃钢管可埋深15m，能耐一定的真空及外压。,离心玻璃钢管的应用前景十分广阔，其主要应用范围包括：给水及排水工程干管，油田注水管、污水管、化工防腐管等。,缺点是内表面不够光滑，水力学特性比较差。,十一、浇注成型工艺,浇注成型主要用于生产无纤维增强的复合材料制品，如人造大理石，钮扣，包埋动、植物标本，工艺品，锚杆固定剂，装饰板等。浇注成型比较简单，但要生产出优质产品，则需要熟练的操作技术。,（1）钮扣生产工艺 用聚酯树脂浇注的钮扣，具有硬度高，光泽好，耐磨、耐烫、耐干洗、花色品种多及价格低等优点，目前在国内外已基本取代了有机玻璃钮扣，占钮扣市场80%以上。,（2）人造石材生产工艺人造石材是用不饱和聚酯树脂和填料制成的。由于所选用的填料不同，制成的人造石材分为人造大理石、人造玛瑙、人造花岗石和聚酯混凝土等。,3-4 复合材料成型工艺分类及选择,按开、闭模分类,闭模成型：模压成型、树脂传递成型（RTM）、注射成型等等,开模成型：手糊成型、喷射成型、真空袋成型、压力袋成型、热压罐成型、拉挤成型、纤维缠绕成型、离心浇铸成型。,一、复合材料成型工艺分类,二、各种工艺方法共同遵循的原则,纤维要均匀地分布在制品的各个部位树脂适量均匀地分布在制品的各个部位，并适当固化尽量减少气泡，降低孔隙率，提高制品的致密性掌握所用树脂的工艺性能，制定合理的工艺规范,生产批量、数量多且外形复杂的小产品，如机械零件、电工器材等,模压成型等机械化的成型方法,造型简单的大尺寸制品，如汽车部件、浴盆等,回转体如管道及容器,批量小的大尺寸制品，如船体外壳、大型储槽,板材和线型制品,可用手糊工艺生产小批量产品，数量和尺寸介中的也可采用树脂传递成型法,纤维缠绕或离心浇铸法,手糊、喷射工艺,连续成型工艺,三、复合材料成型工艺的选择,四、工艺性及其评定依据,复合材料的工艺性：是指复合材料或其各组成部分，在通过特定的工艺方法制造成特定制品的工艺过程中，操作的难易程度及制品质量保证的难易程度。,评定材料工艺性的主要依据：,产品质量（主导作用）经济性环保指标,3-5 聚合物基复合材料的应用,在航天和火箭上的应用在航空领域的应用在交通运输领域的应用在石油化工领域的应用在文体用品领域的应用在电气领域的应用在建材领域的应用,复合材料范围广，产品多，在国防工业和国民经济各部门中都有广泛的应用。在复合材料中，聚合物基复合材料的应用最广，发展也最快。,玻璃纤维增强热固性塑料(GFRP)的应用。石油化工工业利用GPRP的特点，解决了许多工业生产过程中的关健问题，尤其是耐腐蚀性和降低设备维修费等方向。海上油田不可缺少的海水淡化及污水处理装置可用玻璃钢制造管道。在化工生产过程中，经常产生各种强腐蚀性的物质。所以一般不能采用普通钢制造设备或管道，而需要耐腐蚀的环氧树脂和酚醛树脂的复合材料来制造大型冷却塔的导风机叶片以及各种耐腐蚀性酌贮槽、贮罐、反应设备、管道、阀门、泵、管件等。,玻璃纤维增强聚丙烯的电绝缘性良好，用它可以制作高温电气零件。由于它的各方面性能均超过了一般的工程塑料，而且价格低廉，因而它不但进入了工程塑料的行列，而且在某些领域中还代替金属使用。主要应用于汽车、电风扇、洗衣机零部件，油泵阀门、管件、泵件等。玻璃纤维聚酰胺可用来代替有色金属制造原为有色金属的轴承舶承架、仍轮、精密机器零件、电器零件、汽车零件等。,玻璃纤维增强聚苯乙烯类塑料主要用于制造汽车内部的零部件、家用电器的零部件、线圈骨架等。玻璃纤维增强聚碳酸脂应用于机械工业和电器工业方面。玻璃纤维增强聚脂，主要用于制造电器零件、特别是那些在高温、高机械强度条件下使用的部件，例如印刷线路板、各种线圈骨架、电视机的高压变压器、硒整流器、配电敛、集成电路罩壳等。,高强度、高模量纤维增强塑料的应用碳纤维增强塑料主要是火箭和人造卫星最好的结构材料。因为它不但强度高，而且具有良好的减振性，用它制造火箭和人造卫星的机架、壳体、无线构架是非常理想的一种材料。用它制造的人造卫星和火箭的飞行器，不仅机械强度高，而且重量比金属轻一半，这意昧着可以节省大量的燃料。,高强度、高模量纤维增强塑料的应用用它可以制造飞行器的外壳，因其有防宇宙射线的作用。飞行器穿过大气层时，由于与空气摩擦，产生了大量的热，飞行器外表面的温度高达40006000度，因此飞行器的外表面须加防热层，这种材料就是采用最好的合金或陶瓷也无法承担。目前还没有一种材料的熔点达到4000度以上，而采用碳纤维增强的酚醛塑料就能够胜任。,高强度、高模量纤维增强塑料的应用Kevlar-29增强塑料在要求非常高的拉神强度、低延伸率、电气绝缘性、耐反复疲劳性、耐蠕变性及高的强韧性等领域，可代替拉伸机构和电缆类。安全手套、防护衣、耐热衣等劳动保护服也是Kevlar-29的重要用途之一。碳化硅纤维增强塑料可用来制造飞机的门、降落传动装置箱、机翼等。,waterski,Dunlop 200GTM.improved Elastomer/Kevlar bridge to give the highest possible control,patented HotMelt technology to the frames graphite,新型飞机设计,VOYAGER“旅行者”,新型飞机设计,本章结束！,
