樹脂基復合材料液態成型工藝技術

❶ 復合材料成型工藝有哪些

復合材料的復成型方法已有20多種，制歐能為你解答：
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（RTM技術）
4. 袋壓法（壓力袋法）成型；
5. 熱壓罐成型技術
6. 液壓釜法成型技術
7. 熱膨脹模塑法成型技術
8. 夾層結構成型技術
9. 真空袋壓成型
10. ZMC模壓料注射技術
11. 模壓成型工藝
12. 層合板生產技術
13. 卷制管成型技術
14. 模壓料生產工藝
15. 纖維纏繞製品成型技術
16. 連續制板生產工藝
17. 澆鑄成型技術
18. 拉擠成型工藝
19. 連續纏繞制管工藝
20. 編織復合材料製造技術；
21. 熱塑性片狀模塑料製造技術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。

❷ 復合材料手糊成型工藝適合做什麼產品

先來看看什麼是復合材料和高性能復合材料？

復合材料，是由兩種或兩種以上不同性質的材料，通過物理或化學的方法，在宏觀上組成具有新性能的材料。各種材料在性能上互相取長補短，產生協同效應，使復合材料的綜合性能優於原組成材料而滿足各種不同的要求。

復合材料的基體材料分為金屬和非金屬兩大類。金屬基體常用的有鋁、鎂、銅、鈦及其合金。非金屬基體主要有合成樹脂、橡膠、陶瓷、石墨、碳等。增強材料主要有玻璃纖維、碳纖維、硼纖維、芳綸纖維、碳化硅纖維、石棉纖維、晶須、金屬絲和硬質細粒等。

復合材料應用廣泛，主要在基礎建設和建築工程領域、交通運輸領域、汽車復合材料、能源與環保領域、航空航天領域。其中，風電、高鐵和汽車、高溫氣脫硫、軍工用復合材料是發展熱點領域。


高性能復合材料顧名思義，就是性能較高的復合材料。

按照合成的原料不同，高性能纖維主要分為碳纖維、芳綸纖維、特殊玻璃纖維、超高分子聚乙烯纖維等，其中碳纖維、芳綸纖維、超高分子聚乙烯纖維是當今世界三大高性能纖維，而碳纖維尤其值得關注。

據美國市場研究機構提供的數字，2015年前，全球碳纖維市場需求將保持13%的增長，而我國對碳纖維的需求增速卻明顯快於全球。據估計，至2015年，我國對碳纖維總體需求將達1.6萬噸。而根據新材料產業規劃，「十二五」末我國碳纖維產能為1.2萬噸。

而目前碳纖維新材料已進入快速擴張期，未來航天航空、油氣開發、汽車、電子等領域將帶動碳纖維材料需求大幅增長。據了解，日、美、德等國技術壟斷集中度較高，原絲、炭化等關鍵環節由日、美等國控制，其中，小絲束碳纖維生產基本上被東麗、東邦和三菱等日本企業所控制，三者市場佔有率達到70%左右，大絲束則主要由美國卓爾泰克、德國西格里和日本東邦控制，市場佔有率為80%左右。

和其他的新材料面臨的「技術壁壘」一樣，從2000年開始，中國政府投入專項資金推動碳纖維技術的研發，目前利用自主技術研製的少數國產碳纖維產品已經達到了國際同類產品水平，但中國碳纖維產品數量的國有化率卻依然不高。

樹脂基復合材料以有機聚合物為基體，添加相應的纖維增強體構成，也稱纖維增強塑料，是目前技術較為成熟、應用最為廣泛的一類復合材料。

單一材料是日常生活中使用最多的物質，無論有機物還是無機物。隨著科學技術的不斷革新，人們對物質性能的要求越來越高。因此，復合材料的出現，受到了市場極大的歡迎。

復合材料是由兩種或兩種以上不同物質以不同方式組合而成的，能夠融合和發揮各種材料的優點，擴大材料的應用范圍。而樹脂基復合材料就是其中的一大類。

樹脂基復合材料以有機聚合物為基體，添加相應的纖維增強體構成，也稱纖維增強塑料，是目前技術較為成熟、應用最為廣泛的一類復合材料。根據纖維增強體的不同，樹脂基復合材料可劃分為玻璃纖維增強塑料、碳纖維復合材料、芳綸纖維增強塑料等。

「玻璃纖維增強塑料在我國的市場、產值、應用都已達世界先進水平，各品種都能滿足市場需求。而碳纖維復合材料則主要運用於航空航天領域，在國內發展很快。」中國材料研究學會咨詢部主任唐見茂教授。

復合材料橫跨航天能源多領域
樹脂基復合材料早在1932年就出現在了美國，主要用於航空航天方面，直到第二次世界大戰結束後，這種材料才開始擴展運用到民用領域。它的生產工藝也從最初的手糊成型技術，發展到目前纖維纏繞成型技術、真空袋和壓力帶成型技術、噴射成型技術多種工藝並存，樹脂基復合材料的質量和生產效率大幅提高。

而我國樹脂基復合材料起步就顯得較晚。從1958年才開始研究生產，首先用於軍工製品，而後逐漸擴展到民用。另外，我國的生產工藝還是以國外引進為主。

目前，樹脂基復合材料產業作為新興產業，已被列為我國「十二五新材料規劃」的發展重點。規劃提出了低成本、高比強、高比模和高穩定性的目標，希望攻克樹脂基復合材料的原料制備、工業化生產及配套裝備等共性關鍵問題。

樹脂基復合材料是多種物質的結合，具有多種物質的復合效應。具體表現方面，首先是質輕、力學性能好，具有比強度高、比模量大、抗疲勞性能及減震性能好等優點。其次，可設計性優良。能夠通過改變纖維的質量分數和分布方向、添加適當添加劑使物質潛在的性能集中到必要的方向上。再次，復合材料的耐化學腐蝕性、電性能、熱性能都能表現出優良的狀態。

正因為復合材料有上述特性，被廣泛地運用於航空航天、能源工業、建築工業、軌道交通等領域，生產的產品包括汽車部件、飛機機翼、雷達、復合管道、風電葉片等。

在樹脂基復合材料中，玻璃纖維增強塑料在中國的市場比較成熟，其市場、產值、應用都已達世界先進水平，應用較為廣泛。而碳纖維復合材料則屬於一種高端應用，代表了一個國家的整體科技水平和工業化水平，主要應用於航空航天等領域。

根據規劃，到2015年，樹脂基復合材料產量將達到530萬噸，其中熱固性復合材料產量300萬噸，熱塑性復合材料用量230萬噸，將重點發展基礎設施和建築、能源及環保、交通運輸及航天航空等相關的復合材料系列產品及其裝備製造，特別注重新能源領域、海洋石油開發領域、電力建設領域、環保領域以及碳纖維復合材料為代表的先進復合材料的基礎研究和應用研究與開發。

❸ 樹脂基碳纖維復合材料的成型工藝中，袋壓成型、熱壓成型以及模壓成型有沒有區別

當然有區別啦，文字區別都那麼大，袋壓，就是用真空袋輔助成型，熱壓就是加熱固化工藝，模壓就是片狀或者團狀模塑料合模製作工藝。

❹ 樹脂基復合材料與高分子材料相比有哪些優勢

復合材料與工程專業就業前景是可以的。有以下幾個優勢：1、復合材料與版工程專業涉及權材料學、化學、物理學等多門學科，是一門極具發展潛力的多學科交叉新型專業。2、主要是培養具備復合材料與工程領域的專業知識和實驗技能。3、可以適應現代材料學科的高科技化發展趨勢，掌握復合材料設計與制備技術。4、重點掌握高性能纖維增強樹脂基復合材料的制備技術，能從事先進復合材料與結構的設計、制備、評價的高級專業技術人才。

❺ 益小蘇的主要成就

論著論文獎項發明
主要論著《先進復合材料技術研究與發展》，《復合導電高分子材料的功能原理》，《高分子材料的制備與加工》，《疊層膠粘復合材料概論》和《Beitrag zum structurabhaengigen mechanischen Verhalten von Klebstoffschichten》（德國DVS出版社）等約10本；國內外發表學術論文250餘篇，其中被SCI，EI等收錄400次以上。國防科學技術進步二等獎（國防科工委，2006），國家863計劃個人重大貢獻獎（國家科技部，2001），中航總（部級）科技進步二等獎（中國航空工業總公司，1998），國家教委科技進步三等獎（甲類）（國家教委，1992），全國科 教十傑青年(全國青聯/團中央，1989)，中國首屆青年科技獎/青年科學家獎(中國科協/中組部/勞動人事部，1988)，全國新長征突擊手(全國青聯/團中央，1987)。國際、國家和國防發明專利約20項。
發明ESTM織物令美禁運成笑話
國際航空工業界普遍認為，未來航空復合材料應該具有更高的韌性，經得起反復「打擊」。至今，用於液態成型的復合材料，如何在保持材料剛度與強度的同時提高韌性，仍然是吸引世界復合材料領域專家們探索的技術前沿。
當全球先進復合材料的領導者都在致力於解決這一矛盾之時，美國赫氏集團推出一種著名的液體成型環氧樹脂——RTM6，這是一種特殊的高流動性樹脂，並且通過了美國聯邦航空管理局（FAA）適航認證，在國際先進的航空器上幾乎都有應用，但是RTM6卻對中國禁運。
對此，益小蘇用他一貫的詼諧語氣說：「事實上，RTM6對於我們並不重要，因為用我們的ESTM織物，才能發揮其最大的性能潛力。」
經過國際權威機構檢測，以ESTM織物增強的RTM6復合材料的沖擊韌性指標，已經達到了液體成型樹脂基復合材料的國際領先水平。
實現這種魔幻般變化的，正是益小蘇在國際上首先提出的「層間結構化」增韌技術和表面附載預制新概念與新技術，而由此開發的具有全部中國知識產權、包括商標權的新材料分別是ESTM預浸料和ESTM增強織物。這項增韌技術及其專用材料產品已在我國多個航空、航天重點型號上應用，甚至提高了一些傳統航空產品的性能。

❻ 目前金屬基復合材料的制備工藝主要有哪些

（一）粉末冶金復合法
粉末冶金復合法基本原理與常規的粉末冶金法相同，包括燒結成形法、燒結制坯加塑法加工成形法等適合於分散強化型復合材料（顆粒強化或纖維強化型復合材料）的制備與成型。粉末冶金復合法的工藝主要優點是：基體金屬或合金的成分可自由選擇，基體金屬與強化顆粒之間不易發生反應；可自由選擇強化顆粒的種類、尺寸，還可多種顆粒強化；強化顆粒添加量的范圍大；較容易實現顆粒均勻化。缺點是：工藝復雜，成本高；製品形狀、尺寸受限制；微細強化顆粒的均勻分散困難；顆粒與基體的界面不如鑄造復合材料等。
（二）鑄造凝固成型法
鑄造凝固成型法是在基體金屬處於熔融狀態下進行復合。主要方法有攪拌鑄造法、液相滲和法和共噴射沉積法等。鑄造凝固成型鑄造復合材料具有工藝簡單化、製品質量好等特點，工業應用較廣泛。
1、原生鑄造復合法
原生鑄造復合法（也稱液相接觸反應合成技術Liquid Contact Reaction：LCR）是將生產強化顆粒的原料加到熔融基體金屬中，利用高溫下的化學反應強化相，然後通過澆鑄成形。這種工藝的特點是顆粒與基體材料之間的結合狀態良好，顆粒細小（0.25～1.5μm），均勻彌散，含量可高達40%，故能獲得高性能復合材料。常用的元素粉末有鈦、碳、硼等，化合物粉末有Al2O3、TiO2、B2O3等。該方法可用於制備A1基、Mg基、Cu基、Ti基、Fe基、Ni基復合材料，強化相可以是硼化物、碳化物、氮化物等。
2、攪拌鑄造法
攪拌鑄造法也稱摻和鑄造法等，是在熔化金屬中加入陶瓷顆粒，經均勻攪拌後澆入鑄模中獲得製品或二次加工坯料，此法易於實現能大批量生成，成本較低。該方法在鋁基復合材料的制備方面應用較廣，但其主要缺點是基體金屬與強化顆粒的組合受限制。原因有兩方面：①強化顆粒與熔體基本金屬之間容易產生化學反應；②強化顆粒不易均勻分散在鋁合金一類的合金熔體中，這是由於陶瓷顆粒與鋁合金的潤滑性較差，另一個問題是陶瓷顆粒容易與溶質原子一起在枝晶間產生偏析。
3、半固態復合鑄造法
半固態復合鑄造法是從半固態鑄造法發展而來的。通常金屬凝固時，初生晶以枝晶方式長大，固相率達0.2%左右時枝晶就形成連續網路骨架，失去宏觀流動性。如果在液態金屬從液相到固相冷卻過程中進行強烈攪拌則使樹枝晶網路骨架被打碎而保留分散的顆粒狀組織形態，懸浮於剩餘液相中，這種顆粒狀非枝晶的微組織在固相率達0.5%～0.6%仍具有一定的流變性。液固相共存的半固態合金因具有流變性，可以進行流變鑄造；半固態漿液同時具有觸變性，可將流變鑄錠重新加熱到固、液相變點軟化，由於壓鑄時澆口處及型壁的剪切作用，可恢復流變性而充滿鑄型。強化顆粒或短纖維強化材料加入到受強烈攪拌的半固態合金中，由於半固態漿液球狀碎晶粒對添加顆粒的分散和捕捉作用，既防止顆粒的凝聚和偏析，又使顆粒在漿液中均勻分布，改善了潤濕性並促進界面的結合。
4、含浸凝固法（MI技術）
含浸凝固法是一種將預先制備的含有較高孔隙率的強化相成形體含浸於熔融基體金屬之中，讓基體金屬浸透預成型體後，使其凝固以制備復合材料的方法。有加壓含浸和非加壓含浸兩種方法。含浸法適合於強化相與熔融基體金屬之間潤濕性很差的復合材料的制備。強化相含量可高達30%～80%；強化相與熔融金屬之間的反應得到抑止，不易產生偏折。但用顆粒作強化相時，預成形體的制備較困難，通常採用晶須、短纖維制備預成形體。熔體金屬不易浸透至預成形體的內部，大尺寸復合材料的制備較困難。
5、離心鑄造法
廣泛應用於空心件鑄造成形的離心鑄造法，可以通過兩次鑄造成型法成形雙金屬層狀復合材料，此方法簡單，具有成本低、鑄件緻密度高等優點，但是界面質量不易控制，難以形成連續長尺寸的復合材料。
6、加壓凝固鑄造法
該法是將金屬液澆注鑄型後，加壓使金屬液在壓力下凝固。金屬從液態到凝固均處於高壓下，故能充分浸滲，補縮並防止產生氣孔，得到緻密鑄件。鑄、鍛相結合的方法又稱擠壓鑄造、液態模鍛、鍛鑄法等。加壓凝固鑄造法可制備較復雜的MMCs零件，亦可局部增強。由於復合材料易在熔融狀態下壓力復合，故結合十分牢固，可獲得力學性能很高的零件。這種高溫下製成的復合坯，二次成型比較方便，可進行各種熱處理，達到對材料的多種要求。
7、熱浸鍍與反向凝固法
熱浸鍍與反向凝固法都是用來制備連續長尺寸包覆材料的方法。熱浸鍍主要用於線材的連續鍍層，主要控制通過鍍層區的長度和芯線通過該區的速度等。反向凝固法是利用薄帶作為母帶，以一定的拉速穿過反向凝固器，由於母帶的速度遠遠低於熔融金屬的速度，在母帶的表面附近形成足夠大的過冷度，熔融金屬以母帶表面開始凝固生長，配置在反向凝固器上方的一對軋輥，同時起到拉坯平整和焊合的作用。
8、真空鑄造法
真空鑄造法是先將連續纖維纏繞在繞線機上，用聚甲丙烯酸等能分解的有機高分子化合物方法製成半固化帶，把預成型體放入鑄型中，加熱到500℃使有機高分子分解。鑄型的一端浸入基體金屬液，另一端抽真空，將金屬液吸入型腔浸透纖維。
（三）噴射成形法
噴射成形又稱噴射沉積（Spray Forming），是用惰性氣體將金屬霧化成微小的液滴，並使之向一定方向噴射，在噴射途中與另一路由惰性氣體送出的增強微細顆粒會合，共同噴射沉積在有水冷襯底的平台上，凝固成復合材料。凝固的過程比較復雜，與金屬的霧化情況、沉積凝固條件或增強體的送入角有關，過早凝固不能復合，過遲的凝固則使增強體發生上浮下沉而分布不勻。這種方法的優點是工藝快速，金屬大范圍偏析和晶粒粗化可以得到抑制，避免復合材料發生界面反應，增強體分布均勻。缺點是出現原材料被氣流帶走和沉積在效應器壁上等現象而損失較大，還有復合材料氣孔率以及容易出現的疏鬆。利用噴射成形原理制備工藝有添加法（inert spray form-ing）和反應法（reactive spray forming）兩種。Osprey Metals研究的Osprey工藝是噴射成形法的代表，其強化顆粒與熔融金屬接觸時間短，界面反應得以有效抑制。反應噴射沉積法是使強化陶瓷顆粒在金屬霧或基體中自動生成的方法。
（四）疊層復合法
疊層復合法是先將不同金屬板用擴散結合方法復合，然後採用離子濺射或分子束外延方法交替地將不同金屬或金屬與陶瓷薄層疊合在一起構成金屬基復合材料。這種復合材料性能很好，但工藝復雜難以實用化。目前這種材料的應用尚不廣泛，過去主要少量應用或試用於航空、航天及其它軍用設備上，現在正努力向民用方向轉移，特別是在汽車工業上有很好的發展前景。
（五）原位生成復合法
原位生成復合法也稱反應合成技術，金屬基復合材料的反應合成法是指藉助化學反應，在一定條件下在基體金屬內原位生成一種或幾種熱力學穩定的增強相的一種復合方法。這種增強相一般為具有高硬度、高彈性模量和高溫強度的陶瓷顆粒，即氧化物、碳化物、氯化物、硼化物、甚至硅化物，它們往往與傳統的金屬材料，如Al、Mg、Ti、Fe、Cu等金屬及其合金，或（NiTi）（、AlTi）等金屬間化合物復合，從而得到具有優良性能的結構材料或功能材料。
金屬基復合材料的原位復合工藝基本上能克服其它工藝中常出現的一系列問題，如基體與增強體浸潤不良、界面反應產生脆性、增強體分布不均勻、對微小的（亞微米和納米級）增強體極難進行復合等。它作為一種具有突破性的新工藝方法而受到普遍的重視，其中包括直接氧化法、自蔓延法和原位共晶生長法等。
1、直接氧化（DIMON）法
直接氧化法是由氧化性氣體在一定工藝條件下使金屬合金液直接氧化形成復合材料。通常直接氧化法的溫度比較高，添加適量的合金元素如Mg、Si等，可使反應速度加快。這類復合材料的強度、韌性取決於形成粒子的狀態和最終顯微組織形態。由於形成的增強體可以通過合金化及其反應熱力學進行判斷，因此可以通過合金化、爐內氣氛的控制來製得不同類型增強體的復合材料。
2、放熱彌散（XD）法
放熱彌散復合技術（Exothermic Dispersion）的基本原理是將增強相反應物料與金屬基粉末按一定的比例均勻混合，冷壓或熱壓成型，製成坯塊，以一定的加熱速率加熱，在一定的溫度下（通常是高於基體的熔點而低於增強相的熔點）保溫，使增強相各組分之間進行放熱化學反應，生成增強相。增強相尺寸細小，呈彌散分布。XD技術具有很多優點：①可合成的增強相種類多，包括硼化物、碳化物、硅化物等；②增強相粒子的體積百分比可以通過控制增強相組分物料的比例和含量加以控制；③增強相粒子的大小可以通過調節加熱溫度加以控制；④可以制備各種MMC；⑤由於反應是在融熔狀態下進行，可以進一步近終形成型。XD技術是合成顆粒增強金屬基及金屬間化合物基復合材料的最有效的工藝之一。但用XD工藝製成的產品存在著較大孔隙度的問題，目前一般採用在反應過程中直接壓實來提高緻密度。
3、 SHS-鑄滲法
SHS-鑄滲法是將金屬基復合材料的自蔓延高溫合成技術（Self-Propagating High Temperature Synthesis）和液態鑄造法結合起來的一種新技術，包括增強顆粒的原位合成和鑄造成型兩個過程。當前，SHS-鑄滲法是有競爭力的反應合成工藝之一，但過程式控制制非常困難。其典型工藝為：利用合金熔體的高溫引燃鑄型中的固體SHS系，通過控制反應物和生成物的位置，在鑄件表面形成復合塗層，它可使SHS材料合成與緻密化、鑄件的成形與表面塗層的制備同時完成。
4、反應噴射沉積技術（RSD）
反應噴射沉積工藝（Reactive Spray Deposition）生成陶瓷顆粒的反應有氣—液反應、液—液反應、固—液反應和加鹽反應等多種類型。它綜合了快速凝固及粉末冶金的優點，並克服了噴射共沉積工藝中存在的如顆粒與基體接近機械結合、增強相體積分數不能太高等缺點，成為目前金屬基復合材料研究的重要方向之一。反應噴射沉積工藝過程為：金屬液被霧化前噴入高活性的固體顆粒發生液固反應，導致噴入的顆粒在霧化過程中溶解並與基體中的一種或多種元素反應形成穩定的彌散相，控制噴霧的冷卻速率以及隨後坯件的冷卻速率可以控制彌散相的尺寸。

❼ 簡述制備樹脂基復合材料的纏繞成型有哪些優點和缺點

手糊成型拉擠成型纏繞成型模壓成型..

❽ 樹脂基復合材料知識

纖維增強樹脂基復合材料常用的樹脂為環氧樹脂和不飽和聚酯樹脂。目前常用的有：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，冷卻後又變硬。熱固性樹脂只能一次加熱和成型，在加工過程中發生固化，形成不熔和不溶解的網狀交聯型高分子化合物，因此不能再生。復合材料的樹脂基體，以熱固性樹脂為主。早在40年代，在戰斗機、轟炸機上就開始採用玻璃纖維增強塑料作雷達罩。60年代美國在F—4、F—111等軍用飛機上採用了硼纖維增強環氧樹脂作方向舵、水平安定面、機翼後緣、舵門等。在導彈製造方面，50年代後期美國中程潛地導彈「北極星A—2」第二級固體火箭發動機殼體上就採用了玻璃纖維增強環氧樹脂的纏繞製件，較鋼質殼體輕27%；後來採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」導彈的射程由2700千米增加到4500千米。70年代後採用芳香聚醯胺纖維代替玻璃纖維增強環氧樹脂，強度又大幅度提高，而重量減輕。碳纖維增強環氧樹脂復合材料在飛機、導彈、衛星等結構上得到越來越廣泛的應用。

在化學工業上的應用
編輯
環氧乙烯基酯樹脂在氯鹼工業中，有著良好的應用。
氯鹼工業是玻璃鋼作耐腐材料最早應用領域之一，目玻璃鋼已成為氯鹼工業的主要材料。玻璃鋼已用於各種管道系統、氣體鼓風機、熱交換器外殼、鹽水箱以至於泵、池、地坪、牆板、格柵、把手、欄桿等建築結構上。同時，玻璃鋼也開始進入化工行業的各個領域。在造紙工業中的應用也在發展，造紙工業以木材為原料，造紙過程中需要酸、鹽、漂白劑等，對金屬有極強的腐蝕作用，唯有玻璃鋼材料能抵抗這類惡劣環境，玻璃鋼材料已、在一些國家的紙漿生產中顯現其優異的耐蝕性。
在金屬表面處理工業中的應用，則成為環氧乙烯基酯樹脂重要應用，金屬表面處理廠所使用的酸，大多為鹽酸、基本上用玻璃鋼是沒有問題的。環氧樹脂作為纖維增強復合材料進入化工防腐領域，是以環氧乙烯基酯樹脂形態出現的。它是雙酚A環氧樹脂與甲基丙烯酸通過開環加成化學反應而製成，每噸需用環氧樹脂比例達50%，這類樹脂既保留了環氧樹脂基本性能，又有不飽和聚酯樹脂良好的工藝性能，所以大量運用在化工防腐領域。
其在化工領域的防腐主要包括：化工管道、貯罐內襯層；電解槽；地坪；電除霧器及廢氣脫硫裝置；海上平台井架；防腐模塑格柵；閥門、三通連接件等。為了提高環氧乙烯基酯樹脂優越的耐熱性、防腐蝕性和結構強度，樹脂還不斷進行改性，如酚醛、溴化、增韌等環氧乙烯基酯樹脂等品種，大量運用於大直徑風葉、磁懸浮軌道增強網、賽車頭盔、光纜纖維牽引桿等。
樹脂基復合材料作為一種復合材料，是由兩個或兩個以上的獨立物理相，包含基體材料（樹脂）和增強材料所組成的一種固體產物。樹脂基復合材料具有如下的特點：
（1）各向異性（短切纖維復合材料等顯各向同性）；
（2）不均質（或結構組織質地的不連續性）；
（3）呈粘彈性行為；
（4）纖維（或樹脂）體積含量不同，材料的物理性能差異；
（5）影響質量因素多，材料性能多呈分散性。
樹脂基復合材料的整體性能並不是其組分材料性能的簡單疊加或者平均，這其中涉及到一個復合效應問題。復合效應實質上是原相材料及其所形成的界面相互作用、相互依存、相互補充的結果。它表現為樹脂基復合材料的性能在其組分材料基礎上的線性和非線性的綜合。復合效應有正有負，性能的提高總是人們所期望的，但有進材料在復合之後某些方面的性能出現抵消甚至降低的現象是不可避免的。
復合效應的表現形式多樣，大致上可分為兩種類型：混合效應和協同效應。
混合效應也稱作平均效應，是組分材料性能取長補短共同作用的結果，它是組分材料性能比較穩定的總體反映，對局部的擾動反應並敏感。協同效應與混合效應相比，則是普遍存在的且形式多樣，反映的是組分材料的各種原位特性。所謂原位特性意味著各相組分材料在復合材料中表現出來的性能並不只是其單獨存在時的性能，單獨存在時的性能不能表徵其復合後材料的性能。
樹脂基復合材料的力學性能
力學性能是材料最重要的性能。樹脂基復合材料具有比強度高、比模量大、抗疲勞性能好等優點，用於承力結構的樹脂基復合材料利用的是它的這種優良的力學性能，而利用各種物理、化學和生物功能的功能復合材料，在製造和使用過程中，也必須考慮其力學性能，以保證產品的質量和使用壽命。
1、樹脂基復合材料的剛度
樹脂基復合材料的剛度特性由組分材料的性質、增強材料的取向和所佔的體積分數決定。樹脂基復合材料的力學研究表明，對於宏觀均勻的樹脂基復合材料，彈性特性復合是一種混合效應，表現為各種形式的混合律，它是組分材料剛性在某種意義上的平均，界面缺陷對它作用不是明顯。
由於製造工藝、隨機因素的影響，在實際復合材料中不可避免地存在各種不均勻性和不連續性，殘余應力、空隙、裂紋、界面結合不完善等都會影響到材料的彈性性能。此外，纖維（粒子）的外形、規整性、分布均勻性也會影響材料的彈性性能。但總體而言，樹脂基復合材料的剛度是相材料穩定的宏觀反映。
對於樹脂基復合材料的層合結構，基於單層的不同材質和性能及鋪層的方向可出現耦合變形，使得剛度分析變得復雜。另一方面，也可以通過對單層的彈性常數（包括彈性模量和泊松比）進行設計，進而選擇鋪層方向、層數及順序對層合結構的剛度進行設計，以適應不同場合的應用要求。
2、樹脂基復合材料的強度
材料的強度首先和破壞聯系在一起。樹脂基復合材料的破壞是一個動態的過程，且破壞模式復雜。各組分性能對破壞的作用機理、各種缺陷對強度的影響，均有街於具體深入研究。
樹脂基復合材強度的復合是一種協同效應，從組分材料的性能和樹脂基復合材料本身的細觀結構導出其強度性質。對於最簡單的情形，即單向樹脂基復合材料的強度和破壞的細觀力學研究，還不夠成熟。
單向樹脂基復合材料的軸向拉、壓強度不等，軸向壓縮問題比拉伸問題復雜。其破壞機理也與拉伸不同，它伴隨有纖維在基體中的局部屈曲。實驗得知：單向樹脂基復合材料在軸向壓縮下，碳纖維是剪切破壞的；凱芙拉（Kevlar）纖維的破壞模式是扭結；玻璃纖維一般是彎曲破壞。
單向樹脂基復合材料的橫向拉伸強度和壓縮強度也不同。實驗表明，橫向壓縮強度是橫向拉伸強度的4～7倍。橫向拉伸的破壞模式是基體和界面破壞，也可能伴隨有纖維橫向拉裂；橫向壓縮的破壞是因基體破壞所致，大體沿45°斜面剪壞，有時伴隨界面破壞和纖維壓碎。單向樹脂基復合材料的面內剪切破壞是由基體和界面剪切所致，這些強度數值的估算都需依靠實驗。
雜亂短纖維增強樹脂基復合材料盡管不具備單向樹脂基復合材料軸向上的高強度，但在橫向拉、壓性能方面要比單向樹脂基復合材料好得多，在破壞機理方面具有自己的特點：編織纖維增強樹脂基復合材料在力學處理上可近似看作兩層的層合材料，但在疲勞、損傷、破壞的微觀機理上要更加復雜。
樹脂基復合材料強度性質的協同效應還表現在層合材料的層合效應及混雜復合材料的混雜效應上。在層合結構中，單層表現出來的潛在強度與單獨受力的強度不同，如0/90/0層合拉伸所得90°層的橫向強度是其單層單獨實驗所得橫向拉伸強度的2～3倍；面內剪切強度也是如此，這一現象稱為層合效應。
樹脂基復合材料強度問題的復雜性來自可能的各向異性和不規則的分布，諸如通常的環境效應，也來自上面提及的不同的破壞模式，而且同一材料在不同的條件和不同的環境下，斷裂有可能按不同的方式進行。這些包括基體和纖維（粒子）的結構的變化，例如由於局部的薄弱點、空穴、應力集中引起的效應。除此之外，界面粘結的性質和強弱、堆積的密集性、纖維的搭接、纖維末端的應力集中、裂縫增長的干擾以及塑性與彈性響應的差別等都有一定的影響。
樹脂基復合材料的物理性能
樹脂基復合材料的物理性能主要有熱學性質、電學性質、磁學性質、光學性質、摩擦性質等（見表）。對於一般的主要利用力學性質的非功能復合材料，要考慮在特定的使用條件下材料對環境的各種物理因素的響應，以及這種響應對復合材料的力學性能和綜合使用性能的影響；而對於功能性復合材料，所注重的則是通過多種材料的復合而滿足某些物理性能的要求。
樹脂基復合材料的物理性能由組分材料的性能及其復合效應所決定。要改善樹脂基復合材料的物理性能或對某些功能進行設計時，往往更傾向於應用一種或多種填料。相對而言，可作為填料的物質種類很多，可用來調節樹脂基復合材料的各種物理性能。值得注意的是，為了某種理由而在復合體系中引入某一物質時，可能會對其它的性質產生劣化作用，需要針對實際情況對引入物質的性質、含量及其與基體的相互作用進行綜合考慮。
樹脂基復合材料的化學性能
大多數的樹脂基復合材料處在大氣環境中、浸在水或海水中或埋在地下使用，有的作為各種溶劑的貯槽，在空氣、水及化學介質、光線、射線及微生物的作用下，其化學組成和結構及各種性能會發生各種變化。在許多情況下，溫度、應力狀態對這些化學反應有著重要的影響。特別是航空航天飛行器及其發動機構件在更為惡劣的環境下工作，要經受高溫的作用和高熱氣流的沖刷，其化學穩定性是至關重要的。
作為樹脂基復合材料的基體的聚合物，其化學分解可以按不同的方式進行，它既可通過與腐蝕性化學物質的作用而發生，又可間接通過產生應力作用而進行，這包括熱降解、輻射降解、力學降解和生物降解。聚合物基體本身是有機物質，可能被有機溶劑侵蝕、溶脹、溶解或者引起體系的應力腐蝕。所謂的應力腐蝕，是摜材料與某些有機溶劑作用在承受應力時產生過早的破壞，這樣的應力可能是在使用過程中施加上去的，也可能是鑒於製造技術的某些局限性帶來的。根據基體種類的不同，材料對各種化學物質的敏感程度不同，常見的玻璃纖維增強塑料耐強酸、鹽、酯，但不耐鹼。一般情況下，人們更注重的是水對材料性能的影響。水一般可導致樹脂基復合材料的介電強度下降，水的作用使得材料的化學鍵斷裂時產生光散射和不透明性，對力學性能也有重要影響。不上膠的或僅只熱處理過的玻璃纖維與環氧樹脂或聚酯樹脂組成的復合材料，其拉伸強度、剪切強度和彎曲強度都很明顯地受沸水影響，使用偶聯劑可明顯地降低這種損失。水及各種化學物質的影響與溫度、接觸時間有關，也與應力的大小、基體的性質及增強材料的幾何組織、性質和預處理有關，此外還與復合材料的表面的狀態有關，纖維末端暴露的材料更易受到損害。
聚合物的熱降解有多種模式和途徑，其中可能幾種模式同時進行。如可通過"拉鏈"式的解聚機理導致完全的聚合物鏈的斷裂，同時產生揮發性的低分子物質。其它的方式包括聚合物鏈的不規則斷裂產生較高分子量的產物或支鏈脫落，還有可能形成環狀的分子鏈結構。填料的存在對聚合物的降解有影響，某些金屬填料可通過催化作用加速降解，特別是在有氧存在的地方。樹脂基復合材料的著火與降解產生的揮發性物質有關，通常加入阻燃劑減少著火的危險。某些聚合物在高溫條件下可產生一層耐熱焦炭，這些聚合物與尼龍、聚酯纖維等復合後，因這些增強物本身的分解導致揮發性物質產生可帶走熱量而冷卻燒焦的聚合物，進一步提高耐熱性，同時賦予復合材料以優良的力學性能，如良好的坑震性。
許多聚合物因受紫外線輻射或其它高能輻射的作用而受到破壞，其機理是當光和射線的能量大於原子間的共價鍵能時，分子鏈發生斷裂。鉛填充的聚合物可用來防止高能輻射。紫外線輻射則一般受到更多的關注，經常使用的添加劑包括炭黑、氧化鋅和二氧化鈦，它們的作用是吸收或者反射紫外線輻射，有些無面填料可以和可見光一樣傳輸紫外線，產生熒光。
力學降解是另一種降解機理，當應力的增加頻率超過一個鍵通過平移所產生的響應能力時，就發生鍵的斷裂，由此形成的自由基還可能對下一階段的降解模式產生影響。硬質和脆性聚合物基體應變小，可進行有或者沒有鏈斷裂的脆性斷裂，而較軟但粘性高的聚合物基體大多是力學降解的。
樹脂基復合材料的工藝特點
樹脂基復合材料的成型工藝靈活，其結構和性能具有很強的可設計性。樹脂基復合材料可用模具一次成型法來製造各種構件，從而減少了零部件的數量及接頭等緊固件，並可節省原材料和工時；更為突出的是樹脂基復合材料可以通過纖維種類和不同排布的設計，把潛在的性能集中到必要的方向上，使增強材料更為有效地發揮作用。通過調節復合材料各組分的成分、結構及排列方式，既可使構件在不同方向承受不同的作用力，還可以製成兼有剛性、韌性和塑性等矛盾性能的樹脂基復合材料和多功能製品，這些是傳統材料所不具備的優點。樹脂基復合材料在工藝方面也存在缺點，比如，相對而言，大部分樹脂基復合材料製造工序較多，生產能力較低，有些工藝（如製造大中型製品的手糊工藝和噴射工藝）還存在勞動強度大、產品性能不穩定等缺點。
樹脂基復合材料的工藝直接關繫到材料的質量，是復合效應、"復合思想"能否體現出來的關鍵。原材料質量的控制、增強物質的表面處理和鋪設的均勻性、成型的溫度和壓力、後處理及模具設計的合理性都影響最終產品的性能。在成型過程中，存在著一系列物理、化學和力學的問題，需要綜合考慮。固化時在基體內部和界面上都可能產生空隙、裂紋、缺膠區和富膠區；熱應力可使基體產生或多或少的微裂紋，在許多工藝環節中也都可造成纖維和纖維束的彎曲、扭曲和折斷；有些體系若工藝條件選擇不當可使基體與增強材料之間發生不良的化學反應；在固化後的加工過程中，還可進一步引起新的纖維斷裂、界面脫粘和基體開裂等損傷。如何防止和減少缺陷和損傷，保證纖維、基體和界面發揮正常的功能是一個非常重要的問題。
樹脂基復合材料的成型有許多不同工藝方法，連續纖維增強樹脂基復合材料的材料成型一般與製品的成型同時完成，再輔以少量的切削加工和連接即成成品；隨機分布短纖維和顆粒增強塑料可先製成各種形式的預混料，然後進行擠壓、模塑成型。
組合復合效應
復合體系具有兩種或兩種以上的優越性能，稱為組合復合效應貧下中農站這樣的情況很多，許多的力學性能優異的樹脂基復合材料同時具有其它的功能性，下面列舉幾個典型的例子。
1、光學性能與力學性能的組合復合
纖維增強塑料，如玻璃纖維增強聚酯復合材料，同時具有充分的透光性和足夠的比強度，對於需要透光的建築結構製品是很有用的。
2、電性能與力學性能的組合復合
玻璃纖維增強樹脂基復合材料具有良好的力學性能，同時又是一種優良的電絕緣材料，用於製造各種儀表、電機與電器的絕緣零件，在高頻作用下仍能保持良好的介電性能，又具有電磁波穿透性，適製作雷達天線罩。聚合物基體中引入炭黑、石墨、酞花菁絡合物或金屬粉等導電填料製成的復合材料具有導電性能，同時具有高分子材料的力學性能和其它特性。
3、熱性能與力學性能的組合復合
①耐熱性能
樹脂基復合材料在某些場合的使用除力學性能外，往往需要同時具有好的耐熱性能。
②耐燒蝕性能
航空航天飛行器的工作處於嚴酷的環境中，必須有防護材料進行保護；耐燒蝕材料靠材料本身的燒蝕帶走熱量而起到防護作用。玻璃纖維、石英纖維及碳纖維增強的酚醛樹脂是成功的燒蝕材料。酚醛樹脂遇到高溫立即碳化形成耐熱性高的碳原子骨架；玻璃纖維還可部分氣化，在表面殘留下幾乎是純的二氧化硅，它具有相當高的粘結性能。兩方面的作用，使酚醛玻璃鋼具有極高的耐燒蝕性能。

❾ 碳纖維復合材料成型方法及工藝

復合材料加工工藝是在同一基礎上根據不同材料的特性及應用目的而不斷衍生發展的。碳纖維復合材料在發揮質輕、強度大的基礎上，也會根據應用對象的差異而採用不同的成型工藝，從而盡可能地發揮出碳纖維所具有的特殊性能。下面小編針對適用於碳纖維復合材料的成型工藝及其應用以及碳纖維復合材料的成型方法。希望能夠給大家帶來幫助。

一、碳纖維復合材料的成型方法

1、模壓法。這種方法是將早已預浸樹脂的的碳纖維材料放入金屬模具中，加壓後使多餘的膠液溢出來，然後高溫固化成型，脫膜後成品就出來了，這種方法最適合用來製作汽車零件。

22、手糊壓層法。將浸過膠後的碳纖維片剪形疊層，或是以便鋪層一邊刷上樹脂，再熱壓成型。這個方法可以隨便選擇纖維的方向、大小和厚度，被廣泛使用。注意的是鋪層後的形狀要小於模具的形狀，這樣纖維在模具內受壓時就不會撓曲。

33、真空袋熱壓法。在模具山疊層，並覆上耐熱薄膜，利用柔軟的口袋向疊層施加壓力，並在熱壓灌中固化。

44、纏繞成型法。將碳纖維單絲纏繞在碳纖維軸上，特別適用於製作圓柱體和空心器皿。

55、擠拉成型法。先將碳纖維完全浸潤，通過擠拉除去樹脂和空氣，然後在爐子里固化成型。這種方法簡單，適用於制備棒狀、管狀零件。

二、碳纖維復合材料成型工藝

1.手糊成型：

在模具工作面上塗敷脫模劑、膠衣，將剪裁好的碳纖維預浸布鋪設到模具工作面上，刷塗或噴塗樹脂體系膠液，達到需要的厚度後，成型固化、脫模。在制備技術高度發達的今天，手糊工藝仍以工藝簡便、投資低廉、適用面廣等優勢在石油化工容器、貯槽、汽車殼體等許多領域廣泛應用。其缺點是質地疏鬆、密度低，製品強度不高，而且主要依賴於人工，質量不穩定，生產效率很低。

2.噴射成型：

屬於手糊工藝低壓成型中的一類，使用短切纖維和樹脂經過噴槍混合後，壓縮空氣噴灑在模具上，達到預定厚度後，再手工用橡膠錕按壓，然後固化成型。為改進手糊成型而創造的一種半機械化成型工藝，在工作效率方面有一定程度的提高，用以製造汽車車身、船身、浴缸、儲罐的過渡層。

3.層壓成型：

將逐層鋪疊的預浸料放置於上下平板模之間加壓加溫固化，這種工藝可以直接繼承木膠合板的生產方法和設備，並根據樹脂的流變性能，進行改進與完善。層壓成型工藝主要用來生產各種規格、不同用途的復合材料板材。具有機械化和自動化程度高、產品質量穩定等特點，但是設備一次性投資大。

4.纏繞成型：

將經過樹脂膠液浸漬的連續纖維或布帶按一定規律纏繞到芯模上，然後固化、脫模成為復合材料製品的工藝。碳纖維纏繞成型可充分發揮其高比強度、高比模量以及低密度的特點，可用於製造圓柱體、球體及某些正曲率回轉體或筒形碳纖維製品。

5.拉擠成型：

將浸漬樹脂膠液的連續碳纖維絲束、帶或布等，在牽引力的作用下，通過擠壓模具成型、固化，連續不斷地生產長度不限的型材。拉擠成型是復合材料成型工藝中的一種特殊工藝，其優點是生產過程可完全實現自動化控制，生產效率高。拉擠成型製品中纖維質量分數可高達80%，浸膠在張力下進行，能充分發揮增強材料的作用，產品強度高，其製成品縱、橫向強度可任意調整，可以滿足製品的不同力學性能要求。該工藝適合於生產各種截面形狀的型材，如工字型、角型、槽型、異型截面管材以及上述截面構成的組合截面型材。

6.液態成型：

將液態單體合成為高分子聚合物，再從聚合物固化反應為復合材料的過程改為直接在模具中同時一次完成，既減少了工藝過程中的能量消耗，又縮短了模塑周期(只需約2分鍾便可完成一件製品)。但這種工藝的應用，必須以精確的管道輸送和計量以及溫度壓力自動控制為基礎，屬於高分子材料和近代高新科學技術的交叉范疇，目前的應用還不是很廣。

7.真空熱壓罐：

將單層預浸料按預定方向鋪疊成的復合材料坯料放在熱壓罐內，在一定溫度和壓力下完成固化過程。熱壓罐是一種能承受和調控一定溫度、壓力范圍的專用壓力容器。坯料被鋪放在附有脫模劑的模具表面，然後依次用多孔防粘布(膜)、吸膠氈、透氣氈覆蓋，並密封於真空袋內，再放入熱壓罐中。加溫固化前先將袋抽真空，除去空氣和揮發物，然後按不同樹脂的固化制度升溫、加壓、固化。固化制度的制定與執行是保證熱壓罐成型製件質量的關鍵。該種成型工藝適用於製造飛機艙門、整流罩、機載雷達罩，支架、機翼、尾翼等產品。

8.真空導入：

簡稱VIP，在模具上鋪「干」碳纖維復合材料，然後鋪真空袋，並抽出體系中的真空，在模具腔中形成一個負壓，利用真空產生的壓力把不飽和樹脂通過預鋪的管路壓入纖維層中，讓樹脂浸潤增強材料，最後充滿整個模具，製品固化後，揭去真空袋材料，從模具上得到所需的製品。該工藝在1950年就出現了專利記錄，但在近幾年才得到發展。在真空環境下樹脂浸潤碳纖，製品中產生的氣泡極少，製品的強度更高、質量更輕，產品質量比較穩定，而且降低了樹脂的損耗，僅用一面模具就可以得到兩面光滑平整的製品，能較好地控制產品厚度。一般應用於船艇工業中的方向舵、雷達屏蔽罩，風電能源中的葉片、機艙罩，汽車工業中的各類車頂、擋風板、車廂等。

總結：隨著碳纖維復合材料應用的深入和發展，碳纖維復合材料的成型方式也在不斷地以新的形式出現，但是碳纖維復合材料的諸種成型工藝並非按照更新淘汰的方式存在的，在實際應用中，往往是多種工藝並存，實現不同條件、不同情況下的最好效應。同時碳纖維重量比鋁輕，強度卻高於鋼，又有耐腐蝕、耐高溫、模量高等優點，被稱為「新興材料之王」。碳纖維的產品在很多領域都有應用。希望以上的這些知識能夠幫到大家，祝大家生活愉快。