Ⅰ 雙馬來醯亞胺樹脂的熔點是多少
4,4′—雙馬來醯亞胺基二苯甲烷的性質
外 觀淺黃色粉末
揮發份<1%
分子量358
酸值<專10mg KOH/g
熔 限153℃~157℃
BMI單體本身屬在適當的條件下可發生自聚,並發生交聯反應。
BMI固化物由於含有醯亞胺及交聯密度高等而具有優良的耐熱性,使用溫度一般在177~230℃,Tg一般大於250℃。對脂肪族BMI固化物,隨著亞甲基數目的增多,固化物的起始熱分解溫度(Td)下降,芳香族BMI的Td,高於脂肪族BMI,同時Td與交聯密度等也有較密切的關系,在一定范圍內,Td隨交聯密度的增大而升高。
Ⅱ 雙馬來醯亞胺的簡介
雙馬來醯亞胺樹脂(BMI)以其優異的耐熱性、電絕緣性、透波性、耐輻射回、阻燃性,良好的力答學性能和尺寸穩定性,成型工藝類似於環氧樹脂等特點,被廣泛應用於航空、航天、機械、電子等工業領域中,先進復合材料的樹脂基體、耐高溫絕緣材料和膠粘劑等。
Ⅲ 雙馬環氧樹脂中的雙馬是什麼
這種環氧樹脂我不是很熟悉。不過雙馬的這個詞條通常是指 雙馬來酸-XXXXX,應該是環氧樹脂上嫁接了雙馬來酸的改性基團。
Ⅳ 製造飛機需要哪些材料和技術
目前在飛機上應用的主要有樹脂基復合材料。碳纖維復合材料等。樹脂基復合材料可分為「熱固性」與「熱塑性」兩大類。由於熱塑性復合材料具有工作溫度高、韌性好和可重復成形等優點,故美國F-22飛機早期設想主要採用熱塑性復合材料,而生產型F-22上卻完全相反,熱塑性復合材料只有1%的用量,熱固性復合材料用量卻高達23%,這是因為熱塑性復合材料的成本較高、預浸料硬挺和缺乏粘性而難以鋪貼成工件等。「環氧」和「雙馬來酷亞胺」都屬於熱固性樹脂,通常「環氧」應用較多,而F-22的全部蒙皮以及大量的肋、梁及水平安定面等都選用了「雙馬來」,「環氧」則只用於一些工作溫度較低的進氣道和框架等。
復合材料主要分布在飛機的哪些部位?
主要用於雷達罩、進氣道、機翼(含整體油箱等)、襟翼、副翼、垂尾、平尾、減速板及機身蒙皮等。例如美國的F-22機身蒙皮全都是高強度、耐高溫的樹脂基復合材料,法國的「陣風」機翼大部分部件和機身的一半都採用了碳纖維復合材料。
隱形材料
美國擁有大量的隱形飛機,像F-l17A、B-IB、B-2、F-22等,它們的隱形效果除採用外形設計(如B-2採用翼身融合、圓滑過渡的外形; F— 117A採用多面體外形)外,再就是取決於其隱形材料。
1991年的海灣戰爭中美國的隱形戰斗機F-117A出動1000多架次而無一受損,在國際上引起了極大的反響。目前世界各國都很重視對隱形飛機的研究。隱形材料堪稱隱形飛機的一大法寶。隱形材料可分為塗敷型和結構型兩種,前者指塗料、膠膜一類的材料,後者指功能與結構一體化的纖維增強樹脂基復合材料。F-117A只少量採用了復合材料,基本上是金屬半硬殼式結構,因此機身。機翼和尾翼均塗覆了鐵氧體吸波材料,而F-22的機身和機翼蒙皮基本上都由復合材料製成,只需要在一些金屬蒙皮上塗覆吸波材料,該塗料大概含磷基鐵。聯合攻擊戰斗機JSF為了適應海上環境,有可能採用不含談基鐵塗料,以防止鹽霧腐蝕。JSF還將同時採用有機聚合物膠膜以減少污染、降低成本和改善可維護性。
俄羅斯的l.44飛機採用了等離子體隱形技術,訪問這種隱形技術會不會對隱形材料的發展帶來危機?
俄羅斯的一些飛機設計師的思路確實與美國不同,他們認為美國採用的「外形設計+隱形材料」的隱形方案將影響飛機的機動性和戰鬥力,於是另闢溪徑,開發了等離子體隱形技術,即在飛機的某些部位裝上一些等離子發生器,在飛行過程中釋放等離子流,在飛機周圍形成等離子層,將飛機屏蔽起來,使雷達無法發現。現在的問題是尚不清楚這~技術的成熟程度和實際效果,預計在未來相當長的一段時間里人們不會放鬆對隱形材料的研究開發。
今後飛機上還會採用哪些新材料?
智能結構是今後飛機發展的一大趨勢、因此智能材料成為當前研究的新熱點。飛機上採用的智能結構是由各種智能材料製成的感測元件、處理元件和驅動元件組成的,而這三個組成部分相當於人的神經、大腦和肌肉、美國先進研究計劃局與格魯曼公司簽訂了一個合向,發展和驗證智能自適應機翼以提高飛機效率。例如對強擊機而言,智能自適應機翼可使它從航母上起飛的有效載荷提高20%。格魯曼公司的設計方案是將光導纖維埋入樹脂基復合材料製成機翼,這些光導纖維能像神經那樣感知機翼上因氣動條件變化而引起的壓力變化,根據光傳輸信號進行處理後發出指令,通過驅動元件驅動機翼前緣和後線自行彎曲。驅動可通過電流讓電陶瓷變形來實現,也可通過磁場讓磁致伸縮材料變形來實現。或通過加熱讓形狀記憶合金發生位移來實現,例如有一種形狀記憶合金驅動器可產生9噸推力和150毫米位移。格魯曼公司已決定以縮比為1/6的F/A-18飛機自適應機翼模型進行開發研究,還打算應用於無人機上。智能材料壓電陶瓷製成的感測器和驅動器可解決機翼和尾翼的顫振問題,例如F/A-JSE/F(美國海軍計劃未來10年內采購548架)垂尾的振動試驗表明,振動減少了80%。智能材料還將在其他領域發揮它的聰明才智,例如美國正在製造一種小型智能炸彈,可使一架重型轟炸機同時精確攻擊數百個獨立目標,還准備給這種炸彈裝上智能引信,巧妙地做到『不見目標不拉弦」。新的智能材料正在不斷開發出來,例如美國開發成功一種磁致形狀記憶合金、比熱致形狀記憶合金的性能更好人如美國一家公司發展了一種改進型磁致伸縮金屬材料(由俄、鎬、鐵線錢的合金), 比以往的磁致伸縮材料的伸長大40倍,可直接把電能轉換為機械能《即做驅動器),也可把機械能輟換為電能(即做感測器)。總之,智一能材料雖然尚處於早期開發階段,但正孕育著新的突破和大的發展。
在未來的先進發動機中,哪些新型材料將獲得應用或擴大用量?
主要有樹脂基復合材料、金屬基復合材料、陶瓷基復合材料和金屬間化合物等。樹脂基復合材料因其綜合性能(特別是耐熱性能)不斷提高,故從20世紀90年代初開始逐漸「進駐」發動機,當前已初露鋒芒,未來的用量將不斷擴大 。F119發動機正在執行用樹脂基復合材料取代鈦合金製造風扇送氣機區的計劃,可節省結構重量6.7公斤,並正在考慮用樹脂基復合材料風扇葉片取代現在的鈦合金空心風扇葉片,以期減輕結構重量30%。金屬基復合材料因其誘人的高比強度而已研究多年,但直到最近才有極少量的應用,世界上第一個在航空上應用的鈦基復合材料(屬於金屬基復合材料)零件就是F119發動機矢量噴管驅動器活塞。目前鈦基復合材料的價格仍很昂貴,今後其用量的拓展將主要取決於成本的降低程度。陶瓷基復合材料因其很高的使用溫度(140℃甚至更高)和很低的密度(2-4g/cm3),頗受發動機設計師和材料工作者的重視,是未來高推重比(l5-20)發動機渦輪及燃燒系統的首選材料,目前在使用可靠性方面還有些擔心,因此只限用於少量非關鍵受力部件,如用於Fll9發動機矢量噴管的內壁板等。金屬間化合物是世界各國廣泛研究的材料科學前沿命題,近期已把熱點集中於密度很小(3.7-3.9g/cm3)和長期使用溫度較高(700- 850C)的鈦鋁基合金,它將取代部分鎳基合金而顯著減輕發動機結構重量,具有良好的潛在應用前景。目前,鈦鋁基合金製成的第6級壓氣機轉子葉片正在Fll9發動機上進行驗證試驗。
Ⅳ 想了解玻璃纖維的製作工藝和製作流程,越詳細越好,多謝
纖維增強環氧樹脂復合材料成型工藝
一、前言
相比傳統材料,復合材料具有一系列不可替代的特性,自二次大占以來發展很快。盡管產量小(據法國Vetrotex公司統計,2003年全球復合材料達700萬噸),但復合材料的水平已是衡量一個國家或地區科技、經濟水平的標志之一。美、日、西歐水平較高。北美、歐洲的產量分別佔全球產量的33%與32%,以中國(含台灣省)、日本為主的亞洲佔30%。中國大陸2003年玻班纖維增強塑料(玻璃纖維與樹脂復合的復合材料、俗稱「玻璃鋼」)逾90萬噸,已居世界第二位(美國2003年為169萬噸,日本不足70萬噸)。
復合材料主要由增強材料與基體材料兩大部分組成:
增強材料:在復合材料中不構成連續相賦於復合材料的主要力學性能,如玻璃鋼中的玻璃纖維,CFRP(碳纖維增強塑料)中的碳纖維素就是增強材料。
基體:構成復合材料連續相的單一材料如玻璃鋼(GRP)中的樹脂(本文談到的環氧樹脂)就是基體。 y
按基體材料不同,復合材料可分為三大類:
樹脂復合材料
金屬基復合材料
無機非金屬基復合材料,如陶瓷基復合材料。
本文討論環氧樹脂基復合材料。
1、為什麼採用環氧樹脂做基體?
固化收縮率代低,僅1%-3%,而不飽和聚酯樹脂卻高達7%-8%;
粘結力強;
有B階段,有利於生產工藝;
可低壓固化,揮發份甚低;
固化後力學性能、耐化學性佳,電絕緣性能良好。
值得指出的是環氧樹脂耐有機溶劑、耐鹼性能較常用的酚醛與不飽和聚酯權勢脂為佳,然耐酸性差;固化後一般較脆,韌性較差。
2、環氧玻璃鋼性能(按ASTM)
以FW(纖維纏繞)法製造的玻纖增強環氧樹脂的產品為例,將其與鋼比較。
表1 GF/EPR與鋼的性能比較
玻璃含量 GF/EPR(玻纖含量80wt%) AISI1008 冷軋鋼
相對密度 2.08 7.86 V
拉伸強度 551.6Mpa 331.0MPa
拉伸模量 27.58GPa 206.7GPa
伸長率 1.6% 37.0%
彎曲強度 689.5MPa
彎曲模量 34.48GPa
壓縮強度 310.3MPa 331.0MPa
懸臂沖擊強度 2385J/m
燃燒性(UL-94) V-O
比熱容 535J/kg•k 233J/kg•k
膨脹系數 4.0×10-6k-1 6.7×10-6k-1
熱變形溫度 204ºC(1.82MPa)
熱導率 1.85W/m•k 33.7W/m•k
介電強度 11.8×106V/m
吸水率 0.5%(24h)
表2 幾種常用材料與復合材料的比強度和比模量
材料名稱 密度g/cm3 拉伸強度×104MPa 彈性模量×106MPa 比強度×106cm 比模量×109cm
鋼 7.8 10.10 20.59 0.13 0.27
鋁 2.8 4.61 7.35 0.17 0.26
鈦 4.5 9.41 11.18 0.21 0.25
玻璃鋼 2.0 10.40 3.92 0.53 0.21
碳纖維/環氧樹脂 1.45 14.71 13.73
碳纖維/環氧樹脂 1.6 1049 23.54
芳綸纖維/環氧樹脂 1.4 13.73 7.85
硼纖維/環氧樹脂 2.1 13.53 20.59
硼纖維/鋁 2.65 9.81 19.61 0.75 c2
二、纖維增強環氧樹脂復合材料成型工藝簡介
1、手糊成型 (hand lay up)
(1)概要 依次在模具表面上施加
脫模劑
膠衣
一層粘度為0.3-0.4PaS的中等活性液體熱固性樹脂(須待膠衣凝結後)
一層纖維增強材料(玻纖、芳綸、碳纖維......),纖維增強材料有表面氈、無捻粗紗布(方格布)等幾種。以手持輥子或刷子使樹脂浸漬纖維增強材料,並驅除氣泡,壓實基層。鋪層操作反復多次,直到達到製品的設計厚度。
樹脂因聚合反應,常溫固化。可加熱加速固化。
(2)原材料 F gb NG ^
樹脂 不飽和聚酯樹脂、已烯基酯樹脂、環氧樹脂、酚醛樹脂等。
纖維 玻纖、碳纖、芳綸等。雖然厚的芳綸織物難於手工將樹脂浸透,亦可用。
芯材 任意。
(3)優點
1)適合少量生產;
2)可室溫成型,設備投資少,模具折舊費低;
3)可製造大型製品和型狀復雜產品;
4)樹脂和增強材料可自由組合,易進行材料設計;
5)可採用加強筋局部增強,可嵌入金屬件;
6)可用膠衣層獲得具有自由色彩和光澤的表面(如開模成型則一面不平滑);
7)玻纖含量較噴射成型高。
無捻粗紗布 50%左右
織物 35%-45%
短切原絲氈 30%-40%
(4)缺點
1)屬於勞動密集型生產,產品質量由工人訓練程度決定; ;
2)玻纖含量不可能太高;樹脂需要粘度較低才易手工操作,溶劑/苯乙烯量高,力學與熱性能受限制;
3)手糊用樹脂分子量低;通常可能較分子量高的樹脂有害於人的健康和安全。
(5)典型產品
艦艇、風力發電機葉片、游樂設備、冷卻塔殼體、建築模型。
2、樹脂傳遞成型(RTM)
(1)概要
RTM是一種閉模低壓成型的方法。
將纖維增強材料置於上下模之間;合模並將模具夾緊;在壓力下注射樹脂;樹脂固化後打開模具,取下產品。
樹脂膠凝過程開始前,必須讓樹脂充滿模腔,壓力促使樹脂快速傳遞到模個內,浸漬纖維材料。
RTM是一低壓系統,樹脂注射壓力范圍0.4-0.5MPa,當製造高纖維含量(體積比超過50%)的製品,如航空航天用零部件時,壓力甚至達0.7MPa。
纖維增強材料有時可預先在一個模具內預成型大致形狀(帶粘結劑),再在第二個模具內注射成型。 為了提高樹脂浸透纖維能力,可選擇真空輔助注射(VARI-vacuum saaistedrsin injection)。
注意樹脂一經將纖維材料浸透,樹脂注口要封閉,以便樹脂固化。注射與固化可在室溫或加熱條件下進行。模具可以復合材料與鋼材料 製作。若採用加熱工藝。宜用鋼模。
(2)原材料
樹脂:一般多用環氧、不飽和聚酯、乙烯基脂及酚醛;當加溫時,高溫樹脂台雙馬列來醯亞胺樹脂亦可用。
法國 Vetrotex公司開發了熱塑性樹脂RTM。
纖維:任意。常用玻纖連續氈、縫編材料(其纖維間的縫隙得於樹脂傳遞)、無捻粗紗布;玻纖與熱塑性塑料的復合紗及其織物與片材(法國Vetrotex商品名TWINTEX)。
芯材:不用蜂窩,因蜂窩空格全被樹脂填滿,壓力會導致其破壞。可用耐溶劑發泡材料PU、PP、CL、VC等。
(3)優點
1)製品纖維含量可較高,未被樹脂浸得部分非常少;
2)閉模成型,生產環境好;
3)勞動強度低,對工人技術熟練程度的要求也比手糊與噴射成型低;
4)製品兩面光,可作有表面膠衣的製品,精度也比較高;
5)成型周期較短;
6)產品可大型化;
7)強度可按設計要求具有方向性;
8)可與芯村、嵌件一體成型;
9)相對注射設備與模具成本較低。
(4)缺點
1)不易製作較小產品;
2)因要承壓,故模具較手糊與噴射工藝用模具要重和復雜,價位也高一些;
3)能有未被浸漬的材料,導致邊角料浪費。
(5)典型產品
小型飛機與汽車零部件、客車座椅、儀表殼
3、纖維纏繞(FW)
(1)概要
通常採用直接無捻粗紗作為增強材料。粗紗排列在紗架上。粗紗自紗架上退繞,通過張力系統、樹脂槽、繞絲嘴,由小車帶動其往復移動並纏繞在回轉的芯軸(模)上。纖維纏繞角度與纖維排列密度根據強度設計,並由芯軸(模)轉速與小車往復速度之比,精確地控制。固化後將纏繞的復合材料製品脫模。
對某些兩端密閉的產品不用脫模,芯模即包在復合材料產品內,作為內襯。
(2)原材料
樹脂:任意。環氧、不飽和聚酯、乙烯基脂及酚醛樹脂。
纖維:任意。無捻粗紗、縫編和無紡織物。生產管罐時,常用表面氈、短切原絲作為內襯材料。
芯材:可用。雖然復合材料製品通常是單一殼體,一般不用。
(3)優點
1)因為纖維逕直以合理的線形鋪設,承擔負荷,故復合材料製品的結構特性可非常高;
2)由於同內襯層組合,可製得耐腐蝕、耐壓、耐熱的製品;
3)可製造兩端封閉的製品;
4)鋪放材料快、經濟、用無捻粗紗,材料費用低;
5)可採用樹脂計量,然浸膠後的纖維通過擠膠或口模,控制樹脂含量;
6)可大理生產和自動化;
7)機械成型,復合材料材質及方向性均勻,質量穩定。
(4)缺點
1)製品形狀限於圓柱形或其它回轉體;
2)纖維不易沿製品長度方向精確排列;
3)對於大型製品,芯模成本高;
4)成品外表不是「模製」的,不盡人意;
5)對於承受壓力的製品,如選擇樹脂不合適或無內襯,就易發生滲漏。
(5)典型產品 '
管道、貯罐、氣瓶(消防呼吸氣瓶、壓縮天然氣瓶等)、固體火箭發動機殼體。
4、RIM(Reaction Injection Molding一反應注射成型)
(1)概要
將兩種或兩種以上的組分在混合區低壓(0.5MPa)混合後,即在低壓(0.5-1.5MPa)下注射到閉模中反應成型,此即為工藝過程。若組分一為多元醇,一為異氰酸酯,則反應生成聚氨酯 。為增加強度,可直接在一種組分內行加入磨碎玻纖原絲和(或)填料。弈可採用長纖維(如連續纖維氈、織物、復合氈、短切原絲等的預成型物等)增強,在注射前,將長纖維增強材料預先置模具內。用此法可得到高力學性能的製品。這種工藝稱為SRIM(Structural Reaction Injection Molding-結構反應注射成型)。
(2)原材料
樹脂:常用聚氨酯體系或聚氨酯/脲混合體系;亦可採用環氧、尼龍、聚酯等基本;
纖維:常用長0.2-0.4mm的磨碎玻璃纖維;
芯材:不用。
(3)優點
1)製造成本比熱塑性塑料注射工藝低;
2)可製造大尺寸、開頭復雜的產品;
3)固化快,適於快速生產。
(4)缺點
採用磨碎玻璃纖維增強原料費用高,薦用礦物復合材料取代之。
(5)主要產品
汽車儀表盤、保險杠、建築門、窗、桌、沙發、電絕緣件。
5、拉擠成型 (Pultrusion)
(1)概要
主要採用玻璃纖維無捻粗紗(使用前預先放置在紗架上),它提供縱向(沿生產線方向)增強。
其它類型的增強有連續原絲氈、織物等,它們補充橫向增強,表面氈則用於提高成品表面質量。樹脂中可加入填料,改進型材料性能(如阻燃),並降低成本。
拉擠成型的程序是
1)使玻璃纖維增強材料浸漬樹脂;
2)玻璃纖維預成型後進入加熱模具內,進一步浸漬(擠膠)、基本樹脂固化、復合材料定型;
3)將型材按要求長度切斷。 現在已有變截面的、長度方向呈弧型的拉擠製品成型技術。 拉擠成型將增強材料浸漬樹脂有兩種方式:
膠槽浸漬法:通常採用此法,即將增強材料通過樹脂槽浸膠,然後進入模具。此法設備便宜作業性好,適於不飽和聚酯樹脂,乙烯基酯樹脂。
注入浸漬法(圖6):玻纖增強材料進入模具後,被注入模具內的樹脂所浸漬。此法適於凝膠時間短、粘度高、生產附產物的樹脂基體,如酚醛、環氧、雙馬來醯亞胺樹脂。
(2)原材料
樹脂:常用不飽和聚酯樹脂、環氧樹脂、乙烯基酯樹脂、酚醛樹脂;
纖維:拉擠用玻璃纖維無捻粗紗、連續氈、縫編氈、縫編復合氈、織物、玻纖表面氈、聚酯纖維表面氈等;
芯材:一般不用,現有以PU發泡材料為芯材,外為連續拉擠框型型材,作為保溫牆板的。
(3)優點
1)典型拉擠速度0.5-2m/min,效率較高,適於大批量生產,製造長尺寸製品;
2)樹脂含量可精確控制;
3)由於纖維呈縱向,且體種比可較高(40%-80%),因而型材軸向結構特性可非常好;
4)主要用無捻粗紗增強,原材料成本低,多種增強材料組合使用,可調節製品力學性能;
5)製品質量穩定,外觀平滑。
(4)缺點
1)模具費用較高;
2)一般限於生產恆定橫截面的製品。
(5)典型產品
建築屋頂橫梁、椽子、門窗框架型材、牆板、石油開采抽油桿、帳篷竿、梯子、橋梁、工具把、手機微波站罩殼、汽車板簧、傳動軸、電纜管、光纖光纜芯、釣魚竿、隔柵、汽車空調器罩、擴軌罩。 0}1x p* V
6、真空袋法法成型(Vacuum bag process)
(1)概要 :
此法是手糊法與噴射法的延伸。將手糊或噴射好的積層在樹脂的A階段與模具在一 起,在積層上覆以橡膠袋,周邊密封,在後用真空泵抽真空,積層從而受到不大於1個氣壓的壓力,而被壓實、成型。
(2)原材料
樹脂:主要採用環氧樹脂、酚醛樹脂。不飽和聚酯樹脂與乙烯基酯樹脂則因真空泵將樹脂中的苯乙烯(交聯劑)過度抽出,可能會造成問題,故一般不用;
纖維:同手糊法;
芯材:任意。
(3)優點
1)採用普通的濕法鋪層技術,通常可獲得高纖維含量的製品;
2)可製造大尺寸產品;
3)產品兩面光;
4)較濕法鋪層浸膠孔隙率低;
5)由於壓力,樹脂流經結構纖維,纖維得以較好地浸漬樹脂;
6)有利於操作人員健康和安全;真空袋減少了固化時逸出的揮發性物質。
(4)缺點
1)額外的工藝過程增加了勞動力和袋材成本;
2)要求操作人員有較高的技術熟練水平;
3)樹脂混合和含量控制基本上仍然取決於操作人員的技術;
4)生產效率不高。
(5)典型產品
艇、賽車、芯材粘結、飛機鼻錐雷達罩、機翼、方向舵。
7、樹脂膜熔浸成型(RFI-Resin Film Infusion)
(1)概 要
將干強物與樹脂片(樹脂片系放在一層脫模紙上提供)交替鋪放在模具內。鋪層被真空袋包覆,藉真空泵抽真空,將干織物內空氣抽出。然後加熱,令樹脂熔化並流浸已抽出空氣的織物,然後經過一事實上時間即固化。
(2)原材料
樹脂:一般僅用環氧樹脂; ¬
纖維:任意;
芯材:許多種芯材都可以使用,由於工藝過程中溫度高,對PVC泡沫需要專門處理,以免泡沫損壞。
(3)優點
1)空隙率低,可精確獲得高的纖維含量;
2)鋪層清潔,有利於健康和安全(似預浸);
3)可較預浸法成本低,此為主要的優點;
4)由於樹脂僅能過織物厚度方向傳遞,故樹脂未浸到白斑區可較SCRIMP(西曼復合材料公司樹脂參入成型法—Seeman Composite Resin Infusion Molding Process)少。
(4)缺點
1)目前僅用於宇航工業,還未推廣;
2)雖然宇航工業用高壓釜系統產非總是需要,但加熱室和真空袋系統對於復合材料固化,總是不可少的;
3)模具要求能經受樹脂膜片的工藝溫度(低溫固化即需60-100ºC);
4)要求所用芯材能經受工藝溫度和壓力;
(5)典型產品
飛機雷達罩、艦艇聲納整流罩。
8、預浸料(高壓釜)成型
(1)概要
預先在加熱、加壓或使用溶劑的條件下,將織物和(或)纖維預先用預催化樹脂預浸漬。固化劑大多能在環境溫度下,讓預浸材料貯存幾周或幾個月,仍能保質使用。當要延長保持期,材料須在冷凍條件下貯存。樹脂通常在環境溫度下呈臨界固態。故觸摸預浸材料時有輕微的黏附感,象膠帶似的。製作單向預浸漬材料的纖維直接由紗架下來,與樹脂結合。預浸漬材料用手或機械鋪於模具表面,通過真空袋抽真空,並通常加熱到120-180ºC。使樹脂重新流動,並最終固化。盛開附加壓力通常藉助高壓釜(實際上是一座壓力加熱罐)提供,它能對鋪層施加達5個大氣壓的壓力。
(2)原材料
樹脂:通常用環氧樹脂,不飽和聚酯樹脂、酚醛樹脂及高溫樹脂,如聚醯亞胺、氰酸酯、雙馬來醯亞胺樹脂等;
纖維:任意。雖然由於在工藝過程中,高溫分對芯材有些影響,需要採用某些專門的泡沫芯材。
(3)優點
1)預浸材料製造人員可精確地調整樹脂/固化劑水平和樹脂在纖維中的含量;可以可靠地得到高纖維含量。
2)材料於操作人員十分安全,無礙健康,操作清潔;
3)單向帶纖維成本最低,因為毋須將纖維預先轉為織物的二次加工過程;
4)由於製造過程採用可滲透的高粘度樹脂,樹脂化學性能力學和熱性能可以是最適宜的;
5)材料有效時間長(室溫下可保質數月),這意味著可優化結構、復合材料易鋪層;
6)可能實現自動化和節省勞動力。
(4)缺點
1)對於預浸織物,材料成本高;
2)通常要對高壓釜固化復合材料製品,耗費大、作業慢、製品尺寸受限制;
3)模具需能承受作業溫度;
4)芯材需要承受作業溫度和壓力。
(5)典型產品
飛機結構復合材料(如機翼和尾翼)、衛星與運載火箭結構件(太陽能電池基板、夾層結構板、衛星介面支架、火箭整流罩等)、賽車、運動器材(如網球拍、滑雪板等)。
9、低溫 固化預浸料成型
(1)概要
低溫固化預浸料完全按通常的預浸料方法制備,但樹脂的化學性質使其得以在60-100ºC溫度下固化。在60ºC時,材料可操作保持期可小到限於1個星期,但亦可延長到幾個月。樹脂系統的流動截面適於採用真空袋壓力,避免採用高壓釜。
(2)材料 |
樹脂:一般僅採用環氧樹脂;
纖維:任意,同通常的預浸料;
芯材:任意,雖然一般 的PVC泡沫需要特別注意。
(3)優點
1)具有傳統預浸料法所具備的(1)-(6)條優點;
2)模具材料較便宜,如木材亦可用,因其固化溫度較低故;
3)可容易地製造大型結構。因為僅需真空袋壓力;固化溫度低,可採用簡單的熱空氣循環加熱室(經常就地建造大於製品的加熱室 )
4)可採用普通的PVC泡沫芯材,略作處理即可;
5)能耗低。
(4)缺點
1)材料成本仍高於預浸織物;
2)需加熱室和真空袋系統,以固化製品;
3)模具需能經受高於環境溫度的溫度(常用60-100ºC);
4)仍有能耗,因需高於環境溫度固化。
(5)典型產品
高性能風力發電機葉片、賽艇、救生艇、火車用零部件。
10、SCRIMP,RIFT,VARTM
圖11 SCRIMP,RIFT,VARTM示意圖
(1)概要
SCRIMP(Seeman Composite Infusion Molding Process—西曼復合材料公司樹脂滲透成型法),RIFT(Resin Infusion umder Flexibe Tooling—柔性模具樹脂滲透法) ,VARTM(Vscuum Assisted Transfer Molding—真空輔助樹脂傳遞成型)這三種工藝原理相似。
將織物作為干鋪層材料入模內,如同RTM。然後覆以剝離保護層和縫編非結構織物。整個鋪層用真空袋覆罩好。袋無滲漏後,讓樹脂流到積層。樹脂很容易流經非結構織物而在整個鋪層分布。SCRIMP法在真空袋與鋪層之間可置加壓模塊,利於提高製作表觀與結構密實度。
(2)材料
樹脂:常和環氧樹脂、不飽和聚酯和乙烯基酯樹脂;
纖維:任意種類普通織物。這些工藝方法縫編材料很好用,因其間隙使得樹脂快速流動;
芯材:除蜂窩外,各種芯材均可用。
(3)優點
1)同RTM,但製品僅一面光,不似RTM兩面光;
2)由於模具一半是真空袋,主模具僅需較低強度,故模具成本甚低;
3)可製造大尺寸產品;
4)通常的濕法鋪層工具可改進以用於這些成型法;
5)一次作業即可生產芯材結構。
(4)缺點
1)要完成好相對復雜的操作過程;
2)樹脂粘度必須非常低,限制了製品的力學性能;
3)鋪層未浸到樹脂而造成的廢品浪費甚大;
4) SCRIMP的一些工藝要素已被專利所限。
(5)典型產品
小艇半成品、列車和卡車車身面板。
Ⅵ 有哪位老兄知道玻璃鋼的製作工藝和製作流程,請指點一二,謝謝!
纖維增強環氧樹脂復合材料成型工藝
一、前言
相比傳統材料,復合材料具有一系列不可替代的特性,自二次大占以來發展很快。盡管產量小(據法國Vetrotex公司統計,2003年全球復合材料達700萬噸),但復合材料的水平已是衡量一個國家或地區科技、經濟水平的標志之一。美、日、西歐水平較高。北美、歐洲的產量分別佔全球產量的33%與32%,以中國(含台灣省)、日本為主的亞洲佔30%。中國大陸2003年玻班纖維增強塑料(玻璃纖維與樹脂復合的復合材料、俗稱「玻璃鋼」)逾90萬噸,已居世界第二位(美國2003年為169萬噸,日本不足70萬噸)。
復合材料主要由增強材料與基體材料兩大部分組成:
增強材料:在復合材料中不構成連續相賦於復合材料的主要力學性能,如玻璃鋼中的玻璃纖維,CFRP(碳纖維增強塑料)中的碳纖維素就是增強材料。
基體:構成復合材料連續相的單一材料如玻璃鋼(GRP)中的樹脂(本文談到的環氧樹脂)就是基體。 y
按基體材料不同,復合材料可分為三大類:
樹脂復合材料
金屬基復合材料
無機非金屬基復合材料,如陶瓷基復合材料。
本文討論環氧樹脂基復合材料。
1、為什麼採用環氧樹脂做基體?
固化收縮率代低,僅1%-3%,而不飽和聚酯樹脂卻高達7%-8%;
粘結力強;
有B階段,有利於生產工藝;
可低壓固化,揮發份甚低;
固化後力學性能、耐化學性佳,電絕緣性能良好。
值得指出的是環氧樹脂耐有機溶劑、耐鹼性能較常用的酚醛與不飽和聚酯權勢脂為佳,然耐酸性差;固化後一般較脆,韌性較差。
2、環氧玻璃鋼性能(按ASTM)
以FW(纖維纏繞)法製造的玻纖增強環氧樹脂的產品為例,將其與鋼比較。
表1 GF/EPR與鋼的性能比較
玻璃含量 GF/EPR(玻纖含量80wt%) AISI1008 冷軋鋼
相對密度 2.08 7.86 V
拉伸強度 551.6Mpa 331.0MPa
拉伸模量 27.58GPa 206.7GPa
伸長率 1.6% 37.0%
彎曲強度 689.5MPa
彎曲模量 34.48GPa
壓縮強度 310.3MPa 331.0MPa
懸臂沖擊強度 2385J/m
燃燒性(UL-94) V-O
比熱容 535J/kg•k 233J/kg•k
膨脹系數 4.0×10-6k-1 6.7×10-6k-1
熱變形溫度 204ºC(1.82MPa)
熱導率 1.85W/m•k 33.7W/m•k
介電強度 11.8×106V/m
吸水率 0.5%(24h)
表2 幾種常用材料與復合材料的比強度和比模量
材料名稱 密度g/cm3 拉伸強度×104MPa 彈性模量×106MPa 比強度×106cm 比模量×109cm
鋼 7.8 10.10 20.59 0.13 0.27
鋁 2.8 4.61 7.35 0.17 0.26
鈦 4.5 9.41 11.18 0.21 0.25
玻璃鋼 2.0 10.40 3.92 0.53 0.21
碳纖維/環氧樹脂 1.45 14.71 13.73
碳纖維/環氧樹脂 1.6 1049 23.54
芳綸纖維/環氧樹脂 1.4 13.73 7.85
硼纖維/環氧樹脂 2.1 13.53 20.59
硼纖維/鋁 2.65 9.81 19.61 0.75 c2
二、纖維增強環氧樹脂復合材料成型工藝簡介
1、手糊成型 (hand lay up)
(1)概要 依次在模具表面上施加
脫模劑
膠衣
一層粘度為0.3-0.4PaS的中等活性液體熱固性樹脂(須待膠衣凝結後)
一層纖維增強材料(玻纖、芳綸、碳纖維......),纖維增強材料有表面氈、無捻粗紗布(方格布)等幾種。以手持輥子或刷子使樹脂浸漬纖維增強材料,並驅除氣泡,壓實基層。鋪層操作反復多次,直到達到製品的設計厚度。
樹脂因聚合反應,常溫固化。可加熱加速固化。
(2)原材料 F gb NG ^
樹脂 不飽和聚酯樹脂、已烯基酯樹脂、環氧樹脂、酚醛樹脂等。
纖維 玻纖、碳纖、芳綸等。雖然厚的芳綸織物難於手工將樹脂浸透,亦可用。
芯材 任意。
(3)優點
1)適合少量生產;
2)可室溫成型,設備投資少,模具折舊費低;
3)可製造大型製品和型狀復雜產品;
4)樹脂和增強材料可自由組合,易進行材料設計;
5)可採用加強筋局部增強,可嵌入金屬件;
6)可用膠衣層獲得具有自由色彩和光澤的表面(如開模成型則一面不平滑);
7)玻纖含量較噴射成型高。
無捻粗紗布 50%左右
織物 35%-45%
短切原絲氈 30%-40%
(4)缺點
1)屬於勞動密集型生產,產品質量由工人訓練程度決定; ;
2)玻纖含量不可能太高;樹脂需要粘度較低才易手工操作,溶劑/苯乙烯量高,力學與熱性能受限制;
3)手糊用樹脂分子量低;通常可能較分子量高的樹脂有害於人的健康和安全。
(5)典型產品
艦艇、風力發電機葉片、游樂設備、冷卻塔殼體、建築模型。
2、樹脂傳遞成型(RTM)
(1)概要
RTM是一種閉模低壓成型的方法。
將纖維增強材料置於上下模之間;合模並將模具夾緊;在壓力下注射樹脂;樹脂固化後打開模具,取下產品。
樹脂膠凝過程開始前,必須讓樹脂充滿模腔,壓力促使樹脂快速傳遞到模個內,浸漬纖維材料。
RTM是一低壓系統,樹脂注射壓力范圍0.4-0.5MPa,當製造高纖維含量(體積比超過50%)的製品,如航空航天用零部件時,壓力甚至達0.7MPa。
纖維增強材料有時可預先在一個模具內預成型大致形狀(帶粘結劑),再在第二個模具內注射成型。 為了提高樹脂浸透纖維能力,可選擇真空輔助注射(VARI-vacuum saaistedrsin injection)。
注意樹脂一經將纖維材料浸透,樹脂注口要封閉,以便樹脂固化。注射與固化可在室溫或加熱條件下進行。模具可以復合材料與鋼材料 製作。若採用加熱工藝。宜用鋼模。
(2)原材料
樹脂:一般多用環氧、不飽和聚酯、乙烯基脂及酚醛;當加溫時,高溫樹脂台雙馬列來醯亞胺樹脂亦可用。
法國 Vetrotex公司開發了熱塑性樹脂RTM。
纖維:任意。常用玻纖連續氈、縫編材料(其纖維間的縫隙得於樹脂傳遞)、無捻粗紗布;玻纖與熱塑性塑料的復合紗及其織物與片材(法國Vetrotex商品名TWINTEX)。
芯材:不用蜂窩,因蜂窩空格全被樹脂填滿,壓力會導致其破壞。可用耐溶劑發泡材料PU、PP、CL、VC等。
(3)優點
1)製品纖維含量可較高,未被樹脂浸得部分非常少;
2)閉模成型,生產環境好;
3)勞動強度低,對工人技術熟練程度的要求也比手糊與噴射成型低;
4)製品兩面光,可作有表面膠衣的製品,精度也比較高;
5)成型周期較短;
6)產品可大型化;
7)強度可按設計要求具有方向性;
8)可與芯村、嵌件一體成型;
9)相對注射設備與模具成本較低。
(4)缺點
1)不易製作較小產品;
2)因要承壓,故模具較手糊與噴射工藝用模具要重和復雜,價位也高一些;
3)能有未被浸漬的材料,導致邊角料浪費。
(5)典型產品
小型飛機與汽車零部件、客車座椅、儀表殼
3、纖維纏繞(FW)
(1)概要
通常採用直接無捻粗紗作為增強材料。粗紗排列在紗架上。粗紗自紗架上退繞,通過張力系統、樹脂槽、繞絲嘴,由小車帶動其往復移動並纏繞在回轉的芯軸(模)上。纖維纏繞角度與纖維排列密度根據強度設計,並由芯軸(模)轉速與小車往復速度之比,精確地控制。固化後將纏繞的復合材料製品脫模。
對某些兩端密閉的產品不用脫模,芯模即包在復合材料產品內,作為內襯。
(2)原材料
樹脂:任意。環氧、不飽和聚酯、乙烯基脂及酚醛樹脂。
纖維:任意。無捻粗紗、縫編和無紡織物。生產管罐時,常用表面氈、短切原絲作為內襯材料。
芯材:可用。雖然復合材料製品通常是單一殼體,一般不用。
(3)優點
1)因為纖維逕直以合理的線形鋪設,承擔負荷,故復合材料製品的結構特性可非常高;
2)由於同內襯層組合,可製得耐腐蝕、耐壓、耐熱的製品;
3)可製造兩端封閉的製品;
4)鋪放材料快、經濟、用無捻粗紗,材料費用低;
5)可採用樹脂計量,然浸膠後的纖維通過擠膠或口模,控制樹脂含量;
6)可大理生產和自動化;
7)機械成型,復合材料材質及方向性均勻,質量穩定。
(4)缺點
1)製品形狀限於圓柱形或其它回轉體;
2)纖維不易沿製品長度方向精確排列;
3)對於大型製品,芯模成本高;
4)成品外表不是「模製」的,不盡人意;
5)對於承受壓力的製品,如選擇樹脂不合適或無內襯,就易發生滲漏。
(5)典型產品 '
管道、貯罐、氣瓶(消防呼吸氣瓶、壓縮天然氣瓶等)、固體火箭發動機殼體。
4、RIM(Reaction Injection Molding一反應注射成型)
(1)概要
將兩種或兩種以上的組分在混合區低壓(0.5MPa)混合後,即在低壓(0.5-1.5MPa)下注射到閉模中反應成型,此即為工藝過程。若組分一為多元醇,一為異氰酸酯,則反應生成聚氨酯 。為增加強度,可直接在一種組分內行加入磨碎玻纖原絲和(或)填料。弈可採用長纖維(如連續纖維氈、織物、復合氈、短切原絲等的預成型物等)增強,在注射前,將長纖維增強材料預先置模具內。用此法可得到高力學性能的製品。這種工藝稱為SRIM(Structural Reaction Injection Molding-結構反應注射成型)。
(2)原材料
樹脂:常用聚氨酯體系或聚氨酯/脲混合體系;亦可採用環氧、尼龍、聚酯等基本;
纖維:常用長0.2-0.4mm的磨碎玻璃纖維;
芯材:不用。
(3)優點
1)製造成本比熱塑性塑料注射工藝低;
2)可製造大尺寸、開頭復雜的產品;
3)固化快,適於快速生產。
(4)缺點
採用磨碎玻璃纖維增強原料費用高,薦用礦物復合材料取代之。
(5)主要產品
汽車儀表盤、保險杠、建築門、窗、桌、沙發、電絕緣件。
5、拉擠成型 (Pultrusion)
(1)概要
主要採用玻璃纖維無捻粗紗(使用前預先放置在紗架上),它提供縱向(沿生產線方向)增強。
其它類型的增強有連續原絲氈、織物等,它們補充橫向增強,表面氈則用於提高成品表面質量。樹脂中可加入填料,改進型材料性能(如阻燃),並降低成本。
拉擠成型的程序是
1)使玻璃纖維增強材料浸漬樹脂;
2)玻璃纖維預成型後進入加熱模具內,進一步浸漬(擠膠)、基本樹脂固化、復合材料定型;
3)將型材按要求長度切斷。 現在已有變截面的、長度方向呈弧型的拉擠製品成型技術。 拉擠成型將增強材料浸漬樹脂有兩種方式:
膠槽浸漬法:通常採用此法,即將增強材料通過樹脂槽浸膠,然後進入模具。此法設備便宜作業性好,適於不飽和聚酯樹脂,乙烯基酯樹脂。
注入浸漬法(圖6):玻纖增強材料進入模具後,被注入模具內的樹脂所浸漬。此法適於凝膠時間短、粘度高、生產附產物的樹脂基體,如酚醛、環氧、雙馬來醯亞胺樹脂。
(2)原材料
樹脂:常用不飽和聚酯樹脂、環氧樹脂、乙烯基酯樹脂、酚醛樹脂;
纖維:拉擠用玻璃纖維無捻粗紗、連續氈、縫編氈、縫編復合氈、織物、玻纖表面氈、聚酯纖維表面氈等;
芯材:一般不用,現有以PU發泡材料為芯材,外為連續拉擠框型型材,作為保溫牆板的。
(3)優點
1)典型拉擠速度0.5-2m/min,效率較高,適於大批量生產,製造長尺寸製品;
2)樹脂含量可精確控制;
3)由於纖維呈縱向,且體種比可較高(40%-80%),因而型材軸向結構特性可非常好;
4)主要用無捻粗紗增強,原材料成本低,多種增強材料組合使用,可調節製品力學性能;
5)製品質量穩定,外觀平滑。
(4)缺點
1)模具費用較高;
2)一般限於生產恆定橫截面的製品。
(5)典型產品
建築屋頂橫梁、椽子、門窗框架型材、牆板、石油開采抽油桿、帳篷竿、梯子、橋梁、工具把、手機微波站罩殼、汽車板簧、傳動軸、電纜管、光纖光纜芯、釣魚竿、隔柵、汽車空調器罩、擴軌罩。 0}1x p* V
6、真空袋法法成型(Vacuum bag process)
(1)概要 :
此法是手糊法與噴射法的延伸。將手糊或噴射好的積層在樹脂的A階段與模具在一 起,在積層上覆以橡膠袋,周邊密封,在後用真空泵抽真空,積層從而受到不大於1個氣壓的壓力,而被壓實、成型。
(2)原材料
樹脂:主要採用環氧樹脂、酚醛樹脂。不飽和聚酯樹脂與乙烯基酯樹脂則因真空泵將樹脂中的苯乙烯(交聯劑)過度抽出,可能會造成問題,故一般不用;
纖維:同手糊法;
芯材:任意。
(3)優點
1)採用普通的濕法鋪層技術,通常可獲得高纖維含量的製品;
2)可製造大尺寸產品;
3)產品兩面光;
4)較濕法鋪層浸膠孔隙率低;
5)由於壓力,樹脂流經結構纖維,纖維得以較好地浸漬樹脂;
6)有利於操作人員健康和安全;真空袋減少了固化時逸出的揮發性物質。
(4)缺點
1)額外的工藝過程增加了勞動力和袋材成本;
2)要求操作人員有較高的技術熟練水平;
3)樹脂混合和含量控制基本上仍然取決於操作人員的技術;
4)生產效率不高。
(5)典型產品
艇、賽車、芯材粘結、飛機鼻錐雷達罩、機翼、方向舵。
7、樹脂膜熔浸成型(RFI-Resin Film Infusion)
(1)概 要
將干強物與樹脂片(樹脂片系放在一層脫模紙上提供)交替鋪放在模具內。鋪層被真空袋包覆,藉真空泵抽真空,將干織物內空氣抽出。然後加熱,令樹脂熔化並流浸已抽出空氣的織物,然後經過一事實上時間即固化。
(2)原材料
樹脂:一般僅用環氧樹脂; ¬
纖維:任意;
芯材:許多種芯材都可以使用,由於工藝過程中溫度高,對PVC泡沫需要專門處理,以免泡沫損壞。
(3)優點
1)空隙率低,可精確獲得高的纖維含量;
2)鋪層清潔,有利於健康和安全(似預浸);
3)可較預浸法成本低,此為主要的優點;
4)由於樹脂僅能過織物厚度方向傳遞,故樹脂未浸到白斑區可較SCRIMP(西曼復合材料公司樹脂參入成型法—Seeman Composite Resin Infusion Molding Process)少。
(4)缺點
1)目前僅用於宇航工業,還未推廣;
2)雖然宇航工業用高壓釜系統產非總是需要,但加熱室和真空袋系統對於復合材料固化,總是不可少的;
3)模具要求能經受樹脂膜片的工藝溫度(低溫固化即需60-100ºC);
4)要求所用芯材能經受工藝溫度和壓力;
(5)典型產品
飛機雷達罩、艦艇聲納整流罩。
8、預浸料(高壓釜)成型
(1)概要
預先在加熱、加壓或使用溶劑的條件下,將織物和(或)纖維預先用預催化樹脂預浸漬。固化劑大多能在環境溫度下,讓預浸材料貯存幾周或幾個月,仍能保質使用。當要延長保持期,材料須在冷凍條件下貯存。樹脂通常在環境溫度下呈臨界固態。故觸摸預浸材料時有輕微的黏附感,象膠帶似的。製作單向預浸漬材料的纖維直接由紗架下來,與樹脂結合。預浸漬材料用手或機械鋪於模具表面,通過真空袋抽真空,並通常加熱到120-180ºC。使樹脂重新流動,並最終固化。盛開附加壓力通常藉助高壓釜(實際上是一座壓力加熱罐)提供,它能對鋪層施加達5個大氣壓的壓力。
(2)原材料
樹脂:通常用環氧樹脂,不飽和聚酯樹脂、酚醛樹脂及高溫樹脂,如聚醯亞胺、氰酸酯、雙馬來醯亞胺樹脂等;
纖維:任意。雖然由於在工藝過程中,高溫分對芯材有些影響,需要採用某些專門的泡沫芯材。
(3)優點
1)預浸材料製造人員可精確地調整樹脂/固化劑水平和樹脂在纖維中的含量;可以可靠地得到高纖維含量。
2)材料於操作人員十分安全,無礙健康,操作清潔;
3)單向帶纖維成本最低,因為毋須將纖維預先轉為織物的二次加工過程;
4)由於製造過程採用可滲透的高粘度樹脂,樹脂化學性能力學和熱性能可以是最適宜的;
5)材料有效時間長(室溫下可保質數月),這意味著可優化結構、復合材料易鋪層;
6)可能實現自動化和節省勞動力。
(4)缺點
1)對於預浸織物,材料成本高;
2)通常要對高壓釜固化復合材料製品,耗費大、作業慢、製品尺寸受限制;
3)模具需能承受作業溫度;
4)芯材需要承受作業溫度和壓力。
(5)典型產品
飛機結構復合材料(如機翼和尾翼)、衛星與運載火箭結構件(太陽能電池基板、夾層結構板、衛星介面支架、火箭整流罩等)、賽車、運動器材(如網球拍、滑雪板等)。
9、低溫 固化預浸料成型
(1)概要
低溫固化預浸料完全按通常的預浸料方法制備,但樹脂的化學性質使其得以在60-100ºC溫度下固化。在60ºC時,材料可操作保持期可小到限於1個星期,但亦可延長到幾個月。樹脂系統的流動截面適於採用真空袋壓力,避免採用高壓釜。
(2)材料 |
樹脂:一般僅採用環氧樹脂;
纖維:任意,同通常的預浸料;
芯材:任意,雖然一般 的PVC泡沫需要特別注意。
(3)優點
1)具有傳統預浸料法所具備的(1)-(6)條優點;
2)模具材料較便宜,如木材亦可用,因其固化溫度較低故;
3)可容易地製造大型結構。因為僅需真空袋壓力;固化溫度低,可採用簡單的熱空氣循環加熱室(經常就地建造大於製品的加熱室 )
4)可採用普通的PVC泡沫芯材,略作處理即可;
5)能耗低。
(4)缺點
1)材料成本仍高於預浸織物;
2)需加熱室和真空袋系統,以固化製品;
3)模具需能經受高於環境溫度的溫度(常用60-100ºC);
4)仍有能耗,因需高於環境溫度固化。
(5)典型產品
高性能風力發電機葉片、賽艇、救生艇、火車用零部件。
10、SCRIMP,RIFT,VARTM
圖11 SCRIMP,RIFT,VARTM示意圖
(1)概要
SCRIMP(Seeman Composite Infusion Molding Process—西曼復合材料公司樹脂滲透成型法),RIFT(Resin Infusion umder Flexibe Tooling—柔性模具樹脂滲透法) ,VARTM(Vscuum Assisted Transfer Molding—真空輔助樹脂傳遞成型)這三種工藝原理相似。
將織物作為干鋪層材料入模內,如同RTM。然後覆以剝離保護層和縫編非結構織物。整個鋪層用真空袋覆罩好。袋無滲漏後,讓樹脂流到積層。樹脂很容易流經非結構織物而在整個鋪層分布。SCRIMP法在真空袋與鋪層之間可置加壓模塊,利於提高製作表觀與結構密實度。
(2)材料
樹脂:常和環氧樹脂、不飽和聚酯和乙烯基酯樹脂;
纖維:任意種類普通織物。這些工藝方法縫編材料很好用,因其間隙使得樹脂快速流動;
芯材:除蜂窩外,各種芯材均可用。
(3)優點
1)同RTM,但製品僅一面光,不似RTM兩面光;
2)由於模具一半是真空袋,主模具僅需較低強度,故模具成本甚低;
3)可製造大尺寸產品;
4)通常的濕法鋪層工具可改進以用於這些成型法;
5)一次作業即可生產芯材結構。
(4)缺點
1)要完成好相對復雜的操作過程;
2)樹脂粘度必須非常低,限制了製品的力學性能;
3)鋪層未浸到樹脂而造成的廢品浪費甚大;
4) SCRIMP的一些工藝要素已被專利所限。
(5)典型產品
小艇半成品、列車和卡車車身面板。
Ⅶ 西北工業大學 化學 怎麼樣
西北工業大學化學比較好,在國內在第二梯隊。
西北工業大學化學學科介紹:
"十二五"期間,應用化學系將緊密結合國防重點型號工程、國防「973」和「863」等重大項目,凝練化學學科中的基礎和應用基礎問題,加強化學、材料科學與工程、物理學以及信息與計算機科學間的交叉融合,擴大與國內外應用化學同行間的學術交流,完善化學一級學科的建設,提升教學與科研水平,為將我校建設成國內一流、國際知名的研究型大學貢獻力量。
凝煉研究方向。應用化學系在已發展形成的國防軍用結構與功能高分子材料及其成型加工技術特色的基礎上,通過化學、材料科學與工程、物理學以及信息與計算機學科的交叉融合,加強基礎和應用基礎理論的研究,重點圍繞以下七個研究方向:(1)功能高分子材料。主要開展具有特定功能的功能性微納米顆粒的結構設計與合成方法研究,探索功能性微納米顆粒的微觀結構和光、電、磁等性能的關系以獲得高性能的新型核工業用分離材料、固體火箭推進劑、生物醫學新型檢測技術、電磁記錄材料等;設計並制備出光電轉化率較高的有機太陽能電池材料,研究功能高分子結構與微觀組裝形貌的關系,研究其光電轉化性能的關系,探討太陽能電池光電轉化機理,優化結構與性能,解決目前有機薄膜太陽能電池對太陽光譜的吸收不足和自由電荷的有效傳輸低等方面的基礎理論問題;圍繞具有電催化活性的微生物及其化學穩定性開展研究工作,提出高效的國防工業廢水的高級氧化處理新方法和原理。(2)超分子化學與綠色有機合成。主要進行工業化用高性能工程塑料與工藝的標准化技術研究和先進工業計量用高分子類標准物質的制備及量值傳遞的研究工作。如火箭推進劑用標准物質,各類專用工程塑料標准物質,具有單分散分子量的各類高分子標准物質,含有確定結晶度的高分子標准物質,含有精確粒度尺寸的高分子微球,納米級尺度的高分子含能材料,含強力爆炸能量的固體火箭發動機粘合劑,含有特定導熱功能的高分子材料等。(3)高性能樹脂基體與復合材料成型工藝。從結構和分子設計層次揭示高性能樹脂基體改性的內在本質,探明樹脂近程結構和微相結構與韌性等性能的關系,闡明熱固性樹脂增韌的有效途徑,為最終實現自主設計材料建立理論基礎。主要研究內容有:新型高性能樹脂基體(包括雙馬來醯亞胺、氰酸酯和聚醯亞胺等)的合成、結構與性能;高性能樹脂基復合材料抗沖擊損傷機理及動態斷裂行為研究;高性能熱固性樹脂的分子設計與改性;先進樹脂基復合材料制備的新技術和低成本技術;多功能和智能復合材料的的研究;高分子凝膠的合成及離子傳輸物性研究。(4)高性能工程塑料。主要面向先進新型裝備所需高性能工程塑料,開展成型加工理論及其成型加工技術等應用基礎和工程化研究。本方向的主要研究內容有:耐高溫、抗磨損工程塑料,如聚醯亞胺、氟塑料、有機硅材料的成型加工應用基礎與工程研究;高絕緣、高韌性、抗磨損特種酚醛樹脂基復合材料的成型加工應用基礎與工程研究;耐高溫、高強度、輕質結構泡沫材料聚甲基丙烯醯亞胺、聚醯亞胺材料的應用基礎與工程研究;摩擦材料的高性能化、高導熱絕緣復合材料、阻尼、密封材料等特種高分子材料的制備理論及其加工技術研究。(5)高分子材料的計算機模擬與分子設計。針對高分子材料所涉及的高性能結構材料,耐環境老化結構與功能材料,結構與功能一體的電子材料以及其他功能材料,在開發與設計過程中,通過結構與性能的關系,利用量子力學、分子力學、分子動力學等理論方法和技術手段,對目標材料進行計算機模擬與分子設計,大量篩選候選材料,給進一步的實驗研究提供有力的理論指導,實現有目的地指導實驗配方的選擇、材料微觀結構的設計和性能預測等功能。(6)環境污染治理與模擬。本研究方向主要開展復合污染環境化學過程與控制技術、污染環境的生物修復原理與技術、污水處理與資源化利用、水處理高級氧化技術、水處理功能材料的研究。(7)高性能有機/無機雜化材料。本方向依據化學領域的研究新進展,結合我校的三航特色,從材料化學、材料構效關系出發,以功能為導向,在分子水平上研究有機/無機雜化材料領域的化學問題。
構建學科平台。在「十二五」期間,不斷完善已建成的空間應用物理與化學教育部重點實驗室、陝西省高分子科學與技術重點實驗室、陝西省級基礎化學實驗教學示範中心、陝西省橡膠密封製品工程技術研究中心的建設,並積極籌備建設陝西省應用化學重點實驗室,成為人才培養和科學研究的重要基地。
建設科研團隊。創新研究,人才是關鍵,結合應用化學系的實際情況,積極引進海內外學術帶頭人以及教學科研骨幹教師,改善學緣結構,加強青年教師培養,組建在國內外有重大影響的科研團隊。圍繞所凝煉的七個學科方向,重點加強以下科研團隊的建設:功能高分子材料研究團隊;超分子化學與綠色有機合成研究團隊;高性能樹脂基復合材料及應用團隊;高性能工程塑料研究團隊;高分子材料的計算機模擬與分子設計團隊;環境污染治理與模擬團隊;高性能有機/無機雜化材料研究團隊。
經過五到十年的努力,應用化學學科將發展成為在國內有重大影響的、特色鮮明的學科,並成為我國工業、信息和國防科技高分子材料、化工和環境技術人才培養的基地,力爭在教師隊伍建設、科研平台建設、科研團隊建設、對外合作與交流、科研成果申報、傑出人才培養等方面取得顯著成果。
Ⅷ 雙馬來醯亞胺的基本性質,主要箱知道熔點多少
雙馬來酞亞胺的主要性能如下:
(1)耐熱性:由於含有苯環、酞亞胺雜環及交聯密度較高專而使其固化物具有優屬良的耐熱性,使用溫度范圍為177℃~232℃左右。脂肪族BMI中乙二胺是最穩定的,隨著亞甲基數目的增多起始熱分解溫度將下降。
(2)溶解性:常用的BMI單體不能溶於普通有機如丙酮、乙醇、氯仿中,只能溶於二甲基甲醯 胺(DMF)、Ⅳ-甲基吡咯烷酮(NMP)等強極性、毒性大、價格高的溶劑中。這是由於BMI的分子極性以及結構的對稱性所決定的,因此如何改善溶解性是BMI改性的一個重要內容。
(3)力學性能:BMI樹脂的固化反應屬於加成型聚合反應,成型過程中無低分子副產物放出,且容 易控制。固化物結構緻密,缺陷少,因而BMI具有較高的強度和模量。但是由於固化物的交聯密度高、分子鏈剛性強而使MBl呈現出極大的脆性,它表現在抗沖擊強度差、 斷裂伸長率小、斷裂韌性Gic低(<5J/m2)。
此外,BMI還具有優良的電性能、耐化學性能及耐輻射等性能。
Ⅸ 水溶性的雙馬來醯亞胺樹脂有什麼用途
可以用作天然橡膠的交聯劑,可以採用DCP+雙馬+DTDM+DM的硫化體系或者DCP+雙馬+N-亞硝基二苯胺的硫化體系,主要是耐熱,抗返原。
Ⅹ 影響環氧樹脂TG值的主要因素有哪些
復合材料由於質量輕且具有比一般金屬材料高的比強度、比模量,熱固性樹脂特別是環氧樹脂通常用作復合材料基體樹脂,對基體樹脂進行增韌改性是提高復合材料的性能的關鍵措施之一。上世紀80年代初首次報道用Ulteml000R聚醚醯亞胺(PEI)改性環氧樹脂的研究:李善君等合成了一系列與環氧樹脂具有良好相容性的結構新穎的可溶性聚醚醯亞胺PEI,在EPOn-828和TGD-DM環氧樹脂體系中取得了非常優異的增韌效果,材料斷裂能提高5倍、模量和玻璃化溫度維持不變。那麼聚醚醯亞胺到底如何影響環氧樹脂性能?專家從化學結構和使用數量2個方面進行了介紹。
關於聚醚醯亞胺化學結構的影響,專家以4種不同主鏈結構的聚醚醯亞胺改性了4,4』-二氨基二苯甲烷四縮水甘油醚環氧樹脂(TG-DDM,環氧值為0.66)和4,4』-二氨基二苯碸(DDS)固化體系,雙酚A二醚酐(BISA-DA)與4種不同結構的二胺合成聚醚醯亞胺。觀察以20%聚醚醯亞胺(PEI)與TGDDM/DDS(40%)共混物在150%固化5 h後導致共混物呈現不同的相結構,結果TGDDM/PID共混物的斷裂面如有褶皺的絲綢(A),經CH2Cl2刻蝕也未發現兩相結構,表明共混物在固化反應過程中並未發生相分離;TGDDM/PIM共混物顯示PIM粒子分散在環氧樹脂連續相中(B);而PIP改性的環氧樹脂為雙連續結構,深色的環氧富集相中有PIP的粒子分散其中,淺色的聚醚醯亞胺富集相是相反轉結構(C);TGDDM/PIB共混物為相反轉結構(D),環氧形成粒子被聚醚醯亞胺的連續相所包圍。上述結果表明,聚醚醯亞胺的主鏈結構對改性體系相結構有顯著影響,PIP改性TGDDM體系具有雙連續相結構。
聚醚醯亞胺用量不僅對改性體系相結構有影響,且對其力學性能有顯著影響。以PIM聚醚醯亞胺改性雙馬來醯亞胺BMI/DBA為例(BMI是4,4』-雙馬來醯亞胺基二苯甲烷,DBA是0,0』-二烯丙基雙酚A),專家了聚醚醯亞胺用量,對PIM/BMI改性體系相結構的影響和對改性材料力學性能的影響。加入5%PIM後改性體系的斷裂能較純雙馬樹脂有所升高,加入10%及15%PIM的改性體系斷裂能有顯著的增大。在PIM 15%改性體系斷裂能增大了2倍多,而改性材料彎曲模量略有下降。可見聚醚醯亞胺用量的增大有利於材料韌性的升高。改性雙馬樹脂體系的相結構隨聚醚醯亞胺用量而變化,5%時所得為PIM分散粒子相結構,10%時形成雙連續相結構,15%以上導致相反轉,聚醚醯亞胺作為連續相和力學強度支撐相,有利於力學性能的大幅度提高,使斷裂韌性得以提高。