复合材料聚合物基复合材料.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(posite),纤维增强塑料(FiberReinforcedPlastics),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(pound,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(ReactionInjectionMolding,简称RIM)和增强树脂反应注射成型(ReinforcedReactionInjectionMolding,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(positeMaterials,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,1981年4月12日首次发射。这架航天飞机用碳纤维/、,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。,,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。