樹(shù)脂基復(fù)合材料設(shè)計(jì)的研究進(jìn)展

1、.wd.wd.wd. 先進(jìn)樹(shù)脂基復(fù)合材料研究進(jìn)展摘要：本文介紹了顆粒增強(qiáng)、無(wú)機(jī)鹽晶須增強(qiáng)、光固化等類型的樹(shù)脂基復(fù)合材料，亦指出熱固性、環(huán)氧樹(shù)脂基復(fù)合材料，并簡(jiǎn)述了制備方法和新技術(shù)的應(yīng)用。關(guān)鍵詞：樹(shù)脂基復(fù)合材料，顆粒增強(qiáng)，無(wú)機(jī)鹽晶須增強(qiáng)，光固化，制備方法， 新技術(shù) ADVANCE THE RESEARCH OF POLYMER MATRIX COMPOSITES ABSTRACT: The HYPERLINK :/ particulate reinforced、inorganic salt whisker, HYPERLINK :/ light-cured of HYPERLINK :/ res

2、in matrix composites were introduced in this paper,the HYPERLINK :/ thermosetting and thermoplastic HYPERLINK :/ resin matrix composites was also show in the paper.This paper also discussed the application of new preparation method and technology.Keywords: HYPERLINK :/ resin matrix composites, HYPER

3、LINK :/ particulate reinforced,inorganic salt whisker, HYPERLINK :/ light-cured, HYPERLINK :/ preparation method, HYPERLINK :/ new technology先進(jìn)樹(shù)脂基復(fù)合材料是以有機(jī)高分子材料為基體、高性能連續(xù)纖維為增強(qiáng)材料、通過(guò)復(fù)合工藝制備而成，并具有明顯優(yōu)于原組分性能的一類新型材料。目前航空航天領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的先進(jìn)樹(shù)脂基復(fù)合材料主要包括高性能連續(xù)纖維增強(qiáng)環(huán)氧、雙馬和聚酞亞胺基復(fù)合材料1。樹(shù)脂基復(fù)合材料具有比強(qiáng)度高、比模量高、力學(xué)性能可設(shè)計(jì)性強(qiáng)等一系列優(yōu)點(diǎn)，是輕質(zhì)高效構(gòu)

4、造設(shè)計(jì)最理想的材料2。用復(fù)合材料設(shè)計(jì)的航空構(gòu)造可實(shí)現(xiàn)20一30的構(gòu)造減重；復(fù)合材料優(yōu)異的抗疲勞和耐腐蝕性，能提高飛機(jī)構(gòu)造的使用壽命，降低飛機(jī)構(gòu)造的全壽命成本；復(fù)合材料構(gòu)造有利于整體設(shè)計(jì)和制造，可在提高飛機(jī)構(gòu)造效率和可靠性的同時(shí)，采用低成本整體制造工藝降低制造成本?？梢?jiàn)復(fù)合材料的應(yīng)用和開(kāi)展是大幅提高飛機(jī)安全性、經(jīng)濟(jì)性等市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)指標(biāo)的重要保證，復(fù)合材料的用量已成為衡量飛機(jī)先進(jìn)性和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的重要標(biāo)志。 纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料是在樹(shù)脂基體中嵌人高性能纖維，比方碳纖維、超高分子量聚乙烯纖維和芳綸纖維等所制得的材料3。樹(shù)脂基體可以分為熱塑性樹(shù)脂和熱固性樹(shù)脂兩種，常用的熱塑性樹(shù)脂有聚乙烯(PE)、聚丙烯(

5、PP)、聚氯乙烯(PVC)等;常用的熱固性樹(shù)脂有酚醛樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂和聚醋樹(shù)脂等。由于纖維增強(qiáng)復(fù)合材料具有高強(qiáng)度、高模量、低密度等一系列優(yōu)良特性，其在航空航天、汽車、建筑、防護(hù)、運(yùn)動(dòng)器材和包裝等領(lǐng)域已有廣泛的應(yīng)用。然而新材料新技術(shù)的開(kāi)展使人們對(duì)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的性能有了更高的期望，所以高性能纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料依然是近年來(lái)的研究熱點(diǎn)。1 先進(jìn)樹(shù)脂基復(fù)合材料體系1.1 纖維增強(qiáng)纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料由纖維和樹(shù)脂基體兩局部組成，纖維起承擔(dān)載荷的作用，樹(shù)脂均勻傳遞應(yīng)力，界面在應(yīng)力傳遞的過(guò)程中起到關(guān)鍵的作用，是纖維與樹(shù)脂問(wèn)應(yīng)力傳遞的紐帶隨著對(duì)復(fù)合材料界面性能研究的不斷的深入，人們發(fā)現(xiàn)纖維的浸潤(rùn)性能、纖

6、維與樹(shù)脂間的鍵臺(tái)及纖維與樹(shù)脂間的機(jī)械嵌合作用等因素對(duì)復(fù)合材料的性能影響顯著，并以此設(shè)計(jì)出一系列提高界面粘接強(qiáng)度的方法，有效地提高了纖維復(fù)合材料的界面性能41.1.1碳纖維(CF)增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料碳纖維以熱碳化方式由聚丙烯睛、瀝青或粘膠加工而成，具有高強(qiáng)度、高模量、優(yōu)異的耐酸堿性和抗蠕變性4J。對(duì)碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料的研究主要集中在對(duì)纖維進(jìn)展改性、對(duì)樹(shù)脂基體進(jìn)展改性和改善纖維和樹(shù)脂基體的粘接性能這幾個(gè)方面。1.1.2超高強(qiáng)度聚乙烯纖維(uHMPE)，超高分子量聚乙烯纖維(UHMWPE)是1975年由荷蘭DSM公司采用凝膠紡絲一超拉伸技術(shù)研制成功并實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)的高強(qiáng)高模纖維。UHMWPE纖

7、維中大分子具有很高的取向度和結(jié)晶程度，纖維大分子幾乎處于完全伸直的狀態(tài)，賦予最終纖維高強(qiáng)度、高模量、低密度、耐酸堿等優(yōu)異性能，但是其低外表能、耐熱性差等缺點(diǎn)影響了它的應(yīng)用。對(duì)纖維進(jìn)展接枝、輻照、涂層處理增強(qiáng)纖維和樹(shù)脂的界面粘接作用，對(duì)樹(shù)脂基體進(jìn)展改性是UHMWPE纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料的主要研究方向。1.1.3芳綸纖維(PPTA)芳綸作為一種高強(qiáng)、高模、耐高溫型高性能有機(jī)纖維，在增強(qiáng)復(fù)合材料方面有重要應(yīng)用，這些復(fù)合材料廣泛應(yīng)用于航空航天、國(guó)防軍工、電子通訊、交通運(yùn)輸、土木建筑等領(lǐng)域。由于芳綸本身構(gòu)造的特點(diǎn)，使得芳綸外表皇現(xiàn)較大的惰性，不利于芳綸與樹(shù)脂粘接，導(dǎo)致芳綸與基體之間形成界面缺陷，限制了

8、復(fù)合材料性能的提高。對(duì)芳綸纖維和樹(shù)脂基體進(jìn)展改性以提高芳綸纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料成為近年來(lái)研究方向。1.1.4剛性鏈構(gòu)造的PBO纖維。 PBO(聚對(duì)苯撐苯并二嗯哇)纖維具有優(yōu)異的力學(xué)性能，其強(qiáng)度、模量均比Kevlar纖維高1倍以上。PBO纖維的分子鏈、晶體和微原纖均沿纖維軸向呈現(xiàn)幾乎完全取向的排列，具有極高的取向度。這種構(gòu)造在賦予PBO纖維上述優(yōu)異性能的同時(shí)，也導(dǎo)致纖維外表非常光滑且活性低，幾乎與所有樹(shù)脂基體不能良好地浸潤(rùn)，致使PBO纖維與樹(shù)脂基體結(jié)合的界面粘接性能差，限制了PBO纖維在先進(jìn)復(fù)合材料領(lǐng)域中的應(yīng)用。對(duì)PBO纖維和樹(shù)脂基體進(jìn)展改性以提高PBO纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料成為近年來(lái)研究熱點(diǎn)

9、。1.2無(wú)機(jī)鹽晶須增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料研究進(jìn)展 無(wú)機(jī)鹽晶須作為一種新型的增強(qiáng)材料，具有粉體填料和纖維不可比擬的特殊功能，作為復(fù)合材料的增強(qiáng)與改性成分，已制成的多種耐熱、耐磨、耐腐蝕、高強(qiáng)度的新型高性能材料被應(yīng)用于機(jī)械、電子、汽車等工業(yè)領(lǐng)域5。鑒于晶須本身所要求的特殊的制備工藝，在復(fù)合材料的制備過(guò)程中需保持適宜的長(zhǎng)徑比，提高晶須在聚合物中的均勻分散程度，提高晶須和聚合物的界面結(jié)合能力，以保持復(fù)合材料的機(jī)械物理性能。1.2.1碳酸鈣晶須 近年來(lái)所研究的碳酸鈣晶須是一種新型的低成本針狀材料，屬文石型構(gòu)造。目前制備文石型碳酸鈣晶須的方法主要有碳酸化法、復(fù)分解合成法，但這些方法都有各自的缺點(diǎn)。碳酸化法需要

10、較嚴(yán)格的溫度和較長(zhǎng)的反響時(shí)間，才能獲得含量較高的文石型晶須，否那么混有較多的ca(OH) ；復(fù)分解合成法那么由于溶液濃度、溫度的不均一而影響晶須的純度和均勻性。而通過(guò)加熱Ca(HCO ) 溶液，控制反響溫度和反響時(shí)間，使ca(HCO ) 分解，可以制備出純度9953和平均長(zhǎng)徑比241的CaCO3 晶須，一定程度上抑制了碳酸化法和復(fù)分解合成法的缺陷。1.2.2硫酸鈣晶須 CaS2晶須是無(wú)水硫酸鈣的纖維狀單晶體，其尺寸穩(wěn)定，平均長(zhǎng)徑比約為80，具有和橡膠、塑料等聚合物的親和力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。其制備方法主要有水壓熱法和常壓酸化法。水壓熱法是將質(zhì)量分?jǐn)?shù)小于2的二水石膏懸浮液加到水壓熱容器中處理，在飽和蒸汽壓

11、作用下和晶型穩(wěn)定化處理后，得到半水硫酸鈣晶須。常壓酸化法是指在一定溫度下，高濃度二水硫酸鈣懸浮液在酸性溶液中轉(zhuǎn)變成針狀或纖維狀半水硫酸鈣晶須。與水壓熱法相比，此方法不需要壓力容器，且原料質(zhì)量分?jǐn)?shù)大大提高，成本大幅降低，易于工業(yè)化生產(chǎn)。另也有專利報(bào)道利用氨堿廠廢液與鹵水制造硫酸鈣晶須的方法。1.2.3堿式硫酸鎂晶須 堿式硫酸鎂晶須是一種白色針狀單晶纖維，尺寸十分細(xì)小，具有十分優(yōu)異的力學(xué)性能，如強(qiáng)度高、模量高、電氣性能好。文獻(xiàn)報(bào)道的堿式硫酸鎂晶須一般是在嚴(yán)格控制反響溫度和適宜的反響物物質(zhì)的量比值的條件下，以氫氧化鎂、氧化鎂或氫氧化鈉和硫酸鹽(主要是硫酸鈉和硫酸鎂)為原料，經(jīng)過(guò)水熱合成反響得到。但也

12、有利用鹵水(或鹽湖氯化鎂)、硫酸和氨水，按照一定的比例配合，在水熱情況下制得長(zhǎng)徑比大于100的堿式硫酸鎂晶須的報(bào)道。1.2.4氫氧化鎂晶須 氫氧化鎂晶須是一種極細(xì)的纖維狀單晶，以針狀晶形存在的堿式鎂鹽或針狀結(jié)晶的氫氧化鎂在900 oC以上燒結(jié)而制得。晶須直徑055 m，長(zhǎng)2002 000 m，熱傳導(dǎo)率是氧化鋁的3倍。由于氫氧化鎂晶須具有晶須性能的共性和自身特點(diǎn)，常被用作各種復(fù)合材料的增強(qiáng)材料。例如與聚氯乙烯樹(shù)脂配合使用時(shí)，可提高制品的機(jī)械強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性；與水泥配合使用時(shí)，可提高制品的抗彎曲強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性和抗沖擊強(qiáng)度；還可作為耐火磚的原料，也用作吸附劑、絕熱材料、耐腐蝕材料、阻燃材料，以及不飽和

13、聚酯的增稠劑和補(bǔ)強(qiáng)劑。1.2.5 MgOMg(OH)2晶須 鎂鹽產(chǎn)品中的MgOMg(OH) 晶須具有良好的阻燃性能，但是普通的MgOMg(OH) 晶須比外表積大，微粒易趨向于二次凝聚，在樹(shù)脂中分散性差。因此MgOMg(OH)：晶須用作復(fù)合材料填料時(shí)，對(duì)復(fù)合材料的性能的影響主要是沖擊強(qiáng)度、延伸率下降，加工性能惡化，使其應(yīng)用受到一定的限制。由此有文獻(xiàn)比照了顆粒與晶須對(duì)復(fù)合材料性能的影響，發(fā)現(xiàn)采用外表改性有利于提高復(fù)合材料的機(jī)械性能，但是對(duì)工藝的要求相對(duì)較高。采用晶須增強(qiáng)的復(fù)合材料可以同樣滿足性能要求 ，而且與普通鎂鹽產(chǎn)品相比，品須還具有更高的模量和強(qiáng)度，因而在作為增強(qiáng)材料的研究時(shí)，需要綜合考慮各項(xiàng)

14、性能。例如在利用其阻燃性能的同時(shí)，亦應(yīng)考慮其對(duì)材料的強(qiáng)度、韌性等性能的影響，以及經(jīng)濟(jì)效益的影響。1.3光固化樹(shù)脂基復(fù)合材料光固化技術(shù)由德國(guó)Bayer公司1968年率先應(yīng)用于紫外光(uV)固化涂料。當(dāng)時(shí)光固化樹(shù)脂體系主要由不飽和聚酯樹(shù)脂、苯乙烯及光敏引發(fā)劑等組成。由于其性能上的局限性，幾乎只用在木工制品方面。但它作為良好的開(kāi)端，為當(dāng)今世界的光固化和電子束固化取得的突破性進(jìn)展奠定了基礎(chǔ)6。光固化樹(shù)脂基體與其它樹(shù)脂基體一樣，需要與纖維外表有良好的結(jié)合，與纖維有相匹配的彈性模量和斷裂伸長(zhǎng)率，同時(shí)工藝性要好。除此以外，光固化樹(shù)脂基體還要求自身透明，并具有與纖維相匹配的折射率，從而得到滿意的固化程度。作為

15、光固化樹(shù)脂，應(yīng)是帶有可聚合基團(tuán)的聚合物(一般稱作預(yù)聚體)，其分子量一般為1o0o一5o0o，它們是制備光固化樹(shù)脂基復(fù)合材料的根基。目前，國(guó)外已商品化的光聚合性預(yù)聚物有不飽和聚酯和丙烯酸型樹(shù)脂兩種。丙烯酸型樹(shù)脂是隨著光固化樹(shù)脂應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大而開(kāi)展起來(lái)的第二代光固化樹(shù)脂，現(xiàn)已開(kāi)發(fā)了多種。如丙烯酸聚氨酯樹(shù)脂、丙烯酸環(huán)氧樹(shù)脂、丙烯酸聚酯樹(shù)脂、丙烯酸聚醚樹(shù)脂等，此外還有硫醇烯類體系、陰離子固化環(huán)氧體系以及氨基塑料等。1.4 熱固性樹(shù)脂基復(fù)合材料：1.4.1酚醛樹(shù)脂基復(fù)合材料的研究進(jìn)展7 酚醛樹(shù)脂原料易得，價(jià)格低廉，生產(chǎn)工藝和設(shè)備簡(jiǎn)單，并且產(chǎn)品具有優(yōu)異的力學(xué)性、耐熱耐寒性、電絕緣性、成型加工性、阻燃性及

16、低煙霧性等性質(zhì)，是工業(yè)部門不可缺少的材料。但是，酚醛樹(shù)脂構(gòu)造上的酚輕基和亞甲基容易受到氧化，致使耐熱性受到影響。傳統(tǒng)的酚醛樹(shù)脂材料已不能適應(yīng)迅速開(kāi)展的汽車、電子、航空、航天及國(guó)防工業(yè)等高新技術(shù)領(lǐng)域的需要，為此人們對(duì)酚醛樹(shù)脂進(jìn)展了大量改性研究，開(kāi)發(fā)出一系列高性能酚醛樹(shù)脂。這些高性能酚醛樹(shù)脂我們通稱為酚醛樹(shù)脂基復(fù)合材料。酚醛樹(shù)脂基復(fù)合材料通常以一種或多種酚醛樹(shù)脂為基體，以另外一種材料為增強(qiáng)體組合而成。各種材料在性能上互相取長(zhǎng)補(bǔ)短，產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，使酚醛樹(shù)脂基復(fù)合材料的綜合性能優(yōu)于原組成材料從而滿足各種不同的要求。1.4.2發(fā)動(dòng)機(jī)用耐高溫聚酞亞胺樹(shù)脂基復(fù)合材料的研究進(jìn)展8 高推重比、低油耗和高可靠性是

17、大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)展的主要目標(biāo)，戰(zhàn)斗機(jī)用小涵道比加力渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)還提出了隱身的要求。為進(jìn)一步改善航空發(fā)動(dòng)機(jī)性能，有效地提高發(fā)動(dòng)機(jī)推重比，國(guó)外越來(lái)越多地用復(fù)合材料取代金屬材料應(yīng)用在航空發(fā)動(dòng)機(jī)上。聚酞亞胺就是含有酞亞胺重復(fù)單元的聚合物，假設(shè)聚合物分子端基為反響性基團(tuán)，經(jīng)過(guò)化學(xué)交聯(lián)那么形成熱固性聚酞亞胺。熱固性聚酞亞胺活性端基包括降冰片烯、乙炔基、苯乙炔基、氰基、馬來(lái)酞胺、苯乙烯、苯丙環(huán)丁烯、雙苯撐、異氰酸醋、苯基三氮烯等。其中，最重要和使用最廣泛的熱固性聚酞亞胺是降冰片烯封端聚酞亞胺和苯乙炔封端聚酞亞胺。熱固性聚酞亞胺樹(shù)脂基復(fù)合材料以其優(yōu)異的耐熱氧化性能、力學(xué)性能、介電性能、良好的耐溶劑性能等，在

18、航空(尤其是航空發(fā)動(dòng)機(jī))、航天等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。1.5 環(huán)氧樹(shù)脂基復(fù)合材料環(huán)氧樹(shù)脂(EP)是含有兩個(gè)及兩個(gè)以上環(huán)氧基團(tuán)的高分子化合物，可與多種固化劑反響生成三維網(wǎng)狀構(gòu)造的熱固性樹(shù)脂。EP具有優(yōu)良的粘接性、耐腐蝕性和絕緣性，可廣泛應(yīng)用于膠粘劑、電氣絕緣材料、涂料和復(fù)合材料等領(lǐng)域；然而，EP的耐疲勞性、耐沖擊損傷能力以及韌性等較差，故其應(yīng)用范圍受到一定的限制。1.5.1 碳納米管環(huán)氧樹(shù)脂基復(fù)合材料的研究進(jìn)展9； 碳納米管(CNTs)自1991年由日本科學(xué)家Iijima發(fā)現(xiàn)以來(lái)，憑借其優(yōu)異的力學(xué)性能、電學(xué)性能、吸附性能及獨(dú)特的構(gòu)造特點(diǎn)，已迅速成為化學(xué)、物理及材料科學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)l1。CNTs

19、是由六元環(huán)組成的石墨片層構(gòu)造卷曲而成的無(wú)縫同心圓筒，其中碳原子以sp 雜化為主，并存在局部sp。雜化。由于sp雜化中S軌道成分較大，故CNTs具有高模量、高強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn)，其拉伸強(qiáng)度是鋼的100倍，密度卻只有鋼的16，彈性模量可達(dá)1 TPaI21；同時(shí)其導(dǎo)電性能隨著其直徑或手性的變化，可表現(xiàn)出金屬特性或半導(dǎo)體特性。憑借這些特殊的性能，CNTs被認(rèn)為是終極的增強(qiáng)纖維，可顯著提高復(fù)合材料的強(qiáng)度、彈性、抗疲勞性及各向同性等性能，有望成為先進(jìn)復(fù)合材料的理想增強(qiáng)體。1.5.2納米環(huán)氧樹(shù)脂基復(fù)合材料研究進(jìn)展10 納米材料由于比外表積大、外表活性高，粒子間極易集結(jié)成團(tuán)，很難發(fā)揮其特有的性能。環(huán)氧樹(shù)脂由于具有粘附

20、力強(qiáng)、內(nèi)聚強(qiáng)度高、機(jī)械強(qiáng)度好、收縮率低、介電性及抗蠕變性優(yōu)異等綜合性能，且可隨樹(shù)脂品種及固化體系的不同選擇而人為調(diào)控，具有優(yōu)越的性能價(jià)格比，因而廣泛應(yīng)用于涂料、塑料工業(yè)和電氣、封裝、膠粘劑及復(fù)合材料等方面；但固化物韌性差、耐熱性缺乏仍是當(dāng)今環(huán)氧樹(shù)脂改性的重要目標(biāo)和熱門研究課題。許多研究說(shuō)明，在環(huán)氧樹(shù)脂中引入納米材料進(jìn)展改性，有望抑制橡膠增韌改性導(dǎo)致的強(qiáng)度缺乏、耐熱性降低及使用填料補(bǔ)強(qiáng)又會(huì)導(dǎo)致韌性缺乏的缺陷，而到達(dá)使環(huán)氧樹(shù)脂同時(shí)增韌補(bǔ)強(qiáng)的效果；但環(huán)氧樹(shù)脂本身粘度較大，使納米材料的分散成為一個(gè)難點(diǎn)。本文介紹了納米材料對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂改性的一些研究成果。納米環(huán)氧樹(shù)脂基復(fù)合材料常用的制備方法有納米粒子直接分

21、散法和插層復(fù)合法.2 制備技術(shù)依據(jù)不同類型的復(fù)合材料、不同形狀的構(gòu)件以及對(duì)構(gòu)件質(zhì)量和性能的不同要求，先進(jìn)樹(shù)脂基復(fù)合材料可采用不同的成型工藝。目前航空航天領(lǐng)域先進(jìn)樹(shù)脂基復(fù)合材料主要成型工藝包括:熱壓罐成型技術(shù)、R71V1成形技術(shù)、纏繞成型技術(shù)、拉擠成型技術(shù)、熱壓成型技術(shù)、自動(dòng)鋪放技術(shù)等。本節(jié)重點(diǎn)介紹復(fù)合材料制造中主要應(yīng)用且技術(shù)開(kāi)展明顯的熱壓罐成型技術(shù)、R71VI成型技術(shù)和自動(dòng)鋪放技術(shù)的現(xiàn)狀及最近的開(kāi)展1。2. 1熱壓罐成型技術(shù)熱壓罐成型技術(shù)是目前國(guó)內(nèi)外先進(jìn)樹(shù)脂基復(fù)合材料最成熟的成型技術(shù)之一，復(fù)合材料機(jī)翼、尾翼等大量承力構(gòu)件都采用熱壓罐成型技術(shù)制造。熱壓罐成型技術(shù)有許多優(yōu)點(diǎn)其它工藝無(wú)法完全替代:于

22、制備高纖維體積含量復(fù)合材料;2洲 化溫度場(chǎng)和壓力場(chǎng)均勻，復(fù)合材料構(gòu)件質(zhì)量和性能穩(wěn)定性優(yōu)異;戊型模具簡(jiǎn)單;查于制備較大面積、較復(fù)雜構(gòu)造的高質(zhì)量復(fù)合材料構(gòu)件。但熱壓罐成型工藝同時(shí)存在能源消耗較大、設(shè)備投資成本較高以及制件尺寸受熱壓罐尺寸限制等問(wèn)題。2. 2 RTM成型技術(shù) 樹(shù)脂傳遞模塑(Resii TransIerM ouklinb RTM)成型技術(shù)是在壓力注入或和外加真空輔助條件下，將具有反響活性的低粘度樹(shù)脂注入閉合模具中并排除氣體，同時(shí)浸潤(rùn)干態(tài)纖維構(gòu)造，在完成浸潤(rùn)后，樹(shù)脂通過(guò)加熱引發(fā)交聯(lián)反響完成固化，得到復(fù)合材料構(gòu)件。目前已經(jīng)有多種形式的RTM，如真空輔助RTM ( VARTM )、壓縮RTM

23、 ( CRTM )、樹(shù)脂滲透模塑(SCR M P )、真空滲透法、構(gòu)造反響注射模塑、真空輔助樹(shù)脂注射等十多種方法,RTM制造技術(shù)適宜多品種、中批量、高質(zhì)量復(fù)合材料構(gòu)件制造，具有公差小、外表質(zhì)量高、生產(chǎn)周期短、生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化適應(yīng)性強(qiáng)、生產(chǎn)效率高等優(yōu)點(diǎn)。2. 3自動(dòng)鋪放技術(shù) 自動(dòng)鋪放技術(shù)包括預(yù)浸料自動(dòng)鋪帶技術(shù)和纖維自動(dòng)鋪放技術(shù)，前者適合鋪放形狀相比照較簡(jiǎn)單的復(fù)合材料構(gòu)件，后者可以鋪放形狀復(fù)雜的復(fù)合材料整體構(gòu)造。自動(dòng)鋪帶技術(shù)具有鋪放效率高、纖維取向偏差小、鋪層間隙控制精度高以及材料利用率高等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于復(fù)合材料機(jī)翼壁板、尾翼壁板等大型復(fù)合材料構(gòu)件的制造。3 新技術(shù)的應(yīng)用113. 1碳納米管改性

24、復(fù)合材料 碳納米管改性復(fù)合材料已經(jīng)成為先進(jìn)復(fù)合材料技術(shù)研究最活潑的前沿領(lǐng)域之一。碳納米管改性連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料將在保持復(fù)合材料優(yōu)異的比強(qiáng)度、比模量和可設(shè)計(jì)性強(qiáng)的根基上，力學(xué)性能和導(dǎo)電導(dǎo)熱性進(jìn)一步提高。美國(guó)W R g,HT PATTERSON空軍基地與代頓大學(xué)研究所(UDRD聯(lián)合研制了電導(dǎo)率在10 1廳S/cm之間可調(diào)的碳納米管改性樹(shù)脂基復(fù)合材料，Z向?qū)嵯禂?shù)也山0.3W /m K左右提高到1.0W /m K左右，并且具有力學(xué)性能優(yōu)異、耐久性好以及低溫可加工性等優(yōu)點(diǎn)。目前納米復(fù)合材料研制中還存在一些關(guān)鍵技術(shù)有待解決，主要包括如下幾個(gè)方面:公內(nèi)米材料的分散技術(shù)。山于納米顆粒間范德華力的強(qiáng)烈作用使

25、粒子間的團(tuán)聚現(xiàn)象明顯，使納米粒子很難均勻分散于樹(shù)脂基體中。目前已經(jīng)開(kāi)展了低速剪切、高速剪切、超聲分散以及添加工藝改性劑等多種方法，上述方法一般需要添加溶劑進(jìn)展分散，溶劑的參加明顯影響了工程應(yīng)用。納米材料與樹(shù)脂基體的界面問(wèn)題。山于納米碳管等材料外表主要為碳烯層，與有機(jī)基體之間的界面結(jié)合較弱，而需要開(kāi)展碳納米管外表改性方法以提高碳納米管與基體之間的界面性能。公內(nèi)米材料的定向排列技術(shù)。為了顯著提高碳納米管的改性效果，需要將碳納米管進(jìn)展定向排列。但山于納米碳管尺寸小，難以定向排列，目前還難以做到對(duì)碳納米管取向的有效控制。3. 2電子束固化復(fù)合材料技術(shù)電子束固化技術(shù)是輻射固化技術(shù)的一種，其相對(duì)于熱固化具

26、有許多優(yōu)點(diǎn):可以實(shí)現(xiàn)室溫汀氏溫固化，材料固化收縮率低，利于減小固化剩余應(yīng)力，提高尺寸制件精度;可以采用低成本的輔助材料;固化速度快，制造周期短;查于制備大型復(fù)合材料構(gòu)件;住濕著節(jié)約能源，污染低。3. 3低溫固化復(fù)合材料技術(shù)先進(jìn)樹(shù)脂基復(fù)合材料成本過(guò)高已經(jīng)成為擴(kuò)大應(yīng)用的瓶頸，復(fù)合材料低成本技術(shù)是當(dāng)前研究的一個(gè)熱點(diǎn)問(wèn)題。美國(guó)在20世紀(jì)末實(shí)施了多個(gè)低成本復(fù)合材料研究開(kāi)展方案，主要包括:低成本復(fù)合材料設(shè)計(jì)和制造、低成本復(fù)合材料工藝、先進(jìn)復(fù)合材料技術(shù)、低成本復(fù)合材料、經(jīng)濟(jì)可承受復(fù)合材料技術(shù)方案，其中低溫固化復(fù)合材料技術(shù)是一項(xiàng)重要研究?jī)?nèi)容。復(fù)合材料的低溫固化技術(shù)通常指固化溫度小于100 0C，可以自山狀態(tài)下進(jìn)展高溫后處理的復(fù)合材料技術(shù)。復(fù)合材料低溫固化技術(shù)可以大大降低主要山昂貴的成型模具、高能耗設(shè)備和高性能工藝輔料等帶來(lái)的高費(fèi)用。此外，低溫固化復(fù)合材料