纖維增強環(huán)氧樹脂復(fù)合材料成型工藝及應(yīng)用

纖維增強環(huán)氧樹脂復(fù)合材料成型工藝及應(yīng)用相比傳統(tǒng)材料，復(fù)復(fù)合材料具有有一系列不可可替代的特性性，自二次大大占以來發(fā)展展很快。盡管管產(chǎn)量小(據(jù)法國Vetrootex公司統(tǒng)計，2003年全球復(fù)合合材料達(dá)700萬噸)，但復(fù)合材材料的水平已已是衡量一個個國家或地區(qū)區(qū)科技、經(jīng)濟濟水平的標(biāo)志志之一。美、日日、西歐水平平較高。北美美、歐洲的產(chǎn)產(chǎn)量分別占全全球產(chǎn)量的33%與32%，以中國(含臺灣省)、日本為主主的亞洲占30%。中國大陸2003年玻班纖維維增強塑料(玻璃纖維與與樹脂復(fù)合的復(fù)合合材料、俗稱稱“玻璃鋼”)逾90萬噸，已居居世界第二位位(美國2003年為169萬噸，日本本不足70萬噸)。

復(fù)合材料主主要由增強材材料與基體材材料兩大部分分組成：

增強材料：：在復(fù)合材料料中不構(gòu)成連連續(xù)相賦于復(fù)復(fù)合材料的主主要力學(xué)性能能，如玻璃鋼鋼中的玻璃纖纖維，CFRP(碳纖維增強強塑料)中的碳纖維維素就是增強強材料?；w：構(gòu)成成復(fù)合材料連連續(xù)相的單一一材料如玻璃璃鋼(GRP)中的樹脂(本文談到的的環(huán)氧樹脂)就是基體。

按基體材料料不同，復(fù)合合材料可分為為三大類：樹脂復(fù)合材材料金屬基復(fù)合合材料無機非金屬屬基復(fù)合材料料，如陶瓷基基復(fù)合材料。

本文討論環(huán)環(huán)氧樹脂基復(fù)復(fù)合材料。

1、為什么采采用環(huán)氧樹脂脂做基體？固化收縮率率代低，僅1%-3%，而不飽和和聚酯樹脂卻卻高達(dá)7%-8%；粘結(jié)力強；有B階段，有利利于生產(chǎn)工藝藝；可低壓固化化，揮發(fā)份甚甚低；固化后力學(xué)學(xué)性能、耐化化學(xué)性佳，電電絕緣性能良良好。

值得指出的的是環(huán)氧樹脂脂耐有機溶劑劑、耐堿性能能較常用的酚酚醛與不飽和和聚酯權(quán)勢脂脂為佳，然耐耐酸性差；固固化后一般較較脆，韌性較較差。

2、環(huán)氧玻璃璃鋼性能(按ASTM))

以FW(纖維纏繞)法制造的玻玻纖增強環(huán)氧氧樹脂的產(chǎn)品品為例，將其其與鋼比較。表1GF/EEPR與鋼的性能能比較玻璃含量GF/EPR((玻纖含量80wt%%)AISI10008冷軋鋼相對密度2.087.86拉伸強度551.6Mppa331.0MPPa拉伸模量27.58GPPa206.7GPPa伸長率1.6%37.0%彎曲強度689.5MPPa彎曲模量34.48GPPa壓縮強度310.3MPPa331.0MPPa懸臂沖擊強度2385J/mm燃燒性(UL--94)V-O比熱容535J/kgg·k233J/kgg·k膨脹系數(shù)4.0×10--6k-16.7×10--6k-1熱變形溫度204oC(11.82MPPa)熱導(dǎo)率1.85W/mm·k33.7W/mm·k介電強度11.8×1006V/m吸水率0.5%(244h)表2幾種常用用材料與復(fù)合合材料的比強強度和比模量量材料名稱密度g/cm33拉伸強度×1004MPa彈性模量×1006MPa比強度×1066cm比模量×1099cm鋼7.810.1020.590.130.27鋁2.84.617.350.170.26鈦4.59.4111.180.210.25玻璃鋼2.010.403.920.530.21碳纖維/環(huán)氧樹樹脂1.4514.7113.730.21碳纖維/環(huán)氧樹樹脂1.6104923.541.5芳綸纖維/環(huán)氧氧樹脂1.413.737.850.57硼纖維/環(huán)氧樹樹脂2.113.5320.591.0硼纖維/鋁2.659.8119.610.75圖1復(fù)合材料料的比強度與與比剛性

二、纖維增增強環(huán)氧樹脂脂復(fù)合材料成成型工藝簡介介

1、手糊成型型(handlayuup)圖2手糊成型型示意圖

(11)概要

依次在模具具表面上施加加脫模劑膠衣一層粘度為0.3-00.4PaSS的中等活性性液體熱固性性樹脂(須待膠衣凝凝結(jié)后)一層纖維增增強材料(玻纖、芳綸綸、碳纖維.......)，纖維增強強材料有表面面氈、無捻粗粗紗布(方格布)等幾種。以以手持輥子或或刷子使樹脂脂浸漬纖維增增強材料，并并驅(qū)除氣泡，壓壓實基層。鋪鋪層操作反復(fù)復(fù)多次，直到到達(dá)到制品的的設(shè)計厚度。樹脂因聚合合反應(yīng)，常溫溫固化?？杉蛹訜峒铀俟袒?/p>

(22)原材料樹脂不飽和聚酯酯樹脂、已烯烯基酯樹脂、環(huán)環(huán)氧樹脂、酚酚醛樹脂等。纖維玻纖、碳纖纖、芳綸等。雖雖然厚的芳綸綸織物難于手手工將樹脂浸浸透，亦可用用。芯材任意。

((3)優(yōu)點1)適合少量生生產(chǎn)；2)可室溫成型型，設(shè)備投資資少，模具折折舊費低；3)可制造大型型制品和型狀狀復(fù)雜產(chǎn)品；；4)樹脂和增強強材料可自由由組合，易進(jìn)進(jìn)行材料設(shè)計計；5)可采用加強強筋局部增強強，可嵌入金金屬件；6)可用膠衣層層獲得具有自自由色彩和光光澤的表面(如開模成型型則一面不平平滑)；7)玻纖含量較較噴射成型高高。無捻粗紗布50%左右織物35%--45%短切原絲氈30%-440%

(4))缺點1)屬于勞動密密集型生產(chǎn)，產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量由工工人訓(xùn)練程度度決定；2)玻纖含量不不可能太高；；樹脂需要粘粘度較低才易易手工操作，溶溶劑/苯乙烯量高高，力學(xué)與熱熱性能受限制制；3)手糊用樹脂脂分子量低；；通?？赡茌^較分子量高的的樹脂有害于于人的健康和和安全。(5)典型產(chǎn)品艦艇、風(fēng)力力發(fā)電機葉片片、游樂設(shè)備備、冷卻塔殼殼體、建筑模模型。

2、樹脂傳遞遞成型(RTM)圖3樹脂傳遞遞成型示意圖圖

(1)概要

RTM是一種閉模模低壓成型的的方法。

將纖維增強強材料置于上上下模之間；；合模并將模模具夾緊；在在壓力下注射射樹脂；樹脂脂固化后打開開模具，取下下產(chǎn)品。

樹脂膠凝過過程開始前，必必須讓樹脂充充滿模腔，壓壓力促使樹脂脂快速傳遞到到模個內(nèi)，浸浸漬纖維材料料。RTM是一低壓系系統(tǒng)，樹脂注注射壓力范圍圍0.4-00.5MPaa,當(dāng)制造高纖纖維含量(體積比超過50%)的制品，如如航空航天用用零部件時，壓壓力甚至達(dá)0.7MPPa。纖維增強材材料有時可預(yù)預(yù)先在一個模模具內(nèi)預(yù)成型型大致形狀(帶粘結(jié)劑)，再在第二二個模具內(nèi)注注射成型。為為了提高樹脂脂浸透纖維能能力，可選擇擇真空輔助注注射(VARII-vaccuumssaaisttedrsiininjjectioon)。注意樹脂脂一經(jīng)將纖維維材料浸透，樹樹脂注口要封封閉，以便樹樹脂固化。注注射與固化可可在室溫或加加熱條件下進(jìn)進(jìn)行。模具可可以復(fù)合材料料與鋼材料制制作。若采用用加熱工藝。宜宜用鋼模。

(22)原材料

樹脂：一般般多用環(huán)氧、不不飽和聚酯、乙乙烯基脂及酚酚醛；當(dāng)加溫溫時，高溫樹樹脂臺雙馬列列來酰亞胺樹樹脂亦可用。法國Vetrrotex公司開發(fā)了了熱塑性樹脂脂RTM。

纖維：任意意。常用玻纖纖連續(xù)氈、縫縫編材料(其纖維間的的縫隙得于樹樹脂傳遞)、無捻粗紗紗布；玻纖與與熱塑性塑料料的復(fù)合紗及及其織物與片片材(法國Vetrootex商品名TWINTTEX)。

芯材：不用用蜂窩，因蜂蜂窩空格全被被樹脂填滿，壓壓力會導(dǎo)致其其破壞?？捎糜媚腿軇┌l(fā)泡泡材料PU、PP、CL、VC等。

((3)優(yōu)點1)制品纖維含含量可較高，未未被樹脂浸得得部分非常少少；2)閉模成型，生生產(chǎn)環(huán)境好；；3)勞動強度低低，對工人技技術(shù)熟練程度度的要求也比比手糊與噴射射成型低；4)制品兩面光光，可作有表表面膠衣的制制品，精度也也比較高；5)成型周期較較短；6)產(chǎn)品可大型型化；7)強度可按設(shè)設(shè)計要求具有有方向性；8)可與芯村、嵌嵌件一體成型型；9)相對注射設(shè)設(shè)備與模具成成本較低。

((4)缺點1)不易制作較較小產(chǎn)品；2)因要承壓，故故模具較手糊糊與噴射工藝藝用模具要重重和復(fù)雜，價價位也高一些些；3)能有未被浸浸漬的材料，導(dǎo)導(dǎo)致邊角料浪浪費。(5)典型產(chǎn)品小型飛機與與汽車零部件件、客車座椅椅、儀表殼

3、纖維纏繞繞(FW)圖4纖維纏繞示示意圖

(1))概要

通常采用直直接無捻粗紗紗作為增強材材料。粗紗排排列在紗架上上。粗紗自紗紗架上退繞，通通過張力系統(tǒng)統(tǒng)、樹脂槽、繞繞絲嘴，由小小車帶動其往往復(fù)移動并纏纏繞在回轉(zhuǎn)的的芯軸(模)上。纖維纏纏繞角度與纖纖維排列密度度根據(jù)強度設(shè)設(shè)計，并由芯芯軸(模)轉(zhuǎn)速與小車車往復(fù)速度之之比，精確地地控制。固化化后將纏繞的的復(fù)合材料制制品脫模。對某些兩端端密閉的產(chǎn)品品不用脫模，芯芯模即包在復(fù)復(fù)合材料產(chǎn)品品內(nèi)，作為內(nèi)內(nèi)襯。

(2)原材料樹脂：任意意。環(huán)氧、不不飽和聚酯、乙乙烯基脂及酚酚醛樹脂。纖維：任意意。無捻粗紗紗、縫編和無無紡織物。生生產(chǎn)管罐時，常常用表面氈、短短切原絲作為為內(nèi)襯材料。芯材：可用用。雖然復(fù)合合材料制品通通常是單一殼殼體，一般不不用。

((3)優(yōu)點1)因為纖維逕逕直以合理的的線形鋪設(shè)，承承擔(dān)負(fù)荷，故故復(fù)合材料制制品的結(jié)構(gòu)特特性可非常高高；2)由于同內(nèi)襯襯層組合，可可制得耐腐蝕蝕、耐壓、耐耐熱的制品；；3)可制造兩端端封閉的制品品；4)鋪放材料快快、經(jīng)濟、用用無捻粗紗，材材料費用低；；5)可采用樹脂脂計量，然浸浸膠后的纖維維通過擠膠或或口模，控制制樹脂含量；；6)可大理生產(chǎn)產(chǎn)和自動化；；7)機械成型，復(fù)復(fù)合材料材質(zhì)質(zhì)及方向性均均勻，質(zhì)量穩(wěn)穩(wěn)定。

(44)缺點1)制品形狀限限于圓柱形或或其它回轉(zhuǎn)體體；2)纖維不易沿沿制品長度方方向精確排列列；3)對于大型制制品，芯模成成本高；4)成品外表不不是“模制”的，不盡人人意；5)對于承受壓壓力的制品，如如選擇樹脂不不合適或無內(nèi)內(nèi)襯，就易發(fā)發(fā)生滲漏。

((5)典型產(chǎn)品管道、貯罐罐、氣瓶(消防呼吸氣氣瓶、壓縮天天然氣瓶等)、固體火箭箭發(fā)動機殼體體。

4、RIM(ReeactioonInjjectioonMollding--反應(yīng)注射成成型)圖5RIM示意意圖

(1)概要

將兩種或兩兩種以上的組組分在混合區(qū)區(qū)低壓(0.5MMPa)混合后，即即在低壓(0.5--1.5MPPa)下注射到閉閉模中反應(yīng)成成型，此即為為工藝過程。若若組分一為多多元醇，一為為異氰酸酯，則則反應(yīng)生成聚聚氨酯。為增增加強度，可可直接在一種種組分內(nèi)行加加入磨碎玻纖纖原絲和(或)填料。弈可可采用長纖維維(如連續(xù)纖維維氈、織物、復(fù)復(fù)合氈、短切切原絲等的預(yù)預(yù)成型物等)增強，在注注射前，將長長纖維增強材材料預(yù)先置模模具內(nèi)。用此此法可得到高高力學(xué)性能的的制品。這種種工藝稱為SRIM((StruccturallReacctionInjecctionMoldiing-結(jié)構(gòu)反應(yīng)注注射成型)。

(2))原材料樹脂：常用用聚氨酯體系系或聚氨酯/脲混合體系系；亦可采用用環(huán)氧、尼龍龍、聚酯等基基本；纖維：常用用長0.2-00.4mm的磨碎玻璃璃纖維；芯材：不用用。

(33)優(yōu)點1)制造成本比比熱塑性塑料料注射工藝低低；2)可制造大尺尺寸、開頭復(fù)復(fù)雜的產(chǎn)品；；3)固化快，適適于快速生產(chǎn)產(chǎn)。

(44)缺點采用磨碎玻玻璃纖維增強強原料費用高高，薦用礦物物復(fù)合材料取取代之。

(55)主要產(chǎn)品汽車儀表盤盤、保險杠、建建筑門、窗、桌桌、沙發(fā)、電電絕緣件。

5、拉擠成型(Pulttrusioon)

(1)概要

主要采用玻玻璃纖維無捻捻粗紗(使用前預(yù)先先放置在紗架架上)，它提供縱縱向(沿生產(chǎn)線方方向)增強。其它它類型的增強強有連續(xù)原絲絲氈、織物等等，它們補充充橫向增強，表表面氈則用于于提高成品表表面質(zhì)量。樹樹脂中可加入入填料，改進(jìn)進(jìn)型材料性能能(如阻燃)，并降低成成本。

拉擠成型的的程序是1)使玻璃纖維維增強材料浸浸漬樹脂；2)玻璃纖維預(yù)預(yù)成型后進(jìn)入入加熱模具內(nèi)內(nèi)，進(jìn)一步浸浸漬(擠膠)、基本樹脂脂固化、復(fù)合合材料定型；；3)將型材按要要求長度切斷斷。

現(xiàn)在已有變變截面的、長長度方向呈弧弧型的拉擠制制品成型技術(shù)術(shù)。

拉擠成型將將增強材料浸浸漬樹脂有兩兩種方式：

膠槽浸漬法法：通常采用用此法，即將將增強材料通通過樹脂槽浸浸膠，然后進(jìn)進(jìn)入模具。此此法設(shè)備便宜宜作業(yè)性好，適適于不飽和聚聚酯樹脂，乙乙烯基酯樹脂脂。

注入浸漬法(圖6)：玻纖增強強材料進(jìn)入模模具后，被注注入模具內(nèi)的的樹脂所浸漬漬。此法適于于凝膠時間短短、粘度高、生生產(chǎn)附產(chǎn)物的的樹脂基體，如如酚醛、環(huán)氧氧、雙馬來酰酰亞胺樹脂。圖6注入浸漬法法

(2)原材料樹脂：常用用不飽和聚酯酯樹脂、環(huán)氧氧樹脂、乙烯烯基酯樹脂、酚酚醛樹脂；纖維：拉擠擠用玻璃纖維維無捻粗紗、連連續(xù)氈、縫編編氈、縫編復(fù)復(fù)合氈、織物物、玻纖表面面氈、聚酯纖纖維表面氈等等；芯材：一般般不用，現(xiàn)有有以PU發(fā)泡材料為為芯材，外為為連續(xù)拉擠框框型型材，作作為保溫墻板板的。

(33)優(yōu)點1)典型拉擠速速度0.5-22m/minn，效率較高高，適于大批批量生產(chǎn)，制制造長尺寸制制品；2)樹脂含量可可精確控制；；3)由于纖維呈呈縱向，且體體種比可較高高(40%--80%)，因而型材材軸向結(jié)構(gòu)特特性可非常好好；4)主要用無捻捻粗紗增強，原原材料成本低低，多種增強強材料組合使使用，可調(diào)節(jié)節(jié)制品力學(xué)性性能；5)制品質(zhì)量穩(wěn)穩(wěn)定，外觀平平滑。

((4)缺點1)模具費用較較高；2)一般限于生生產(chǎn)恒定橫截截面的制品。

(55)典型產(chǎn)品建筑屋頂橫橫梁、椽子、門門窗框架型材材、墻板、石石油開采抽油油桿、帳篷竿竿、梯子、橋橋梁、工具把把、手機微波波站罩殼、汽汽車板簧、傳傳動軸、電纜纜管、光纖光光纜芯、釣魚魚竿、隔柵、汽汽車空調(diào)器罩罩、擴軌罩。

6、真空袋法法法成型(Vacuuumbaggproccess)圖7真空袋法成成示意圖

(1)概要

此法是手糊糊法與噴射法法的延伸。將將手糊或噴射射好的積層在在樹脂的A階段與模具具在一起，在積層層上覆以橡膠膠袋，周邊密密封，在后用用真空泵抽真真空，積層從從而受到不大大于1個氣壓的壓壓力，而被壓壓實、成型。

(2)原材料樹脂：主要要采用環(huán)氧樹樹脂、酚醛樹樹脂。不飽和和聚酯樹脂與與乙烯基酯樹樹脂則因真空空泵將樹脂中中的苯乙烯(交聯(lián)劑)過度抽出，可可能會造成問問題，故一般般不用；纖維：同手手糊法；芯材：任意意。

(33)優(yōu)點1)采用普通的的濕法鋪層技技術(shù)，通?？煽色@得高纖維維含量的制品品；2)可制造大尺尺寸產(chǎn)品；3)產(chǎn)品兩面光光；4)較濕法鋪層層浸膠孔隙率率低；5)由于壓力，樹樹脂流經(jīng)結(jié)構(gòu)構(gòu)纖維，纖維維得以較好地地浸漬樹脂；；6)有利于操作作人員健康和和安全；真空空袋減少了固固化時逸出的的揮發(fā)性物質(zhì)質(zhì)。

((4)缺點1)額外的工藝藝過程增加了了勞動力和袋袋材成本；2)要求操作人人員有較高的的技術(shù)熟練水水平；3)樹脂混合和和含量控制基基本上仍然取取決于操作人人員的技術(shù)；；4)生產(chǎn)效率不不高。

(55)典型產(chǎn)品艇、賽車、芯芯材粘結(jié)、飛飛機鼻錐雷達(dá)達(dá)罩、機翼、方方向舵。

7、樹脂膜熔熔浸成型(RFI-RResinFilmInfussion)圖8樹脂膜熔浸浸成型示意圖圖

(1))概要

將干強物與與樹脂片(樹脂片系放放在一層脫模模紙上提供)交替鋪放在在模具內(nèi)。鋪鋪層被真空袋袋包覆，藉真真空泵抽真空空，將干織物物內(nèi)空氣抽出出。然后加熱熱，令樹脂熔熔化并流浸已已抽出空氣的的織物，然后后經(jīng)過一事實實上時間即固固化。

((2)原材料樹脂：一般般僅用環(huán)氧樹樹脂；纖維：任意意；芯材：許多多種芯材都可可以使用，由由于工藝過程程中溫度高，對PVC泡沫需要專門處理，以免泡沫損壞。

(3)優(yōu)點1)空隙率低，可精確獲得高的纖維含量；2)鋪層清潔，有利于健康和安全(似預(yù)浸)；3)可較預(yù)浸法成本低，此為主要的優(yōu)點；4)由于樹脂僅能過織物厚度方向傳遞，故樹脂未浸到白斑區(qū)可較SCRIMP(西曼復(fù)合材料公司樹脂參入成型法—SeemanCompositeResinInfusionMoldingProcess)少。

(4)缺點1)目前僅用于宇航工業(yè)，還未推廣；2)雖然宇航工業(yè)用高壓釜系統(tǒng)產(chǎn)非總是需要，但加熱室和真空袋系統(tǒng)對于復(fù)合材料固化，總是不可少的；3)模具要求能經(jīng)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(jīng)受工藝溫度和壓力；

(5)典型產(chǎn)品飛機雷達(dá)罩、艦艇聲納整流罩。

8、預(yù)浸料(高壓釜)成型圖9預(yù)浸料高高壓釜法示意意圖

(1))概要

預(yù)先在加熱熱、加壓或使使用溶劑的條條件下，將織織物和(或)纖維預(yù)先用用預(yù)催化樹脂脂預(yù)浸漬。固固化劑大多能能在環(huán)境溫度度下，讓預(yù)浸浸材料貯存幾幾周或幾個月月，仍能保質(zhì)質(zhì)使用。當(dāng)要要延長保持期期，材料須在在冷凍條件下下貯存。樹脂脂通常在環(huán)境境溫度下呈臨臨界固態(tài)。故故觸摸預(yù)浸材材料時有輕微微的黏附感，象象膠帶似的。制制作單向預(yù)浸浸漬材料的纖纖維直接由紗紗架下來，與與樹脂結(jié)合。預(yù)預(yù)浸漬材料用用手或機械鋪鋪于模具表面面，通過真空空袋抽真空，并并通常加熱到到120-1180oC。使樹脂重重新流動，并并最終固化。盛盛開附加壓力力通常藉助高高壓釜(實際上是一一座壓力加熱熱罐)提供，它能能對鋪層施加加達(dá)5個大氣壓的的壓力。

(22)原材料

樹脂：通常常用環(huán)氧樹脂脂，不飽和聚聚酯樹脂、酚酚醛樹脂及高高溫樹脂，如如聚酰亞胺、氰氰酸酯、雙馬馬來酰亞胺樹樹脂等；纖維：任意意。雖然由于于在工藝過程程中，高溫分分對芯材有些些影響，需要要采用某些專專門的泡沫芯芯材。

(3)優(yōu)點1)預(yù)浸材料制制造人員可精精確地調(diào)整樹樹脂/固化劑水平平和樹脂在纖纖維中的含量量；可以可靠靠地得到高纖纖維含量。2)材料于操作作人員十分安安全，無礙健健康，操作清清潔；3)單向帶纖維維成本最低，因因為毋須將纖纖維預(yù)先轉(zhuǎn)為為織物的二次次加工過程；；4)由于制造過過程采用可滲滲透的高粘度度樹脂，樹脂脂化學(xué)性能力力學(xué)和熱性能能可以是最適適宜的；5)材料有效時時間長(室溫下可保保質(zhì)數(shù)月)，這意味著著可優(yōu)化結(jié)構(gòu)構(gòu)、復(fù)合材料料易鋪層；6)可能實現(xiàn)自自動化和節(jié)省省勞動力。

((4)缺點1)對于預(yù)浸織織物，材料成成本高；2)通常要對高高壓釜固化復(fù)復(fù)合材料制品品，耗費大、作作業(yè)慢、制品品尺寸受限制制；3)模具需能承承受作業(yè)溫度度；4)芯材需要承承受作業(yè)溫度度和壓力。

((5)典型產(chǎn)品飛機結(jié)構(gòu)復(fù)復(fù)合材料(如機翼和尾尾翼)、衛(wèi)星與運運載火箭結(jié)構(gòu)構(gòu)件(太陽能電池池基板、夾層層結(jié)構(gòu)板、衛(wèi)衛(wèi)星接口支架架、火箭整流流罩等)、賽車、運運動器材(如網(wǎng)球拍、滑滑雪板等)。

99、低溫固化化預(yù)浸料成型型圖10低溫固固化預(yù)浸料成成型示意圖

(1)概要

低溫固化預(yù)預(yù)浸料完全按按通常的預(yù)浸浸料方法制備備，但樹脂的的化學(xué)性質(zhì)使使其得以在60-1000oC溫度下固化化。在60oC時，材料可可操作保持期期可小到限于于1個星期，但但亦可延長到到幾個月。樹樹脂系統(tǒng)的流流動截面適于于采用真空袋袋壓力，避免免采用高壓釜釜。

(22)材料樹脂：一般般僅采用環(huán)氧氧樹脂；纖維：任意意，同通常的的預(yù)浸料；芯材：任意意，雖然一般般的PVC泡沫需要特特別注意。

(33)優(yōu)點1)具有傳統(tǒng)預(yù)預(yù)浸料法所具具備的(1)-((6)條優(yōu)點；2)模具材料較較便宜，如木木材亦可用，因因其固化溫度度較低故；3)可容易地制制造大型結(jié)構(gòu)構(gòu)。因為僅需需真空袋壓力力；固化溫度度低，可采用用簡單的熱空空氣循環(huán)加熱熱室(經(jīng)常就地建建造大于制品品的加熱室)；4)可采用普通通的PVC泡沫芯材，略略作處理即可可；5)能耗低。

(44)缺點1)材料成本仍仍高于預(yù)浸織織物；2)需加熱室和和真空袋系統(tǒng)統(tǒng)，以固化制制品；3)模具需能經(jīng)經(jīng)受高于環(huán)境境溫度的溫度度(常用60-1000oC)；4)仍有能耗，因因需高于環(huán)境境溫度固化。

((5)典型產(chǎn)品高性能風(fēng)力力發(fā)電機葉片片、賽艇、救救生艇、火車車用零部件。

10、SCRIMMP,RIFFT,VARRTM圖11SCRRIMP,RRIFT,VVARTM示意圖

(1)概要

SSCRIMPP(SeemmanCoomposiiteInnfusioonMolldingProceess—西曼復(fù)合材材料公司樹脂脂滲透成型法法),RIFFT(RessinInnfusioonumdderFllexibeeToolling—柔性模具樹樹脂滲透法),VAARTM(VVscuummAssiistedTranssferMMoldinng—真空輔助樹樹脂傳遞成型型)這三種工藝藝原理相似。將將織物作為干干鋪層材料入入模內(nèi)，如同同RTM。然后覆以以剝離保護(hù)層層和縫編非結(jié)結(jié)構(gòu)織物。整整個鋪層用真真空袋覆罩好好。袋無滲漏漏后，讓樹脂脂流到積層。樹樹脂很容易流流經(jīng)非結(jié)構(gòu)織織物而在整個個鋪層分布。SCRIMMP法在真空袋袋與鋪層之間間可置加壓模模塊，利于提提高制作表觀觀與結(jié)構(gòu)密實實度。

(2)材料

樹脂：常和和環(huán)氧樹脂、不不飽和聚酯和和乙烯基酯樹樹脂；

纖維：任意意種類普通織織物。這些工工藝方法縫編編材料很好用用，因其間隙隙使得樹脂快快速流動；

芯材：除蜂蜂窩外，各種種芯材均可用用。

(33)優(yōu)點1)同RTM，但制品僅僅一面光，不不似RTM兩面光；2)由于模具一一半是真空袋袋，主模具僅僅需較低強度度，故模具成成本甚低；3)可制造大尺尺寸產(chǎn)品；4)通常的濕法法鋪層工具可可改進(jìn)以用于于這些成型法法；5)一次作業(yè)即即可生產(chǎn)芯材材結(jié)構(gòu)。

((4)缺點1)要完成好相相對復(fù)雜的操操作過程；2)樹脂粘度必必須非常低，限限制了制品的的力學(xué)性能；；3)鋪層未浸到到樹脂而造成成的廢品浪費費甚大；4)SSCRIMPP的一些工藝藝要素已被專專利所限。

((5)典型產(chǎn)品小艇半成品品、列車和卡卡車車身面板板。

三、環(huán)氧樹樹脂復(fù)合材料料的應(yīng)用

環(huán)氧樹脂是是先進(jìn)復(fù)合材材料中應(yīng)用最最廣泛的樹脂脂體系，它可可適用于多種種成型工藝，可可配制成不同同配方，可調(diào)調(diào)節(jié)粘度范圍圍大；以便適適應(yīng)于不同的的生產(chǎn)工藝。它它的貯存壽命命長，固化時時不釋出揮發(fā)發(fā)物，固化收收縮率低，固固化后的制品品具有極佳的的尺寸穩(wěn)定性性、良好的耐耐熱、耐濕性性能和高的絕絕緣性，因此此，目前環(huán)氧氧樹脂統(tǒng)治著著高性能復(fù)合合材料的市場場。

(一)環(huán)氧樹脂復(fù)復(fù)合材料在航航空工業(yè)中應(yīng)應(yīng)用

440年代初，電電子工業(yè)的需需要，尋找一一種適宜的材材料，做防護(hù)護(hù)軍用飛行器器的雷達(dá)天線線，特別是防防護(hù)戰(zhàn)斗機及及轟炸機上的的雷達(dá)天線。采采用雷達(dá)罩是是用來防護(hù)氣氣候?qū)茈婋娮觾x器的影影響。玻璃鋼鋼具有優(yōu)良的的透雷達(dá)波性性能，足夠的的機械強度和和簡便的成型型工藝，使它它成為理想的的雷達(dá)罩材料料。這是歷史史上第一次采采用玻璃鋼制制造雷達(dá)罩，同同時又大大地地促進(jìn)了玻璃璃鋼材料的研研究。

660年代玻璃鋼鋼技術(shù)在直升升機領(lǐng)域的應(yīng)應(yīng)用有所突破破，如西德M．B．B．公司研制制玻璃鋼旋翼翼槳葉，逐步步取代金屬鋁鋁蒙皮／鋁蜂蜂窩夾層結(jié)構(gòu)構(gòu)的金屬槳葉葉。但由于玻玻璃鋼的模量量低，不能制制造高強度的的飛機結(jié)構(gòu)件件。

770年代初，隨隨著硼纖維、碳碳纖維、芳綸綸纖維等相繼繼出現(xiàn)，這些些高級增強纖纖維的比剛度度、比強度、耐耐疲勞性能等等優(yōu)于金屬材材料，由它們們來增強環(huán)氧氧樹脂組成的的復(fù)合材料，已已在飛機的主主結(jié)構(gòu)件(主受力件)上得到應(yīng)用用。

近10多年來，考考慮到這些高高級增強纖維維的價格都比比較高，為了了更合理的用用材，大力開開發(fā)混雜復(fù)合合材料(HybrridCoomposiites)的研究。

以復(fù)合材料料在飛機發(fā)動動機中的應(yīng)用用為代表。美美國兩家噴氣氣發(fā)動機制造造廠：通用電電器—飛機發(fā)動機機事業(yè)集團(tuán)公公司(GE—AEBG)和普惠公司司，以及其它它一些二次承承包公司，都都在用高性能能復(fù)合材料取取代金屬制造造飛機發(fā)動機機零部件。如如發(fā)動機艙系系統(tǒng)的許多部部緊推力反向向器、風(fēng)扇罩罩、風(fēng)扇出風(fēng)風(fēng)道導(dǎo)流片等等都用復(fù)合材材料制造。如如發(fā)動機進(jìn)口口氣罩的外殼殼是由美國聚聚合物公司的的碳纖維環(huán)氧氧樹脂預(yù)混料料(E7077A)疊鋪而成，它它具有耐177℃高溫的熱氧氧化穩(wěn)定性科科殼表面光滑滑如鏡面，有有利于形成層層流。又如FW40O0型發(fā)動機有80個149℃的高溫空氣氣噴口導(dǎo)流片片也是用碳纖纖維環(huán)氧預(yù)浸浸料制造的。

在316℃這一極限溫溫度以下的環(huán)環(huán)境中，復(fù)合合材料不僅性性能優(yōu)于金屬屬，而且經(jīng)濟濟效益高。據(jù)據(jù)波音公司估估算，噴氣客客機重量每減減輕一磅，是是飛機在整個個使用期限內(nèi)內(nèi)可節(jié)省1000美元。據(jù)法法布萊特公司司估算，美國國第年約有100萬磅復(fù)合材材料用于制造造噴氣飛機發(fā)發(fā)動機零件，銷銷售額高達(dá)5000萬美元。

目前環(huán)氧樹樹脂的連續(xù)使使用溫度最高高約在280℃以下，近來DOW化學(xué)公司的的一種多功能能團(tuán)環(huán)氧樹脂脂Tactllx742，用二氨基基二苯砜固化化劑；制成的的制品玻璃化化溫度Tg＞310℃，可用于制制造噴氣發(fā)動動機零件。

((二)環(huán)氧樹脂復(fù)復(fù)合材料在航航天工業(yè)中的的應(yīng)用

宇航技術(shù)對對結(jié)構(gòu)材料高高比模量、高高比強度的要要求，特別嚴(yán)嚴(yán)格，使先進(jìn)進(jìn)復(fù)合材料成成為宇航技術(shù)術(shù)必需的材料料。作為結(jié)構(gòu)構(gòu)材料的基作作樹脂基本上上都采用環(huán)氧氧樹脂。其主主要的應(yīng)用范范圍如下：

1、固體火箭箭發(fā)動機殼體體

在50年代末，采采用纖維纏繞繞成型的玻璃璃鋼殼體取代代鋼殼，使結(jié)結(jié)構(gòu)減輕50％一60％。后來，“三叉戟1”、MX的三級發(fā)動動機殼體全部部采用芳綸／／環(huán)氧樹脂體體系，重量又又比玻璃鋼的的同尺寸殼體體減輕50％。在阿里安運運載火箭許多多結(jié)構(gòu)件均用用碳纖維／環(huán)環(huán)氧樹脂制造造。

22．戰(zhàn)略導(dǎo)彈彈上的應(yīng)用

美國已采用JFRP作彈頭結(jié)構(gòu)構(gòu)殼體、儀器器艙、級間段段等50多個分系統(tǒng)統(tǒng)部件。據(jù)洛克希德導(dǎo)導(dǎo)彈與宇航公公司稱用碳纖纖維／環(huán)氧樹樹脂制造的機機構(gòu)取代鋁結(jié)結(jié)構(gòu)，可使結(jié)結(jié)構(gòu)減輕40％。

3、衛(wèi)星和宇宇航器上的結(jié)結(jié)構(gòu)應(yīng)用

衛(wèi)星結(jié)構(gòu)的的輕型化對衛(wèi)衛(wèi)星功能及運運載火箭的要要求至關(guān)重要要，所以對衛(wèi)衛(wèi)星結(jié)構(gòu)的重重量要求很嚴(yán)嚴(yán)。國際通訊訊衛(wèi)星VA中心推力筒筒用碳纖維復(fù)復(fù)合材料取代代鋁后減重23kg(約占3O％),可使有效載載荷艙增加450條電話線路路，僅此一項項盈利就接近近衛(wèi)星的發(fā)射射費用。美、歐歐衛(wèi)星結(jié)構(gòu)重重量不到總重重的10％，其原因因就是廣泛使使用了先進(jìn)復(fù)復(fù)合材料。

44．航天飛機機上的應(yīng)用

美國航天飛飛機上使用的的結(jié)構(gòu)復(fù)合材材料總重約2噸，采用先先進(jìn)復(fù)合材料料后減重410kg，而且明顯顯減少了飛行行過程中因復(fù)復(fù)雜的溫度環(huán)環(huán)境引起的變變形。航天飛飛機進(jìn)入軌道道后，用機械械手投放和回回收衛(wèi)星，機機械手上臂、前前臂是用超高高模量石墨纖纖維GY—70增強環(huán)氧制制成的。

總之，復(fù)合合材料已成為為宇航工業(yè)中中不可缺少的的關(guān)鍵材料。

(三)環(huán)氧復(fù)合材材料在民用工工業(yè)中的應(yīng)用用

凡是對機械械強度要求高高的增強塑料料制品基本上上采用環(huán)氧樹樹脂作為基體體。

11、玻璃鋼的的壓力容器和管道

我國西安、北北京、重慶、自自貢已生產(chǎn)汽汽車用壓縮天天然氣(CNG)瓶，北京已已成為現(xiàn)在使使用CNG公交車最多多的城市。

國內(nèi)已經(jīng)有4家企業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)環(huán)氧玻璃鋼鋼高壓管。

60年代國內(nèi)鋼鋼瓶十分緊張張，采用纖維維纏繞成型制制造玻璃鋼氣氣瓶相當(dāng)活躍躍，曾制定過過部頒標(biāo)準(zhǔn)FC1944-74，90R年修改后制制定ZBQ233004一90。玻璃纖維維增強塑料壓壓力容器，以以環(huán)氧樹脂和和616酚醛樹脂體體系為基體，40立升氣瓶使使用壓力為12MPPa，使用壽命5年以上。上上海材料研究究所和臨安玻玻璃鋼廠合作作，也采用纖纖維纏繞成型型工藝，而使使用環(huán)氧樹脂脂一二甲基咪咪唑體系，其其性能不亞于于環(huán)氧一酚醛醛樹脂體系。用用此配方制成成水研用的壓壓力容器。

2、玻璃鋼電電機護(hù)環(huán)、套套環(huán)等

護(hù)環(huán)套裝于于發(fā)電機轉(zhuǎn)子子兩端，保護(hù)護(hù)轉(zhuǎn)子線圈的的端部，防止止在高速旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)時，受離心心力作用它是是發(fā)電機受力力最大的部件件之一，對強強度和模量要要求比較高，采采用輕質(zhì)高強強的復(fù)合材料料可以取代無無鎳反磁合金金鋼。60年代末國內(nèi)內(nèi)先后生產(chǎn)1.255W千瓦和2.5萬千瓦兩種種發(fā)電機護(hù)環(huán)環(huán)。后者由北北京重型電機機廠、杭州玻玻璃鋼化工設(shè)設(shè)備廠和上海海材料研究所所等單位合作作，選用高強強度(S)玻璃纖維和和高模量(M)玻璃纖維進(jìn)進(jìn)行纏繞，用用62O7(脂環(huán)族)環(huán)氧樹脂一一酸酐體系樹樹脂配方和AFG—90環(huán)氧樹脂(縮水甘油胺胺型)——HK—021酸酐體系作作為基體，使使用多年情況況良好。

玻璃鋼套環(huán)3000千瓦以下的的在杭州玻璃璃鋼化工設(shè)備備廠生產(chǎn)，已已在北京重型型電機廠安裝裝出廠30年，屬于定定型產(chǎn)品。

此外，發(fā)電電機定子線圈圈端都支撐環(huán)環(huán)，裝在定子子線圈的鼻端端，承受最大大載荷是發(fā)電電機發(fā)生短路路的瞬間，亦亦采用玻璃鋼鋼制造，稱為為玻璃鋼綁環(huán)環(huán)。這種綁環(huán)環(huán)安裝在10萬千瓦的氣氣輪發(fā)電機上上，已使用20余年。在國國內(nèi)最大的60萬千瓦發(fā)電電機用的玻璃璃鋼錐殼(其作用類似似于支撐環(huán))也是用了10多年。

玻璃鋼絕緣緣子，有待于于進(jìn)一步開發(fā)發(fā)研究。絕緣緣子的作用是是把帶電線路路或帶電零部部件之間隔開開，既要求絕絕緣又要求高高強度，電絕絕緣何耐腐(室外用)，采用玻璃璃鋼很適用。國國外在露天的的22萬伏輸電桿桿上的絕緣于于已采用環(huán)氧氧樹脂玻璃鋼鋼成批生產(chǎn)。

3、防腐蝕制制品

通常不飽和和聚酯樹脂玻