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纤维增强环氧树脂复合材料成型工艺
一、前言
相比传统材料 , 复合材料具有一系列不可替代的特性,
自二次大占
以来发展很快。尽管产量小 ( 据法国 Vetrotex 公司统计 ,
全球复合
材料达 700万吨 ) , 但复合材料的水平已是衡量一个国家或地区科
技、经济水平的标志之一。美、日、西欧水平较高。北美、欧
洲的产量分别占全球产量的 33%与 32%, 以中国 ( 含台湾省 ) 、日
本为主的亚洲占 30%。中国大陆玻班纤维增强塑料 ( 玻璃纤维与
树脂复合的复合材料、俗称 ”玻璃钢 ”)逾 90万吨 , 已居世界第二位
( 美国为169万吨 , 日本不足 70万吨 ) 。
复合材料主要由增强材料与基体材料两大部分组成 :
增强材料 : 在复合材料中不构成连续相赋于复合材料的主要力学
性能 , 如玻璃钢中的玻璃纤维 , CFRP( 碳纤维增强塑料 ) 中的碳纤维素就是增强材料。
基体 : 构成复合材料连续相的单一材料如玻璃钢 ( GRP) 中的树脂
( 本文谈到的环氧树脂 ) 就是基体。 y
按基体材料不同 , 复合材料可分为三大类 :
树脂复合材料
金属基复合材料
无机非金属基复合材料 , 如陶瓷基复合材料。
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本文讨论环氧树脂基复合材料。
1、为什么采用环氧树脂做基体 ?
固化收缩率代低 , 仅 1%-3%, 而不饱和聚酯树脂却高达 7%-8%;
粘结力强 ;
有 B 阶段 , 有利于生产工艺 ;
可低压固化 , 挥发份甚低 ;
固化后力学性能、耐化学性佳 , 电绝缘性能良好。
值得指出的是环氧树脂耐有机溶剂、耐碱性能较常见的酚醛与不
饱和聚酯权势脂为佳 , 然耐酸性差 ; 固化后一般较脆 , 韧性较差。
2、环氧玻璃钢性能 ( 按 ASTM)
FW( 纤维缠绕 ) 法制造的玻纤增强环氧树脂的产品为例 , 将其与钢比较。
表1 GF/EPR 与钢的性能比较
玻璃含量 GF/EPR( 玻纤含量 80wt%) AISI1008 冷轧钢
相对密度 V
拉伸强度
拉伸模量
伸长率 % %
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弯曲强度
弯曲模量
压缩强度
悬臂冲击强度 2385J/m
燃烧性 ( UL-94) V-O
比热容 535J