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,2003 年全球复合材料达 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 2003 年玻班纤维增强塑料(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 2003 年为 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
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、耐碱性能较常用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) 以 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 2
86 V 拉伸强度 551