高性能复合材料.docx

高性能复合材料国内外发展概况由于高性能复合材料包含于整个复合材料之中,且高性能是相对而言的,因此叙述国内外发展概况宜论述整个复合材料为好。复合材料根据基体种类可分为树脂基复合材料、金属基复合材料、陶瓷基复合材料、水泥基复合材料等。(一)树脂基复合材料国内外发展概况树脂基复合材料是最先开发和产业化推广的,因此应用面最广、产业化程度最高。根据基体的受热行为可分为热塑性复合材料和热固性复合材料。 、环氧树脂、酚醛树脂、乙烯基酯树脂等为基体,以玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维等为增强材料制成的复合材料。树脂基复合材料自1932年在美国诞生之后,至今已有近70年的发展历史。1940~1945年期间美国首次用玻璃纤维增强聚酯树脂、以手糊工艺制造军用雷达罩和飞机油箱,为树脂基复合材料在军事工业中的应用开辟了途。1944年美国空军第一次用树脂基复合材料夹层结构制造飞机机身、机翼;1946年纤维缠绕成型在美国获得专利;1950年真空袋和压力袋成型工艺研究成功并试制成功直升飞机的螺旋桨;1949年玻璃纤维预混料研制成功,利用传统的对模法压制出表面光洁的树脂基复合材料零件;20世纪60年代美国用纤维缠绕工艺研制成功“北极星A”导弹发动机壳体。为了提高手糊成型工艺的生产率,在此期间喷射成型工艺得到了发展和应用,使生产效率提高了2-4倍。1961年德国研制成功片状模塑料(SMC),使模压成型工艺达到新水平(中压、中温、大台面制品);1963年树脂基复合材料板材开始工业化生产,美、法、日等国先后建起了高产量、大宽幅连续生产线,并研制成功透明复合材料及其夹层结构板材;1965年美国和日本用SMC压制汽车部件、浴盆、船上构件等;拉挤成型工艺始于20世纪50年代,60年代中期实现了连续化生产,除棒材外还生产细管、方形、工字形、槽形等型材,到了70年代,拉挤技术有了重大突破,目前美国生产拉挤成型机组最先进,其制品断面达76×20cm2,并设计有环向缠绕机构;进入70年代,树脂反应注射成型(RRIM)研究成功,改善了手糊工艺,使产品两面光洁,已用于生产卫生洁具、汽车零件等。70年代初热塑性复合材料得到发展,其生产工艺主要是注射成型和挤出成型,只用于生产短纤维增强塑料。1972年美国PPG公司研制成功玻璃纤维毡增强热塑性片状模塑料(GMT),1975年投入生产,其最大特点是成型周期短,废料可回收利用。80年代法国研究成功湿法生产热塑性片状模塑料(GMT)并成功地用于汽车制造工业。离心浇铸成型工艺于20世纪60年代始于瑞士,80年代得到发展,英国用此法生产10m。长复合材料电线杆,而用离心法生产大口径压力管道用于城市给水工程,技术经济效果十分显著。到目前为止,树脂基复合材料的生产工艺已有近20种之多,而且新的生产工艺还在不断的出现。关于树脂基复合材料的开发应用,各国的发展途径有所不同。美国首先在军工方面应用,二次大战后逐渐转为民用为主。西欧各国则直接从发展民用开始(如波形板、防腐材料、卫生洁具等)兼顾军工。就全世界而言,目前已形成了从原材料、成型工艺、机械设备、产品种类及性能检验等较完整的工业体系,与其它工业相比,发展速度很快。当今复合材料的树脂基体仍以热固性树脂为主。根据2000年的统计,全世界树脂