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442629613金蟲 (小有名氣)
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【復(fù)合材料前沿】預(yù)浸料技術(shù)手冊(cè)（上）
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預(yù)浸料概述 預(yù)浸料是用樹(shù)脂基體在一定條件下浸漬連續(xù)纖維、織物和短切纖維所制成的樹(shù)脂基/增強(qiáng)材料組合體,是制造先進(jìn)復(fù)合材料部件的一種材料形式。 熱固性樹(shù)脂在高溫下經(jīng)過(guò)化學(xué)反應(yīng)完成固化，將預(yù)浸料轉(zhuǎn)化成高性能的固體結(jié)構(gòu)材料，也就是熱固性樹(shù)脂基復(fù)合材料，這種材料輕質(zhì)高強(qiáng)，經(jīng)久耐用，并且耐高溫，剛性好。 20世紀(jì)80年代的早期預(yù)浸料被認(rèn)為是一種特種材料形式，在航空業(yè)用于次級(jí)結(jié)構(gòu)，約占飛機(jī)結(jié)構(gòu)重量的5%。今天，預(yù)浸料已經(jīng)可以用于大型商用飛機(jī)的主結(jié)構(gòu)，在空客的A350上以及波音的B787上其用量已經(jīng)占飛機(jī)結(jié)構(gòu)重量的50%以上。其不但在航空航天上的應(yīng)用得到快速發(fā)展，而且在風(fēng)能、汽車、體育器材、工業(yè)機(jī)械等行業(yè)的應(yīng)用也與日俱增，以至于某些部件，出于對(duì)比強(qiáng)度、比剛度、疲勞性能、設(shè)計(jì)自由度的追求使得預(yù)浸料的使用超過(guò)了金屬，且有不斷增長(zhǎng)的趨勢(shì)。 本文主要內(nèi)容 概況 高性能復(fù)合材料的主要技術(shù) 為什么使用復(fù)合材料? 什么是預(yù)浸料? 預(yù)浸料應(yīng)用在哪里 纖維和織物的性能 纖維的性能 織物的編織形式有哪些？ 影響增強(qiáng)織物選擇的因素有哪些? 基體性能 什么是基體？ 不同熱固性樹(shù)脂的性能有哪些? 不同樹(shù)脂的溫度/力學(xué)性能如何比較？ 預(yù)浸料性能 為什么使用預(yù)浸料？ 預(yù)浸料是如何生產(chǎn)的？ 01 概況 高性能復(fù)合材料的主要技術(shù) 依照材料的性能和用量，預(yù)浸料和其它高性能復(fù)合材料技術(shù)的比較如下圖: 為什么使用復(fù)合材料? 復(fù)合材料具有重量輕、強(qiáng)度高、剛度好的特點(diǎn)。 什么是預(yù)浸料？ 預(yù)浸料由基體材料（樹(shù)脂）和纖維增強(qiáng)材料組成，用于復(fù)合材料部件制造。 預(yù)浸料應(yīng)用于哪些領(lǐng)域？ 02 纖維和織物的性能 什么是纖維的特性？ 作為增強(qiáng)材料，纖維為復(fù)合材料提供了超常的性能，例如優(yōu)異的比強(qiáng)度和比剛度，良好的熱、電、化學(xué)性能等，和金屬部件相比還能顯著減重。 織物的紡織形式有哪些? 織物至少有兩個(gè)方向的紗線紡織而成，即經(jīng)紗和緯紗。 不同的織物形式具有不同的鋪覆性能以及不同的纖維曲折程度，低曲折程度的纖維可以承載更高的載荷，提供更好的力學(xué)性能，因?yàn)槠淅w維更直；鋪覆性能好的織物則更容易鋪貼于型面復(fù)雜的模具。 織物方式可分為三種： 影響增強(qiáng)材料選擇的主要因素有哪些? 03 基體性能 什么是基體？ 在復(fù)合材料中，基體的作用是支撐纖維并將纖維粘合成一個(gè)整體，以及保持纖維的方向和位置，好的基體材料能夠盡可能多的將外部載荷傳遞給纖維。基體還決定了復(fù)合材料的耐環(huán)境性和最高使用溫度。 在熱固性樹(shù)脂基復(fù)合材料中，基體即是熱固性樹(shù)脂。 固化過(guò)程簡(jiǎn)單講就是預(yù)聚物的交聯(lián)反應(yīng)，一旦反應(yīng)完成，則聚合物就會(huì)完全固化。 熱固性樹(shù)脂的固化機(jī)理（以環(huán)氧樹(shù)脂為例）和不同組分的作用如下： 不同熱固性樹(shù)脂的性能 熱固性樹(shù)脂主要有三種類型：環(huán)氧樹(shù)脂，酚醛樹(shù)脂和雙馬來(lái)酰亞胺樹(shù)脂。下表歸納了每種樹(shù)脂的優(yōu)點(diǎn)和主要用途 不同樹(shù)脂的溫度/力學(xué)性能 04 預(yù)浸料性能 為什么使用預(yù)浸料？ 預(yù)浸料是如何生產(chǎn)的? 下期預(yù)告：預(yù)浸料工藝 |
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