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复合材料术语大全——不断更新

   日期:2016-08-15     来源:强国复合材料网    作者:小Q    浏览:1698    
核心提示:复合材料术语大全热压罐autoclave一种为固化树脂基复合材料制品按要求可提供加热和加压环境的密闭设备。热压罐属于高压容器,通
 复合材料术语大全

 热压罐

autoclave一种为固化树脂基复合材料制品按要求可提供加热和加压环境的密闭设备。热压罐属于高压容器,通常由罐体、真空泵、压气机、贮气罐、控制柜等组成。罐内的温度由罐内的电加热装置提供,压力由压气机通过贮气罐进行充压。通常情况使用空气,只在较高温度下使用氮气、二氧化碳等气体。 

热压罐成型

autoclave moulding热压罐成型是将复合材料毛胚、蜂窝夹芯结构或胶接结构用真空袋密封在模具上,置于热压罐中,在真空(或非真空)状态下,经过升温→加压→保温→降温和卸压过程,使其成为所需要求的先进复合材料及其构件的成型方法之一。用热压罐成型的复合材料构件多应用于航空航天领域等的主承力和次承力结构。该成型工艺模具简单,制件密实,尺寸公差小,空隙率低。但是该方法能耗大,辅助材料多,成本高。

热塑性复合材料缠绕成型

filament winding of thermoplastic composite是热塑性复合材料的成型方法之一。该方法是将已浸有热塑性基体树脂的纤维束或带缠绕在芯模上,同时用高能束流对缠绕点现场实施快速加热熔融,随着缠绕进程,预浸丝束边熔融边硬化。这种跟踪缠绕丝束熔融、硬化的过程是连续自动的,一般只适合于制作旋转体类的制件。该方法需要一个能产生高能束流的热源,常用的加热源有激光、热空气、红外线、微波等。

热塑性复合材料滚压成型

roll forming of thermoplastic composite是热塑性复合材料成型方法之一。该方法是用预先加热到软化温度的热塑性预浸料层片连续通过滚压模具成型,过程类似于金属的滚压成型,可实现自动化连续生产,生产效率高,适合大批量生产。

热塑性复合材料拉挤成型

pultrusion of thermoplastic composite是热塑性复合材料成型方法之一。该方法类似于热固性复合材料的拉挤成型,但浸渍工艺和模具与热固性复合材料拉挤成型方法不同。热塑性复合材料拉挤设备主要包括布纱装置、流态化床、加热模具、冷却模具、牵引机、控制系统、切割系统等几部分。一般用于生产杆、棒、管等型材;用织物增强时也可生产具有复杂截面的型材。产品的力学性能和表面质量都较好,适合大批量生产。

热塑性复合材料成型

forming of thermoplastic composite是由热塑性预浸料制备热塑性复合材料及其制品的工艺过程。与热固性复合材料成型工艺方法基本相同。常用的成型方法有:拉挤成型、注射成型、模压成型、热压罐/真空成型、缠绕成型、滚压成型、隔膜成型、热膨胀模成型等。与热固性复合材料成型不同的是,热塑性复合材料成型过程基体树脂不发生化学变化,其成型过程一般可分为熔融、融合和硬化三个阶段;已成型的制品经重新加热熔融后,还可以二次成型。热塑性复合材料基体树脂的熔点大多在300-400℃,接近热分解温度,所以成型温度要严格控制:温度太低树脂不能充分熔融、融合和流动;温度太高树脂会氧化、分解。熔融后要施加足够的压力,使预浸料层间充分接触,除去气泡,促使树脂流动,使树脂与纤维有良好的结合。该方法主要优点是:制件冷却到玻璃化温度以下便可卸压出模,整个成型过程比热固性复合材料成型过程要短。

热塑性复合材料对模热压成型

matched die press-forming of thermoplastic composite是热塑性复合材料成型方法之一。该方法是用阴模和阳模在热压机上使已加热软化的热塑性预浸料层片复合成所需要求的制件。为了获得均匀的压力和热传导,对模具的设计和加工要求很高,通常阴模用金属材料制成,阳模用耐热橡胶制成。该方法操作方便,生产效率较高;但成型时树脂不易流动,易造成制件分层和纤维排列畸变等缺陷。

热塑性复合材料橡胶垫热压成型

rubber pad press-forming of thermoplastic composite是热塑性复合材料成型方法之一。该方法是用一个橡胶垫对已加热软化的热塑性预浸料层片施压,使其紧贴于阳模外表面而成型。其特点与对模热压成型大致相同;可达到足够高的成型压力,但橡胶垫必须耐较高的成型温度。

热塑性复合材料隔膜成型

diaphragm forming of thermoplastic composite是热塑性复合材料成型方法之一。该方法是将热塑性预浸料层片夹在易脱模的可塑性变形的隔膜之间加热软化,再用气压使之紧贴模具而成型。隔膜应能在成型温度范围内被拉伸,常用的有高塑性铝箔或聚酰亚胺薄膜。

热塑性复合材料液压成型

hydroforming of thermoplastic composite是热塑性复合材料成型方法之一。该方法是用液压流体对已加热软化的热塑性预浸料层片施压,使其紧贴模具而成型。液压流体用弹性膜密封使之不发生泄漏,并可以达到很高的压力,压力分布较均匀,工艺周期短 

热塑性复合材料热压罐/真空成型

autoclave/vacuum forming of thermoplastic composite是热塑性复合材料成型方法之一。该方法是将热塑性预浸料层片两面贴上柔软的薄膜,置于模腔上方,加热到层片软化温度;然后腔内抽真空,外部施高压,使其贴合到模具上成型。 

热塑性复合材料热塑成型

thermoforming of thermoplastic composite是指热塑性复合材料在加热条件的二次成型。大多数热塑性基体是结晶型或半结晶型的,在结晶体熔点温度以下,结晶体熔融成流体,可进行塑性加工,冷却后重结晶成固体。根据这种原理对热塑性复合材料实现二次加工。一般是先压制成板材,然后在高温条件下把板材成型成符合要求的不同形状的制件。成型方法有模压、轧制。可成型帽型件、槽型件等。 

离心浇注成型

centrifugal casting moulding是一种利用筒状模具旋转产生的离心力将纤维、树脂和填料均匀地喷射到旋转的模腔内形成管状坯件,然后再成型的方法。也可以先将编织套、纤维毡或织物置于筒状模具内再喷射树脂形成坯件进行成型。主要设备为能旋转并可调节转速的筒状模具和树脂喷射管。该方法适合于制备筒状、管状和罐状的一类制件,其特点是制件壁厚均匀、外表光洁。

泡沫贮树脂成型

foam reserve resin moulding是一种复合材料泡沫夹层结构的成型方法。该方法是用刮涂法使树脂浸渍软质通孔泡沫塑料,两面铺贴织物铺层,在模具内用模压或其他方法加压使贮存于泡沫塑料中的树脂浸渍织物铺层,同时加热固化,制成夹层结构制件。可手糊成型,也可在机器上连续制作。该方法成型压力低,适合制造大型部件,但不能成型复杂制件。

机械加工[复]machining (composite)

是复合材料构件后加工的主要方法之一,即用机械方法对已成型的复合材料制件进行的第二次加工,以满足装配或连接的需要。常用机械加工方法有车、铣、钻、锯、抛光等。纤维复合材料的机械加工会出现一些常规材料所没有的问题,如纤维硬而脆(或坚韧),使刀具磨损大;树脂基体韧且不导热,加工时产生的热量不易散发,使树脂易粘附刀具;层合板复合材料在加工时极易分层等。应根据这些特点采取相应措施,如选择坚硬的金属合金刀具,选择合理的加工余量,制定专门的加工规范,加工时采取相应的润滑和冷却措施等。另外对韧性好的高强度纤维复合材料(如PBO纤维、芳纶、超高分子量聚乙烯纤维复合材料)的机械加工,需要特殊的工具,以保证加工质量。 

机械连接[复]mechanical joint (composite)

是复合材料连接方法之一,即用常规连接方式如铆接、螺钉连接、螺栓连接等将复合材料制件连接在一起形成整体结构的技术。复合材料机械连接接头的强度取决于复合材料的挤压强度和金属紧固件的剪切强度。机械连接的优点有连接强度高、传递载荷可靠、抗剥离性好、易于分拆和重新组合。主要缺点是在复合材料制件上钻孔时会破坏部分纤维的连续性,易引起分层,导致制件强度下降。因此在钻孔或装配时应按专门规范进行,机械连接主要用于受力较大的部件的连接。

机械连接破坏形式[复]failure mold of composite joint

复合材料机械连接的主要破坏形式有挤压破坏、拉伸断裂、剪切和劈裂等。机械连接的破坏形式与材料本身性能、载荷大小、纤维取向即铺层结构等有关。

热塑性复合材料的焊接[复]welding(fusion bonding) of thermoplastic composite

是热塑性复合材料一种特有的连接方法,即不需要借助胶粘剂,仅靠复合材料表面的树脂熔融和融合连接在一起的方法,其接头的耐热性和耐化学性能与复合材料制件相同,载荷分布均匀。焊接的工艺周期比胶结和机械连接短,易于自动化。按加热方式可分为电阻加热焊接、涡流加热焊接、电磁波加热焊接(激光或微波)、超声波焊接、摩擦焊接以及机械连接与焊接相结合的固紧件加热焊接等。

热塑性复合材料的胶接[复]adhesive bonding of thermoplastic composite

是热塑性复合材料连接方法之一,即用胶粘剂把制件粘接在一起。胶接工艺分四步:胶接表面处理、涂敷胶粘剂、加热(或加压)、胶粘剂固化(或硬化)。胶接的载荷分布比机械连接均匀。常用与热塑性复合材料树脂基体相同的树脂制成的薄膜作为热熔胶,其优点是接头与制件本身具有相同的耐热性和耐化学性能,工艺时间短,薄膜可无限期贮存。不同种的热塑性树脂薄膜也可用作为热熔胶,例如用聚醚酰亚胺(PEI)薄膜作为聚醚醚酮(PEEK)复合材料的胶粘剂,相容性好、连接强度高,是一种很有前途的方法。

二次胶接[复]second bonding (composite)

是指已固化了的两个或两个以上的不同复合材料制件,通过胶粘剂再次进行胶接固化的技术。二次胶接工序包括被粘表面处理、涂敷胶粘剂(喷、刷或铺胶膜)、胶接件装配和固化等过程。胶接质量除与胶粘剂性能、基体材质有关外,还取决于固化温度、固化时间、固化压力及环境因素等。胶接优点是不需要钻孔、可保持复合材料制件的结构完整性,同时可避免钻孔引起应力集中和承载面积减小;耐疲劳性好;表面光滑和密封性好;成本低。主要缺点是强度分散性大,可靠性低,接头剥离强度低。一般只适用于载荷能力较小的部位,也可采用混合连接方式,如胶-铆、胶-螺连接。

表面防护[复]surface protection of composite

为减缓复合材料的老化过程,延长制件的使用寿命,而在制件表面采取的防护措施。表面防护的内容和方式很多,通常是在制件表面施加一层具有保护功能的涂层,起到防热、防湿、防雷电、防腐和耐磨等作用。如在前沿迎风部位使用耐磨涂料,可抵御破坏性很大的沙蚀和雨蚀;在有防静电要求的部位涂以防静电涂料等。目前大多数涂料为环氧和聚氨酯涂料。环氧附着力强,耐介质性能好,能与多种面漆配合使用。聚氨酯涂料附着力强,硬度高,表面丰满光亮,具有耐油、耐热、耐湿、耐化学腐蚀、耐大气老化等优点,常作面漆使用。

热固性树脂基复合材料thermosetting resin matrix composite

以热固性树脂为基体的复合材料,是目前复合材料用量最多的品种。热固性树脂基体一般由树脂、固化剂与其他添加剂等构成,其树脂种类很多,常用的有酚醛树脂、糠醛树脂、不饱和聚酯树脂、环氧树脂、双马来酰亚胺树脂和聚酰亚胺树脂等。热固性树脂基复合材料所用的增强体有玻璃纤维、碳纤维、芳纶等,也可以是各种纤维织物、粒状填料、片状增强体。热固性树脂基复合材料的成型工艺,一般有手糊成型、缠绕成型、热压罐成型、模压成型、喷射成型、树脂传递模塑成型、反应式注射及挤出成型等。热固性树脂由于加入的固化剂种类不同,其固化反应机理不同,导致固化后复合材料使用要求存在差异。固化剂决定固化温度,而固化温度决定使用温度,根据固化温度的不同通常可分为低温固化(一般指室温)、中温固化(125±5℃)和高温固化(170℃以上)。对于聚酰亚胺类的热固性树脂复合材料,固化温度多在200~350℃。复合材料的使用温度与固化温度有关,一般使用温度高要求固化温度也高。热固性树脂基复合材料比强度和比模量高,耐疲劳与减震性好,耐烧蚀性与阻燃性好,介电性也好。其应用广泛,如用于交通运输工业、机械制造工业、建筑业、化工与电器工业等领域。除聚酯树脂复合材料广泛用于制造日用工业品外,环氧树脂复合材料、聚酰亚胺复合材料主要用于航空航天工业。

室温固化树脂基复合材料 room temperature curing resin matrix composite

可在室温下固化成型的树脂基复合材料。常用树脂有不饱和聚酯和环氧树脂。前者一般以苯乙烯等烯类单体为交联剂,以过氧化环己酮等为引发剂,在萘酸钛等促进剂作用下进行固化;后者一般为双酚A型环氧树脂,相应的固化剂有脂肪族多元胺等。制品具有较好的物理、化学和机械性能,但一般只能在室温或稍高温度下使用。室温固化复合材料工艺简单,无需加热设备,常采用接触压成型和喷射成型,适于制造大型结构件(如车身、船体等)及对耐湿性无太高要求的制件。

中温固化树脂基复合材料intermediate temperature curing resin matrix composite

可在中温(80~120℃)下固化成型的树脂基复合材料。常用树脂有不饱和聚酯和环氧树脂。前者采用过氧化苯甲酰叔丁酯等中温下可分解的引发剂,后者主要是双酚A型环氧树脂,相应的固化剂有咪唑及其衍生物等。这种复合材料具有良好的力学性能和化学稳定性,可在中温或较高温度下使用,各种性能高于室温固化树脂基复合材料而工艺又比高温固化简单。常用成型方法有接触压成型、模压成型、缠绕成型、拉挤成型、喷射成型、反应性注射成型等 

高温固化树脂基复合材料high temperature curing resin matrix composite

可在高温(一般指170℃以上)下固化成型的树脂基复合材料。常用树脂有酚醛和环氧树脂。前者包括两类:热塑性酚醛树脂采用六亚甲基四胺(乌洛托品)固化剂,热固性酚醛树脂固化温度约为170℃。酚醛树脂的高温固化需要在高压下进行。环氧树脂高温固化剂有芳香胺,如DDM、DDS、MPSA,二元酸酐,如顺丁烯二酸酐、邻苯二酸酐和双氰胺等。高温固化树脂基体结构紧密,热稳定性好、强度高、耐化学腐蚀性和耐大气老化性能优良,并且预浸料具有较长的适用期。但是工艺条件复杂,需要高温加热设备。成型方法有接触压成型、缠绕成型、模压成型和热压罐成型等。 

不饱和聚酯树脂基复合材料unsaturated polyester resin matrix composite

以不饱和聚酯树脂为基体的复合材料。不饱和聚酯是不饱和二元酸及饱和二元酸与二元醇的缩聚物,是目前用量最大的复合材料基体树脂,大多以玻璃纤维及其制品为增强体。这类复合材料综合性能优良,有较高的强度和良好的耐化学腐蚀、介电及透波性能,价格低廉;但是耐热性较低,制品收缩率大。其成型工艺优良,可在常温常压下采用多种方法成型,如接触压成型、模压成型、缠绕成型、拉挤成型、喷射成型及反应性注射成型等,其中接触压成型特别适合大型部件的制造。不饱和聚酯树脂复合材料作为绝缘、耐腐蚀的结构材料广泛应用于机械制造、交通运输、建筑装饰、石油化工、电子电器,如风机叶片、船体、车身、贮缸、管道、电路板、雷达罩等。

环氧树脂基复合材料epoxy resin matrix composite

以环氧树脂为基体的复合材料。环氧树脂分子中一般含有两个以上环氧基团,按分子结构不同可分为缩水甘油醚、缩水甘油酸、缩水甘油酯以及脂肪族、脂环族环氧树脂等类型;其固化剂种类有很多,主要有多元脂肪酸酐及芳香酸酐、叔胺类以及某些低聚物等,根据要求可选择不同固化体系。增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、芳纶及其制品等。这类复合材料具有较高的强度与模量和良好的尺寸稳定性、耐化学腐蚀性和耐霉菌性。耐热性与固化剂有关,一般介于酚醛树脂和不饱和聚酯之间。环氧树脂对各类纤维有良好的浸润性和粘附性,成型工艺性好,可通过选择不同的树脂固化体系实现室温、中温、高温固化,固化时无挥发分、孔隙率低、收缩率小。通常采用接触压成型、模压成型、热压罐成型、缠绕成型、RTM成型、反应式注射成型和挤出成型等。环氧树脂基复合材料多为高性能复合材料,广泛应用于航空、航天、机械、电器、化工等工业领域。 

多官能度环氧树脂(基)复合材料multiifunctional epoxy resin matrix composite

是环氧树脂基复合材料的一种。所采用的树脂基体为多官能度环氧树脂,即该类环氧树脂平均每个分子中含有至少三个环氧基团,如AGF-90为三官能团环氧树脂,AG-80为缩水甘油胺类四官能度环氧树脂,其特点是粘度低,活性大,交联密度高,对常见的各种增强纤维如玻璃纤维、碳纤维及有机纤维等具有良好的浸润性与粘附性。固化剂通常最好选胺类和酸酐类,尤其以芳香胺如DDM、DDS合适。这种复合材料具有较高的耐热性和力学性能,并具有良好的耐腐蚀性、耐候性和介电性能等。缺点是较脆,常需加入增韧剂或其他树脂混用。常用的成型方法与环氧树脂基复合材料基本相同。

环氧酚醛树脂基复合材料epoxy phenolic resin composite

以环氧酚醛树脂为基体的复合材料。环氧酚醛树脂是低分子量线性酚醛树脂在碱性催化剂作用下与过量的环氧丙烷反应制得的一种多环氧化酚醛树脂。室温下一般呈高粘度或半固体状态,对常见的各种增强材料如玻璃纤维、碳纤维和芳纶等都具有良好的浸润性和粘附性。其特点是环氧基含量高,固化后树脂交联密度大。可采用一般环氧树脂固化剂进行固化,如叔胺、酸酐及咪唑类等。这类复合材料的耐热性介于环氧树脂和酚醛树脂复合材料之间,成型工艺性较酚醛树脂好,收缩率也较低。成型方法与环氧树脂基复合材料相同。

酚醛树脂基复合材料phenolic resin composite

以酚醛树脂为基体的复合材料。酚醛树脂基复合材料主要以无机或有机粉状填料、短纤维、玻璃纤维及其制品为增强体,较少采用碳纤维、芳纶等。酚醛树脂是世界上用于复合材料的最早使用的树脂基体。通常有热塑性与热固性两种树脂类型,前者需要借助固化剂固化成型;后者可自身在高温下固化成型。酚醛树脂复合材料具有良好的耐热性、耐烧蚀性、抗蠕变性、尺寸稳定性、阻燃性、耐磨性、耐腐蚀性以及介电性能,缺点是制品收缩率高,脆性大,需在高温、高压下成型。酚醛树脂基复合材料不仅用作航天领域的烧蚀材料,而且广泛应用于机械制造、电子电器、建筑、化工等领域。

低压酚醛树脂基复合材料low presure phenolic resin composite

是酚醛树脂基复合材料的一种,其基体是低压酚醛树脂。低压酚醛树脂是指可以在较低压力(一般为0.3~3MPa)下成型的酚醛树脂。这种树脂通常有两种来源,一种是苯酚、甲醛在氢氧化钡催化作用下缩合得到的高邻位低压酚醛树脂,具有粘度低、挥发分少、固化速度快等特点;另一种是用聚乙烯醇缩丁醛等改性的低粘度热固性酚醛树脂。低压酚醛树脂复合材料具有高压酚醛树脂复合材料的许多特性,如耐热性好、可在180~200℃下长期使用;介电性、耐磨性、抗蠕变性、尺寸稳定性优良;价格低廉等。突出优点是成型压力低,克服了高压酚醛树脂设备庞大、操作复杂、不能成型较大型制件的缺点,适合真空、袋压、热压罐、接触、缠绕及层压等成型方法。广泛应用于航空航天及化工领域等。 

高压酚醛树脂基复合材料high presure phenolic resin composite

是酚醛树脂基复合材料的一种,其基体是高压酚醛树脂。高压酚醛树脂是指需在较高压力(一般为5~50MPa)下成型的酚醛树脂。这类复合材料耐热性高、尺寸稳定性好,吸水性小,介电性能优异,耐烧蚀,耐腐蚀等特点。通常用模压成型。主要用于制作各类耐热、耐磨、绝缘制品,小型结构件及各种层压板,用于电气仪表、机械制造及其他工业领域。 

改性酚醛树脂基复合材料 modified phenolic resin composite

以改性酚醛树脂为基体的复合材料。为满足复合材料性能及工艺要求,一般需要对普通酚醛树脂进行改性。改性途径很多。用聚乙烯醇缩丁醛、丁氰橡胶等可改性酚醛树脂脆性;用硼酸、有机硅树脂可改性其耐磨和耐然性;用环氧树脂、氨基树脂可改善其粘附性、力学性能及可装饰性;用封闭酚羟基方法可增加酚醛树脂的耐碱性及吸湿性;用环氧氯丙烷与酚羟基反应可获得工艺性好的环氧酚醛树脂等。改性酚醛树脂复合材料常采用真空袋、热压成型和缠绕成型;有时也采用模压、拉挤、注射等成型方法。这类复合材料作为耐高温、耐烧蚀材料主要应用于航空航天及其他领域。 

双马来酰亚胺树脂基复合材料bismaleimide resin composite

以双马来酰亚胺为基体的复合材料。双马来酰亚胺(BMI)是由马来酸酐和芳香二胺经缩合反应得到的热固性树脂,分子量小,分子两端带有活泼双键,可自聚,也可与烯类单体及其齐聚物或不同结构的双马来酰亚胺的齐聚物进行二元或三元共聚,还可与胺类单体进行加成反应,可得到许多改性树脂品种。常用的增强纤维有碳纤维、石墨纤维及混杂纤维,玻璃纤维也有少量使用。这类复合材料耐温性好,可在180~200℃下长期使用,耐湿热和老化性能优良,燃烧时少烟、低毒;工艺性良好,适合于接触压成型、缠绕成型、热压罐成型和模压成型等。 

改性双马来酰亚胺树脂基复合材料modified bismaleimide resin composite

以改性双马来酰亚胺为基体的复合材料。双马来酰亚胺(BMI)具有突出的耐温性能,但脆性大,断裂应变低,固化温度高,作为高性能复合材料基体,必须改性后使用。有多种改性途径:烯丙基苯衍生物或丙稀基化合物可通过与BMI分子的烯类链扩展反应和较高温度下进行的交联反应形成交联网络,具有良好的韧性;还可采用橡胶、低分子量热塑性塑料与BMI共混改性,形成半互穿网络,以达到改善韧性的目的。用途和工艺方法参见“双马来酰亚胺树脂基复合材料”。

脲醛树脂基复合材料urea-aldehyde resin composite

以脲醛树脂为基体的复合材料。脲醛树脂是脲与醛在酸性或碱性介质中加热缩聚而成,属热固性树脂。脲醛树脂复合材料主要有两种形式。(1)压塑粉:有脲醛树脂、填料(如纸浆、木粉)和其他添加剂混合加工而成的粉状填料,在130~150℃下可模压呈各种制品,主要用于制造耐水性和介电性要求不高的制品如电插头、开关、机器手柄、仪表外壳、旋钮、日用品等。(2)层合板:由浸渍了脲醛树脂的纸、棉织物与玻璃纤维织物经烘干制成浸胶布,然后叠合、压制而成。层合板耐热、耐弱酸与碱、耐油与脂肪,刚度与强度较好,主要用于制造内装饰贴面板和收音机外壳等。

聚氨酯树脂基复合材料polyurethane resin matrix composite

以热固性聚氨酯树脂为基体的复合材料。热固性聚氨酯是多壬二酚(PAPI)与高分子量多元醇的缩聚产物。常用的增强纤维是短切或研磨的玻璃纤维与碳纤维。由于未固化聚氨酯热固性体系在室温下是流动性很好的液体,并可迅速固化转变为不溶不熔的状态,因此常采用增强反应注射模塑工艺。碳纤维增强聚氨酯复合材料的主要优点是密度低,强度与低温冲击韧性好,热膨胀系数低,与模具钢材的热膨胀系数相近,弯曲模量比未增强聚氨酯基体高1倍。聚氨酯复合材料在汽车工业中有重要的应用,如制造车盖、发动机罩栅板、阻流板、仪表板、保险杠等。 

热固性聚酰亚胺树脂基复合材料thermosetting polyimide resin matrix composite

以热固性聚酰亚胺树脂为基体的复合材料。聚酰亚胺树脂是一类分子链上含酰亚胺基的聚合物的总称。品种很多,一般以四元羟酸二酐与二元伯胺缩聚而成,有热固性与热塑性之分。热固性的有均苯型聚酰亚胺、酮酐型聚酰亚胺、NA基封端聚酰亚胺、乙炔基封端聚酰亚胺、聚苯并咪唑型聚酰亚胺等,它们都是耐高温聚合物,可在250℃左右长期使用,短期使用温度可达300~400℃。均苯型聚酰亚胺还有优良的低温性能,最低使用温度达-240℃。所有的热固性聚酰亚胺都具有出色的力学性能与介电性能、优良的耐辐照性能、耐燃性、耐磨性、耐溶剂性,是高性能复合材料的重要树脂基体。其复合材料的主要形式有两种:一种是由玻璃纤维、碳纤维及其织物增强的用作结构的复合材料,另一种是由石墨、二硫化钼填充的可用作自润滑耐磨制件的模塑料。

三聚氰胺甲醛树脂基复合材料melamine formaldehyde matrix composite

以热固性三聚氰胺甲醛树脂为基体的复合材料。三聚氰胺甲醛树脂是由三聚氰胺与甲醛在酸性或碱性介质中缩聚而成的。根据增强体的不同,可得到不同形式的复合材料,如纤维增强模塑料、层合结构、压塑粉。该类复合材料广泛应用于高级电工绝缘制品,如防爆电器配件、电动工具绝缘部件、耐电弧的工业配件。压塑粉还常用于制造日用品、餐具等。

有机硅树脂基复合材料silicone matrix composite

以有机硅树脂为基体的复合材料。有机硅树脂通常由有机氯硅烷经水解缩合而成,分子上有活性基团,可进一步固化,属热固性树脂。有机硅树脂最大的特点是兼具优良的耐热性、电绝缘性与耐电弧性、且受湿度的影响极小,但力学性能较差。其复合材料主要有四种形式,如有机硅玻璃漆布、有机硅层压塑料、有机硅云母制品、有机硅模压塑料。

互穿网络树脂基复合材料interpenetrating matrix network composite

以具有互穿网络结构的树脂为基体的复合材料。制备互穿网络树脂基复合材料时,通常是将两种或两种以上的预聚体树脂体系混合物与填料或增强纤维混合,制成模塑料,或用混合预聚体树脂的溶液浸渍增强纤维(或其织物)制成预浸料,然后以各种方式把它们压制成复合材料制品。用具有互穿网络结构的树脂作复合材料的基体,目的是为了克服单一热固性树脂基体的弱点。如环氧树脂基复合材料比较脆,而聚氨酯-环氧互穿网络树脂复合材料的韧性就比较高。又如聚酯复合材料的撕裂强度与耐磨性不足,而聚氨酯-聚酯互穿网络复合材料即使在高温下其撕裂强度与耐磨性也很出色,可用于履带车辆。

半互穿网络树脂基复合材料semi-interpenetrating matrix network composite

以具有半互穿网络结构的树脂为基体的复合材料。具有半互穿网络结构的树脂是一种交联高聚物与一种线性高聚物互相贯穿的共混物,具有良好的综合性能。如将热固性树脂与热塑性树脂制成半互穿网络结构树脂,可获得兼具良好加工性与韧性的高性能复合材料树脂基体。半互穿网络结构的树脂其性能取决于四个因素:组元高聚物的性能,组元高聚物之间的配比,制备工艺参数,控制相形态与相稳定性有关的热力学与动力学参数。一般热塑性树脂的含量以20~40%为宜。 

热塑性树脂基复合材料thermoplastic resin matrix composite

以热塑性树脂为基体的复合材料。常用的热塑性树脂基复合材料的基体有聚丙烯(等规)、聚酰胺、饱和聚酯、聚苯硫醚、聚醚酮、热塑性聚酰亚胺、聚苯醚、聚砜和聚四氟乙烯等。该类复合材料常用的增强纤维有玻璃纤维、碳纤维、芳纶等。与热固性树脂基复合材料相比,热塑性树脂复合材料具有韧性高、成型工艺简单、吸湿性小、容易修补、可作二次成型、预浸料在室温下可无限贮存等优点。其成型工艺方法参见“热塑性复合材料成型”。 

聚苯硫醚基复合材料polyphenylene sulfide matrix composite

以聚苯硫醚(PPS)树脂为基体的复合材料。聚苯硫醚树脂是以二氯苯和硫化钠为原料,通过自缩聚制得。其玻璃化转变温度为85℃,熔融温度为285℃,具有极高的热稳定性,在400℃空气中保持稳定。聚苯硫醚树脂有优良的耐燃性、耐化学性,但冲击韧性较低。用纤维增强后,冲击强度大幅度提高,耐热性与其他力学性能也得到全面改善。常用的增强纤维有玻璃纤维、碳纤维与芳纶。复合形式有模塑料、可冲压片材、预浸布、毡或预浸带。其成型方法参见“热塑性复合材料成型”。 

聚醚醚酮基复合材料polyether ether ketone matrix composite

以聚醚醚酮(PEEK)树脂为基体的复合材料。聚醚醚酮树脂是用4,4’-二氟苯酮、对苯二酚和碳酸钠或碳酸钾为原料,以苯酚为溶剂缩聚而成。其熔融温度为334℃,玻璃化转变温度为143℃。纤维增强后可在310℃连续使用。具有优良的韧性与耐疲劳性、高温耐磨性、阻燃性,尤其耐热水与蒸汽。聚醚醚酮复合材料是高性能先进复合材料之一。可用热压罐或模压工艺成型,也可以缠绕成型。与碳纤维增强环氧复合材料相比,它的层间断裂韧性高1个数量级,强度高25%,疲劳寿命高1倍。这种复合材料对冲击损伤不敏感,在结构设计中损伤容限较大。在航空等工业领域中有重要的应用前景。 

聚醚酮酮基复合材料polyether ketone ketone matrix composite

以聚醚酮酮(PEKK)树脂为基体的复合材料。聚醚酮酮的玻璃化转变温度为156℃,熔融温度为338~384℃,取决于合成路线。它与聚醚醚酮、聚醚酮都属于聚芳醚酮类,具有优良的电性能、耐燃性、耐辐照性、耐溶剂性等。与聚醚醚酮相比,聚醚酮酮的耐热性较高,而力学性能略低;聚醚酮酮制品较脆,但加工中流动性好。聚醚酮酮复合材料中常用的增强纤维是玻璃纤维和碳纤维。其成型工艺方法与聚醚醚酮基复合材料基本相同。 

聚醚酮基复合材料polyether ketone matrix composite

以聚醚酮(PEK)树脂为基体的复合材料。聚醚酮的玻璃化转变温度为162℃,熔融温度为371℃。聚醚酮与聚醚醚酮树脂、聚醚酮酮都属于聚芳醚酮类,具有优良的电性能、耐燃性、耐辐照性、耐溶剂性等。与聚醚醚酮相比,聚醚酮的耐热性更高,能在260℃下长期使用,强度与模量也更高,但韧性相对差一些。聚醚酮复合材料中常用的增强纤维是玻璃纤维与碳纤维。聚醚酮复合材料的力学性能与耐热性均高于聚醚醚酮复合材料。在机械工业与航空航天工业中,可代替铝合金构件。

聚醚砜基复合材料polyetherfone matrix composite

以聚醚砜(PES)树脂为基体的复合材料。聚醚砜又叫聚苯醚砜、聚苯砜醚和聚芳醚砜,是聚砜类中的一种。有较高的耐热性,能在180℃下长期使用。有良好的耐溶剂性,用苯、甲苯等清洁剂清洗不开裂。与金属如铜、银、铝等粘结良好。带金属嵌件的注塑制品无应力开裂现象,还能焊接。有出色的电性能,并在20~200℃范围内不随温度变化。制品主要采用注塑成型,主要用于电子电气部件,如印刷电路板、接线柱、密封头、线圈架等。在汽车工业中可用于制造传动装置等。

聚砜基复合材料polysulfone matrix composite

以聚砜树脂为基体的复合材料。聚砜是有砜基(—SO2—)和芳环的线性高聚物,有双酚A-聚砜、聚芳砜与聚醚砜三种。通常把双酚A-聚砜称为聚砜,属无定形。其制品耐热性好,能在150℃下长期使用,有高度的化学稳定性和自熄性,出色的电绝缘性和力学性能,吸水性小,尺寸稳定性高,是一种优质工程塑料。聚砜基复合材料制品主要采用注塑成型、挤塑成型与模压成型,可用于无线电工业、仪表工业、纺织工业与汽车工业等。 

热塑性聚酰亚胺基复合材料thermoplastic polyimide resin matrix composite

以热塑性聚酰亚胺树脂为基体的复合材料。热塑性聚酰亚胺有单醚酐型聚酰亚胺、双醚酐型聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、氟酐型聚酰亚胺与顺酐型聚酰亚胺。其中除氟酐型聚酰亚胺能在250℃以上长期使用,属耐高温暖聚合物外,其他树脂的耐热温度均低于250℃。但是都有出色的力学性能与介电性能,优良的耐辐照性、耐燃性、耐腐蚀性和耐有机溶剂性。成型方法有热压成型、模压成型、注射成型和挤出成型等。可用作先进复合材料构件,如宇航结构件、飞机零件、喷气发动机零件、雷达天线罩等。

聚甲醛树脂基复合材料polyformaldehyde matrix composite

以聚甲醛树脂为基体的复合材料。聚甲醛是甲醛的均聚物与共聚物的总称。聚甲醛是线形结晶高聚物,其力学性能优良,刚度高、耐冲击、耐蠕变,尤其是耐疲劳性极好,同时还有良好的自润滑性、耐磨性与耐化学性,是一种性能优良的热塑性树脂基体。聚甲醛复合材料制件主要采用注塑、挤塑、吹塑等工艺成型。可用于制造汽车、机械、精密仪器、通讯设备中的结构零件,特别是用来制造耐磨损并承受高负荷的零件,如齿轮、轴承等,也常用于制作自来水、煤气工业中的管材与阀门之类的零部件 

聚全芳香酯树脂基复合材料wholly aromatic polyester matrix composite

以聚全芳香酯树脂为基体的复合材料。聚全芳香酯树脂是一类分子主链全由苯环与酯基组成的高聚物。典型的代表是聚苯酯-聚羟基苯甲酰(也叫羟基苯甲酰聚酯),高度结晶,在400℃下几乎不流动,450℃结晶也不能完全破坏。热稳定性非常好,可在316℃下长期使用,在317-427℃下短期使用。与其他热塑性树脂相比,它的热导率位居之首。其复合材料制品采用注射、增强注射与模压工艺成型。主要用于尺寸精度高的制品如集成电路、半导体、真空管用接线柱与插座零部件,高温下耐疲劳、刚性好的耐热线圈骨架,高温下耐摩擦磨耗的轴承,高负荷下的轴承以及其他耐高温自润滑密封制品。主要用于汽车、电器电子工业等。

聚丙烯基复合材料polypropylene matrix composite

以有规立构聚丙烯树脂为基体,用纤维(或其织物)增强或无机填料填充制得的复合材料。有规立构聚丙烯是一种结晶塑料,玻璃化转变温度为-10℃,熔点176℃,与未增强聚丙烯塑料相比,玻璃纤维增强聚丙烯的力学性能大幅度提高。玻璃纤维含量为20%的增强聚丙烯的拉伸强度为75MPa、弯曲弹性模量为48Gpa,低温冲击强度提高约1倍。此外制品收缩率低、抗蠕变性与耐热性也有提高。常采用挤出成型工艺,可用于汽车、建筑、电子、化工等领域。加入填料还可以作屏蔽材料。 

聚碳酸酯基复合材料polycarbonate matrix composite

以芳香族聚碳酸酯树脂为基体的复合材料。芳香族聚碳酸酯在一般工艺条件下为无定形。具有透明度高、刚性好、耐蠕变、尺寸稳定性好、韧性(尤其是低温韧性)好等优良的综合性能,但耐环境应力开裂能力较差。聚碳酸酯基复合材料主要用短切玻璃纤维增强。纤维含量为10~40%时,其复合材料的拉伸强度可提高1-1.5倍,开裂能力提高5-7倍,耐热温度提高约15℃,线膨胀系数降低至1/4-1/2。通常采用注射挤出和挤出吹塑工艺成型,用于汽车工业与仪表工业等。 

聚四氟乙烯基复合材料polytetrafluoroethylene matrix composite

以聚四氟乙烯树脂为基体的复合材料。聚四氟乙烯是四氟乙烯的均聚物,属非极性结晶高聚物。熔融温度为327℃,可在-250~+260℃范围内长期使用。具有特别优良的耐酸碱腐蚀性,有“塑料王”之称。电绝缘性优良,且不受环境温度与湿度的影响。有出色的自润滑性,有突出的表面不粘性。缺点是强度较低;熔体粘度极高,难以用普通热塑性塑料的加工方法成型,必须用烧结工艺成型制品。聚四氟乙烯经纤维增强与填料填充后,强度、刚度、抗蠕变性等都有大幅度提高。主要用作覆铜板基材、电气插接件、自润滑轴承、密封垫等。氟化锂填充聚四氟乙烯还可制成热释光材料。

聚苯并咪唑基复合材料polybenzimidazole matrix composite

以聚苯并咪唑树脂为基体的复合材料。聚苯并咪唑属杂环聚合物,玻璃化转变温度为480℃,能在270℃长期使用,400℃短期使用,是目前耐高温性能最好的树脂,低温性能也优良,即使在-190℃也不发脆。有自润滑性,常用其模压制品作耐热自润滑轴承。用纤维或无机填料进行填充或增强后,可作航空、航天用高级复合材料。如用二氧化硅纤维增强聚苯并咪唑得到的复合材料可作雷达天线罩的结构材料。

玻璃纤维增强树脂基复合材料 glass fiber reinforced resin matrix composite

俗称玻璃钢,是以玻璃纤维及其制品或短切纤维增强的树脂基复合材料。现代复合材料是从玻璃纤维复合材料开始的,是目前用量最多的一种复合材料。玻璃纤维是由熔融玻璃快速抽拉而成的细丝,直径一般为5~20μm,纤维越细,性能越好。按原料组分可分为有碱、中碱、无碱和特种玻璃纤维。制品主要有玻璃布,按编织方法不同,有平纹、斜纹、缎纹、单向、无捻布等,其性能、价格不同,如缎纹布拉伸、弯曲强度较平纹布好。常用的树脂基体有不饱和聚酯、环氧、酚醛树脂及热塑性的聚丙烯、尼龙、聚苯醚树脂等,其中不饱和聚酯工艺性能好,最为常用。玻璃纤维在复合前需进行表面处理,除去浸润剂,有利于提高与树脂的粘附力和耐湿性。该种复合材料与其他复合材料一样具有性能的可设计性,轻质高强;耐腐蚀性能好,可耐氢氟酸和浓碱外的大多数化学试剂;绝缘性好,透波率高;绝热性好,超高温下可大量吸热,成本低。缺点是模量低,长期耐温性差。适于多种成型方法,如接触压成型、热压罐成型、缠绕成型、模压成型、树脂传递模塑成型、注射成型和拉挤成型等。广泛应用于机械制造、石油化工、交替运输、航空航天及建筑等工业领域中。如制造车身、船体等大型结构件、飞行器结构件、雷达罩、印刷电路板及耐腐蚀贮罐、管道、保温结构等。

碳纤维增强树脂基复合材料 carbon fiber reinforced resin matrix composite

以碳纤维或石墨纤维及其制品增强的树脂基复合材料,是目前应用最多的一种先进复合材料。碳纤维是以有机原丝为主要原料,经预氧化、碳化、石墨化得到。按力学性能分为中强中模型、高强型和高模型三种,碳纤维增强体织物有平纹布、缎纹布、无纬布及三向编织物等。常用的树脂为环氧树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺树脂、双马来酰亚胺树脂、聚醚醚酮树脂及聚苯硫醚树脂等。碳纤维树脂复合材料具有比强度高、比模量高、热膨胀系数很小、导电、自润滑性好等优良性能,但冲击强度与层间剪切强度偏低。碳纤维复合材料常采用热压成型、缠绕成型、特别是用作航空航天结构件需要热压罐成型,目前主要应用于航空航天工业中作主、次及非承力结构材料,如机翼、副翼、尾翼、喷管、火箭壳体等,少量用于某些医疗器械、体育用品及自润滑耐磨机械零件,如齿轮、轴承等。

芳纶增强树脂基复合材料 aramid fiber reinforced resin matrix composite

用芳纶及其制品增强的树脂基复合材料,是先进复合材料的一种。芳纶即芳香族聚酰胺纤维,主要是由对苯二胺与对苯二酰氯缩聚后,经液晶纺丝而成,制品有平纹、斜纹、缎纹布及其他织物。常用的树脂基体为环氧树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺树脂、聚苯硫醚树脂等。该类复合材料具有比强度高、比模量高、耐热、耐疲劳、抗蠕变、负的热膨胀系数及阻燃性能优良等特点。但压缩强度和剪切强度较低。适用各种成型方法,如缠绕成型、热压罐成型、接触压成型、模压成型、注射成型及拉挤成型等。主要应用于航空航天及军工生产中,如制造飞行器整流罩、方向舵、火箭发动机壳体及防弹装甲等,也可用于体育和医疗器械。

混杂纤维增强树脂基复合材料 hybrid fiber reinforced resin matrix composite

由两种或两种以上的纤维增强同一种树脂基的复合材料。常用于混杂的纤维有碳纤维、玻璃纤维、芳纶及硼纤维。树脂基体主要是环氧树脂、聚酰亚胺树脂、双马来酰亚胺树脂、酚醛树脂及某些高性能热塑性树脂。纤维混杂方式有束内混杂、层内混杂、层间混杂、夹芯混杂、层内、层间与夹芯综合混杂以及纤维组合混杂等,前三者较常用。通过混杂,可突出结构设计与材料设计的统一性,满足综合性能要求,提高和改善单一复合材料的某些性能,也可用以降低成本。如将玻璃纤维与碳纤维混杂可提高碳纤维复合材料的冲击性能,同时降低成本,而碳纤维又提高了玻璃纤维复合材料的模量、强度和耐疲劳性能;芳纶与碳纤维的混杂则将前者良好的韧性和后者较高的压缩性能结合起来,达到互补效果。适用一般成型方法,如接触压成型、热压罐成型、模压成型等。广泛应用于航空、航天、交通运输、机械制造及建筑等工业领域中,如火箭发动机壳体、直升飞机旋翼、卫星天线以及船体、建筑用工字梁等。

短切纤维增强树脂基复合材料 short cut fiber reinforced resin matrix composite

以短切纤维增强的树脂基复合材料。应用最多的是短切玻璃纤维、中等模量的碳纤维、石棉纤维也有少量使用。短切纤维一般均由连续纤维切割而成,长度在3~50mm之间,根据成本、强度、与树脂基体的匹配及工艺要求可灵活选用。常用的树脂基体由热固性树脂、乙烯基树脂和热塑性的尼龙、聚碳酸酯、聚丙烯等两大类型。短切纤维的增强机理与连续长纤维不同,其复合材料力学性能,尤其是抗疲劳性能明显低于长纤维增强复合材料。但是利用短切纤维的随机取向,可获得各向同性材料,以满足不同受力状态要求。成型方法以模压和注射为主,也常用离心浇注与喷射。这种复合材料易实现制造过程的自动化及提高产品精度,广泛应用于汽车、机械、建筑及化工等领域中。

颗粒填充树脂基复合材料 particle reinforced resin matrix composite

以颗粒状物料填充增强的树脂基复合材料。常用的颗粒(粉)状填充剂(填料)有无机类的石英粉、滑石粉、石棉粉、云母粉及某些金属氧化物和有机类的木粉、石墨粉、碎棉绒等。常用的树脂基体有酚醛树脂、氨基树脂、环氧树脂及某些热塑性树脂。采用颗粒填充可提高介电性、耐热性、导热性、硬度及降低成本等,但其力学性能普遍低于短切纤维增强树脂基复合材料。成型方法主要有模压、浇注和注塑,前者适于酚醛、氨基树脂,中者适于环氧树脂,后者多适于热塑性树脂。成型前通常需将填料填充剂与树脂混合均匀,制成压塑粉。强度虽不如金属,但密度小,因而比强度、比模量较高,可代替有色或黑色金属制造的各种耐磨零件,电气绝缘制品等,广泛应用于机械、电子、建筑、化工及航空航天工业中。

树脂基复合材料层压板resin matrix composite laminate

以树脂为基体与片状增强体通过模压或LCM工艺等复合而成的复合材料层合板。该层合板可分为树脂基纤维层压板、树脂基纸层压板、树脂基布层压板和树脂基木质层压板。分别参见“树脂基纤维层压板”、“树脂基纸层压板”、“树脂基布层压板”和“树脂基木质层压板”条目。

树脂基纤维层压板resin matrix fiber laminate

以树脂为基体的片状预浸料或预成型体经模压或LCM工艺复合而成的复合材料层合板。具体内容见“热固性树脂基复合材料”和“热塑性树脂基复合材料”条目。

树脂基纸层压板resin matrix paper laminate

由树脂浸渍的纸张叠合压制而成的层合板。常用的纸张有硫酸盐、亚硫酸盐或它们的混合物与棉纤维或木浆混合制成的纸张等。树脂浸渍纸张的方法有两种:用树脂溶液(湿法)或熔融树脂将纸张浸透,称浸渍法;在造纸过程中将树脂与纸浆直接混合,得到浸有树脂的纸张,称打浆法。层合板压制在多层油压机上和较高温度及压力下进行,压制时间由板厚度决定,纸张吸水性大,制造过程需要很好的干燥条件。这种层压板主要用于电气、建筑、装饰及一般工业中。

树脂基布层压板resin matrix cloth laminate

由树脂浸渍的布叠合压制而成的层合板。布有多种,有机类的有棉布、麻布、合成纤维布和碳布等,无机类的有玻璃布和石棉布等。布的材料与品种很大程度上决定了布层压板的性能。树脂浸润布通常在浸胶-干燥机上进行,方法有溶液(清漆)法,乳液法和直接用熔融树脂浸润法等,压制通常在多层油压机上进行,温度和压力较高,时间取决于板厚。布层压板除介电性能好外,还具有低的缺口效应、低摩擦系数和低磨损率,可作绝缘器件、齿轮、轴承、轮子和桨叶等,可广泛应用于电子、电气、机械制造及建筑工业领域。

树脂基木质层压板resin matrix wood laminate

由浸润过树脂的木片叠合压制而成的层合板。木片的厚度一般为0.24~6mm。木质层压板的物理性能主要取决于木片种类与厚度及树脂品种与含量,其拉伸、弯曲和冲击强度均超过纸、布层压板。树脂浸渍木片通常采用溶液法或乳液法,在室温下进行,因木片不耐高温,烘干应在较低温度下减压进行。压制温度和压力较高,时间依板厚而定。这种层压板可代替金属材料或布层压板制造轴承、齿轮、滑轮、螺旋桨及大型结构部件,可广泛应用于机械、建筑、电器、船舶、汽车领域。

纤维增强金属层压板fiber reinforced metallaminate

利用胶粘剂把两层或多层金属薄板和夹在薄板之间的增强纤维胶接在一起复合成的层合板,亦称纤维金属胶接层合板。所用的金属薄板多为铝合金、铝锂合金、铝铜合金、铝锌合金,也可用钛合金、钢及其它结构金属。金属薄板的厚度一般为0.1~0.3mm。增强纤维多用芳纶、玻璃纤维或碳纤维。增强纤维形式为单向排列的无纬布或编织物或短切纤维。所用胶粘剂,可以是热固性的也可以是热塑性的。纤维增强金属层压板是一种新型的结构材料,具有抗疲劳和抗损伤性能,耐环境和耐雷击性能优异,阻尼性及成型加工性好等特点,用于飞机、航天器、磁悬浮列车、轻型防弹装甲、汽车、舰船、管道等领域。

混杂纤维增强铝层压板hybrid reinforced aluminum laminate

由薄的经表面处理并涂底胶的铝合金板和混杂纤维预浸料交替铺层,经加温加压固化而成的层合板,是纤维增强金属层压板的一种。由于该层压板中含有两种纤维,其性能比单一纤维增强时要优异,但制作工艺要复杂一些,其特点与应用参见“纤维增强金属层压板”条目。

碳纤维增强铝层压板carbon fiber reinforced aluminum laminate

由薄的经表面处理并涂底胶的铝合金板和碳纤维预浸料交替铺层,经加温加压固化而成的层合板,是纤维增强金属层压板的一种,有关特点与用途参见“纤维增强金属层压板”条目。

玻璃纤维增强铝层压板glass fiber reinforced aluminum laminate

由薄的经表面处理并涂底胶的铝合金板和玻璃纤维预浸料交替铺层,经加温加压固化而成的层合板,是纤维增强金属层压板的一种。除了具有纤维增强金属层压板的一般性能特点外,其突出的优点是极好的疲劳性能,很高的强度,优异的断裂韧性。其他与芳纶增强铝层压板基本相似,参见“芳纶增强铝层压板”条目。

芳纶增强铝层压板aramid fiber reinforced aluminum laminate

由薄的经表面处理并涂底胶的铝合金板和芳纶纤维预浸料交替铺层,经加温加压固化而成的层合板。一般铝合金板的厚度约为0.3mm,芳纶预浸料厚度约为0.2mm。芳纶增强铝层压板是纤维增强金属层压板中研究最多的类别。其主要特点有:在纤维方向的极限强度远大于相应的铝合金,但断裂延伸率比铝合金低;止裂作用明显,抗损伤容限好,即使有几个毫米的疲劳裂纹仍可安全工作,具有抗Ⅱ区雷击的能力;在1-1000Hz内,声阻尼性能比整体铝板高2.3倍;具有类似铝合金的成型加工特性。其剥离强度较低。常作为结构材料用于航空航天领域和通用领域。

泡沫夹层结构foam core sandwich structure

由面板(蒙皮)与轻质泡沫芯材组成的层状复合结构。面板多为碳纤维、玻璃纤维、芳纶复合材料层合板和铝板。泡沫芯材主要是泡沫塑料。泡沫夹层结构突出优点是弯曲刚度大,重量轻,材料强度可充分利用。泡沫夹层结构的性能取决于面板材料和泡沫芯材料,一般硬质泡沫夹层结构的力学性能较优异。泡沫夹层结构的制造方法主要有两种:一是先制得泡沫芯而后在其上成型面板(蒙皮);另一种是先制成面板(蒙皮),而后在其所围的空间中发泡。热固性泡沫塑料是原材料配好后直接搅拌发泡,而热塑性泡沫塑料则是先发泡成坯,而后将坯再次升温发泡。泡沫夹层结构可用作飞机的舵面、舱门、直升机的旋翼等。还可以用作其他民用方面,如用作隔音、隔热、减震构件。体育器具中有不少也采用泡沫夹层结构。硬质泡沫夹层结构多为承载作用;软质泡沫夹层结构受力变形大,适用于减震。

泡沫芯[复] foam plastic core

泡沫芯是泡沫夹层结构的芯材,多为泡沫塑料,是一种由气体填充的多孔轻质高分子材料。泡沫塑料按照不同的分类方法可分为通孔泡沫塑料、闭孔泡沫塑料、硬质泡沫塑料、软质泡沫塑料、热固性泡沫塑料、热塑性泡沫塑料。夹层结构常用的为聚氨酯泡沫塑料,聚苯乙烯泡沫塑料及酚醛泡沫塑料。承力夹层结构制件最常用的为硬质聚氨酯泡沫塑料。泡沫塑料具有许多良好性能:容重小,导热系数低,耐油,耐低温,防震和隔音。还有一种称为组合泡沫塑料的泡沫芯,它是利用已成型的直径为20~250μm的中空玻璃微珠、中空陶瓷微珠或中空塑料微珠,加入配料后搅拌均匀,而后借助固化剂的作用固化而成的泡沫结构。这种泡沫芯与复合材料面板有很好的匹配。

夹层结构蒙皮sandwich skin

又称夹层结构面板,是夹层结构的重要部分,通常是指置于夹层结构表面的薄的强度较高的层状材料,如薄的碳纤维、玻璃纤维、芳纶复合材料层合板及铝合金板等。是夹层结构中主要的承载者,主要承受侧向载荷和平面弯矩。蒙皮与芯材的组合通常采用胶粘剂粘结,可以采用薄膜胶接法。铝合金板作蒙皮时,在粘结前一定要进行表面处理,如磷酸阳极化处理,而粘接各向异性的纤维复合材料时应考虑使用条件与纤维的铺置方向,可以根据构件的使用情况来设计蒙皮铺层,也可采用混杂纤维复合材料作蒙皮,以得到更优性能。

夹层结构面板sandwich skin

又称夹层结构蒙皮,参见“夹层结构蒙皮”。

蜂窝夹层结构honeycomb core sandwich structure

由面板(蒙皮)与蜂窝芯材通过胶粘剂粘结成的层状复合结构。夹层结构面板可以是铝板或者碳纤维、玻璃纤维、芳纶复合材料层合板。常用的蜂窝芯材为铝箔、芳纶纸、玻璃纸和牛皮纸等。蜂窝夹层结构的突出优点是:质轻,弯曲刚度大。蜂窝夹层结构可以一次成型,二次成型,也可以三次成型。铝板作面板时需要在胶接之前进行表面处理,以提高胶接强度。夹层结构在飞机上应用比较广泛,如翼面、舱面、舵面、壁板、地板、雷达罩等。还可以用作火车、地铁、汽车上的各种隔板,用玻璃纤维复合材料或芳纶复合材料为蒙皮,以铝蜂窝芯、芳纶纸蜂窝芯制造的赛艇、游船,性能优异,另外在滑水板、冲浪板、滑雪板等体育用品方面也得到应用。厚型的粗蜂窝格夹层结构可用作建筑墙板,隔音隔热效果好。

混杂纤维混杂界面数hybrid interface number

不同种类纤维铺层相接触面的数目,通常称混杂界面数。反映混杂复合材料异种纤维间的相对分散程度,是描述混杂复合材料的重要参数之一。夹芯混杂复合材料的混杂界面数为二,是恒定的;层间混杂复合材料的混杂界面数不恒定,随铺叠形式而改变,异种纤维的单层交替铺叠时混杂界面最多。混杂复合材料的许多性能与混杂界面数有关,一般而言,拉伸强度随混杂界面数的增多而提高,而拉伸模量则与混杂界面数关系不大。

混杂纤维混杂比hybrid ratio

组成混杂纤维复合材料的各种纤维体积含量之比,简称为混杂比。一种纤维的相对体积含量为70%,另一种纤维的相对体积含量为30%,则混杂比为7:3或3:7。混杂比是描述混杂复合材料的一个很重要的参数。混杂复合材料的性能几乎都与混杂比有关。各性能与混杂比的变化规律不尽相同。例如混杂复合材料的拉伸模量与混杂比呈线性关系,而拉伸强度则与混杂比呈非线性关系。根据混杂比,利用混合定律可大致估算出混杂复合材料的某些性能。

层内混杂复合材料 in-plane hybrid composite

由含有两种或两种以上纤维的混杂层铺叠而成的复合材料,是混杂复合材料的一种。这种混杂形式又称为A型混杂。混杂层可以是异种纤维编织的织物或排置的无纬布,也可以是由混杂纤维束编织的织物或排置的无纬布。由于混杂纤维束制备工艺复杂,很少采用。

层间混杂复合材料interply hybrid composite

由两种或两种以上的单种纤维层相间复合而成的混杂复合材料。所谓相间混合,可以是异种纤维层交替铺叠,也可以是不等厚度的异种纤维层组间隔铺层。这种混杂形式又称为B型混杂。铺叠形式的不同,可以得到混杂界面数不同的混杂复合材料。一般多为对称铺叠。层间混杂复合材料是混杂复合材料种应用最多的一种。层间混杂复合材料的拉伸强度随混杂界面数的增多而提高,而拉伸模量则几乎不变。

夹芯混杂复合材料sandwich hybrid composite

以一种纤维铺层或铺层组为面层,另一种纤维铺层或铺层组为芯层所构成的混杂复合材料。它是层间混杂复合材料的一种特例,混杂界面数恒定为2。这种混杂形式又称为C型混杂。通常以高模量纤维为面层,低模量纤维为芯层,这样可使弯曲模量增大。

聚喹噁啉(基)复合材料??polyquinoxaline matrix composite

以聚喹噁啉树脂为基体的复合材料。聚喹噁啉树脂随分子链结构的不同,其玻璃化转变温度为133~370℃,有出色的热稳定性,空气中热失重温度高达400℃,氮气中高达600℃;对金属有很强的粘结性,是很好的高温结构胶粘剂。与纤维复合一般是采用反应性单体聚合的方法,即用反应性单体的溶液浸渍纤维,在高温下加热,再在高压下固化制成复合材料。该复合材料具有优异的耐高温性能,可用作宇宙飞船和新型飞机的结构件等。

 纤维针织预成型件knitting preform

采用针织的方法,预先将纤维针织成所需复合材料形状的增强体,其特点参见纤维编织预成型件。

 片状模塑料sheet moulding compound; SMC

由加入增稠剂、填料、引发剂、交联剂等组分的树脂混合物(也称为树脂糊)浸渍纤维或毡片,两面覆盖塑料薄膜(如聚乙烯薄膜)而制成的一种薄片状混合料。用它可压制具有良好机械性能、电绝缘性、耐湿性、耐腐蚀性及耐电弧性等的制品。生产工艺简单方便、无断纤,对温度和压力要求不高,适于自动化机械生产。

 半结晶热塑性复合材料semicrystalline thermoplastic composite

以半结晶热塑性树脂为基体的复合材料。所用基体有聚醚醚酮类、聚苯硫醚类及其他半结晶聚合物,树脂结晶熔融温度远高于玻璃化转变温度(Tg)。与热固性复合材料相比,这类材料具有成型周期短,冲击性能好,预浸料可无限期存放,可二次成型等独特优点,是一类重点研究开发的热塑性复合材料,特别在航空航天领域内将得到广泛应用。已进入使用阶段的有聚醚醚酮(PEEK)复合材料和聚苯硫醚(PPS)复合材料。

 真空袋密封胶条vacuum bag sealant tape

复合材料固化成型过程中所用的工艺辅助材料之一,由填料与橡胶组成的不干性腻子制成,主要用于真空袋薄膜和模具之间的密封,具有良好的粘结密封性且卸模时易剥离。胶条尺寸为宽度12.5mm,厚度3.5mm;使用温度有170℃和200℃两种类型。

不干性腻子:可以室温固化的膏状物,不会流淌,主要用于较大空隙的密封;因未加入固化剂,所以保持粘性状态。

 透气材料breather

复合材料毛坯成型固化时,在工作温度和压力下能保持真空通路的一种工艺辅助材料,置于均压板与真空袋薄膜之间及边缘需透气的位置。其作用是疏导气体,使之排入真空管路。透气材料一般为玻璃纤维织物或合成纤维织物制成的纤维毡状材料。要求使用温度高于复合材料构件的固化温度,承受压力不小于0.70MPa,并有拉伸变形的能力。

 吸胶材料bleeding materials;bleeder

复合材料成型固化过程中的一种工艺辅助材料,置于透气隔离层之上,吸收预压实和固化过程中排出的气体与多余树脂的毡状材料。吸胶材料大多用具有一定拉伸强度和较大伸长率的合成纤维毡、玻璃布毡、滤纸等。

 脱模布release cloth

复合材料成型固化过程中的一种工艺辅助材料,置于模具与毛坯零件之间以防止树脂与模具粘连。脱模布是在玻璃布的一面涂聚四氟乙烯,另一面涂压敏胶制成的,一般可多次使用;其主要作用主要是方便脱模,保证构件型面光滑。

 胶衣树脂gel coat resin

复合在制品表面的一层树脂含量较高的胶层树脂,也称胶衣层。胶衣层具有耐候、耐水和耐化学溶剂性能,其作用是保护制品免受大自然诸因素或其他环境因素的不良影响。胶衣层可以是纯树脂,也可以是薄织物增强的树脂,其厚度一般为0.25-0.40mm;胶衣层树脂与复合材料基体树脂应有良好的相容性,目前多用在玻璃纤维/聚酯复合材料表面。

 可剥保护层peel ply

复合材料构件固化成型时,置于复合材料构件毛坯与透气隔离薄膜之间。成型固化后进行下道工序前可从构件毛坯表面剥去的材料,又称表面层材料。比较常见的表面层材料是经过电晕处理的合成纤维布,其使用温度在176℃以下,不粘且无污染;另一种表面层材料是涂有聚氯乙烯的有孔玻璃布,使用温度在257℃以下。可剥保护层有两方面作用,一是使固化后的复合材料制件具有良好的脱模表面,易于脱模;二是保护复合材料制件表面在下道工序之前不受污染。

假真空[复]false vacuum

复合材料构件成型过程中由于管路堵塞或真空袋内导气不良,而使真空袋内没有形成真空状态,或其状态与真空表指示数值有差别的非正常现象。假真空会严重影响产品质量,使制件产生高空隙率、厚度超差及外观缺陷。通常在真空袋内铺设具有良好导气性能的纤维毡或织物导气材料以防止形成假真空。

手糊成型hand laying-up

以手工作业为主成型复合材料构件的方法。此法是在涂好脱模剂的模具上,一边手工铺设增强材料一边涂刷树脂,反复进行,直到所需厚度为止,然后经过固化、脱模制得制品。该方法的特点是工艺简单,操作方便,无需专业设备;但劳动条件差,产品精度低,承载能力不高。一般适于成型尺寸大而使用要求不高的产品如渔船、游艇、汽车壳体等;也可用于热压罐、模压等成型方法的坯件制备。

 增强反应注射成型reinforced reaction injection moulding

制造热固性复合材料制件的一种成型方法。工作原理和操作方法与反应注射成型相同,只是在物料中加入纤维增强材料。反应注射成型是以热固性或弹性体的液态树脂为原料,在一定的工艺条件下注入模具内,使其迅速固化,再进行后处理而制得产品的一种成型工艺方法。该方法使聚合反应与成型加工一步化,可直接由液态原料得到固态制品。

 

喷射成型spray-up moulding

利用喷枪将短切纤维增强材料与树脂体系同时喷射在模具表面,然后压实固化成热固性复合材料制品的一种成型工艺。本法特点是生产效率高,劳动强度低,节省原材料,制件的形状尺寸不受限制,产品整体性好;但是场地污染大,制件承载能力低。适合于制造船体、浴盆、汽车车身及板材等大型部件。

纤维缠绕成型filament winding

连续纤维复合材料旋转体制件的一种成型方法,浸渍树脂的纤维丝束或纤维带以一定方式连续缠绕到芯模上,制成坯件,然后在热压罐、烘箱或专用固化炉内固化。本法特点是纤维能保持连续完整,制件线型可设计,机械化程度高,产品不需机械加工;但是设备复杂,技术难度高,工艺质量不易控制。适合成型大型的旋转体制件,如高压容器、大型管道、锥形雷达罩、火箭壳体等,还可成型异形截面型材和变截面制件如飞机方向舵等。

压机模压成型press moulding

用压机施加压力和温度来实现模具内制件固化成型的方法,将复合材料坯件放入模具内,在压机上闭模后,加温加压进行固化成型。坯件大小、用量需预先计算,并与模腔体积匹配,以保证制件尺寸要求;应严格控制固化温度、压力和时间以保证制品质量。该方法生产效率高,产品外观好、精度高,适合制备大批量的复合材料制件;但是对模具要求高,制件尺寸和形状受到限制。高吨位大台面压机可用于成型大尺寸平板制件和层压板材。

拉挤成型pultrusion process

一种自动化连续生产纤维复合材料型材的工艺方法。预浸料或连续纤维浸渍树脂后,经牵引通过成型模具,被挤压和加温固化形成型材,然后用切割机将型材按长度要求切割得到制品。增强体可以有多种形式如单向纤维、编织套或整体的三维编织物;模腔的口型可按型材截面形状设计成多种多样,如工字形、槽形、T型或螺旋型;牵引装置可做平动或旋转运动。本法要求树脂粘度低,浸润性好,适用期长,固化快;树脂中可加入外渗型脱模剂,成型时自动转移到制件表面减少牵引阻力。本法生产过程连续,效率高,制件纤维含量高,不需要再加工;适合于批量大的管材、异型材和棒材的连续生产。

搓制成型 rolling process

管状纤维复合材料型材的一种成型方法,通过两个平面的相对运动产生的搓卷作用,使纤维或织物预浸料包缠到芯模上形成管状制件的坯料,然后再固化成型。用电熨斗使剪裁好的预浸料一边与芯模(涂一层脱模剂)粘附,置于卷管机的下平面上,将上平面放在芯模上,施加一定压力,上平面向前移动将预浸料搓卷到芯模上,再经过缠膜、固化、脱模、研磨、切割两端余料制成管件。包缠膜时对制件施加一定压力可以防止制件固化时树脂流动。固化时可以将多个芯模同时吊挂在炉中集中固化。本法可进行流水作业,适合大批量生产;但工艺环节多,产品尺寸受到限制;主要用于成型有轻微锥度的管件,如可伸缩的钓鱼竿等。

压力袋成型pressure bag moulding

是复合材料成型方法之一,通过在柔韧袋中产生均匀真空,以热压罐内充入的气压或压机压力使置于刚硬模具上(或模具内)的材料压实成型。压力袋由弹性好强度高的橡胶制成,使用温度应在固化温度以上;本法特点是工艺简单,不需要复杂和专用设备,常用来制造使用要求不高、外形简单、成型压力不高、可以室温固化的制件,可与手糊成型配合使用。

预压时间dwelling time

热固性复合材料制件的固化成型过程中,在施加最终固化温度和压力之前,在某个温度和压力状态下所保持的时间。预压便于将制件内的空气和挥发物完全排尽,又不致于将过多的树脂从制件中压出。最后可得到压制密实、树脂体积含量合理,纤维分布均匀的制件。

预吸胶debulking

热固性复合材料热压罐成型过程中的一个阶段,施加最终固化温度和压力之前,在某个温度和压力状态下(或抽真空)所保持一段较长时间,使制件中的空气或低分子挥发物排尽,以尽量减少空隙率,又不致于将过多树脂压出制件,造成贫胶。预吸胶阶段,树脂体系一般能形成一定程度的交联,使各铺层制件的压力得到均匀分布,制件能很好的贴伏在模板上,最后压制成的制件不致于出现皱折、纤维错位等缺陷。预吸胶过程对厚制件的成型非常重要,有助于将厚层板压制密实,并能得到合理的纤维体积含量和最低的空隙率。

固化curing

通过热、光、辐照或化学添加剂等的作用使热固性树脂或塑料交联的过程。固化实质是树脂基体由具有一定流动性的线性分子结构转变成不溶不熔的网状立体分子结构,并将增强体紧密胶结在一起,形成一种新的性能独特的复合材料。为得到高质量制件,要严格准确控制一些固化工艺参数,如固化时间、加压时机、压力和温度等。

固化周期[复]curing cycle

固化过程中,完成一次成型所需要的全部操作及该过程所需要的时间。通常指制件坯件放入固化成型设备至卸模后取出制件这段时间,包括升温、保温和降温几个阶段。固化周期因树脂基体的不同而变化。

固化度[复]curing degree

表征热固性树脂固化的程度,可用已固化树脂的质量与树脂总质量的百分比表示。固化度是检验复合材料制件质量的一个重要的性能指标。在给定固化周期下,如固化不完全,制件的强度和刚度可能达不到设计要求;另外在使用过程中树脂基体可能会进一步固化使制件变形,影响制件稳定性。一般用差示扫描量热仪(DSC)对随炉件作固化度的分析,以检验制件的固化程度。

固化收缩[复]curing shrinkage

固化成型期间或固化成型后制件的尺寸减小。固化收缩通常是由于基体状态改变(如热固性树脂发生交联,溶剂或小分子的挥发等原因)而使制件产生收缩,因此与所用树脂体系的结构和性能有关。固化收缩不仅影响到制件尺寸,还可能产生固化残余应力,带来其他副作用,是复合材料设计选材时应考虑的因素。

固化温度[复]curing temperature

复合材料固化成型的一个工艺参数,即制件能进行固化成型的温度。固化温度通常要用差示扫描量热仪(DSC)对材料的样品进行试验后确定,也可用工艺条件摸索试验来确定。

固化时间[复]curing time

复合材料固化成型的一个工艺参数,即制件在固化温度下所保持的时间,通常指达到固化温度至固化完全(或开始降温)的时间。固化时间因树脂基体的不同而变化,某种复合材料的固化时间通常由工艺摸索试验或固化模型的分析数据确定。最好在最短的时间内使制件固化完全,以降低成本,提高效率。

加压时机pressure applying opportunity

指复合材料成型过程中最适宜的加压时间。树脂基体在固化过程中的粘度会随温度而变化,加压过早,树脂流出过多,使制件的树脂含量变小;过迟树脂粘度太大而使制件难以压实,同样影响制件质量,因此,过早或过迟加压都对制件的质量不利。适宜与否,主要视其树脂含量和/或空隙含量能否满足指标的要求。一般认为在树脂基体的凝胶阶段是施加压力的最佳时机。加压时机是压机模压成型、压力袋成型、热压罐成型等工艺的一个重要参数。

共固化co-curing

指不同的复合材料制件在一次固化过程中同时完成自身固化和互相胶接固化的工艺方法。共固化技术可减少零件数量和装配程序,降低成本,提高生产效率,改善和提高结构的整体性能,是能充分体现复合材料的性能和工艺可设计性的一种先进成型技术。主要用热压罐配合弹性膨胀模和金属模块,形成对制件的侧向压力,成型后可脱模。常用在成型尺寸较大而零件又多的飞机、卫星、火箭和汽车等的部件。

预固化[复]precuring

将复合材料坯件在规定温度和压力下预先固化到一定程度的过程。常采用真空袋成型的方法来完成。预固化得到的是半成品,与制件尺寸基本一致,在室温下能保持形态,主要用来进行复杂形状制件的共固化成型,如有工字梁型的加筋板。也可用于固化周期长的制件,制件固化到一定程度后脱模,然后集中在自由状态下固化,可降低成本,提高效率。

后固化[复]post curing

指基本定型的复合材料及其制品,为了提高某种性能和固化度而进行的热处理工序。后固化的温度高于固化温度,通常在卸模后的自由状态下进行,固化时间视不同要求而定。后固化主要用于固化周期较长的制件的成型,可将数个制件集中后固化以降低成本。

固化残余应力[复]curing residual stress

复合材料制件内部由于固化后的降温和吸湿等引起的应力。它主要是因树脂基体和纤维增强体的物理性能相互不匹配造成的,快速冷却或树脂的固化收缩也会产生残余应力。固化残余应力将,会对基体与纤维的界面结合力产生影响,使制件变形或出现裂纹,导致其性能降低。冷却过程中产生的应力可以通过在较高温度下后处理得到消除。层压板设计通常采用对称的铺层结构,使固化后的残余应力平衡以防止弯曲;同样可以利用这一特点设计非对称铺层结构可得到有曲面的层压板。

固化压力[复]curing pressure

复合材料固化成型的一个工艺参数,即在固化成型过程中施加到制件上的静态压力。加压的作用是使制件压制密实,排除制件内部的空气、挥发物及多余的树脂,减少空隙率;同时使制件紧贴模具以保证外形尺寸。固化压力是关系到制件质量的一个重要参数:压力太小,制件压不实,排不尽空气和挥发物,形成空隙;压力太大则会压出过多树脂,导致树脂含量偏小,同样影响制件质量。

固化模型[复]curing model

用数学分析的方法来研究复合材料固化反应过程和固化反应特性的方法。首先对固化反应机理做出物理和化学上的解释;然后推导出初始模型的数学表达式(数学模型)。实际给出固化特性(如固化度)与固化工艺参数(温度、时间和压力)的相互关系。最后将数学模型转换成能用计算机进行演算的计算机模型,这样就可以将复合材料实际固化过程演变成计算机的数字分析过程。通常一个固化模型应包含有固化度、树脂流出量、空隙率和残余应力等固化反应特性。固化模型的有效性要通过实验验证,如用DSC验证固化度;如模型的计算结果与实验数据相差太大,则要对模型进行修正,再用实验验证,直至两者相符为止。固化模型对选择合理的固化工艺参数很有帮助,可以省去大量的实验工作。

树脂流动模型[复]resin flow model

树脂基复合材料固化模型的一种,在对固化过程中树脂流动机理进行分析的基础上,推导出来的能描述树脂流出量与固化温度、时间和压力之间关系的数学表达式。用它可以估算各种固化温度、时间和固化压力条件下的树脂流出量,为实际选择固化温度、时间和固化压力提供参考数据。

热化学模型[复]thermo-chemical model

树脂基复合材料固化模型的一种,是在对固化反应的热化学机理进行分析的基础上,推导出来的能正确描述固化反应过程的动力学反应方程式,给出的是固化反应进程与温度和时间的互相关系。用它可进行固化进程与温度和时间的相互关系的数字运算。运算结果可作为选择实际固化工艺参数的参考依据。

空隙率模型[复]void model

树脂基复合材料固化模型的一种,是在对固化过程中制件内部空隙的形成机理进行物理解释的基础上,推导出来的能描述空隙含量与固化温度和压力之间的关系的数字表达式。用它可以估算各种固化温度、固化压力条件下空隙形成的情况,为实际选择固化温度和固化压力提供参考数据。

残余应力模型[复]residual stress model

树脂基复合材料固化模型的一种,是在对固化过程中残余应力的形成机理进行物理解释的基础上,推导出来的能描述残余应力与固化温度、时间和压力之间关系的数学表达式。可用该模型估算各种固化温度、时间、固化压力条件下残余应力的形成、大小和分布特征,为实际选择固化温度、时间和压力提供参考数据。

预浸料prepreg

用于制造复合材料的浸渍树脂基体的纤维或织物经烘干或预聚的一种中间材料。预浸料品种规格很多,按纤维排布形式可分为单向预浸料、织物及纤维型预浸料;按基体特性可分为热固性树脂预浸料和热塑性树脂预浸料;按树脂含量可分为吸胶型预浸料和零吸胶预浸料;按制备方法可分为热熔法预浸料、溶液法预浸料和粉末法预浸料等。通常在预浸料表面覆盖一层隔离纸,以防止预浸料被污染和单向预浸料横向开裂,并为下料时剪裁划线提供方便。预浸料的技术指标主要有:厚度、树脂含量、挥发物含量、树脂流动性及使用期等。

热固性预浸料thermosetting prepreg

用热固性树脂基体浸渍的纤维或织物经烘干或预聚的一种中间材料,主要分为单向预浸料和织物预浸料。其制备方法主要有两种:一种是湿法,先将热固性树脂用溶剂配成一定浓度的溶液,将纤维从中浸渍树脂,而后收卷于辊筒;一种是干法,即将树脂制成糊状或薄膜,再与纤维均匀合成一体。热固性树脂预浸料的主要性能指标包括预浸料的树脂含量、树脂流动性、挥发物含量、预浸料凝胶时间和粘性。热固性预浸料通常需放置在-18℃下贮存。

热塑性预浸料thermoplastic prepreg

用热塑性树脂基体浸渍的纤维或织物经烘干或预聚的一种中间材料,主要分为单向预浸料、织物预浸料及纤维型预浸料。热塑性预浸料虽然也可以采用湿法或干法制备,但工艺要比热固性预浸料复杂。因为热塑性树脂耐溶剂性好,热熔融温度高,所以通常采用热熔法、悬浮法及粉末静电吸附法制备。主要特性技术指标有预浸料树脂含量及分布、挥发物含量及单位面积纤维质量。

预浸丝束preimpregnated tow

已浸渍树脂基体并经烘干处理的纤维束,可用于纤维缠绕成型制造工艺。众多预浸丝束单向紧密排列即为无纬布预浸料,是层压复合材料的中间产品。

预浸纱preimpregnated yarn

已浸渍树脂基体的玻璃纤维无捻粗纱。多根预浸纱单向排列可得预浸无纬带,主要用于缠绕高压容器、火箭发动机壳体及电气化工业领域。

预浸单向带prepreg tape

由单向带浸渍树脂后制成的一种带状预浸料。预浸单向带以由经向纤维为主,含有低于10%的纬向纤维;主要用于缠绕成型和某些需要单向补强构件的层压成型。

预浸织物preimprepregnated fabric

已浸渍树脂的纤维编织物,是制造层合复合材料构件的中间材料,也称为织物预浸料。预浸织物有良好的铺覆性,有利于复杂型面构件的成型和机械连接接头的挤压强度提高。

热熔法预浸料melting prepared prepreg

将树脂基体加热成为流动状态,使纤维得到浸渍而制得的预浸料,也称为熔融法预浸料。可通过两种方法来完成浸渍:(1)用“十”字头挤出机将融化的树脂挤到纤维所经过的模具中,从而得到纤维型预浸料;(2)将纤维(或织物)通过流动状态的树脂槽,再绕到排布机上(或收卷装置上)冷却,直接得到预浸料。该方法无论对无定形还是结晶性热塑性树脂都适用,也适用于某些热固性树脂基体。热熔法制造预浸料无溶剂、无污染,利于生产低空隙率的复合材料;但是需要特定的设备,并需要高温。

溶液法预浸料solution prepared prepreg

预先将树脂基体用合适的溶剂配成一定比例的胶液,纤维(或织物)从胶液中通过以浸上树脂,而后收卷成筒而得,也称为湿法预浸料。本法既适用于热固性树脂基体,也适用于热塑性树脂基体,关键在于选择能溶解树脂基体的合适溶剂。溶液法制备预浸料操作简便,但纤维浸渍树脂的量与溶液浓度、纤维在溶液中停留时间、纤维所受张力、溶液的浸润能力及纤维是否加捻等因素有关,因此预浸料含胶量难以精确控制。

粉末法预浸料powder prepared prepreg

将细微的树脂基体粉末均匀分散在纤维(或织物)上,而后加热使粉末树脂熔化并浸渍在纤维或树脂上,冷却后得到粉末预浸料。本法主要用于制备热塑性树脂预浸料。粉末法又可分为静电法和悬浮法。静电法是在连续纤维表面沉积已带电的树脂基体粉末,用辐射加热等方法使其永久粘附在纤维上,此法不会引起纤维树脂界面应力,也不会因树脂基体在高温下持续时间过长而导致性能退化。悬浮法又可分为水相悬浮和气相悬浮两种,前者是在水中悬浮的树脂基体颗粒粘附到连续运动着的纤维上,后者是极细的树脂基体粉末在流动床悬浮,粘附在连续纤维上后套上护管,使粉末不再脱离纤维表面。粉末悬浮法也适用于热固性树脂预浸料的制备。

热塑性树脂纤维型预浸料thermoplastic fiber type prepreg

可分为两种形式,一种包覆式,即通过特定的机械设备,用热塑性树脂基体将连续纤维束包覆起来,类似导线,用这种预浸料再经缠绕或排置,可制作缠绕型件和模压件;另一种是纤维混杂式,是将热塑性树脂基体首先制成基体纤维,而后将基体纤维与增强纤维一起编织或同时在排布机上排置,得到基体纤维与增强纤维混杂的预浸料,可用于成型各种层压复合材料制件。

离型纸release paper

又称为隔离纸,由涂有防粘物质的纸制成,可防止预浸料粘连,又能保护预浸料不受污染。湿法生产预浸料时,在预浸料上下均放置离型纸,并随预浸料的收卷存附其中。离型纸可为预浸料表面划线提供方便,还可以防止单向预浸料的横向开裂;离型纸应能粘住预浸料但又能使两者易于分离;离型纸的长宽应不随环境温湿度变化而变化;应具有足够致密性,能防止水分渗入预浸料中;受牵引后伸长率应与纤维保持一致,以防止变形或扭曲。

脱模剂mold release agent

为使复合材料制件易与模具分离而涂于模具表面或加入树脂基体中的物质。理想的脱模剂应该使用简便,安全,脱模效果好,易于清除且不会给制品带来不良影响,价格便宜等。脱模剂一般有内脱模剂和外脱模剂之分。内脱模剂直接加入树脂配方中;外脱模剂涂覆或铺放于模具表面,外脱模剂可分为溶液态(如聚乙烯醇溶液、聚苯乙烯溶液等)、糊膏状(如硅酯、油膏、石蜡等)和薄膜状(如玻璃纸、聚酯薄膜、聚乙烯薄膜等)。对于模具涂抹脱模剂前应先进行清洗。

预浸料铺叠prepreg laying-up

把预浸料层片逐层贴合成复合材料制件毛坯的一道制造工序。即按设定的次序和方向依次铺叠裁剪好的预浸料片,每铺一层可用橡皮辊等工具压实,排除空气使层与层之间密接。预浸料在对接缝处的铺叠,要尽量做到搭接而不起垄,各层间搭接相互错开。制件拐角处的铺层,要注意平展压实。手工铺叠劳动强度很大,并高度依赖于操作者的技术;随着先进复合材料应用技术的发展,自动化与集成化的铺叠技术和设备也发展起来,使层合板的预浸料铺叠工序机械化。

预浸料下料prepreg cutting

根据复合材料零件的尺寸和外形要求,将预浸料剪裁切割成所需各个铺层的坯料片的工序。通常预浸料用离型纸隔离成卷存放,下料即是将其切割成所要求形状的坯料片。预浸料下料有手工剪裁法和机械剪裁法。机械剪裁法可采用激光、往复刀片、超声和高压水射流等方法。超声切割有效率高、无污染、低成本的特点;激光法切割速度快,高压水射流切割效率也很高,但是由于飞溅的水对预浸料是否有影响尚无定论,故此法未能推广。

预浸料贮存期shelf life of prepreg

在规定环境条件下,预浸料仍能满足有关制件质量要求而不失效所能存放的最长时间。预浸料的贮存期对复合材料制件的工艺性及质量有重要影响。预浸料在贮存过程中将发生低分子的挥发、化学和物理的变化,影响预浸料的粘性、流动度和铺覆性等工艺性能。如果预浸料存取的时间过长或存取条件不当,铺制的复合材料制件弯曲部分可能发生回跳现象,严重者可能有纤维损伤、树脂开裂现象发生。预浸料都要根据树脂的组分结构性质确定在规定环境条件下的贮存时间。

预浸料使用期operating life of prepreg

在正常施工条件下,预浸料仍能满足工艺性能要求以及保证复合材料制件质量的最长操作时间。预浸料在低温(一般为-18℃)下贮存时,组分间化学变化缓慢,当放置到净化间操作时,预浸料化学反应较快。将预浸料由低温贮存条件下取出,放置在净化间进行预浸料下料、铺叠、封装等操作时间内仍须保持预浸料所应有的粘性,满足工艺性的要求,特别是对大型复杂厚壁制件,操作可能会持续很长时间,更要求预浸料有较长使用期。

预浸料树脂流动度resin flow of prepreg

在指定温度和压力条件下,预浸料产生树脂流动大小的量度。通常用正交铺层的预浸料在一定温度和压力下放置一定时间后的树脂挤出百分数来表征。树脂流动性过大将造成工艺不便,产生严重流胶,造成复合材料贫胶,还可能引起纤维排列不整齐;流动性过小则会产生纤维层与层之间粘结不良、树脂分布不均等缺陷。树脂流动性适当将降低空隙率,使树脂分布均匀,提高复合材料质量。预浸料树脂流动度还可以用来检验预浸料的贮存期与使用期。

预浸料单位面积纤维质量fiber specific weight of prepreg

单位面积预浸料所含纤维的质量,是预浸料的一个性能参数,常以g/m2表示。它决定了不同纤维体积含量制件的厚度,是结构设计和工艺质量控制的依据之一。预浸料单位面积纤维质量不同导致层压板厚度和纤维体积含量不同。通常要求该项指标有较高的精度和严格的容差范围。

预浸料粘性viscosity of prepreg

预浸料表面的粘着性能,即预浸料叠层后彼此剥离的难易程度,为铺叠性及铺层间粘合性的表征。粘性差的预浸料铺叠性差,层间粘合力低。预浸料的粘性取决于树脂的特性、树脂含量、挥发分含量、贮存过程中的固化程度及环境温度等。预浸料粘性的标准试验方法:先将金属试样模板洗净、烘干、冷却,切取5片以上的75mm×25mm预浸料试样。将第一片试样粘贴在金属模板上,用橡皮辊辊压;接着将第二片预浸料试样粘贴到第一片试样上;然后将试样竖直放在试验台上,试验环境温度控制在20-25℃,相对湿度控制在30-70%。30分钟无开裂或脱落时为合格。

预浸料凝胶时间gel time of prepreg

预浸料的重要工艺指标之一,将一定尺寸的试样置于已预热到规定温度的两金属片或玻璃片中,通过金属片或玻璃片对试样加压,用探针观察流到金属片或玻璃片边缘的树脂状态变化,从试验开始到树脂不能再拉丝的时间,即为预浸料凝胶时间。由于增强纤维的存在,它不同于树脂凝胶时间。预浸料凝胶时间可以从一个侧面反映预浸料粘度和预固化程度,因此是制定复合材料成型工艺的一个重要指标。

预浸料挥发分含量volatile content of prepreg

预浸料的重要技术参数之一,指预浸料中易挥发物质(如水、溶剂、低分子化合物等)的质量占预浸料总质量的百分比。预浸料挥发分含量不能太高,尤其在高温成型时,挥发物含量过高,往往容易产生气泡,从而严重影响产品的机械性能。另外挥发物过多残留在最终产品中,对电性能也有显著影响。挥发物含量也不能太低,否则不利于铺叠工艺,而且需要较长干燥时间,会延长生产周期。

预浸料树脂含量resin content of prepreg

预浸料的重要技术参数之一,指预浸料中树脂基体占预浸料的质量百分比,是作为选择工艺参数和决定吸胶材料用量的依据。测定预浸料树脂含量的方法有溶剂洗涤法、单位面积纤维重量计算法、空气灼烧法及强酸氧化法等,普遍采用的是溶剂洗涤法。

隔离膜release film

防止预浸料毛坯成型固化时粘于其他材料上的物质,一般为含卤元素的树脂薄膜,如聚四氟乙烯玻璃布、能在成型温度下使用的防粘塑料膜等。隔离薄膜分有孔和无孔两种,无孔隔离膜置于模压板与吸胶材料之间,其作用是防止吸胶材料中的树脂粘于模压板上;有孔隔离膜置于复合材料毛坯表面与吸胶材料之间,其作用是让气体通过而限制一定量的树脂通过,并且防止毛坯和吸胶材料粘接。

工装材料[复]tooling materials

复合材料制件固化成型过程中所需的工艺装备材料。包括在固化成型过程中作为外形依据的模具材料和为保证制件质量与工艺顺利进行所必须的工艺辅助材料。制造复合材料制件的模具材料有木材、塑料、复合材料、橡胶、石膏、石蜡、水泥、低熔点金属等。工艺辅助材料有脱模剂、真空袋薄膜、透气材料、隔离薄膜、吸胶材料、表面层材料、高温压敏胶带、真空密封胶条、剥离纸、离型纸等。

热膨胀软模材料thermal expanding moulding materials

热膨胀模成型中由于加热引起膨胀而提供压力的一种模具材料。热膨胀模成型模具主要由钢性外模(常为金属)和弹性芯模(即为热膨胀软模材料)构成。热膨胀软模材料受热膨胀,受外模的限制而对产生构件毛坯的压力。热膨胀模成型特别适合于结构复杂的复合材料构件的整体成型。软模材料应能浇注成各种复杂形状,热稳定性好,可重复使用,尺寸稳定,不与所用树脂作用,热膨胀系数范围较宽,体积模量和导热率高。硅橡胶是一种较好的弹性热膨胀软模材料。

树脂基体浇注料resin matrix casting body

指未加增强材料的树脂基体固化物,通常作测试树脂基体性能的试件,用来测试树脂基体的物理、力学性能。树脂基复合材料的性能与树脂基体性能密切相关,如耐热性、耐湿热性能、耐化学性能等;通过测试树脂基体的这些性能,就可了解复合材料的相关性能。试样分两种方法制作,一是按试样要求形状制造模具,然后进行浇注,二是将树脂基体先浇注成平板,再切割成试样进行测试。

均压板caul plate

表面平滑金属板,与复合材料制件毛坯铺叠层具有相同尺寸和形状,固化前置于层压板上,以便在固化过程中使温度、压力均匀传递,并使固化后的层压板表面光滑。用热压罐法制造复合材料层压板制件时,在真空封装系统中,毛坯的上下置有多种层状工艺辅助材料。当抽真空与加压时,压力将通过均压板把各层材料压紧于毛坯零件上,并将压力传递给毛坯,使其压实,排出气泡、低分子及多余树脂,制造出符合要求的平滑表面制件。

 
标签: 复合材料 术语
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