雙馬樹脂

Ⅰ 有哪位老兄知道玻璃鋼的製作工藝和製作流程，請指點一二，謝謝！

纖維增強環氧樹脂復合材料成型工藝
一、前言
相比傳統材料，復合材料具有一系列不可替代的特性，自二次大占以來發展很快。盡管產量小（據法國Vetrotex公司統計，2003年全球復合材料達700萬噸），但復合材料的水平已是衡量一個國家或地區科技、經濟水平的標志之一。美、日、西歐水平較高。北美、歐洲的產量分別佔全球產量的33%與32%，以中國（含台灣省）、日本為主的亞洲佔30%。中國大陸2003年玻班纖維增強塑料（玻璃纖維與樹脂復合的復合材料、俗稱「玻璃鋼」）逾90萬噸，已居世界第二位（美國2003年為169萬噸，日本不足70萬噸）。
復合材料主要由增強材料與基體材料兩大部分組成：
增強材料：在復合材料中不構成連續相賦於復合材料的主要力學性能，如玻璃鋼中的玻璃纖維，CFRP（碳纖維增強塑料）中的碳纖維素就是增強材料。
基體：構成復合材料連續相的單一材料如玻璃鋼（GRP）中的樹脂（本文談到的環氧樹脂）就是基體。 y
按基體材料不同，復合材料可分為三大類：
樹脂復合材料
金屬基復合材料
無機非金屬基復合材料，如陶瓷基復合材料。
本文討論環氧樹脂基復合材料。
1、為什麼採用環氧樹脂做基體？
固化收縮率代低，僅1%-3%，而不飽和聚酯樹脂卻高達7%-8%；
粘結力強；
有B階段，有利於生產工藝；
可低壓固化，揮發份甚低；
固化後力學性能、耐化學性佳，電絕緣性能良好。
值得指出的是環氧樹脂耐有機溶劑、耐鹼性能較常用的酚醛與不飽和聚酯權勢脂為佳，然耐酸性差；固化後一般較脆，韌性較差。
2、環氧玻璃鋼性能（按ASTM）
以FW（纖維纏繞）法製造的玻纖增強環氧樹脂的產品為例，將其與鋼比較。
表1 GF/EPR與鋼的性能比較

玻璃含量 GF/EPR（玻纖含量80wt%) AISI1008 冷軋鋼
相對密度 2.08 7.86 V
拉伸強度 551.6Mpa 331.0MPa
拉伸模量 27.58GPa 206.7GPa
伸長率 1.6% 37.0%
彎曲強度 689.5MPa
彎曲模量 34.48GPa
壓縮強度 310.3MPa 331.0MPa
懸臂沖擊強度 2385J/m
燃燒性（UL-94） V-O
比熱容 535J/kg•k 233J/kg•k
膨脹系數 4.0×10-6k-1 6.7×10-6k-1
熱變形溫度 204ºC(1.82MPa)
熱導率 1.85W/m•k 33.7W/m•k
介電強度 11.8×106V/m
吸水率 0.5%(24h)

表2 幾種常用材料與復合材料的比強度和比模量

材料名稱 密度g/cm3 拉伸強度×104MPa 彈性模量×106MPa 比強度×106cm 比模量×109cm
鋼 7.8 10.10 20.59 0.13 0.27
鋁 2.8 4.61 7.35 0.17 0.26
鈦 4.5 9.41 11.18 0.21 0.25
玻璃鋼 2.0 10.40 3.92 0.53 0.21
碳纖維/環氧樹脂 1.45 14.71 13.73
碳纖維/環氧樹脂 1.6 1049 23.54
芳綸纖維/環氧樹脂 1.4 13.73 7.85
硼纖維/環氧樹脂 2.1 13.53 20.59
硼纖維/鋁 2.65 9.81 19.61 0.75 c2

二、纖維增強環氧樹脂復合材料成型工藝簡介
1、手糊成型 （hand lay up)
（1）概要 依次在模具表面上施加
脫模劑
膠衣
一層粘度為0.3-0.4PaS的中等活性液體熱固性樹脂（須待膠衣凝結後）
一層纖維增強材料（玻纖、芳綸、碳纖維......），纖維增強材料有表面氈、無捻粗紗布（方格布）等幾種。以手持輥子或刷子使樹脂浸漬纖維增強材料，並驅除氣泡，壓實基層。鋪層操作反復多次，直到達到製品的設計厚度。
樹脂因聚合反應，常溫固化。可加熱加速固化。
（2）原材料 F gb NG ^
樹脂 不飽和聚酯樹脂、已烯基酯樹脂、環氧樹脂、酚醛樹脂等。
纖維 玻纖、碳纖、芳綸等。雖然厚的芳綸織物難於手工將樹脂浸透，亦可用。
芯材 任意。
（3）優點
1）適合少量生產；
2）可室溫成型，設備投資少，模具折舊費低；
3）可製造大型製品和型狀復雜產品；
4）樹脂和增強材料可自由組合，易進行材料設計；
5）可採用加強筋局部增強，可嵌入金屬件；
6）可用膠衣層獲得具有自由色彩和光澤的表面（如開模成型則一面不平滑）；
7）玻纖含量較噴射成型高。
無捻粗紗布 50%左右
織物 35%-45%
短切原絲氈 30%-40%
（4）缺點
1）屬於勞動密集型生產，產品質量由工人訓練程度決定； ;
2）玻纖含量不可能太高；樹脂需要粘度較低才易手工操作，溶劑/苯乙烯量高，力學與熱性能受限制；
3）手糊用樹脂分子量低；通常可能較分子量高的樹脂有害於人的健康和安全。
（5）典型產品
艦艇、風力發電機葉片、游樂設備、冷卻塔殼體、建築模型。
2、樹脂傳遞成型（RTM）
（1）概要
RTM是一種閉模低壓成型的方法。
將纖維增強材料置於上下模之間；合模並將模具夾緊；在壓力下注射樹脂；樹脂固化後打開模具，取下產品。
樹脂膠凝過程開始前，必須讓樹脂充滿模腔，壓力促使樹脂快速傳遞到模個內，浸漬纖維材料。
RTM是一低壓系統，樹脂注射壓力范圍0.4-0.5MPa,當製造高纖維含量（體積比超過50%）的製品，如航空航天用零部件時，壓力甚至達0.7MPa。
纖維增強材料有時可預先在一個模具內預成型大致形狀（帶粘結劑），再在第二個模具內注射成型。 為了提高樹脂浸透纖維能力，可選擇真空輔助注射（VARI-vacuum saaistedrsin injection)。
注意樹脂一經將纖維材料浸透，樹脂注口要封閉，以便樹脂固化。注射與固化可在室溫或加熱條件下進行。模具可以復合材料與鋼材料 製作。若採用加熱工藝。宜用鋼模。
（2）原材料
樹脂：一般多用環氧、不飽和聚酯、乙烯基脂及酚醛；當加溫時，高溫樹脂台雙馬列來醯亞胺樹脂亦可用。
法國 Vetrotex公司開發了熱塑性樹脂RTM。
纖維：任意。常用玻纖連續氈、縫編材料（其纖維間的縫隙得於樹脂傳遞）、無捻粗紗布；玻纖與熱塑性塑料的復合紗及其織物與片材（法國Vetrotex商品名TWINTEX）。
芯材：不用蜂窩，因蜂窩空格全被樹脂填滿，壓力會導致其破壞。可用耐溶劑發泡材料PU、PP、CL、VC等。
（3）優點
1）製品纖維含量可較高，未被樹脂浸得部分非常少；
2）閉模成型，生產環境好；
3）勞動強度低，對工人技術熟練程度的要求也比手糊與噴射成型低；
4）製品兩面光，可作有表面膠衣的製品，精度也比較高；
5）成型周期較短；
6）產品可大型化；
7）強度可按設計要求具有方向性；
8）可與芯村、嵌件一體成型；
9）相對注射設備與模具成本較低。
（4）缺點
1）不易製作較小產品；
2）因要承壓，故模具較手糊與噴射工藝用模具要重和復雜，價位也高一些；
3）能有未被浸漬的材料，導致邊角料浪費。
（5）典型產品
小型飛機與汽車零部件、客車座椅、儀表殼
3、纖維纏繞（FW）
（1）概要
通常採用直接無捻粗紗作為增強材料。粗紗排列在紗架上。粗紗自紗架上退繞，通過張力系統、樹脂槽、繞絲嘴，由小車帶動其往復移動並纏繞在回轉的芯軸（模）上。纖維纏繞角度與纖維排列密度根據強度設計，並由芯軸（模）轉速與小車往復速度之比，精確地控制。固化後將纏繞的復合材料製品脫模。
對某些兩端密閉的產品不用脫模，芯模即包在復合材料產品內，作為內襯。
（2）原材料
樹脂：任意。環氧、不飽和聚酯、乙烯基脂及酚醛樹脂。
纖維：任意。無捻粗紗、縫編和無紡織物。生產管罐時，常用表面氈、短切原絲作為內襯材料。
芯材：可用。雖然復合材料製品通常是單一殼體，一般不用。
（3）優點
1）因為纖維逕直以合理的線形鋪設，承擔負荷，故復合材料製品的結構特性可非常高；
2）由於同內襯層組合，可製得耐腐蝕、耐壓、耐熱的製品；
3）可製造兩端封閉的製品；
4）鋪放材料快、經濟、用無捻粗紗，材料費用低；
5）可採用樹脂計量，然浸膠後的纖維通過擠膠或口模，控制樹脂含量；
6）可大理生產和自動化；
7）機械成型，復合材料材質及方向性均勻，質量穩定。
（4）缺點
1）製品形狀限於圓柱形或其它回轉體；
2）纖維不易沿製品長度方向精確排列；
3）對於大型製品，芯模成本高；
4）成品外表不是「模製」的，不盡人意；
5）對於承受壓力的製品，如選擇樹脂不合適或無內襯，就易發生滲漏。
（5）典型產品 '
管道、貯罐、氣瓶（消防呼吸氣瓶、壓縮天然氣瓶等）、固體火箭發動機殼體。
4、RIM(Reaction Injection Molding一反應注射成型）
（1）概要
將兩種或兩種以上的組分在混合區低壓（0.5MPa）混合後，即在低壓（0.5-1.5MPa）下注射到閉模中反應成型，此即為工藝過程。若組分一為多元醇，一為異氰酸酯，則反應生成聚氨酯 。為增加強度，可直接在一種組分內行加入磨碎玻纖原絲和（或）填料。弈可採用長纖維（如連續纖維氈、織物、復合氈、短切原絲等的預成型物等）增強，在注射前，將長纖維增強材料預先置模具內。用此法可得到高力學性能的製品。這種工藝稱為SRIM（Structural Reaction Injection Molding-結構反應注射成型）。
(2)原材料
樹脂：常用聚氨酯體系或聚氨酯/脲混合體系；亦可採用環氧、尼龍、聚酯等基本；
纖維：常用長0.2-0.4mm的磨碎玻璃纖維；
芯材：不用。
（3）優點
1）製造成本比熱塑性塑料注射工藝低；
2）可製造大尺寸、開頭復雜的產品；
3）固化快，適於快速生產。
（4）缺點
採用磨碎玻璃纖維增強原料費用高，薦用礦物復合材料取代之。
（5）主要產品
汽車儀表盤、保險杠、建築門、窗、桌、沙發、電絕緣件。
5、拉擠成型 （Pultrusion)
(1)概要
主要採用玻璃纖維無捻粗紗（使用前預先放置在紗架上），它提供縱向（沿生產線方向）增強。
其它類型的增強有連續原絲氈、織物等，它們補充橫向增強，表面氈則用於提高成品表面質量。樹脂中可加入填料，改進型材料性能（如阻燃），並降低成本。
拉擠成型的程序是
1）使玻璃纖維增強材料浸漬樹脂；
2）玻璃纖維預成型後進入加熱模具內，進一步浸漬（擠膠）、基本樹脂固化、復合材料定型；
3）將型材按要求長度切斷。 現在已有變截面的、長度方向呈弧型的拉擠製品成型技術。 拉擠成型將增強材料浸漬樹脂有兩種方式：
膠槽浸漬法：通常採用此法，即將增強材料通過樹脂槽浸膠，然後進入模具。此法設備便宜作業性好，適於不飽和聚酯樹脂，乙烯基酯樹脂。
注入浸漬法（圖6）：玻纖增強材料進入模具後，被注入模具內的樹脂所浸漬。此法適於凝膠時間短、粘度高、生產附產物的樹脂基體，如酚醛、環氧、雙馬來醯亞胺樹脂。
（2）原材料
樹脂：常用不飽和聚酯樹脂、環氧樹脂、乙烯基酯樹脂、酚醛樹脂；
纖維：拉擠用玻璃纖維無捻粗紗、連續氈、縫編氈、縫編復合氈、織物、玻纖表面氈、聚酯纖維表面氈等；
芯材：一般不用，現有以PU發泡材料為芯材，外為連續拉擠框型型材，作為保溫牆板的。
（3）優點
1）典型拉擠速度0.5-2m/min，效率較高，適於大批量生產，製造長尺寸製品；
2）樹脂含量可精確控制；
3）由於纖維呈縱向，且體種比可較高（40%-80%），因而型材軸向結構特性可非常好；
4）主要用無捻粗紗增強，原材料成本低，多種增強材料組合使用，可調節製品力學性能；
5）製品質量穩定，外觀平滑。
（4）缺點
1）模具費用較高；
2）一般限於生產恆定橫截面的製品。
（5）典型產品
建築屋頂橫梁、椽子、門窗框架型材、牆板、石油開采抽油桿、帳篷竿、梯子、橋梁、工具把、手機微波站罩殼、汽車板簧、傳動軸、電纜管、光纖光纜芯、釣魚竿、隔柵、汽車空調器罩、擴軌罩。 0}1x p* V
6、真空袋法法成型（Vacuum bag process)
（1）概要 :
此法是手糊法與噴射法的延伸。將手糊或噴射好的積層在樹脂的A階段與模具在一 起，在積層上覆以橡膠袋，周邊密封，在後用真空泵抽真空，積層從而受到不大於1個氣壓的壓力，而被壓實、成型。
（2）原材料
樹脂：主要採用環氧樹脂、酚醛樹脂。不飽和聚酯樹脂與乙烯基酯樹脂則因真空泵將樹脂中的苯乙烯（交聯劑）過度抽出，可能會造成問題，故一般不用；
纖維：同手糊法；
芯材：任意。
（3）優點
1）採用普通的濕法鋪層技術，通常可獲得高纖維含量的製品；
2）可製造大尺寸產品；
3）產品兩面光；
4）較濕法鋪層浸膠孔隙率低；
5）由於壓力，樹脂流經結構纖維，纖維得以較好地浸漬樹脂；
6）有利於操作人員健康和安全；真空袋減少了固化時逸出的揮發性物質。
（4）缺點
1）額外的工藝過程增加了勞動力和袋材成本；
2）要求操作人員有較高的技術熟練水平；
3）樹脂混合和含量控制基本上仍然取決於操作人員的技術；
4）生產效率不高。
（5）典型產品
艇、賽車、芯材粘結、飛機鼻錐雷達罩、機翼、方向舵。
7、樹脂膜熔浸成型（RFI-Resin Film Infusion)
（1）概 要
將干強物與樹脂片（樹脂片系放在一層脫模紙上提供）交替鋪放在模具內。鋪層被真空袋包覆，藉真空泵抽真空，將干織物內空氣抽出。然後加熱，令樹脂熔化並流浸已抽出空氣的織物，然後經過一事實上時間即固化。
（2）原材料
樹脂：一般僅用環氧樹脂； ¬
纖維：任意；
芯材：許多種芯材都可以使用，由於工藝過程中溫度高，對PVC泡沫需要專門處理，以免泡沫損壞。
（3）優點
1）空隙率低，可精確獲得高的纖維含量；
2）鋪層清潔，有利於健康和安全（似預浸）；
3）可較預浸法成本低，此為主要的優點；
4）由於樹脂僅能過織物厚度方向傳遞，故樹脂未浸到白斑區可較SCRIMP（西曼復合材料公司樹脂參入成型法—Seeman Composite Resin Infusion Molding Process）少。
（4）缺點
1）目前僅用於宇航工業，還未推廣；
2）雖然宇航工業用高壓釜系統產非總是需要，但加熱室和真空袋系統對於復合材料固化，總是不可少的；
3）模具要求能經受樹脂膜片的工藝溫度（低溫固化即需60-100ºC）；
4）要求所用芯材能經受工藝溫度和壓力；
（5）典型產品
飛機雷達罩、艦艇聲納整流罩。
8、預浸料（高壓釜）成型
（1）概要
預先在加熱、加壓或使用溶劑的條件下，將織物和（或）纖維預先用預催化樹脂預浸漬。固化劑大多能在環境溫度下，讓預浸材料貯存幾周或幾個月，仍能保質使用。當要延長保持期，材料須在冷凍條件下貯存。樹脂通常在環境溫度下呈臨界固態。故觸摸預浸材料時有輕微的黏附感，象膠帶似的。製作單向預浸漬材料的纖維直接由紗架下來，與樹脂結合。預浸漬材料用手或機械鋪於模具表面，通過真空袋抽真空，並通常加熱到120-180ºC。使樹脂重新流動，並最終固化。盛開附加壓力通常藉助高壓釜（實際上是一座壓力加熱罐）提供，它能對鋪層施加達5個大氣壓的壓力。
（2）原材料
樹脂：通常用環氧樹脂，不飽和聚酯樹脂、酚醛樹脂及高溫樹脂，如聚醯亞胺、氰酸酯、雙馬來醯亞胺樹脂等；
纖維：任意。雖然由於在工藝過程中，高溫分對芯材有些影響，需要採用某些專門的泡沫芯材。
（3）優點
1）預浸材料製造人員可精確地調整樹脂/固化劑水平和樹脂在纖維中的含量；可以可靠地得到高纖維含量。
2）材料於操作人員十分安全，無礙健康，操作清潔；
3）單向帶纖維成本最低，因為毋須將纖維預先轉為織物的二次加工過程；
4）由於製造過程採用可滲透的高粘度樹脂，樹脂化學性能力學和熱性能可以是最適宜的；
5）材料有效時間長（室溫下可保質數月），這意味著可優化結構、復合材料易鋪層；
6）可能實現自動化和節省勞動力。
（4）缺點
1）對於預浸織物，材料成本高；
2）通常要對高壓釜固化復合材料製品，耗費大、作業慢、製品尺寸受限制；
3）模具需能承受作業溫度；
4）芯材需要承受作業溫度和壓力。
（5）典型產品
飛機結構復合材料（如機翼和尾翼）、衛星與運載火箭結構件（太陽能電池基板、夾層結構板、衛星介面支架、火箭整流罩等）、賽車、運動器材（如網球拍、滑雪板等）。
9、低溫 固化預浸料成型
（1）概要
低溫固化預浸料完全按通常的預浸料方法制備，但樹脂的化學性質使其得以在60-100ºC溫度下固化。在60ºC時，材料可操作保持期可小到限於1個星期，但亦可延長到幾個月。樹脂系統的流動截面適於採用真空袋壓力，避免採用高壓釜。
（2）材料 |
樹脂：一般僅採用環氧樹脂；
纖維：任意，同通常的預浸料；
芯材：任意，雖然一般 的PVC泡沫需要特別注意。
（3）優點
1）具有傳統預浸料法所具備的（1）-（6）條優點；
2）模具材料較便宜，如木材亦可用，因其固化溫度較低故；
3）可容易地製造大型結構。因為僅需真空袋壓力；固化溫度低，可採用簡單的熱空氣循環加熱室（經常就地建造大於製品的加熱室 ）
4）可採用普通的PVC泡沫芯材，略作處理即可；
5）能耗低。
（4）缺點
1）材料成本仍高於預浸織物；
2）需加熱室和真空袋系統，以固化製品；
3）模具需能經受高於環境溫度的溫度（常用60-100ºC）；
4）仍有能耗，因需高於環境溫度固化。
（5）典型產品
高性能風力發電機葉片、賽艇、救生艇、火車用零部件。
10、SCRIMP,RIFT,VARTM

圖11 SCRIMP,RIFT,VARTM示意圖
（1）概要
SCRIMP（Seeman Composite Infusion Molding Process—西曼復合材料公司樹脂滲透成型法）,RIFT（Resin Infusion umder Flexibe Tooling—柔性模具樹脂滲透法） ,VARTM（Vscuum Assisted Transfer Molding—真空輔助樹脂傳遞成型）這三種工藝原理相似。
將織物作為干鋪層材料入模內，如同RTM。然後覆以剝離保護層和縫編非結構織物。整個鋪層用真空袋覆罩好。袋無滲漏後，讓樹脂流到積層。樹脂很容易流經非結構織物而在整個鋪層分布。SCRIMP法在真空袋與鋪層之間可置加壓模塊，利於提高製作表觀與結構密實度。
（2）材料
樹脂：常和環氧樹脂、不飽和聚酯和乙烯基酯樹脂；
纖維：任意種類普通織物。這些工藝方法縫編材料很好用，因其間隙使得樹脂快速流動；
芯材：除蜂窩外，各種芯材均可用。
（3）優點
1）同RTM，但製品僅一面光，不似RTM兩面光；
2）由於模具一半是真空袋，主模具僅需較低強度，故模具成本甚低；
3）可製造大尺寸產品；
4）通常的濕法鋪層工具可改進以用於這些成型法；
5）一次作業即可生產芯材結構。
（4）缺點
1）要完成好相對復雜的操作過程；
2）樹脂粘度必須非常低，限制了製品的力學性能；
3）鋪層未浸到樹脂而造成的廢品浪費甚大；
4） SCRIMP的一些工藝要素已被專利所限。
（5）典型產品
小艇半成品、列車和卡車車身面板。

Ⅱ 碳纖維簡介

碳纖維（carbon fiber，簡稱CF），是一種含碳量在95%以上的高強度、高模量纖維的新型纖維材料。它是由片狀石墨微晶等有機纖維沿纖維軸向方向堆砌而成，經碳化及石墨化處理而得到的微晶石墨材料。碳纖維「外柔內剛」，質量比金屬鋁輕，但強度卻高於鋼鐵，並且具有耐腐蝕、高模量的特性，在國防軍工和民用方面都是重要材料。它不僅具有碳材料的固有本徵特性，又兼備紡織纖維的柔軟可加工性，是新一代增強纖維。[1-4]
碳纖維具有許多優良性能，碳纖維的軸向強度和模量高，密度低、比性能高，無蠕變，非氧化環境下耐超高溫，耐疲勞性好，比熱及導電性介於非金屬和金屬之間，熱膨脹系數小且具有各向異性，耐腐蝕性好，X射線透過性好。良好的導電導熱性能、電磁屏蔽性好等。
碳纖維與傳統的玻璃纖維相比，楊氏模量是其3倍多；它與凱夫拉纖維相比，楊氏模量是其2倍左右，在有機溶劑、酸、鹼中不溶不脹，耐蝕性突出。

(1) 組成結構
碳纖維是含碳量高於90%的無機高分子纖維。其中含碳量高於99%的稱石墨纖維。碳纖維的微觀結構類似人造石墨，是亂層石墨結構。[5] 碳纖維各層面間的間距約為3.39到3.42A，各平行層面間的各個碳原子，排列不如石墨那樣規整，層與層之間借范德華力連接在一起。[6]
通常也把碳纖維的結構看成由兩維有序的結晶和孔洞組成，其中孔洞的含量、大小和分布對碳纖維的性能影響較大。[7]
當孔隙率低於某個臨界值時，孔隙率對碳纖維復合材料的層間剪切強度、彎曲強度和拉伸強度無明顯的影響。有些研究指出，引起材料力學性能下降的臨界孔隙率是1%-4%。孔隙體積含量在0-4%范圍內時，孔隙體積含量每增加1%，層間剪切強度大約降低7%。通過對碳纖維環氧樹脂和碳纖維雙馬來亞胺樹脂層壓板的研究看出，當孔隙率超過0.9%時，層間剪切強度開始下降。由試驗得知，孔隙主要分布在纖維束之間和層間界面處。並且孔隙含量越高，孔隙的尺寸越大，並顯著降低了層合板中層間界面的面積。當材料受力時，易沿層間破壞，這也是層間剪切強度對孔隙相對敏感的原因。另外孔隙處是應力集中區，承載能力弱，當受力時，孔隙擴大形成長裂紋，從而遭到破壞。[8]
即使兩種具有相同孔隙率的層壓板（在同一養護周期運用不同的預浸方法和製造方式），它們也表現處完全不同的力學行為。力學性能隨孔隙率的增加而下降的具體數值不同，表現為孔隙率對力學性能的影響離散性大且重復性差。由於包含大量可變因素，孔隙對復合材料層壓板力學性能的影響是個很復雜的問題。這些因素包含：孔隙的形狀、尺寸、位置；纖維、基體和界面的力學性能；靜態或者動態的荷載。[8]
相對於孔隙率和孔隙長寬比，孔隙尺寸、分布對力學性能的影響更大些。並發現大的孔隙（面積>0.03mm2）對力學性能有不利影響，這歸因於孔隙對層間富膠區的裂紋擴展的產生影響。[8]

(2)
物理性質
碳纖維兼具碳材料強抗拉力和纖維柔軟可加工性兩大特徵，
碳纖維
是一種的力學性能優異的新材料。碳纖維拉伸強度約為2到7GPa，拉伸模量約為200到700GPa。密度約為1.5到2.0克每立方厘米，這除與原絲結構有關外，主要決定於炭化處理的溫度。一般經過高溫3000℃石墨化處理，密度可達2.0克每立方厘。再加上它的重量很輕，它的比重比鋁還要輕，不到鋼的1/4，比強度是鐵的20倍。碳纖維的熱膨脹系數與其它纖維不同，它有各向異性的特點。碳纖維的比熱容一般為7.12。熱導率隨溫度升高而下降平行於纖維方向是負值（0.72到0.90），而垂直於纖維方向是正值（32到22）。碳纖維的比電阻與纖維的類型有關，在25℃時，高模量為775，高強度碳纖維為每厘米1500。這使得碳纖維在所有高性能纖維中具有最高的比強度和比模量。同鈦、鋼、鋁等金屬材料相比，碳纖維在物理性能上具有強度大、模量高、密度低、線膨脹系數小等特點，可以稱為新材料之王。[3] [9-11]
碳纖維除了具有一般碳素材料的特性外，
碳纖維編織布[12]
其外形有顯著的各向異性柔軟，可加工成各種織物，又由於比重小， 沿纖維軸方向表現出很高的強度，碳纖維增強環氧樹脂復合材料，其比強度、比模量綜合指標，在現有結構材料中是最高的。[11] 碳纖維樹脂復合材料抗拉強度一般都在3500兆帕以上，是鋼的7到9倍，抗拉彈性模量為230到430G帕亦高於鋼；因此CFRP的比強度即材料的強度與其密度之比可達到2000兆帕以上，而A3鋼的比強度僅為59兆帕左右，其比模量也比鋼高。與傳統的玻璃纖維相比，楊氏模量（指表徵在彈性限度內物質材料抗拉或抗壓的物理量）是玻璃纖維的3倍多；與凱芙拉纖維相比，不僅楊氏模量是其的2倍左右。碳纖維環氧樹脂層壓板的試驗表明，隨著孔隙率的增加，強度和模量均下降。孔隙率對層間剪切強度、彎曲強度、彎曲模量的影響非常大；拉伸強度隨著孔隙率的增加下降的相對慢一些；拉伸模量受孔隙率影響較小。[8]
碳纖維還具有極好的纖度（纖度的表示法之一是9000米長纖維的克數），一般僅約為19克，拉力高達300kg每微米。幾乎沒有其他材料像碳纖維那樣具有那麼多一系列的優異性能， 因此在旨度、剛度、重度、疲勞特性等有嚴格要求的領域。在不接觸空氣和氧化劑時，碳纖維能夠耐受3000度以上的高溫，具有突出的耐熱性能，與其他材料相比，碳纖維要溫度高於1500℃時強度才開始下降，而且溫度越高，纖維強度越大。碳纖維的徑向強度不如軸向強度，因而碳纖維忌徑向強力（即不能打結）而其他材料的晶須性能也早已大大的下降。另外碳纖維還具有良好的耐低溫性能，如在液氮溫度下也不脆化。[3] [9] [13]
化學性質
碳纖維的化學性質與碳相識，它除能被強氧化劑氧化外，對一般鹼性是惰性的。在空氣中溫度高於400℃時則出現明顯的氧化，生成CO與CO2。[6-7] 碳纖維對一般的有機溶劑、酸、鹼都具有良好的耐腐蝕性，不溶不脹，耐蝕性出類拔萃，完全不存在生銹的問題。[11] 有學者在1981年將PAN基碳纖維浸泡在強鹼氫氧化鈉溶液中，時間已過去30多年，它仍保持纖維形態。但其耐沖擊性較差，容易損傷，在強酸作用下發生氧化，碳纖維的電動勢為正值，而鋁合金的電動勢為負值。當碳纖維復合材料與與鋁合金組合應用時會發生金屬碳化、滲碳及電化學腐蝕現象。因此，碳纖維在使用前須進行表面處理。[4] 碳纖維還有耐油、抗輻射、抗放射、吸收有毒氣體和減速中子等特性[3] [9] [13] 。

(3)分類

碳纖維按原料來源可分為聚丙烯腈基碳纖維、
1K碳纖製作的管
瀝青基碳纖維、粘膠基碳纖維、酚醛基碳纖維、氣相生長碳纖維；按性能可分為通用型、高強型、中模高強型、高模型和超高模型碳纖維；按狀態分為長絲、短纖維和短切纖維；按力學性能分為通用型和高性能型。通用型碳纖維強度為1000兆帕、模量為100G帕左右。高性能型碳纖維又分為高強型（強度2000兆帕、模量250G帕）和高模型（模量300G帕以上）。強度大於4000兆帕的又稱為超高強型；模量大於450G帕的稱為超高模型。隨著航天和航空工業的發展，還出現了高強高伸型碳纖維，其延伸率大於2%。用量最大的是聚丙烯腈PAN基碳纖維。[14] 市場上90%以上碳纖維以PAN基碳纖維為主。由於碳纖維神秘的面紗尚未完全揭開，人們還不能直接用碳或石墨來製取，只能採用一些含碳的有機纖維（如尼龍絲、腈綸絲、人造絲等）為原料，將有機纖維與塑料樹脂結合在一起炭化製得碳纖維。[4] [15-17]
PAN基碳纖維
PAN基碳纖維的生產工藝主要包括原絲生產和原絲碳化兩個過程:首先通過丙烯腈聚合和紡紗等一系列工藝加工成被稱為「母體「的聚丙烯腈纖維或原絲， 將這些原絲放入氧化爐中在200到300℃進行氧化，還要在碳化爐中，在溫度為1000到2000℃下進行碳化等工序製成碳纖維。[18] [19]
瀝青基碳纖維
美國發明了紡織瀝青基碳纖維用的含有基金屬中間相瀝青，原絲經穩定化和碳化後，碳纖維的拉伸強度為3.5G帕，模量為252G帕；法國研製了耐熱和高導電的中間相瀝青基碳纖維；波蘭開發了新型金屬塗覆碳纖維的方法，例如塗覆銅的瀝青基碳纖維是用混合法製成，先用銅鹽與各向同性煤瀝青混勻，進行離心紡絲，在空氣中穩定化並在高溫氫氣中處理，得到合金銅的碳纖維。 世界瀝青基碳纖維的生產能力較小，國內瀝青基碳纖維的研究和開發較早，但在開發、生產及應用方面與國外相比有較大的差距。[19-20]
碳纖維按產品規格的不同被劃分為宇航級和工業級兩類，亦稱為小絲束和大絲束。通常把48K以上碳纖維稱為大絲束碳纖維，包括360K和480K等。宇航級碳纖維初期以3K為主，逐漸發展為12K和24K，主要應用於國防軍工和高技術，以及體育休閑用品，像飛機、導彈、火箭、衛星和釣魚桿、球桿球拍

(4) 制備方式

工業化生產碳纖維按原料路線可分為聚丙烯腈（PAN）基碳纖維

、瀝青基碳纖維和粘膠基碳纖維三大類，但主要生產前兩種碳纖維。由粘膠纖維製取高力學性能的碳纖維必須經高溫拉伸石墨化，碳化收率低，技術難度大，設備復雜，原料豐富碳化收率高，但因原料調制復雜、產品性能較低，亦未得到大規模發展；由聚丙烯腈纖維原絲製得的高性能碳纖維，其生產工藝較其他方法簡單，產量約佔全球碳纖維總產量的90%以上。[18] [22-23]
工藝流程
碳纖維可分別用聚丙烯腈纖維、瀝青纖維、粘膠絲或酚醛纖維經碳化製得。應用較普遍的碳纖維主要是聚丙烯腈碳纖維和瀝青碳纖維。碳纖維的製造包括纖維紡絲、熱穩定化（預氧化）、碳化、石墨化等4個過程。其間伴隨的化學變化包括，脫氫、環化、預氧化、氧化及脫氧等。[22-23]
從粘膠纖維製取高力學性能的碳纖維必須經高溫拉伸石墨化，碳化收率低，技術難度大、設備復雜，產品主要為耐燒蝕材料及隔熱材料所用；由瀝青製取碳纖維，原料來源豐富，碳化收率高，但因原料調制復雜、產品性能較低，亦未得到大規模發展；由聚丙烯腈纖維原絲可製得高性能的碳纖維，其生產工藝較其它方法簡單力學性能優良，自20世紀60年代後在碳纖維工業發展良好。[19]
聚丙烯腈基碳纖維的生產主要包括原絲生產和原絲碳化兩個過程。[19] [21]
原絲生產過程主要包括聚合、脫泡、計量、噴絲、牽引、水洗、上油、烘乾收絲等工序。[19] [21]
碳化過程主要包括放絲、預氧化、低溫碳化、高溫碳化、表面處理、上漿烘乾、收絲卷繞等工序。[19] [21]
PAN基碳纖維的制備
聚丙烯腈碳纖維是以聚丙烯腈纖維為原料製成的碳纖維，主要作復合材料用增強體。無論均聚或共聚的聚丙烯腈纖維都能制備出碳纖維。為了製造出高性能碳纖維並提高生產率，工業上常採用共聚聚丙烯腈纖維為原料。對原料的要求是：雜質、缺陷少；細度均勻，並越細越好；強度高，毛絲少；纖維中鏈狀分子沿纖維軸取向度越高越好，通常大於80%；熱轉化性能好。[6] [24]
生產中製取聚丙烯腈纖維的過程是：先由丙烯腈和其他少量第二、第三單體（丙烯酸甲醋、甲叉丁二脂等）共聚生成共聚聚丙烯腈樹脂（分子量高於 6到8萬），然後樹脂經溶劑（硫氰酸鈉、二甲基亞礬、硝酸和氯化鋅等）溶解，形成粘度適宜的紡絲液，經濕法、干法或干濕法進行紡絲，再經水洗、牽伸、乾燥和熱定型即製成聚丙烯腈纖維。若將聚丙烯腈纖維直接加熱易熔化，不能保持其原來的纖維狀態。制備碳纖維時，首先要將聚丙烯腈纖維放在空氣中或其他氧化性氣氛中進行低溫熱處理，即預氧化處理。預氧化處理是纖維碳化的預備階段。一般將纖維在空氣下加熱至約270℃，保溫0.5h到3h，聚丙烯腈纖維的顏色由白色逐漸變成黃色、棕色，最後形成黑色的預氧化纖維。是聚丙烯腈線性高分子受熱氧化後，發生氧化、熱解、交聯、環化等一系列化學反應形成耐熱梯型高分子的結果。再將預氧化纖維在氮氣中進行高溫處理1600℃的碳化處理，則纖維進一步產生交聯環化、芳構化及縮聚等反應，並脫除氫、氮、氧原子，最後形成二維碳環平面網狀結構和層片粗糙平行的亂層石墨結構的碳纖維。[7] [24]
由PAN原絲制備碳纖維的工藝流程如下：PAN原絲→預氧化→碳化→石墨化→表面處理→卷取→碳纖維。[7] [24]
第一、原絲制備，聚丙烯腈和粘膠原絲主要採用濕法紡絲製得，瀝青和酚醛原絲則採用熔體紡絲製得。制備高性能聚丙烯腈基碳纖維需採用高純度、高強度和質量均勻的聚丙烯腈原絲，制備原絲用的共聚單體為衣康酸等。制備各向異性的高性能瀝青基碳纖維需先將瀝青預處理成中間相、預中間相（苯可溶各向異性瀝青）和潛在中間相（喹啉可溶各向異性瀝青）等。作為燒蝕材料用的粘膠基碳纖維，其原絲要求不含鹼金屬離子。[22] [25]
第二、預氧化（聚丙烯腈纖維200到300℃）、不融化（瀝青200到400℃）或熱處理（粘膠纖維240℃），以得到耐熱和不熔的纖維，酚醛基碳纖維無此工序。[22] [25]
第三、碳化，其溫度為：聚丙烯腈纖維1000到1500℃，瀝青1500到1700℃，粘膠纖維400到2000℃。[22] [25]
第四、石墨化，聚丙烯腈纖維為2500到3000℃，瀝青2500到2800℃，粘膠纖維3000到3200℃。[22] [25]
第五、表面處理，進行氣相或液相氧化等，賦予纖維化學活性，以增大對樹脂的親和性。[22] [25]
第六、上漿處理，防止纖維損傷，提高與樹脂母體的親和性。所得纖維具有各種不同的斷面結構。[22] [25]
技術要點
要想得到質量好碳纖維，需要注意一下技術要點：
（1）實現原絲高純化、高強化、緻密化以及表面光潔無暇是制備高性能碳纖維的首要任務。碳纖維系統工程需從原絲的聚合單體開始。原絲質量既決定了碳纖維的性質，又制約其生產成本。優質PAN原絲是製造高性能碳纖維的首要必備條件。[22]
（2）雜質缺陷最少化，這是提高碳纖維拉伸強度的根本措施，也是科技工作者研究的熱門課題。在某種意義上說，提高強度的過程實質上就是減少、減小缺陷的過程。[22]
（3）在預氧化過程中，保證均質化的前提下，盡可能縮短預氧化時間。這是降低生產成本的方向性課題。
（4）研究高溫技術和高溫設備以及相關的重要構件。高溫炭化溫度一般在1300到1800℃，石墨化一般在2500到3000℃。在如此高的溫度下操作，既要連續運行、又要提高設備的使用壽命，所以研究新一代高溫技術和高溫設備就顯得格外重要。如在惰性氣體保護、無氧狀態下進行的微波、等離子和感應加熱等技術。[22]

Ⅲ 有誰知道金剛石樹脂砂輪的配方

配方就算知道，也沒有人告訴你的，現在我只能簡單的告訴一下樹脂金剛石的工藝流版程；1，選配方權，選結合劑，2，選超硬磨料，混料，過篩，讓其均勻的混在一起，添加混潤劑，樹脂粉，然後均勻的混勻，3，鋁基體，然後車加工，4，模具組裝，5，非金剛石層投料，預壓。6，金剛石層投料，預壓。7，定模熱壓，8，硬化，9，機械加工，10，檢查，11，打商標，12，成品入庫。

Ⅳ 制備陶瓷基，金屬基及聚合物基納米復合材料主要有哪些方法

聚合物基復合材料種類主要：

（1）玻璃纖維增強樹脂基復合材料；
（2）纖維增強樹脂基復合材料；
（3）碳纖維增強樹脂基復合材料；
（4）芳綸纖維增強樹脂基復合材料；
（5）金屬纖維增強樹脂基復合材料；
（6）特種纖維增強聚合物基復合材料；
（7）陶瓷顆粒樹脂基復合材料；
（8）熱塑性樹脂基復合材料；（聚乙烯聚丙烯尼龍聚苯硫醚（PPS）聚醚醚酮（PEEK）聚醚酮酮（PEKK））
（9）熱固性樹脂基復合材料；（環氧樹脂聚醯亞胺聚雙馬醯亞胺（PBMI）飽聚酯等）
（10）聚合物基納米復合材料

Ⅳ 小號碳纖維預浸布需要什麼樹脂

預浸料是指 將樹脂在未固化之前預先和纖維結合在一起，並保持一定的儲存期，在儲存期內可以隨時進行鋪層設計、成型，是製作復合材料的中間材料。 碳纖維預浸料是碳纖維絲束經過展紗（或碳纖維編織布），在壓力和溫度的作用下，和預先塗敷在離型紙上的樹脂，進行結合，然後冷卻、覆膜、卷取等工藝加工而成的中間品復合材料，又叫做碳纖維預浸布，預浸料的意思是預先用樹脂浸潤好纖維，在後面工藝中鋪疊、成型，加熱固化。所以預浸料的樹脂是未經固化的樹脂，多以熱固性樹脂為主。 熱固性樹脂有很多種，常用的有酚醛樹脂、環氧樹脂、雙馬樹脂、乙烯基樹脂、氰酸樹脂等。碳纖維預浸料中以環氧樹脂最多、應用最廣泛，在一些耐高溫的場合會用到雙馬、氰酸樹脂。預浸料具有以下特點：1、克重、樹脂含量可以精確控制，2、可設計性強，可以根據產品使用特點，其強度、剛度要求，進行疊層設計，3、直接使用，免配膠、刷膠，勞動強度小，更環保。

預浸料使用廣泛，起初用於熱壓罐工藝，後來可用於模壓、真空帶壓等非熱壓罐工藝，適用的工藝較多。

Ⅵ 雙馬環氧樹脂中的雙馬是什麼

這種環氧樹脂我不是很熟悉。不過雙馬的這個詞條通常是指 雙馬來酸-XXXXX，應該是環氧樹脂上嫁接了雙馬來酸的改性基團。

Ⅶ 玻璃鋼能耐多高的溫度

玻璃鋼在瞬時超高溫情況下，能在2000℃以上承受高速氣流的沖刷。一般只在100℃以下使用；通用型環氧FRP在60℃以上，強度有明顯下降。但可以選擇耐高溫樹脂，使長期工作溫度在200~300℃是可能的。

玻璃鋼是以玻璃纖維及其製品（玻璃布、帶、氈、紗等）作為增強材料，以合成樹脂作基體材料的一種復合材料。纖維增強復合材料是由增強纖維和基體組成。纖維（或晶須）的直徑很小，一般在10μm以下，缺陷較少又較小，斷裂應變約為千分之三十以內，是脆性材料，易損傷、斷裂和受到腐蝕。

(7)雙馬樹脂擴展閱讀：

玻璃鋼應用：

1、建築行業：冷卻塔、玻璃鋼門窗New、建築結構、圍護結構、室內設備及裝飾件、玻璃鋼平板、波形瓦、裝飾板、玻璃鋼蓋板、衛生潔具及整體衛生間、桑拿浴室、沖浪浴室、建築施工模板、儲倉建築、混凝土模板、筋材以及太陽能利用裝置等。

2、化學化工行業：耐腐蝕管道、貯罐貯槽、耐腐蝕輸送泵及其附件、耐腐閥門、格柵、通風設施，以及污水和廢水的處理設備及其附件等等。

3、汽車及鐵路交通運輸行業：汽車殼體及其他部件，全塑微型汽車，大型客車的車體外殼、車門、內板、主柱、地板、底梁、保險杠、儀表屏，小型客貨車，以及消防罐車、冷藏車、拖拉機的駕駛室及機器罩等。

4、鐵路運輸方面，有火車窗框、車內頂彎板、車頂水箱、廁所地板、行李車車門、車頂通風器、冷藏車門、儲水箱，以及某些鐵路通訊設施等。

5、公路建設方面，有交通路標、隔離墩、標志樁、標志牌、公路護欄等等，船艇及水上運輸行業。

6、內河客貨船、捕漁船、氣墊船、各類遊艇、賽艇、高速艇、救生艇、交通艇，以及玻璃鋼航標浮鼓及系船浮筒等等。

Ⅷ 我國對樹脂基復合材料的用量

其中70%為雙馬樹脂基復合材料

Ⅸ 影響環氧樹脂TG值的主要因素有哪些

復合材料由於質量輕且具有比一般金屬材料高的比強度、比模量，熱固性樹脂特別是環氧樹脂通常用作復合材料基體樹脂，對基體樹脂進行增韌改性是提高復合材料的性能的關鍵措施之一。上世紀80年代初首次報道用Ulteml000R聚醚醯亞胺(PEI)改性環氧樹脂的研究：李善君等合成了一系列與環氧樹脂具有良好相容性的結構新穎的可溶性聚醚醯亞胺PEI，在EPOn-828和TGD-DM環氧樹脂體系中取得了非常優異的增韌效果，材料斷裂能提高5倍、模量和玻璃化溫度維持不變。那麼聚醚醯亞胺到底如何影響環氧樹脂性能？專家從化學結構和使用數量2個方面進行了介紹。
關於聚醚醯亞胺化學結構的影響，專家以4種不同主鏈結構的聚醚醯亞胺改性了4，4』-二氨基二苯甲烷四縮水甘油醚環氧樹脂(TG-DDM，環氧值為0.66)和4，4』-二氨基二苯碸(DDS)固化體系，雙酚A二醚酐(BISA-DA)與4種不同結構的二胺合成聚醚醯亞胺。觀察以20%聚醚醯亞胺(PEI)與TGDDM/DDS(40%)共混物在150%固化5 h後導致共混物呈現不同的相結構，結果TGDDM/PID共混物的斷裂面如有褶皺的絲綢(A)，經CH2Cl2刻蝕也未發現兩相結構，表明共混物在固化反應過程中並未發生相分離；TGDDM/PIM共混物顯示PIM粒子分散在環氧樹脂連續相中(B)；而PIP改性的環氧樹脂為雙連續結構，深色的環氧富集相中有PIP的粒子分散其中，淺色的聚醚醯亞胺富集相是相反轉結構(C)；TGDDM/PIB共混物為相反轉結構(D)，環氧形成粒子被聚醚醯亞胺的連續相所包圍。上述結果表明，聚醚醯亞胺的主鏈結構對改性體系相結構有顯著影響，PIP改性TGDDM體系具有雙連續相結構。

聚醚醯亞胺用量不僅對改性體系相結構有影響，且對其力學性能有顯著影響。以PIM聚醚醯亞胺改性雙馬來醯亞胺BMI/DBA為例(BMI是4,4』-雙馬來醯亞胺基二苯甲烷，DBA是0，0』-二烯丙基雙酚A)，專家了聚醚醯亞胺用量，對PIM/BMI改性體系相結構的影響和對改性材料力學性能的影響。加入5%PIM後改性體系的斷裂能較純雙馬樹脂有所升高，加入10%及15%PIM的改性體系斷裂能有顯著的增大。在PIM 15%改性體系斷裂能增大了2倍多，而改性材料彎曲模量略有下降。可見聚醚醯亞胺用量的增大有利於材料韌性的升高。改性雙馬樹脂體系的相結構隨聚醚醯亞胺用量而變化，5%時所得為PIM分散粒子相結構，10%時形成雙連續相結構，15%以上導致相反轉，聚醚醯亞胺作為連續相和力學強度支撐相，有利於力學性能的大幅度提高，使斷裂韌性得以提高。

Ⅹ 想了解玻璃纖維的製作工藝和製作流程，越詳細越好，多謝

纖維增強環氧樹脂復合材料成型工藝
一、前言
相比傳統材料，復合材料具有一系列不可替代的特性，自二次大占以來發展很快。盡管產量小（據法國Vetrotex公司統計，2003年全球復合材料達700萬噸），但復合材料的水平已是衡量一個國家或地區科技、經濟水平的標志之一。美、日、西歐水平較高。北美、歐洲的產量分別佔全球產量的33%與32%，以中國（含台灣省）、日本為主的亞洲佔30%。中國大陸2003年玻班纖維增強塑料（玻璃纖維與樹脂復合的復合材料、俗稱「玻璃鋼」）逾90萬噸，已居世界第二位（美國2003年為169萬噸，日本不足70萬噸）。
復合材料主要由增強材料與基體材料兩大部分組成：
增強材料：在復合材料中不構成連續相賦於復合材料的主要力學性能，如玻璃鋼中的玻璃纖維，CFRP（碳纖維增強塑料）中的碳纖維素就是增強材料。
基體：構成復合材料連續相的單一材料如玻璃鋼（GRP）中的樹脂（本文談到的環氧樹脂）就是基體。 y
按基體材料不同，復合材料可分為三大類：
樹脂復合材料
金屬基復合材料
無機非金屬基復合材料，如陶瓷基復合材料。
本文討論環氧樹脂基復合材料。
1、為什麼採用環氧樹脂做基體？
固化收縮率代低，僅1%-3%，而不飽和聚酯樹脂卻高達7%-8%；
粘結力強；
有B階段，有利於生產工藝；
可低壓固化，揮發份甚低；
固化後力學性能、耐化學性佳，電絕緣性能良好。
值得指出的是環氧樹脂耐有機溶劑、耐鹼性能較常用的酚醛與不飽和聚酯權勢脂為佳，然耐酸性差；固化後一般較脆，韌性較差。
2、環氧玻璃鋼性能（按ASTM）
以FW（纖維纏繞）法製造的玻纖增強環氧樹脂的產品為例，將其與鋼比較。
表1 GF/EPR與鋼的性能比較

玻璃含量 GF/EPR（玻纖含量80wt%) AISI1008 冷軋鋼
相對密度 2.08 7.86 V
拉伸強度 551.6Mpa 331.0MPa
拉伸模量 27.58GPa 206.7GPa
伸長率 1.6% 37.0%
彎曲強度 689.5MPa
彎曲模量 34.48GPa
壓縮強度 310.3MPa 331.0MPa
懸臂沖擊強度 2385J/m
燃燒性（UL-94） V-O
比熱容 535J/kg•k 233J/kg•k
膨脹系數 4.0×10-6k-1 6.7×10-6k-1
熱變形溫度 204ºC(1.82MPa)
熱導率 1.85W/m•k 33.7W/m•k
介電強度 11.8×106V/m
吸水率 0.5%(24h)

表2 幾種常用材料與復合材料的比強度和比模量

材料名稱 密度g/cm3 拉伸強度×104MPa 彈性模量×106MPa 比強度×106cm 比模量×109cm
鋼 7.8 10.10 20.59 0.13 0.27
鋁 2.8 4.61 7.35 0.17 0.26
鈦 4.5 9.41 11.18 0.21 0.25
玻璃鋼 2.0 10.40 3.92 0.53 0.21
碳纖維/環氧樹脂 1.45 14.71 13.73
碳纖維/環氧樹脂 1.6 1049 23.54
芳綸纖維/環氧樹脂 1.4 13.73 7.85
硼纖維/環氧樹脂 2.1 13.53 20.59
硼纖維/鋁 2.65 9.81 19.61 0.75 c2

二、纖維增強環氧樹脂復合材料成型工藝簡介
1、手糊成型 （hand lay up)
（1）概要 依次在模具表面上施加
脫模劑
膠衣
一層粘度為0.3-0.4PaS的中等活性液體熱固性樹脂（須待膠衣凝結後）
一層纖維增強材料（玻纖、芳綸、碳纖維......），纖維增強材料有表面氈、無捻粗紗布（方格布）等幾種。以手持輥子或刷子使樹脂浸漬纖維增強材料，並驅除氣泡，壓實基層。鋪層操作反復多次，直到達到製品的設計厚度。
樹脂因聚合反應，常溫固化。可加熱加速固化。
（2）原材料 F gb NG ^
樹脂 不飽和聚酯樹脂、已烯基酯樹脂、環氧樹脂、酚醛樹脂等。
纖維 玻纖、碳纖、芳綸等。雖然厚的芳綸織物難於手工將樹脂浸透，亦可用。
芯材 任意。
（3）優點
1）適合少量生產；
2）可室溫成型，設備投資少，模具折舊費低；
3）可製造大型製品和型狀復雜產品；
4）樹脂和增強材料可自由組合，易進行材料設計；
5）可採用加強筋局部增強，可嵌入金屬件；
6）可用膠衣層獲得具有自由色彩和光澤的表面（如開模成型則一面不平滑）；
7）玻纖含量較噴射成型高。
無捻粗紗布 50%左右
織物 35%-45%
短切原絲氈 30%-40%
（4）缺點
1）屬於勞動密集型生產，產品質量由工人訓練程度決定； ;
2）玻纖含量不可能太高；樹脂需要粘度較低才易手工操作，溶劑/苯乙烯量高，力學與熱性能受限制；
3）手糊用樹脂分子量低；通常可能較分子量高的樹脂有害於人的健康和安全。
（5）典型產品
艦艇、風力發電機葉片、游樂設備、冷卻塔殼體、建築模型。
2、樹脂傳遞成型（RTM）
（1）概要
RTM是一種閉模低壓成型的方法。
將纖維增強材料置於上下模之間；合模並將模具夾緊；在壓力下注射樹脂；樹脂固化後打開模具，取下產品。
樹脂膠凝過程開始前，必須讓樹脂充滿模腔，壓力促使樹脂快速傳遞到模個內，浸漬纖維材料。
RTM是一低壓系統，樹脂注射壓力范圍0.4-0.5MPa,當製造高纖維含量（體積比超過50%）的製品，如航空航天用零部件時，壓力甚至達0.7MPa。
纖維增強材料有時可預先在一個模具內預成型大致形狀（帶粘結劑），再在第二個模具內注射成型。 為了提高樹脂浸透纖維能力，可選擇真空輔助注射（VARI-vacuum saaistedrsin injection)。
注意樹脂一經將纖維材料浸透，樹脂注口要封閉，以便樹脂固化。注射與固化可在室溫或加熱條件下進行。模具可以復合材料與鋼材料 製作。若採用加熱工藝。宜用鋼模。
（2）原材料
樹脂：一般多用環氧、不飽和聚酯、乙烯基脂及酚醛；當加溫時，高溫樹脂台雙馬列來醯亞胺樹脂亦可用。
法國 Vetrotex公司開發了熱塑性樹脂RTM。
纖維：任意。常用玻纖連續氈、縫編材料（其纖維間的縫隙得於樹脂傳遞）、無捻粗紗布；玻纖與熱塑性塑料的復合紗及其織物與片材（法國Vetrotex商品名TWINTEX）。
芯材：不用蜂窩，因蜂窩空格全被樹脂填滿，壓力會導致其破壞。可用耐溶劑發泡材料PU、PP、CL、VC等。
（3）優點
1）製品纖維含量可較高，未被樹脂浸得部分非常少；
2）閉模成型，生產環境好；
3）勞動強度低，對工人技術熟練程度的要求也比手糊與噴射成型低；
4）製品兩面光，可作有表面膠衣的製品，精度也比較高；
5）成型周期較短；
6）產品可大型化；
7）強度可按設計要求具有方向性；
8）可與芯村、嵌件一體成型；
9）相對注射設備與模具成本較低。
（4）缺點
1）不易製作較小產品；
2）因要承壓，故模具較手糊與噴射工藝用模具要重和復雜，價位也高一些；
3）能有未被浸漬的材料，導致邊角料浪費。
（5）典型產品
小型飛機與汽車零部件、客車座椅、儀表殼
3、纖維纏繞（FW）
（1）概要
通常採用直接無捻粗紗作為增強材料。粗紗排列在紗架上。粗紗自紗架上退繞，通過張力系統、樹脂槽、繞絲嘴，由小車帶動其往復移動並纏繞在回轉的芯軸（模）上。纖維纏繞角度與纖維排列密度根據強度設計，並由芯軸（模）轉速與小車往復速度之比，精確地控制。固化後將纏繞的復合材料製品脫模。
對某些兩端密閉的產品不用脫模，芯模即包在復合材料產品內，作為內襯。
（2）原材料
樹脂：任意。環氧、不飽和聚酯、乙烯基脂及酚醛樹脂。
纖維：任意。無捻粗紗、縫編和無紡織物。生產管罐時，常用表面氈、短切原絲作為內襯材料。
芯材：可用。雖然復合材料製品通常是單一殼體，一般不用。
（3）優點
1）因為纖維逕直以合理的線形鋪設，承擔負荷，故復合材料製品的結構特性可非常高；
2）由於同內襯層組合，可製得耐腐蝕、耐壓、耐熱的製品；
3）可製造兩端封閉的製品；
4）鋪放材料快、經濟、用無捻粗紗，材料費用低；
5）可採用樹脂計量，然浸膠後的纖維通過擠膠或口模，控制樹脂含量；
6）可大理生產和自動化；
7）機械成型，復合材料材質及方向性均勻，質量穩定。
（4）缺點
1）製品形狀限於圓柱形或其它回轉體；
2）纖維不易沿製品長度方向精確排列；
3）對於大型製品，芯模成本高；
4）成品外表不是「模製」的，不盡人意；
5）對於承受壓力的製品，如選擇樹脂不合適或無內襯，就易發生滲漏。
（5）典型產品 '
管道、貯罐、氣瓶（消防呼吸氣瓶、壓縮天然氣瓶等）、固體火箭發動機殼體。
4、RIM(Reaction Injection Molding一反應注射成型）
（1）概要
將兩種或兩種以上的組分在混合區低壓（0.5MPa）混合後，即在低壓（0.5-1.5MPa）下注射到閉模中反應成型，此即為工藝過程。若組分一為多元醇，一為異氰酸酯，則反應生成聚氨酯 。為增加強度，可直接在一種組分內行加入磨碎玻纖原絲和（或）填料。弈可採用長纖維（如連續纖維氈、織物、復合氈、短切原絲等的預成型物等）增強，在注射前，將長纖維增強材料預先置模具內。用此法可得到高力學性能的製品。這種工藝稱為SRIM（Structural Reaction Injection Molding-結構反應注射成型）。
(2)原材料
樹脂：常用聚氨酯體系或聚氨酯/脲混合體系；亦可採用環氧、尼龍、聚酯等基本；
纖維：常用長0.2-0.4mm的磨碎玻璃纖維；
芯材：不用。
（3）優點
1）製造成本比熱塑性塑料注射工藝低；
2）可製造大尺寸、開頭復雜的產品；
3）固化快，適於快速生產。
（4）缺點
採用磨碎玻璃纖維增強原料費用高，薦用礦物復合材料取代之。
（5）主要產品
汽車儀表盤、保險杠、建築門、窗、桌、沙發、電絕緣件。
5、拉擠成型 （Pultrusion)
(1)概要
主要採用玻璃纖維無捻粗紗（使用前預先放置在紗架上），它提供縱向（沿生產線方向）增強。
其它類型的增強有連續原絲氈、織物等，它們補充橫向增強，表面氈則用於提高成品表面質量。樹脂中可加入填料，改進型材料性能（如阻燃），並降低成本。
拉擠成型的程序是
1）使玻璃纖維增強材料浸漬樹脂；
2）玻璃纖維預成型後進入加熱模具內，進一步浸漬（擠膠）、基本樹脂固化、復合材料定型；
3）將型材按要求長度切斷。 現在已有變截面的、長度方向呈弧型的拉擠製品成型技術。 拉擠成型將增強材料浸漬樹脂有兩種方式：
膠槽浸漬法：通常採用此法，即將增強材料通過樹脂槽浸膠，然後進入模具。此法設備便宜作業性好，適於不飽和聚酯樹脂，乙烯基酯樹脂。
注入浸漬法（圖6）：玻纖增強材料進入模具後，被注入模具內的樹脂所浸漬。此法適於凝膠時間短、粘度高、生產附產物的樹脂基體，如酚醛、環氧、雙馬來醯亞胺樹脂。
（2）原材料
樹脂：常用不飽和聚酯樹脂、環氧樹脂、乙烯基酯樹脂、酚醛樹脂；
纖維：拉擠用玻璃纖維無捻粗紗、連續氈、縫編氈、縫編復合氈、織物、玻纖表面氈、聚酯纖維表面氈等；
芯材：一般不用，現有以PU發泡材料為芯材，外為連續拉擠框型型材，作為保溫牆板的。
（3）優點
1）典型拉擠速度0.5-2m/min，效率較高，適於大批量生產，製造長尺寸製品；
2）樹脂含量可精確控制；
3）由於纖維呈縱向，且體種比可較高（40%-80%），因而型材軸向結構特性可非常好；
4）主要用無捻粗紗增強，原材料成本低，多種增強材料組合使用，可調節製品力學性能；
5）製品質量穩定，外觀平滑。
（4）缺點
1）模具費用較高；
2）一般限於生產恆定橫截面的製品。
（5）典型產品
建築屋頂橫梁、椽子、門窗框架型材、牆板、石油開采抽油桿、帳篷竿、梯子、橋梁、工具把、手機微波站罩殼、汽車板簧、傳動軸、電纜管、光纖光纜芯、釣魚竿、隔柵、汽車空調器罩、擴軌罩。 0}1x p* V
6、真空袋法法成型（Vacuum bag process)
（1）概要 :
此法是手糊法與噴射法的延伸。將手糊或噴射好的積層在樹脂的A階段與模具在一 起，在積層上覆以橡膠袋，周邊密封，在後用真空泵抽真空，積層從而受到不大於1個氣壓的壓力，而被壓實、成型。
（2）原材料
樹脂：主要採用環氧樹脂、酚醛樹脂。不飽和聚酯樹脂與乙烯基酯樹脂則因真空泵將樹脂中的苯乙烯（交聯劑）過度抽出，可能會造成問題，故一般不用；
纖維：同手糊法；
芯材：任意。
（3）優點
1）採用普通的濕法鋪層技術，通常可獲得高纖維含量的製品；
2）可製造大尺寸產品；
3）產品兩面光；
4）較濕法鋪層浸膠孔隙率低；
5）由於壓力，樹脂流經結構纖維，纖維得以較好地浸漬樹脂；
6）有利於操作人員健康和安全；真空袋減少了固化時逸出的揮發性物質。
（4）缺點
1）額外的工藝過程增加了勞動力和袋材成本；
2）要求操作人員有較高的技術熟練水平；
3）樹脂混合和含量控制基本上仍然取決於操作人員的技術；
4）生產效率不高。
（5）典型產品
艇、賽車、芯材粘結、飛機鼻錐雷達罩、機翼、方向舵。
7、樹脂膜熔浸成型（RFI-Resin Film Infusion)
（1）概 要
將干強物與樹脂片（樹脂片系放在一層脫模紙上提供）交替鋪放在模具內。鋪層被真空袋包覆，藉真空泵抽真空，將干織物內空氣抽出。然後加熱，令樹脂熔化並流浸已抽出空氣的織物，然後經過一事實上時間即固化。
（2）原材料
樹脂：一般僅用環氧樹脂； ¬
纖維：任意；
芯材：許多種芯材都可以使用，由於工藝過程中溫度高，對PVC泡沫需要專門處理，以免泡沫損壞。
（3）優點
1）空隙率低，可精確獲得高的纖維含量；
2）鋪層清潔，有利於健康和安全（似預浸）；
3）可較預浸法成本低，此為主要的優點；
4）由於樹脂僅能過織物厚度方向傳遞，故樹脂未浸到白斑區可較SCRIMP（西曼復合材料公司樹脂參入成型法—Seeman Composite Resin Infusion Molding Process）少。
（4）缺點
1）目前僅用於宇航工業，還未推廣；
2）雖然宇航工業用高壓釜系統產非總是需要，但加熱室和真空袋系統對於復合材料固化，總是不可少的；
3）模具要求能經受樹脂膜片的工藝溫度（低溫固化即需60-100ºC）；
4）要求所用芯材能經受工藝溫度和壓力；
（5）典型產品
飛機雷達罩、艦艇聲納整流罩。
8、預浸料（高壓釜）成型
（1）概要
預先在加熱、加壓或使用溶劑的條件下，將織物和（或）纖維預先用預催化樹脂預浸漬。固化劑大多能在環境溫度下，讓預浸材料貯存幾周或幾個月，仍能保質使用。當要延長保持期，材料須在冷凍條件下貯存。樹脂通常在環境溫度下呈臨界固態。故觸摸預浸材料時有輕微的黏附感，象膠帶似的。製作單向預浸漬材料的纖維直接由紗架下來，與樹脂結合。預浸漬材料用手或機械鋪於模具表面，通過真空袋抽真空，並通常加熱到120-180ºC。使樹脂重新流動，並最終固化。盛開附加壓力通常藉助高壓釜（實際上是一座壓力加熱罐）提供，它能對鋪層施加達5個大氣壓的壓力。
（2）原材料
樹脂：通常用環氧樹脂，不飽和聚酯樹脂、酚醛樹脂及高溫樹脂，如聚醯亞胺、氰酸酯、雙馬來醯亞胺樹脂等；
纖維：任意。雖然由於在工藝過程中，高溫分對芯材有些影響，需要採用某些專門的泡沫芯材。
（3）優點
1）預浸材料製造人員可精確地調整樹脂/固化劑水平和樹脂在纖維中的含量；可以可靠地得到高纖維含量。
2）材料於操作人員十分安全，無礙健康，操作清潔；
3）單向帶纖維成本最低，因為毋須將纖維預先轉為織物的二次加工過程；
4）由於製造過程採用可滲透的高粘度樹脂，樹脂化學性能力學和熱性能可以是最適宜的；
5）材料有效時間長（室溫下可保質數月），這意味著可優化結構、復合材料易鋪層；
6）可能實現自動化和節省勞動力。
（4）缺點
1）對於預浸織物，材料成本高；
2）通常要對高壓釜固化復合材料製品，耗費大、作業慢、製品尺寸受限制；
3）模具需能承受作業溫度；
4）芯材需要承受作業溫度和壓力。
（5）典型產品
飛機結構復合材料（如機翼和尾翼）、衛星與運載火箭結構件（太陽能電池基板、夾層結構板、衛星介面支架、火箭整流罩等）、賽車、運動器材（如網球拍、滑雪板等）。
9、低溫 固化預浸料成型
（1）概要
低溫固化預浸料完全按通常的預浸料方法制備，但樹脂的化學性質使其得以在60-100ºC溫度下固化。在60ºC時，材料可操作保持期可小到限於1個星期，但亦可延長到幾個月。樹脂系統的流動截面適於採用真空袋壓力，避免採用高壓釜。
（2）材料 |
樹脂：一般僅採用環氧樹脂；
纖維：任意，同通常的預浸料；
芯材：任意，雖然一般 的PVC泡沫需要特別注意。
（3）優點
1）具有傳統預浸料法所具備的（1）-（6）條優點；
2）模具材料較便宜，如木材亦可用，因其固化溫度較低故；
3）可容易地製造大型結構。因為僅需真空袋壓力；固化溫度低，可採用簡單的熱空氣循環加熱室（經常就地建造大於製品的加熱室 ）
4）可採用普通的PVC泡沫芯材，略作處理即可；
5）能耗低。
（4）缺點
1）材料成本仍高於預浸織物；
2）需加熱室和真空袋系統，以固化製品；
3）模具需能經受高於環境溫度的溫度（常用60-100ºC）；
4）仍有能耗，因需高於環境溫度固化。
（5）典型產品
高性能風力發電機葉片、賽艇、救生艇、火車用零部件。
10、SCRIMP,RIFT,VARTM

圖11 SCRIMP,RIFT,VARTM示意圖
（1）概要
SCRIMP（Seeman Composite Infusion Molding Process—西曼復合材料公司樹脂滲透成型法）,RIFT（Resin Infusion umder Flexibe Tooling—柔性模具樹脂滲透法） ,VARTM（Vscuum Assisted Transfer Molding—真空輔助樹脂傳遞成型）這三種工藝原理相似。
將織物作為干鋪層材料入模內，如同RTM。然後覆以剝離保護層和縫編非結構織物。整個鋪層用真空袋覆罩好。袋無滲漏後，讓樹脂流到積層。樹脂很容易流經非結構織物而在整個鋪層分布。SCRIMP法在真空袋與鋪層之間可置加壓模塊，利於提高製作表觀與結構密實度。
（2）材料
樹脂：常和環氧樹脂、不飽和聚酯和乙烯基酯樹脂；
纖維：任意種類普通織物。這些工藝方法縫編材料很好用，因其間隙使得樹脂快速流動；
芯材：除蜂窩外，各種芯材均可用。
（3）優點
1）同RTM，但製品僅一面光，不似RTM兩面光；
2）由於模具一半是真空袋，主模具僅需較低強度，故模具成本甚低；
3）可製造大尺寸產品；
4）通常的濕法鋪層工具可改進以用於這些成型法；
5）一次作業即可生產芯材結構。
（4）缺點
1）要完成好相對復雜的操作過程；
2）樹脂粘度必須非常低，限制了製品的力學性能；
3）鋪層未浸到樹脂而造成的廢品浪費甚大；
4） SCRIMP的一些工藝要素已被專利所限。
（5）典型產品
小艇半成品、列車和卡車車身面板。