第26卷第2期 河南理工大学学报(自然科学版 Vol 26 No. 2 2007年4月 JOURNAL OF HENAN POL YTECHNIC UNIVERSI TY( NATURAL SCIENCE Apr.2007 树脂基复合材料的应用与发展趋势 耿运贵,张永涛 (河南理工大学土木工程学院,河南焦作454003) 摘要:介绍了树脂基复合材料的性能特点,结合树脂基复合材料的优异性能,探讨了树脂基 复合材料在能源、建筑、汽车制造等民用工业上的应用.发展民用复合材料和高性能树脂基 复合材料是未来树脂基复合材料的发展趋势,从国内外的发展趋势看,我国有很大潜力有待 发掘 关键词:树脂基复合材料;材料性能;趋势分析 中图分类号:TB332文献标识码:A文章编号:1673787(2007)0201926 0引言 树脂基复合材料( Resin matriⅸ( omposite)也称纤维增强塑料( Fiber reinfor ced plastics).目前, 随着复合材料工业的迅速发展,树脂基复合材料正凭借它本身固有的轻质高强、成型方便、不易腐 蚀、质感美观等优点,越来越受到人们的青睐。本文结合树脂基复合材料的优异性能,探讨树脂基复 合材料的应用,目的在于抛砖引玉,与同人共同促进我国新型材料业的发展 1树脂基复合材料的优良性能 1.1轻质高强,力学性能好 力学性能是材料最重要的性能.树脂基复合材料具有比强度髙、比模量大、抗疲劳性能及减震性 能好等优点.树脂基复合材料的密度通常为1.7左右,而其机械强度却可以达到甚至超过普通碳素钢 的强度.如高模量碳纤维/环氧树脂的比强度是钢的5倍,是铝合金的4倍,其比模量是铝、铜的4 倍,制作承力构件可发挥其独特的优良力学性能 1.2可设计性优良 树脂基复合材料成型工艺灵活,其结构和性能具有很强的可设计性。通常纤维(如玻璃纤维)的 强度和弹性模量比树脂的强度和弹性模量大几十倍.它可以通过改变纤维的质量分数和分布方向,通 过对纤维不同排布的设计,把潜在的性能集中到必要的方向上,使增强材料更有效地发挥作用.它既 可使构件在不同方向承受不同的作用力,还可以制作兼有刚性、韧性和塑性的制品,以最大限度地接 近预期目标,满足工程性能要求 另外,在树脂分子中引入卤素或无卤素聚合物可使树脂基复合材料达到非常良好的阻燃效 果 掺入适当的抗静电剂且可起到防爆作用 1.3耐化学腐蚀性和耐候性优良 树脂基复合材料与普通金属的电化学腐蚀机理不同,其制品表面电阻值为1@106~1@102,在 电解质溶液里不会有离子溶解出来,因而对大气、水和一般浓度的酸、碱、盐等介质有着良好的化学 稳定性,特别是它在强非氧化性酸和相当广泛的pH值范围内的介质中都有着良好适应性,可代替不 锈钢材料.另外,在树脂中加入相关的辅料可有效改善其耐老化、耐候等物理化学性能 X收稿日期:200xo1l 基金项目:河南省科技攻关项目(961100130) 作者简介:耿运贵(19530,男,河南滑县人教授级高级工程师,从事复合材料和工程力学教学与科研工作 Qmail: gyg a hpu. edu. cn树脂基复合材料的应用与发展趋势 X 耿运贵, 张永涛 ( 河南理工大学 土木工程学院, 河南 焦作 454003) 摘要: 介绍了树脂基复合材料的性能特点, 结合树脂基复合材料的优异性能, 探讨了树脂基 复合材料在能源、建筑、汽车制造等民用工业上的应用. 发展民用复合材料和高性能树脂基 复合材料是未来树脂基复合材料的发展趋势, 从国内外的发展趋势看, 我国有很大潜力有待 发掘. 关 键 词: 树脂基复合材料; 材料性能; 趋势分析 中图分类号: TB 332 文献标识码: A 文章编号: 1673O9787 ( 2007) 02O0192O06 0 引 言 树脂基复合材料 (Resin Matrix Composite) 也称纤维增强塑料 ( Fiber Reinforced Plastics). 目前, 随着复合材料工业的迅速发展, 树脂基复合材料正凭借它本身固有的轻质高强、成型方便、不易腐 蚀、质感美观等优点, 越来越受到人们的青睐. 本文结合树脂基复合材料的优异性能, 探讨树脂基复 合材料的应用, 目的在于抛砖引玉, 与同人共同促进我国新型材料业的发展. 1 树脂基复合材料的优良性能 1. 1 轻质高强, 力学性能好 力学性能是材料最重要的性能. 树脂基复合材料具有比强度高、比模量大、抗疲劳性能及减震性 能好等优点. 树脂基复合材料的密度通常为 1. 7 左右, 而其机械强度却可以达到甚至超过普通碳素钢 的强度. 如高模量碳纤维/ 环氧树脂的比强度是钢的 5 倍, 是铝合金的 4 倍, 其比模量是铝、铜的 4 倍[1] , 制作承力构件可发挥其独特的优良力学性能. 1. 2 可设计性优良 树脂基复合材料成型工艺灵活, 其结构和性能具有很强的可设计性. 通常纤维 (如玻璃纤维) 的 强度和弹性模量比树脂的强度和弹性模量大几十倍. 它可以通过改变纤维的质量分数和分布方向, 通 过对纤维不同排布的设计, 把潜在的性能集中到必要的方向上, 使增强材料更有效地发挥作用. 它既 可使构件在不同方向承受不同的作用力, 还可以制作兼有刚性、韧性和塑性的制品, 以最大限度地接 近预期目标, 满足工程性能要求. 另外, 在树脂分子中引入卤素或无卤素聚合物可使树脂基复合材料达到非常良好的阻燃效 果 [2- 4] ; 掺入适当的抗静电剂且可起到防爆作用. 1. 3 耐化学腐蚀性和耐候性优良 树脂基复合材料与普通金属的电化学腐蚀机理不同, 其制品表面电阻值为 1 @10 16 ~ 1 @10 22 , 在 电解质溶液里不会有离子溶解出来, 因而对大气、水和一般浓度的酸、碱、盐等介质有着良好的化学 稳定性. 特别是它在强非氧化性酸和相当广泛的 pH 值范围内的介质中都有着良好适应性, 可代替不 锈钢材料. 另外, 在树脂中加入相关的辅料可有效改善其耐老化、耐候等物理化学性能. 第 26 卷第 2 期 2007 年 4 月 河南理工大学学报(自然科学版) JOURNAL OF HENAN POLYTECHNIC UNIVERSITY( NATURAL SCIENCE) Vol. 26 No. 2 Apr. 2007 X 收稿日期: 2007O03O11 基金项目: 河南省科技攻关项目 ( 961100130) 作者简介: 耿运贵 ( 1952O) , 男, 河南滑县人, 教授级高级工程师, 从事复合材料和工程力学教学与科研工作. EOmail: gyg@hpu. edu. cn