纖維增強環氧樹脂復合材料成型工藝及其應用

① 纖維i增強樹脂基復合材料屬於哪個自然科學的學科

纖維增強樹脂基復合材料常用的樹脂為環氧樹脂和不飽和聚酯樹脂內。目前常用的有：熱容固性樹脂、熱塑性樹脂，以及各種各樣改性或共混基體。熱塑性樹脂可以溶解在溶劑中，也可以在加熱時軟化和熔融變成粘性液體，冷卻後又變硬。熱固性樹脂只能一次加熱和成型，在加工過程中發生固化，形成不熔和不溶解的網狀交聯型高分子化合物，因此不能再生。復合材料的樹脂基體，以熱固性樹脂為主。早在40年代，在戰斗機、轟炸機上就開始採用玻璃纖維增強塑料作雷達罩。60年代美國在F—4、F—111等軍用飛機上採用了硼纖維增強環氧樹脂作方向舵、水平安定面、機翼後緣、舵門等。在導彈製造方面，50年代後期美國中程潛地導彈「北極星A—2」第二級固體火箭發動機殼體上就採用了玻璃纖維增強環氧樹脂的纏繞製件，較鋼質殼體輕27%；後來採用高性能的玻璃纖維代替普通玻璃纖維造「北極星A—3」，使殼體重量較鋼制殼體輕50%，從而使「北極星A—3」導彈的射程由2700千米增加到4500千米。70年代後採用芳香聚醯胺纖維代替玻璃纖維增強環氧樹脂，強度又大幅度提高，而重量減輕。碳纖維增強環氧樹脂復合材料在飛機、導彈、衛星等結構上得到越來越廣泛的應用。

② 碳纖維復合材料成型方法及工藝

復合材料加工工藝是在同一基礎上根據不同材料的特性及應用目的而不斷衍生發展的。碳纖維復合材料在發揮質輕、強度大的基礎上，也會根據應用對象的差異而採用不同的成型工藝，從而盡可能地發揮出碳纖維所具有的特殊性能。下面小編針對適用於碳纖維復合材料的成型工藝及其應用以及碳纖維復合材料的成型方法。希望能夠給大家帶來幫助。

一、碳纖維復合材料的成型方法

1、模壓法。這種方法是將早已預浸樹脂的的碳纖維材料放入金屬模具中，加壓後使多餘的膠液溢出來，然後高溫固化成型，脫膜後成品就出來了，這種方法最適合用來製作汽車零件。

22、手糊壓層法。將浸過膠後的碳纖維片剪形疊層，或是以便鋪層一邊刷上樹脂，再熱壓成型。這個方法可以隨便選擇纖維的方向、大小和厚度，被廣泛使用。注意的是鋪層後的形狀要小於模具的形狀，這樣纖維在模具內受壓時就不會撓曲。

33、真空袋熱壓法。在模具山疊層，並覆上耐熱薄膜，利用柔軟的口袋向疊層施加壓力，並在熱壓灌中固化。

44、纏繞成型法。將碳纖維單絲纏繞在碳纖維軸上，特別適用於製作圓柱體和空心器皿。

55、擠拉成型法。先將碳纖維完全浸潤，通過擠拉除去樹脂和空氣，然後在爐子里固化成型。這種方法簡單，適用於制備棒狀、管狀零件。

二、碳纖維復合材料成型工藝

1.手糊成型：

在模具工作面上塗敷脫模劑、膠衣，將剪裁好的碳纖維預浸布鋪設到模具工作面上，刷塗或噴塗樹脂體系膠液，達到需要的厚度後，成型固化、脫模。在制備技術高度發達的今天，手糊工藝仍以工藝簡便、投資低廉、適用面廣等優勢在石油化工容器、貯槽、汽車殼體等許多領域廣泛應用。其缺點是質地疏鬆、密度低，製品強度不高，而且主要依賴於人工，質量不穩定，生產效率很低。

2.噴射成型：

屬於手糊工藝低壓成型中的一類，使用短切纖維和樹脂經過噴槍混合後，壓縮空氣噴灑在模具上，達到預定厚度後，再手工用橡膠錕按壓，然後固化成型。為改進手糊成型而創造的一種半機械化成型工藝，在工作效率方面有一定程度的提高，用以製造汽車車身、船身、浴缸、儲罐的過渡層。

3.層壓成型：

將逐層鋪疊的預浸料放置於上下平板模之間加壓加溫固化，這種工藝可以直接繼承木膠合板的生產方法和設備，並根據樹脂的流變性能，進行改進與完善。層壓成型工藝主要用來生產各種規格、不同用途的復合材料板材。具有機械化和自動化程度高、產品質量穩定等特點，但是設備一次性投資大。

4.纏繞成型：

將經過樹脂膠液浸漬的連續纖維或布帶按一定規律纏繞到芯模上，然後固化、脫模成為復合材料製品的工藝。碳纖維纏繞成型可充分發揮其高比強度、高比模量以及低密度的特點，可用於製造圓柱體、球體及某些正曲率回轉體或筒形碳纖維製品。

5.拉擠成型：

將浸漬樹脂膠液的連續碳纖維絲束、帶或布等，在牽引力的作用下，通過擠壓模具成型、固化，連續不斷地生產長度不限的型材。拉擠成型是復合材料成型工藝中的一種特殊工藝，其優點是生產過程可完全實現自動化控制，生產效率高。拉擠成型製品中纖維質量分數可高達80%，浸膠在張力下進行，能充分發揮增強材料的作用，產品強度高，其製成品縱、橫向強度可任意調整，可以滿足製品的不同力學性能要求。該工藝適合於生產各種截面形狀的型材，如工字型、角型、槽型、異型截面管材以及上述截面構成的組合截面型材。

6.液態成型：

將液態單體合成為高分子聚合物，再從聚合物固化反應為復合材料的過程改為直接在模具中同時一次完成，既減少了工藝過程中的能量消耗，又縮短了模塑周期(只需約2分鍾便可完成一件製品)。但這種工藝的應用，必須以精確的管道輸送和計量以及溫度壓力自動控制為基礎，屬於高分子材料和近代高新科學技術的交叉范疇，目前的應用還不是很廣。

7.真空熱壓罐：

將單層預浸料按預定方向鋪疊成的復合材料坯料放在熱壓罐內，在一定溫度和壓力下完成固化過程。熱壓罐是一種能承受和調控一定溫度、壓力范圍的專用壓力容器。坯料被鋪放在附有脫模劑的模具表面，然後依次用多孔防粘布(膜)、吸膠氈、透氣氈覆蓋，並密封於真空袋內，再放入熱壓罐中。加溫固化前先將袋抽真空，除去空氣和揮發物，然後按不同樹脂的固化制度升溫、加壓、固化。固化制度的制定與執行是保證熱壓罐成型製件質量的關鍵。該種成型工藝適用於製造飛機艙門、整流罩、機載雷達罩，支架、機翼、尾翼等產品。

8.真空導入：

簡稱VIP，在模具上鋪「干」碳纖維復合材料，然後鋪真空袋，並抽出體系中的真空，在模具腔中形成一個負壓，利用真空產生的壓力把不飽和樹脂通過預鋪的管路壓入纖維層中，讓樹脂浸潤增強材料，最後充滿整個模具，製品固化後，揭去真空袋材料，從模具上得到所需的製品。該工藝在1950年就出現了專利記錄，但在近幾年才得到發展。在真空環境下樹脂浸潤碳纖，製品中產生的氣泡極少，製品的強度更高、質量更輕，產品質量比較穩定，而且降低了樹脂的損耗，僅用一面模具就可以得到兩面光滑平整的製品，能較好地控制產品厚度。一般應用於船艇工業中的方向舵、雷達屏蔽罩，風電能源中的葉片、機艙罩，汽車工業中的各類車頂、擋風板、車廂等。

總結：隨著碳纖維復合材料應用的深入和發展，碳纖維復合材料的成型方式也在不斷地以新的形式出現，但是碳纖維復合材料的諸種成型工藝並非按照更新淘汰的方式存在的，在實際應用中，往往是多種工藝並存，實現不同條件、不同情況下的最好效應。同時碳纖維重量比鋁輕，強度卻高於鋼，又有耐腐蝕、耐高溫、模量高等優點，被稱為「新興材料之王」。碳纖維的產品在很多領域都有應用。希望以上的這些知識能夠幫到大家，祝大家生活愉快。

③ 常用的纖維增強材料

纖維增強復合材料（Fiber Reinforced Polymer /Plastics，簡稱FRP），由纖維材料與基體材料經過纏繞，模壓或拉擠等成型工藝而形成的復合材料。常用的增強纖維材料有碳纖維、玻璃纖維、芳綸纖維，基體材料有環氧樹脂、乙烯基酯樹脂、不飽和聚酯樹脂等。由微觀到宏觀，首先由極細的纖維絲按一定方向排列或編織為板、布等形式，再與基體材料膠結後形成纖維增強復合材料製品。
纖維增強復合材料具有一系列的優良性能。如FRP本身重量輕，密度約為14-21kN/m³，為鋼的1/6~1/4，比鋁還輕，而FRP的強度/重量比通常可達鋼材的4倍以上，可應用於大跨結構中時，極大減輕結構自重，也同時能夠符合航空、航天結構設計對材料的重要要求。而且FRP材料的力學性能可以設計，即可以通過選擇合適的原材料和合理的鋪層形式，使復合材料構件或復合材料結構滿足使用要求。FRP的生產製作工藝包括拉擠、纏繞、手糊、噴射成型等多種方式，不僅可規模化生產形狀規則的FRP製品，更可製作出幾乎任意形狀的板材用於構築非線性工藝造型。另外，在纖維增強復合材料的基體中有成千上萬根獨立的纖維。當用這種材料製成的構件超載，並有少量纖維斷裂時，載荷會迅速重新分配並傳遞到未破壞的纖維上，因此整個構件不至於在短時間內喪失承載能力。
纖維增強復合材料自從20世紀40年代問世以來，最先被應用於航空航天、國防軍工等領域。比如波音787和空客350等客機製造材料中，纖維增強復合材料的使用比例均超過50%（重量比），高於鋼、鋁、鈦等金屬及其合金。隨著科技的進步和發展，材料制備成本也逐漸降低，纖維增強復合材料也逐漸開始走入人們的日常生活，常用的有玻璃纖維增強復合材料GFRP(俗稱玻璃鋼)、碳纖維增強復合材料CFRP。GFRP多用於景觀雕塑、座椅、垃圾桶、儲料罐等，CFRP可用於遊艇、汽車、自行車、體育休閑器具等。
在建築領域，纖維增強復合材料始於上個世紀60年代便開始應用，到90年代，隨著纖維復合材料加固鋼筋混凝土結構技術的興起，工程界才逐漸認可對這種新型材料。過去，建築師一直使用木材、石頭、鋼鐵、混凝土等傳統的建築材料，現代社會對建築的功能性和審美性更為關注，薄殼結構、懸挑結構、懸索結構、網架結構等新型結構對建築材料提出了更高的要求。如上海迪士尼樂園明日世界佔地面積超過2300平方米，廣泛的內部和外部建築結構和座椅都是用幾百種不同形狀和尺寸的阻燃膠衣飾面FRP部件組成的，而且所有所需的FRP部件都是手糊成形的。為了確保用於迪斯尼樂園的所有FRP滿足國家對完全組裝復合材料部件的B1防火性等級要求，材料製造公司最終利用高性能聚氨酯丙烯酸酯，以三水合鋁(ATH)作為輔助樹脂，根據需要加入了450g/㎡的玻璃纖維短切原絲氈和450g/㎡的無捻粗紗布作為增強材料。

④ 請問，玻璃纖維-環氧樹脂復合材料的熱壓灌成型中，固化溫度和玻璃化溫度的區別，如果可以請舉例說明下。

那張圖引入Tg的指標只是針對加溫固化過程，熱固完成後，玻璃化溫度的概念對玻回璃纖維-環氧樹脂復合答材料是沒有意義的，繼續加熱的話，還沒達到所謂玻璃化溫度，熱固性樹脂就分解了。熱塑與熱固的差別就在這里。
如果硬要引入Tg的概念的話，也可以這樣推測一下，玻璃鋼的玻璃化溫度在300度以上，而橡膠的玻璃化溫度在-70度以下，所以常溫下，橡膠是高彈態，玻璃鋼是玻璃態。

⑤ 常見復合材料的功能及用途

1、玻璃纖維：

目前用於高性能復合材料的玻璃纖維主要有高強度玻璃纖維、石英玻璃纖維和高硅氧玻璃纖維等。

高強度玻璃纖維復合材料不僅應用在軍用方面，近年來民用產品也有廣泛應用，如防彈頭盔、防彈服、直升飛機機翼、預警機雷達罩、各種高壓壓力容器、民用飛機直板、體育用品、各類耐高溫製品以及近期報道的性能優異的輪胎簾子線等。

2、碳纖維：

碳纖維具有強度高、模量高、耐高溫、導電等一系列性能，首先在航空航天領域得到廣泛應用，近年來在運動器具和體育用品方面也廣泛採用。

土木建築、交通運輸、汽車、能源等領域大規模採用工業級碳纖維。

3、芳綸纖維：

芳綸纖維比強度、比模量較高，因此被廣泛應用於航空航天領域的高性能復合材料零部件（如火箭發動機殼體、飛機發動機艙、整流罩、方向舵等）、艦船（如航空母艦、核潛艇、遊艇、救生艇等）、汽車（如輪胎簾子線、高壓軟管、摩擦材料、高壓氣瓶等）以及耐熱運輸帶、體育運動器材等。

4、熱塑性樹脂基復合材料：

熱塑性樹脂基復合材料是20世紀80年代發展起來的，主要有長纖維增強粒料(LFP)、連續纖維增強預浸帶(MITT)和玻璃纖維氈增強型熱塑性復合材料(GMT)。

根據使用要求不同，樹脂基體主要有PP、PE、PA、PBT、PEI、PC、PES、PEEK、PI、PAI等熱塑性工程塑料，纖維種類包括玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維和硼纖維等一切可能的纖維品種。

(5)纖維增強環氧樹脂復合材料成型工藝及其應用擴展閱讀

復合材料主要可分為結構復合材料和功能復合材料兩大類。

1、結構復合材料是作為承力結構使用的材料，基本上由能承受載荷的增強體組元與能連接增強體成為整體材料同時又起傳遞力作用的基體組元構成。

增強體包括各種玻璃、陶瓷、碳素、高聚物、金屬以及天然纖維、織物、晶須、片材和顆粒等，基體則有高聚物(樹脂)、金屬、陶瓷、玻璃、碳和水泥等。

2、功能復合材料一般由功能體組元和基體組元組成，基體不僅起到構成整體的作用，而且能產生協同或加強功能的作用。

功能復合材料是指除機械性能以外而提供其他物理性能的復合材料。如：導電、超導、半導、磁性、壓電、阻尼、吸波、透波、磨擦、屏蔽、阻燃、防熱、吸聲、隔熱等凸顯某一功能。統稱為功能復合材料。

功能復合材料主要由功能體和增強體及基體組成。功能體可由一種或以上功能材料組成。多元功能體的復合材料可以具有多種功能。同時，還有可能由於復合效應而產生新的功能。多功能復合材料是功能復合材料的發展方向。

⑥ 功能復合材料性能與成型方法介紹

什麼是功能復合材料呢?功能復合材料是一種有物理性能的材料，這種材料是可以導電的，大部分的功能復合材料是導體和半導體，可以運用與電壓和電阻率。能復合材料屬於多元體材料功能復合材料是有很多種功能的，而且是隨著不同的功能製造出來的，不同的多功能復合材料有不同的發展。下面小編來為大家介紹一下功能復合材料的廠家推薦。

一、性能/復合材料

復合材料中以纖維增強材料應用最廣、用量最大。其特點是比重小、比強度和比模量大。例如碳纖維與環氧樹脂復合的材料，其比強度和比模量均比鋼和鋁合金大數倍，還具有優良的化學穩定性、減摩耐磨、自潤滑、耐熱、耐疲勞、耐蠕變、消聲、電絕緣等性能。石墨纖維與樹脂復合可得到熱膨脹系數幾乎等於零的材料。纖維增強材料的另一個特點是各向異性，因此可按製件不同部位的強度要求設計纖維的排列。以碳纖維和碳化硅纖維增強的鋁基復合材料，在500℃時仍能保持足夠的強度和模量。碳化硅纖維與鈦復合，不但鈦的耐熱性提高，且耐磨損，可用作發動機風扇葉片。碳化硅纖維與陶瓷復合，使用溫度可達1500℃，比超合金渦輪葉片的使用溫度(1100℃)高得多。碳纖維增強碳、石墨纖維增強碳或石墨纖維增強石墨，構成耐燒蝕材料，已用於航天器、火箭導彈和原子能反應堆中。非金屬基復合材料由於密度小，用於汽車和飛機可減輕重量、提高速度、節約能源。用碳纖維和玻璃纖維混合製成的復合材料片彈簧，其剛度和承載能力與重量大5倍多的鋼片彈簧相當。

二、成型方法/復合材料

復合材料的成型方法按基體材料不同各異。樹脂基復合材料的成型方法較多，有手糊成型、噴射成型、纖維纏繞成型、模壓成型、拉擠成型、RTM成型、熱壓罐成型、隔膜成型、遷移成型、反應注射成型、軟膜膨脹成型、沖壓成型等。

金屬基復合材料成型方法分為固相成型法和液相成型法。前者是在低於基體熔點溫度下，通過施加壓力實現成型，包括擴散焊接、粉末冶金、熱軋、熱拔、熱等靜壓和爆炸焊接等。後者是將基體熔化後，充填到增強體材料中，包括傳統鑄造、真空吸鑄、真空反壓鑄造、擠壓鑄造及噴鑄等、陶瓷基復合材料的成型方法主要有固相燒結、化學氣相浸滲成型、化學氣相沉積成型等。

以上就是功能復合材料介紹。功能復合材料是一種由多種元素組成的材料，這種材料是復合型的，包括了幾種或幾種以上的物質。功能復合材料是可以屏蔽某些信號的，也可以防熱吸熱隔熱。在我們生活中的功能復合材料有很多不同類型的功能復合材料有不同的用途。功能復合材料有很多廠家不同廠家的功能復合材料的價格不同，想要購買共有多少材料可以對比一下。

⑦ 什麼是碳纖維增強環氧樹脂復合材料

碳纖維增強環氧樹脂復合材料是指碳纖維材料和環氧樹脂材料在一起組合而成的新回材料，比答如悍馬預應力碳纖維板就是碳纖維復合材料，用於建築中的預應力加固。比如悍馬碳纖維布配合碳纖維膠使用，組成的碳纖維復合材料加固房屋建築、橋梁，隧道等。

⑧ 常見的碳纖維增強環氧樹脂基復合材料的牌號有哪些最常見的是那種謝謝！

推薦SST-2331樹脂，低粘度雙組份環氧樹脂，A組為無色透明液體，B組為淡黃色透明液體，特別適用於玻纖、碳纖的無溶劑刷塗，由於粘度低因而浸潤性好，固化後具有高硬度、高強度和較好的透明度及光澤度。在強度上特別優於市場上通用的E51樹脂+593固化劑體系。
根據不同的工藝要求可選用A:B=4:1或A:B=4:1混合，混合後可使用時間約為40分鍾，70-90度10-30分鍾即可固化，常溫24小時固化