复合材料第5章 聚合物基复合材料.ppt

聚合物基复合材料第五章 目录5.1 聚合物基复合材料的种类和性能 5.2 纤维增强聚合物基复合材料5.3 聚合物基复合材料的设计5.4 聚合物基复合材料成型加工技术5.5 聚合物复合材料的应用5.1 聚合物基复合材料的种类和性能 凡是以聚合物为基体的复合材料统称为聚合物基复合材料(PMC)聚合物基体材料虽然强度低，但由于其粘接性能好，能把纤维牢固地粘接起来，同时还能使载荷均匀分布，并传递到纤维上去，并允许纤维承受压缩和剪切载荷而纤维的高强度、高模量的特性使它成为理想的承载体纤维和基体之间的良好的结合充分展示各自的优点，并能实现最佳结构设计、具有许多优良特性5.1.1 聚合物基复合材料的分类（1）按聚合物基体的结构形式分类（最重要） 热固性树脂基、热塑性树脂基、橡胶基复合材料;（2）按增强体类型分类纤维增强、晶须增强、颗粒增强 聚合物基复合材料；（3）按增强纤维种类分类玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、其它纤维 增强聚合物基复合材料;（4）按基体材料性能分类通用型、耐化学介质腐蚀型、耐高温型、阻燃型 聚合物基复合材料.5.1.2 5.1.2 聚合物聚合物基基复合材料的性能复合材料的性能特点特点1 1 具有较高的比强度和比模量具有较高的比强度和比模量（（1 1））力学性能力学性能特点特点 比强度比强度高高（密度小）（密度小） 性能性能各向异性各向异性（短纤维增强时各向同性）（短纤维增强时各向同性） 性能性能分散性大分散性大（影响因素太多）（影响因素太多）（（2 2）静态拉伸性能）静态拉伸性能：： 完全完全弹性形变弹性形变（（无屈服点、塑性区无屈服点、塑性区））56图图5.1 5.1 纤维增强聚合物基复合材料应力应变曲线纤维增强聚合物基复合材料应力应变曲线CFRP(HM)CFRP(HM)：高模碳纤维；：高模碳纤维；CFRP(HT)CFRP(HT)：高强碳纤维；：高强碳纤维；KFRPKFRP：：KevlarKevlar纤维；纤维；GFRPGFRP：玻璃纤维：玻璃纤维 轴向拉伸强度和模量轴向拉伸强度和模量：： 随纤维体积分数增大而增大随纤维体积分数增大而增大 横向拉伸强度和模量横向拉伸强度和模量：： 主要由基体和界面控制主要由基体和界面控制 弯曲强度和弹性模量弯曲强度和弹性模量：： 性能分散性较大性能分散性较大 剪切强度和模量剪切强度和模量：： 与界面和基体材料有关，有方向性与界面和基体材料有关，有方向性72 2 抗疲劳性能好抗疲劳性能好疲劳破坏：低于静态强度极限动载荷，作用一段时间的破坏S-N曲线：最大应力与循环次数关系曲线影响因素：纤维类型；基体类型；铺层形式；界面性质；载荷形式；平均应力；应力频率；环境条件 FRP疲劳强度：与静态强度比值约0.22-0.41（循环107）89图图5.3 FRP5.3 FRP与金属铝的疲劳性能对比与金属铝的疲劳性能对比KFKF：：Kevlar Kevlar 纤维；纤维；BFBF：硼纤维；：硼纤维；S-GFS-GF：高强玻璃纤维；：高强玻璃纤维；E-E-GFGF：：E E玻璃纤维；玻璃纤维；EPEP：环氧树脂：环氧树脂金属材料：疲劳破坏前无征兆疲劳极限为抗拉强度的40%~50%；聚合物基复合材料：裂纹逐渐扩展，有明显征兆。

碳纤维复合材料的疲劳极限科大抗拉强度的70%~80%11（（3 3）高温性能好）高温性能好 主要主要由基体控制由基体控制图图5.2 FRP5.2 FRP的高温力学性能的高温力学性能UP: UP: 不饱和聚酯不饱和聚酯; EP: ; EP: 氧树脂氧树脂; PEEK: ; PEEK: 聚醚醚酮聚醚醚酮; PI: ; PI: 聚酰亚胺聚酰亚胺  聚合物基复合材料的比热容大，熔化热、气化热也高，在高温下能吸收大量的热，适宜做烧蚀材料烧蚀材料是一种固体防热材料，能够在热流作用下发生分解、熔化、蒸发、升华、侵蚀等物理和化学变化，借助表面的质量消耗带走大量的热流，以达到阻止热流传入的目的 飞行器在大气中的飞行速度与前端温度：3倍音速前端温度330℃；6倍音速前端温度1480℃；20倍音速前端温度10000℃以上；4. 4. 减振性能好减振性能好 聚合物基复合材料的界面具有吸振能力，振动阻尼能力强，吸振能力好 高的自振频率可以避免在工作状态下出现早期破坏，而结构的自振频率除与自身的形状有关外，还和工件材料的比模量的平方成正比聚合物基复合材料的比模量大，加上界面的吸振能力，使聚合物基复合材料的工件的减振性能优异。

5. 可设计性强、成型工艺简单结构和性能可以设计——可以改变增强体的种类、体积分数、分布形式及基体种类来实现；整体成型，工艺简单，无需二次加工；机构更加轻量化6. 过载安全性好少量纤维断裂后载荷会在未断裂纤维上重新分配，不至于在短期内失去承载能力7. 聚合物基复合材料的缺点 断裂伸长小、抗冲击强度差、横向强度和层间剪切强度低等5.1.3 聚合物基复合材料的发展•第一阶段 玻璃纤维增强聚合物基复合材料；•第二阶段 碳纤维增强聚合物基复合材料；•第三阶段 Kevlar增强聚合物基复合材料；•第四阶段 HMWPE增强聚合物基复合材料比强度是碳纤维的4倍，比Kevlar高50%，密度小于1，投射雷达波，介电性能好；•第五阶段 PBO纤维增强聚合物基复合材料PBO纤维耐高温，防火，韧性好5.2 纤维增强聚合物复合材料 纤维增强材料是现代复合材料的支柱最早使用的复合材料就是玻璃纤维增强塑料，至今在高新技术材料领域，纤维增强复合材料仍然在发挥重要的作用　　为了进一步提高复合材料的性能，纤维增强材料的研究与开发显得特别活跃，先后开发出几十种纤维增强材料主要有玻璃纤维、芳纶纤维（kevlar纤维）、尼龙纤维、聚乙烯纤维、碳纤维、硼纤维、碳化硅纤维、氧化铝纤维以及金属纤维（如钨、钼、不锈钢丝等）。

其中在各类复合材料中得到大量使用的是玻璃纤维、芳纶纤维、碳纤维、硼纤维、碳化硅纤维等 5.2.1 玻璃纤维增强热塑性塑料(FR-TP)•玻璃纤维是由含有各种金属氧化物的硅酸盐类，经熔融后以极快的速度抽丝而成•性能优异的无机非金属材料，应用广泛•质地柔软，可纺织成各种玻璃布、玻璃带等织物玻璃纤维的性能特点：•密 度 2.4-2.8 g/cm3之间•抗拉强度 3-4.6GPa（为高强度钢的2-3倍）•弹性模量 70-110GPa（与铝和钛合金模量相当）•比 强 度 12.5-18.4×106cm（为高强度钢的6-10倍）•比 模量 2.8-4.0×107cm（略高于高强度钢）•不燃、耐高温、电绝缘、热膨胀系数小、化学稳定性好•可用来制作绝缘材料，纤维内窥镜、光导纤维，还可以做复合材料的增强材料 玻璃纤维增强热塑性塑料是指玻璃纤维做增强材料，热塑性塑料(包括聚酰胺、聚丙烯、低压聚乙烯、ABS树脂、聚甲醛、聚碳酸酯、聚苯醚等工程塑料)为基体的纤维增强塑料 玻璃纤维增强热塑性塑料除了具有纤维增强塑料的共同特点外，它与玻璃纤维增强热固性塑料相比较，特点是具有更轻的比重，在1.1~1.6之间，为钢材的1/5—1/6；比强度高，蠕变性大大改善。

5.2.1.1 玻璃纤维增强聚丙烯•玻璃纤维增强聚丙烯(代号FR—PP)，特点是机械强度较PP有大的提高，当短切玻璃纤维增加到30％—40％时，其强度达到顶峰，抗拉强度达到100MPa，大大高于工程塑料；•低温脆性得到了大大改善，随玻璃纤维含量提高，低温时的抗冲击强度也有所提高•吸水率很小，是聚甲醛和聚碳酸酯的十分之一；•在耐沸水和水蒸气方面更加突出，含有20％短切纤维的FR—PP，在水中煮1500小时，抗拉强度只降低10％；•在23℃水里浸泡时强度不变；•在高温、高浓度的强酸、强碱中会使机械强度下降；•在有机化合物的浸泡下会降低机械强度，并有增重现象；•加入30%硅烷偶联剂处理的玻璃纤维，复合后，热变形温度可达153℃，接近PP的熔点 （不处理则为125 ℃ ） 5.2.1.2 玻璃纤维增强聚酰胺•聚酰胺是一种热塑性工程塑料，其强度就比一般通用塑料的强度高，耐磨性好，但因吸水率太大，影响了尺寸稳定性，耐热性也较低用玻璃纤维增强的聚酰氨，这些性能就会大大改善•玻璃纤维增强聚酰胺(代号FR—PA)的品种很多：玻璃纤维增强尼龙6(FR—PA6)玻璃纤维增强尼龙66(FR—PA66)玻璃纤维增强尼龙1010(FR—PA1010)等•玻璃纤维的含量达到30％—35％时，其增强效果最为理想，抗拉强度可提高2—3倍，抗压强度提高1.5倍，最突出的是耐热性提高幅度最大。

•玻璃纤维增强聚酰胺复合材料的耐水性比PA好，吸湿率显著下降；•聚酰胺的制品表面光滑，光洁度越好越耐磨在玻璃纤维增强聚酰胺复合材料的耐磨性能变差因为制品经受二次加工或者被磨损时，玻璃纤维就会暴露于表面上，这时材料的磨擦系数和磨耗量就会增大，这是唯一的缺点•因此，如果用它来制造耐磨性要求高的制品时，一定要加入润滑剂 5.2.1.3 玻璃纤维增强聚苯乙烯类塑料•聚苯乙烯(Polystyrene,缩写PS)耐化学腐蚀，耐水性和电绝缘性良好，不耐热，易老化发脆•聚苯乙烯类树脂目前已成为系列产品，多为橡胶改性树脂，例如：丁二烯—苯乙烯共聚物(BS)丙烯腈—苯乙烯共聚物(AB)丙烯腈—丁二烯—苯乙烯共聚物(ABS)等这些共聚物大大改善了纯聚苯乙烯的性能，使原来只是一种通用塑料的聚苯乙烯改性成为工程塑料•耐冲击性和耐热性提高了这些聚合物再用长玻璃纤维或短切玻璃纤维增强后，其机械强度及耐高、低温性、尺寸稳定性均大有提高FR-AS比AS的热变形温度提高10 ℃ ～15℃•PS、AS为脆性的，玻璃纤维增强后，抗冲击缺点提高；ABS为韧性的，玻璃纤维增强后，韧性降低，抗冲击缺点下降，直到玻璃纤维含量达到30%时，才接近FR-AS的水平。

•要加入偶联剂，否则聚苯乙烯类塑料与玻璃纤维粘结不牢影响强度 5.2.1.4 玻璃纤维增强聚碳酸酯•玻璃纤维增强聚碳酸酯的代号为FR-PC)•聚碳酸酯(Polycarbonate，缩写PC)是分子链中含有碳酸酯的高分子聚合物，有多种类型目前，只有芳香族碳酸酯工业化生产由于PC结构上的特殊性，现已成为五大工程塑料中增长速度最快的通用工程塑料•PC是一种透明度较高的工程塑料，它刚韧相兼，是其他塑料无法比拟的，缺点是易产生应力开裂、耐疲劳性差FR-PC比PC的耐疲劳强度提高2—3倍，耐应力开裂性能可提高6—8倍，耐热性提高10—20℃，线膨胀系数缩小为1.6－2.4×10－６ｍ/℃，因而可制成耐热的机械零件 5.2.1.5 玻璃纤维增强聚酯•聚酯作为基体材料主要有两种：聚苯二甲酸乙二酯(Polyethylene terephthalate, 代号PET)聚苯二甲酸丁二酯(Polybutylene terephthalate, 代号PBT)•纯聚酯结晶性高，成型时收缩率大，尺寸稳定性差、耐温性差•用玻璃纤维增强后，机械强度比其他玻璃纤维增强热塑性塑料均高，抗拉强度135-145MPa，抗弯强度209－250MPa，耐疲劳强度达52MPa。

•耐热性提高最大，PET的热变形温度为85℃，PR-PET为240℃，仍能保持机械强度•耐低温度性能好，超过了FR-PA6，在温度高低交替变化时，机械性能变化不大；•电绝缘性好，可制造耐高温电器零件；•高温下耐老化性好，胜过玻璃钢，尤其是耐光老化性能好，所以使用寿命长•不足之处是在高温下易水解，使机械强度下降不适于在高温水蒸气下使用 5.2.1.6 玻璃纤维增强聚甲醛•玻璃纤维增强聚甲醛(代号FR-POM)•聚甲醛(Polyformaldehyde, 缩写POM)的分子式为-(-CH2-O-)n-，结晶性聚合物，是一种性能较好的工程塑料，被誉为“超钢”或“赛钢”通常，聚合度不高，遇热易解聚•加入玻璃纤维后，强度增高，耐疲劳性和耐蠕变性也有很大提高耐老化性也很好•不耐紫外线照射，须在塑料中加入紫外线吸收剂•FR-POM的摩接系数和磨耗量大大增加，即耐磨性变差为了改善其耐磨性，可用聚四氟乙烯粉末作为填料加入聚甲醛中，或加入碳纤维来改性 5.2.2 玻璃纤维增强热固性塑料•玻璃纤维增强热固性塑料(代号GFRP，Glass Fiber Reinforced Plastics)，俗称玻璃钢。

增强材料：玻璃纤维(包括长纤维、布、带、毡等) 基 体：热固性塑料(包括环氧树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯树脂等)•根据基体种类不同，可将GFRP分成三类：玻璃纤维增强环氧树脂玻璃纤维增强酚醛树脂玻璃纤维增强聚酯树脂GFRP的性能•比重小、比强度高：比金属铝轻而比强度比高级合金钢还高玻璃钢”这个名称便由此而来•良好的耐腐蚀性：在酸、碱、有机溶剂、海水中均很稳定•良好的电绝缘材料：电阻率和击穿电压强度达到了电绝缘材料的标准，可做为耐高压的电器零件•不反射无线电波，微波透过性好•具有保温、隔热、隔音、减振等性能•最大的缺点是刚性差；耐热性低于陶瓷和金属；导热性很差；基体材料易老化 玻璃纤维增强环氧树脂•玻璃纤维增强环氧树脂是GFRP中综合性能最好的一种•环氧树脂的粘结能力最强，与玻璃纤维复合界面剪切强度最高机械强度高于其他GFRP•环氧树脂固化时无小分子放出，故尺寸稳定性最好，收缩率只有1％－2％•环氧树脂固化时因添加剂少，很少发生鼓泡现象•缺点是环氧树脂粘度大，加工不太方便，成型时需要加热，不能制造大型制件 玻璃纤维增强酚醛树脂•玻璃纤维增强酚醛树脂是各种GFRP中耐热性最好的一种，可在200℃下长期使用。

•耐烧蚀，可做宇宙飞船的外壳•耐电弧，可用于制做绝缘材料•价格便宜，原料来源丰富•缺点是性质较脆，机械强度不如环氧树脂固化时有小分子副产物放出，故尺寸不稳定，收缩率大对人体皮肤有刺激，会使手和脸肿胀玻璃纤维增强聚酯树脂•玻璃纤维增强聚酯树脂突出特点是加工性好，加入引发剂、促进剂和交联剂后，树脂粘度低，可在室温下固化成型，成型方法多，可制作大型构件•透光性好，透光率可达60％－80％，可制作采光瓦•价格便宜•不足之处是固化时收缩率大，可达4％～8％，耐酸、碱性差，不宜制作耐酸碱的设备及管件 5.2.3 高性能纤维增强塑料 高性能纤维增强塑料主要是指以环氧树脂为基体，以高性能纤维(包括碳纤维、硼纤维、芳香族聚酰胺纤维、各种晶须等)为增强材料制成的复合材料高性能纤维增强复合材料由于增强纤维具有高强度、高模量等性能，具有如下共同的特点： (1) 比重轻、强度高、模量高和低的热膨胀系数是目前力学性能最好的高分子复合材料 (2) 加工工艺简单该种增强塑料可采用GFRP的各种成型方法，如模压法、缠绕法、手糊法等 (3) 价格昂贵此类材料的主要缺点是价格比较贵 5.2.3.1 碳纤维增强塑料 碳纤维增强环氧塑料是一种强度、刚度、耐热性均好的复合材料。

比重小、刚度大、抗冲击强度特别突出，耐疲劳强度很大，摩擦系数很小，这方面性能均超过了钢材 耐热性特别好，可在12000℃高温下经受10秒钟，保持不变而陶瓷在此温度下已无法存在 缺点是碳纤维与塑料的粘结性差，且各向异性，这方面不如金属材料把碳纤维氧化和晶须化可提高其粘结性用碳纤维编织法来解决各向异性的问题再就是价格昂贵，主要应用于宇航工业，其他领域应用较少5.2.3.2 芳香族聚酰胺纤维增强塑料 基体材料主要是环氧树脂，其次是热塑性塑料的聚乙烯、聚碳酸酯、聚酯等 芳香族聚酰胺纤维增强环氧树脂复合材料抗拉强度: AFRP ≈ CFRP＞GFRP，压 延 性: AFRP ≈ 金属耐冲击性： AFRP ＞ CFRP耐疲劳性： AFRP ＞ GFRP和铝自由振动衰减：钢筋的8倍 GFRP的4～5倍5.2.3.3 硼纤维增强塑料 硼纤维增强塑料是指硼纤维增强环氧树脂该种材料突出的优点是刚度好，它的强度和弹性模量均高于碳纤维增强环氧树脂是高强度高模量纤维增强塑料中性能最好的一种 5.2.3.4 碳化硅纤维增强塑料 主要是指碳化硅纤维增强环氧树脂。

碳化硅纤维与环氧树脂复合时不需要表面处理，粘结力就很强，材料层间剪切强度可达1.2MPa 它的抗弯强度和抗冲击强度为碳纤维增强环氧树脂的两倍； 如果与碳纤维混合叠层进行复合时，会弥补碳纤维的缺点5.2.4 其他纤维增强塑料其他纤维增强塑料是指以石棉纤维、矿锦纤维、棉纤维、麻纤维、木质纤维、合成纤维等为增强材料，以各种热塑性和热固性塑料为基体的复合材料这方面的复合材料发展得比较早，应用也比较广其中热固性酚醛塑料与纸、布、棉、木片等纤维的复合材科，在电器工业方面做为绝缘材制使用在机械工业中制成各种机械零件415.3 聚合物基复合材料的结构设计☆☆材料设计材料设计是指根据对材料性能的要求而进行的是指根据对材料性能的要求而进行的材料获得方法与工程途径的材料获得方法与工程途径的规划规划规划规划☆☆对设计一词的对设计一词的传统解释传统解释为：进行某项制作或工为：进行某项制作或工程以前，根据该项目的使用目的和性能要求，拟程以前，根据该项目的使用目的和性能要求，拟定其材料、结构、工艺、用地、进度、费用等各定其材料、结构、工艺、用地、进度、费用等各方面的方面的计划计划计划计划和和估算估算估算估算。

42 复合材料复合材料设计是通过改变原材料体系、比例、设计是通过改变原材料体系、比例、配置和复合工艺类型及参数，来改变复合材料的配置和复合工艺类型及参数，来改变复合材料的性能，特别是使其具有各向异性，从而适应在不性能，特别是使其具有各向异性，从而适应在不同位置、不同方向和不同环境条件下的使用要求同位置、不同方向和不同环境条件下的使用要求 复合材料复合材料的可设计性赋予了结构设计者更大的可设计性赋予了结构设计者更大的自由度，从而有可能设计出能够充分发掘与应的自由度，从而有可能设计出能够充分发掘与应用材料潜力的用材料潜力的优化结构优化结构优化结构优化结构5.3.1 概述1.复合材料设计的类型（1）安全设计 使用时不致失效，主要为强度和模量；（2）单项性能设计 单项性能符合要求，兼顾其它，综合考虑；（3）等强度设计 各向异性符合要求；（4）等刚度设计 刚度符合要求无过多冗余；（5）优化设计 目标函数极值化，如最低成本、最长寿命、最小质量等44 在结构设计中，首先应明确设计条件，即根在结构设计中，首先应明确设计条件，即根据使用目的提出据使用目的提出性能要求、载荷情况、环境条件性能要求、载荷情况、环境条件及受几何形状和尺寸大小的限制及受几何形状和尺寸大小的限制等，这些往往是等，这些往往是设计任务书的内容。

设计任务书的内容 （（1）结构性能要求）结构性能要求 一般来说，体现结构性能的主要内容有：一般来说，体现结构性能的主要内容有： ① ① 结构能够承受各种载荷，确保使用寿命结构能够承受各种载荷，确保使用寿命和安全；和安全； ② ② 结构具有一定的形状和尺寸，可以装置结构具有一定的形状和尺寸，可以装置各种配件、仪器等附件；各种配件、仪器等附件； ③ ③ 隔绝外界的环境状态而保护内部物体隔绝外界的环境状态而保护内部物体2. 复合材料结构设计条件45 （（2）载荷情况）载荷情况 静载荷静载荷：载荷由零缓慢地增加到某一数：载荷由零缓慢地增加到某一数值以后就保持不变或变动不显著，构件的加速度和值以后就保持不变或变动不显著，构件的加速度和惯性可以忽略不计；惯性可以忽略不计； 动载荷动载荷：能够使构件产生较大的加速度，：能够使构件产生较大的加速度，并且不能忽略产生的惯性力的载荷可分为瞬时作并且不能忽略产生的惯性力的载荷。

可分为瞬时作用载荷、冲击载荷和交变载荷用载荷、冲击载荷和交变载荷 承载承载静载荷静载荷：结构应具有抵抗破坏和抵：结构应具有抵抗破坏和抵抗变形的能力，即具有足够的强度和刚度抗变形的能力，即具有足够的强度和刚度 承载承载冲击载荷冲击载荷：结构应具有抵抗冲击的：结构应具有抵抗冲击的能力 承载承载交变载荷交变载荷：结构应具有足够的耐疲：结构应具有足够的耐疲劳强度和疲劳寿命劳强度和疲劳寿命46 （（3 3）环境条件）环境条件 一般在设计结构时，应明确结构的一般在设计结构时，应明确结构的使用目的使用目的、、要完成的使命要完成的使命，还要明确它在保管、包装、运输等，还要明确它在保管、包装、运输等整个整个使用的环境条件使用的环境条件，以及这些过程的，以及这些过程的时间和往返时间和往返次数次数等，以确保在这些环境条件下结构的正常使用等，以确保在这些环境条件下结构的正常使用 环境条件一般为下列四种：环境条件一般为下列四种：（（1 1）力学条件：加速度、冲击、振动、声音等；）力学条件：加速度、冲击、振动、声音等；（（2 2）物理条件：压力、温度、湿度等；）物理条件：压力、温度、湿度等；（（3 3）气象条件：风雨、冰雪、日光等；）气象条件：风雨、冰雪、日光等；（（4 4）大气条件：放射线、霉菌、盐雾、风沙等。

大气条件：放射线、霉菌、盐雾、风沙等在上述条件中在上述条件中 (1)、、(2)主要影响结构的强度和刚度；主要影响结构的强度和刚度； (2)、、(3)和和(4)是与理化性能有关的条件，主要是与理化性能有关的条件，主要影响结构的腐蚀、磨损、老化等影响结构的腐蚀、磨损、老化等 使用时往往会受到多种环境条件的共同使用时往往会受到多种环境条件的共同影响而其影响并不是简单的叠加，往往有复杂影响而其影响并不是简单的叠加，往往有复杂的交互作用因此，试验应尽可能接近实际的交互作用因此，试验应尽可能接近实际 从长期使用的角度出发，应该积累复合从长期使用的角度出发，应该积累复合材料的变质、磨损、老化等长期性能变化的数据材料的变质、磨损、老化等长期性能变化的数据48 (4)结构的可靠性与经济性结构的可靠性与经济性 结构的可靠性结构的可靠性是指结构在所规定的使是指结构在所规定的使用寿命内，在给予的载荷情况和环境条件下，充分用寿命内，在给予的载荷情况和环境条件下，充分实现所预期的性能时结构正常工作的能力，这种能实现所预期的性能时结构正常工作的能力，这种能力用一种概率来度量称为结构的可靠度。

力用一种概率来度量称为结构的可靠度 可靠性分为结构静强度可靠性和结构可靠性分为结构静强度可靠性和结构疲劳寿命可靠性疲劳寿命可靠性 结构强度结构强度最终取决于构成这种结构的最终取决于构成这种结构的材料强材料强度所以欲确定结构的可靠度，必须对所以欲确定结构的可靠度，必须对材料特性材料特性作作统计处理，整理出它们的性能分布和分散性资料统计处理，整理出它们的性能分布和分散性资料 结构设结构设计的合理性最终表计的合理性最终表现在可靠性和经济现在可靠性和经济性两方面一般来性两方面一般来说，要提高可靠性说，要提高可靠性就得增加初期成本，就得增加初期成本，而维修成本是随可而维修成本是随可靠性的增加而降低靠性的增加而降低的，所以总成本最的，所以总成本最低时（即经济性最低时（即经济性最好）的可靠性为最好）的可靠性为最合理成本可靠性初期成本维修成本总成本图5-2 结构成本与可靠性的关系505.3.2 材料设计 材料材料设计，通常是指选用几种原材料组成具有所设计，通常是指选用几种原材料组成具有所要求性能的材料的过程。

要求性能的材料的过程 由于由于不同不同构件的功能构件的功能不同，因此对于组成构件的不同，因此对于组成构件的材料的性能材料的性能材料的性能材料的性能要求也不同，同时，所采用的材料还受到要求也不同，同时，所采用的材料还受到相应相应约束条件约束条件约束条件约束条件的限制构件功能构件功能对材料性能对材料性能的要求的要求约束条件约束条件51▲▲物理性能物理性能（如密度、导热性、导电性、磁性、（如密度、导热性、导电性、磁性、微波吸收性或反射性、透光性等）微波吸收性或反射性、透光性等）▲▲化学性能化学性能（抗腐蚀性、抗氧化性等）（抗腐蚀性、抗氧化性等）▲▲力学性能力学性能（如强度、模量、韧性、硬度、耐磨（如强度、模量、韧性、硬度、耐磨性、抗疲劳性、抗蠕变性等）；性、抗疲劳性、抗蠕变性等）；★对材料性能的要求★对所采用材料的约束条件 资源、能耗、环保、成本、生产周期、寿命、使资源、能耗、环保、成本、生产周期、寿命、使用条件（温度、气氛、载荷性质、所接触的介质用条件（温度、气氛、载荷性质、所接触的介质等）52 1. 1. 原材料的选择原则原材料的选择原则 （（1）比强度、比刚度高原则）比强度、比刚度高原则 在满足强度、刚度、耐久性和损伤容限等要求在满足强度、刚度、耐久性和损伤容限等要求的前提下，应使结构质量最轻。

的前提下，应使结构质量最轻 （（2）材料与结构的使用环境相适应的原则）材料与结构的使用环境相适应的原则 通常要求材料的主要性能在结构整个使用环通常要求材料的主要性能在结构整个使用环境条件下，其下降幅值应不大于境条件下，其下降幅值应不大于10% （（3）满足结构特殊性要求的原则）满足结构特殊性要求的原则 除了结构刚度和强度意外，许多结构物还要除了结构刚度和强度意外，许多结构物还要求有一些特殊性能通常为满足这些特殊性要求，求有一些特殊性能通常为满足这些特殊性要求，要着重考虑合理的选取基体材料要着重考虑合理的选取基体材料53 （（4）满足工艺性要求的原则）满足工艺性要求的原则 复合材料的工艺性复合材料的工艺性包括预浸料工艺性、包括预浸料工艺性、固化成型工艺性、机加装配工艺性和修补工艺性固化成型工艺性、机加装配工艺性和修补工艺性四四方面挥发物含量挥发物含量黏性黏性树脂流出量树脂流出量预浸料贮存期预浸料贮存期处理期处理期工艺期工艺期预浸预浸料料工艺工艺性性固化固化成型成型工艺工艺性性加压时间加压时间固化温度固化温度固化压力固化压力层层合合板板性性能能对对固固化化温温度和压力的敏感性度和压力的敏感性固化后构件的收缩率固化后构件的收缩率 机机加装配工艺性加装配工艺性主要是指机加工艺性；主要是指机加工艺性；修补工修补工艺性艺性主要是指已固化的复合材料与未固化的复合材主要是指已固化的复合材料与未固化的复合材料通过其他基体材料或胶黏剂粘结的能力。

料通过其他基体材料或胶黏剂粘结的能力 工艺工艺性要求与选择的基体材料和纤维材料性要求与选择的基体材料和纤维材料有关54 （（5）成本低、效益高的原则）成本低、效益高的原则 成本包括初期成本和维修成本，成本包括初期成本和维修成本，而初期成本包括材料成本和制造成本效益而初期成本包括材料成本和制造成本效益指减重获得节省材料、性能提高、节约能源指减重获得节省材料、性能提高、节约能源等方面的经济效益等方面的经济效益 成本低、效益高的原则是一项成本低、效益高的原则是一项重要的选材原则重要的选材原则55 2. 2. 纤维纤维的的选择选择首先确定纤维的类别，然后确定纤维的品种规格首先确定纤维的类别，然后确定纤维的品种规格▼高强度、高模量▼易于生产加工▼良好的化学稳定性▼耐机械损伤▼具有合适的尺寸和几何形状▼纤维性能再现性（或一致性）好▼柔曲性好▼价格能为使用方承受56根据结构的功能挑选合适的纤维根据结构的功能挑选合适的纤维要求的结构功能要求的结构功能可选用增强纤维可选用增强纤维良好的透波、吸波性能良好的透波、吸波性能Kevlar纤维、氧化铝纤维纤维、氧化铝纤维刚度高刚度高高模量碳纤维或硼纤维高模量碳纤维或硼纤维高的抗冲击性能高的抗冲击性能玻璃纤维、玻璃纤维、Kelvar纤维纤维好的低温工作性能好的低温工作性能碳纤维碳纤维尺寸不随温度变化尺寸不随温度变化Kelvar纤维或碳纤维纤维或碳纤维 要求既有较大的强度又有较大的刚度时，要求既有较大的强度又有较大的刚度时，可选用比强度和比刚度均较高的碳纤维或硼纤可选用比强度和比刚度均较高的碳纤维或硼纤维。

维 除选用单一纤维外，也可由多种纤维混合物构成混杂复合材料既可由由多种纤维混合物铺层构成，也可以由不同纤维组成单层进行混铺 纤维的选取按比强度、比刚度和性能价格比选取58（（1 1）各组分材料之间的相容性，包括：）各组分材料之间的相容性，包括：物理相容性物理相容性（如热膨胀系数）（如热膨胀系数）化学相容性（如在制化学相容性（如在制造和服役期间是否产造和服役期间是否产生有害反应）生有害反应）力学相容性力学相容性( (如复合材料如复合材料承受载荷包时，各组分之承受载荷包时，各组分之间的应变能否彼此协调）间的应变能否彼此协调）59（（2 2）按照各组分在复合材料中所起作用来确定增）按照各组分在复合材料中所起作用来确定增强组分的几何形状（如颗粒状、条带状、纤维状强组分的几何形状（如颗粒状、条带状、纤维状及它们的编织与堆集状态等）及其在复合材料中及它们的编织与堆集状态等）及其在复合材料中的位置与取向；的位置与取向；（（3 3）在制成复合材料后，其中的各组分应保持它）在制成复合材料后，其中的各组分应保持它们的固有优秀性质，并能扬长避短、相互补充，们的固有优秀性质，并能扬长避短、相互补充，产生所需要的复合效应。

产生所需要的复合效应603 3 树脂选择树脂选择环氧树脂环氧树脂聚酰亚胺树脂聚酰亚胺树脂酚醛树脂酚醛树脂聚酯树脂聚酯树脂热固性树脂热固性树脂聚醚砜聚醚砜聚砜聚砜聚醚醚酮聚醚醚酮聚苯砜聚苯砜热塑性树脂热塑性树脂尼龙尼龙聚苯二烯聚苯二烯聚醚酰亚胺聚醚酰亚胺61选择基体应明确的问题（（1 1）复合材料的）复合材料的耐温耐温和和耐环境性耐环境性主要取决于基体；主要取决于基体；（（2 2）复合材料）复合材料其他性质其他性质（如对纤维的粘接性、传（如对纤维的粘接性、传递和分散载荷的功能等）也依赖基体；递和分散载荷的功能等）也依赖基体；（（3 3）纤维增强复合材料的）纤维增强复合材料的使用温度范围使用温度范围通常按基通常按基体划分使用温度＜300 ℃ 聚合物基体300 ℃～450 ℃ Al、Mg及其合金 ＜650 ℃ Ti及其合金650 ℃～1260 ℃ 高温合金，金属间化合物980 ℃～2000 ℃陶瓷基体62 复合材料使用的最多的基体是热固性复合材料使用的最多的基体是热固性树脂，尤其是各种牌号的环氧树脂树脂，尤其是各种牌号的环氧树脂 环氧树脂环氧树脂：力学性能好，但只能在：力学性能好，但只能在-40 ~130℃℃范围内长期工作。

范围内长期工作 聚酰亚胺聚酰亚胺：能在：能在200~259 ℃℃温度下长期温度下长期工作，可作耐高温的复合材料的基体材料工作，可作耐高温的复合材料的基体材料玻璃纤维：不饱和聚酯树脂、环氧树脂玻璃纤维：不饱和聚酯树脂、环氧树脂Kevlar纤维：环氧树脂纤维：环氧树脂装饰材料：酚醛树脂装饰材料：酚醛树脂63选择基体材料树脂应考虑的各种要求：选择基体材料树脂应考虑的各种要求：（（1））能在结构使用温度范围内正常工作能在结构使用温度范围内正常工作；；（（2））具有一定的力学性能具有一定的力学性能；；（（3））断裂伸长率大于或者接近纤维的断裂伸长率断裂伸长率大于或者接近纤维的断裂伸长率，，以确保充分发挥纤维的增强作用；以确保充分发挥纤维的增强作用；（（4））具有满足使用要求的物理、化学性能具有满足使用要求的物理、化学性能 主要主要指吸湿性、耐介质、耐候性、阻燃性、低烟性和指吸湿性、耐介质、耐候性、阻燃性、低烟性和低毒性；低毒性；（（5））具有一定的工艺性具有一定的工艺性 主要是指黏性、凝胶时主要是指黏性、凝胶时间、挥发分含量、预浸带的保存期和工艺期、固间、挥发分含量、预浸带的保存期和工艺期、固化时的压力和温度、固化后的尺寸收缩率等。

化时的压力和温度、固化后的尺寸收缩率等4 单层板设计• 表5-9 单层树脂含量的选取（2）刚度 单向层合正交层的工程弹性常数预测公式见表5-10和表5-11单层功用单层功用固化后树脂含量固化后树脂含量(%)承载拉、压、弯载荷27剪切30受力构件的修补35表层防机械损伤、老化70防腐75（3）强度• 取二者的最小值式中，E为弹性模量，G为剪切弹性模量，V为体积含量，为拉伸强度 5 层合板设计 根据单层性能确定层合板中各铺层的取向、铺设顺序、各定向层的层数以及总层数（总厚度） （1）层合板设计的一般原则 ① 铺层定向原则 多选0、45、90和45四种铺设方向如各项同性层合板可选择[0/45/90/-45]s或[60/0/60]s ② 均衡对称铺设原则 一般设计成均衡对称层合板，以避免拉—剪、拉—弯耦合而引起固化后的翘曲等变形 ③ 铺层取向按承载选取的原则 ④ 层铺最小比例原则 0，90和45层铺，任一方向上的铺层最小比例应大于6%~10%。

⑤ 铺设顺序原则各定向层沿层合板厚度方向尽量均匀分布；45层之间用0层和90层隔开；0层合90层之间用45和45隔开⑥ 冲击载荷原则有足够多的0层，以承受局部冲击载荷；有一定量的45层以分散载荷⑦ 防边缘分散破坏原则可沿边缘区包一层玻璃布以防边缘分散破坏⑧ 抗局部屈服设计45层尽量铺设在层合板的表面，可提高局部屈服强度⑨ 连接区设计沿载荷方向的铺设比例>30%，保证挤压强度；45的铺设比例>40%，以增加剪切强度⑩ 变厚度设计 为防止台阶处剥离破坏，表面应由连续的铺设层覆盖（2） 等代设计法 载荷和使用环境不变的情况下，用相同形状的复合材料层合板代替其它材料按强度、刚度相等原则替换原有的金属板（主要是铝合金板）这种代替一般可减轻质量 这种方法，对不受力或受力很小的非承力构件是可行的；对受力很大的主承力构件是不可行的；对受力较大的次承力构件有时可行，有时不可行5-12 等代设计中供选择的层合板结构形式受力性质受力性质层合板结构形式层合板结构形式用用 途途承受拉伸、压缩载荷，有限的剪切载荷(0/90/90/0)或(90/0/090)主应力为拉伸、压缩，或者是拉、压双向应力的构件承受拉伸、剪切载荷(45/-45/-45/45)或(-45/45/45/-45)主应力为剪切应力的构件承受拉伸、压缩、剪切载荷(0/45/90/-45/-45/90/45/0)面内一般应力作用的构件承受压缩、剪切载荷(45/90/-45/-45/90/45)承受压缩和剪切应力、而剪切应力为主应力的构件承受拉伸、剪切载荷(45/0/-45/-45/0/45)承受拉伸应力和剪切应力，而剪切应力为主要应力的构件（3） 层合板排序设计法•层合板排序设计法是基于某一类或某几类层合板选取不同的定向层比，排成层合板系列。

•需要给出一系列层合板的计算数据•按复杂应力状态计算强度•多种载荷下，必须用层合板排序设计法才有效76★复合材料制品的设计和研制步骤主要设计步骤：主要设计步骤：1 1）通过论证明确对于材料的）通过论证明确对于材料的使用性能要求使用性能要求，确定，确定设计目标设计目标；；2 2）选择）选择材料体系材料体系（增强体、基体）；（增强体、基体）；3 3）确定）确定组分比例组分比例、、几何形态几何形态及及增强体的配置增强体的配置；；4 4）确定）确定制备工艺方法制备工艺方法及及工艺参数工艺参数；；5 5）在完成复合材料设计方案后，应结合市场供应情况和研制）在完成复合材料设计方案后，应结合市场供应情况和研制单位的已有条件，单位的已有条件，采购采购原材料，原材料，购置购置或或改造改造工艺设备，完成工艺设备，完成制造制造工艺条件工艺条件准备；准备；6 6）按预定方案进行）按预定方案进行样品试制样品试制；；7 7））测试测试所制得样品的实际性能，所制得样品的实际性能，检验检验是否达到使用性能要求是否达到使用性能要求和设计目标和设计目标8 8）在）在总结总结试制经验与成果的基础上，试制经验与成果的基础上，调整调整设计方案，设计方案，组织组织制制品生产。

品生产77复合材料制件设计程序框图通过论证明确性能要求通过论证明确性能要求确定制件构型确定制件构型选择材料选择材料确定尺寸确定尺寸试制件试制件是否达到设计要求是否达到设计要求工艺性工艺性成本核算成本核算原材料、预成型材料原材料、预成型材料材料性能材料性能结构核算结构核算设计准则设计准则结构功能试验结构功能试验最终成品最终成品实验方法实验方法环境载环境载荷状态荷状态是是否5.4 聚合物基复合材料成型加工技术复合材料的成型固化工艺包括两方面的内容：一是成型，这就是将预浸料根据产品的要求，铺置成一定的形状，一般就是产品的形状二是进行固化，这就是使已铺置成一定形状的叠层预浸料，在温度、时间和压力等因素影响下使形状固定下来，并能达到预计的性能要求复合材料的成型按工艺过程特点可分为： “一步法”：由原料直接进行复合，得到制品的过程如手糊成型、喷射成型等两步法”：由原料进行预加工，先制成半成品，再经由加工制成产品如模压成型、缠绕成型、层压成型等 生产中采用的成型方法有：(1)手糊成型——湿法铺层成型(2)真空袋压法成型(3)压力袋成型(4)树脂注射和树脂传递成型(5)喷射成型(6)真空辅助树脂注射成型(7)夹层结构成型(8)模压成型上述(9)、(10)、(15)为热塑性树脂基复合材料成型工艺，分别适用于短纤维增强和连续纤维增强热塑性复合材料两类。

(9)注射成型(10)挤出成型(11)纤维缠绕成型(12)拉挤成型(13)连续板材成型(14)层压或卷制成型(15)热塑性片状模塑料热冲压成型(16)离心浇铸成型5.4.1 预浸料及其制造方法 预浸料通常是指定向排列的连续纤维(单向、织物)等浸渍树脂后所形成的厚度均匀的薄片状半成品 根据纺织形式：预浸带，预浸布，预浸无纺布，预浸毡等； 根据纤维排列：单向预浸料，织物预浸料； 根据纤维种类：玻璃纤维预浸料，碳纤维预浸料 预浸料一般在18℃以下存储 （1）热固性预浸料制造 根据浸渍设备或制造方式不同，热固性FRP预浸料的制造分轮鼓缠绕法和阵列排铺法；按浸渍树脂状态分湿法(溶液预浸法)和干法(热熔预浸法) ① 溶液浸渍法（湿法） 将树脂基体溶解于低沸点的溶剂中，配成一定浓度的溶液然后，将纤维或织物通过基体溶液而浸渍上定量的基体溶液，并通过加热去除溶剂，使树脂得到合适的粘性 溶液浸渍法可制薄型或厚型预浸料，设备简单预浸料有溶剂残留，成型时易形成空隙 溶液浸渍法立式浸渍工艺示意图 ② 热熔法（干法） a. 直接熔融法 树脂熔融后由漏斗漏到隔离纸上，用刮刀刮匀，经导向辊与整经后的平行纤维或织物相叠合，再经过热毂使树脂熔融浸渍纤维，经辊压充分浸渍，冷却收卷。

b. 胶膜压延法 整理排布好的纤维放于胶膜之间成夹心状，再通过加热辊挤压，使纤维浸嵌于树脂中，最后加隔离纸载体压实至收卷筒优点：效率高，树脂含量容易控制，无溶剂，安全，预浸料外观好缺点：厚度大的织物难以浸透，高粘度树脂难以浸渍纤维 热塑性树脂熔点高，一般大于300℃，粘度大，随温度变化很小按树脂状态的不同，可分为① 预浸渍技术溶液浸渍：类似于热固性树脂的湿法浸渍技术只适用于可溶性树脂熔融浸渍：将熔融树脂挤入专用模具，纤维通过模腔后经辊压制成预浸料该法适用于所有热塑性树脂，但树脂的粘度要尽可能地低，纤维在高温浸渍时热稳定性要好2）热塑性预浸料制备② 后浸渍技术a. 膜层叠层 将基体制成薄膜，与增强纤维编织物放在一起受热、受压，基体薄膜熔化，从而浸渍增强纤维编织物，制成平板或形状简单的制品该法适应性强，设备简单聚合物薄膜纤维编织物图5-15 薄层叠层法制备预浸料示意图b. 粉末浸渍： 广泛采用的方法是将基体粉末与增强体纤维混合，或将粉末均匀置入纤维编织物的缝隙中，通过加热、加压、保温等过程，使基体粉末熔化并浸渍纤维的方法c. 纤维混杂 先将基体纺成纤维，与增强体纤维混编，受热时基体熔化，从而浸渍增强纤维。

5.4.2. 手糊成型工艺 手糊工艺是聚合物基复合材料制造中最早采用和最简单的方法 手糊成型工艺在世界各国复合材料工业生产中，仍占用很大的比例，如美国占35%，西欧占25％，日本占42％；中国占75%这说明接触低压成型工艺在复合材料工业生产中的重要性和不可替代性5.4.2 手糊成型（Hand Lay - up）工艺（1）工艺概要① 模具表面施加脱模剂、胶衣；② 涂刷树脂液体、铺增强材料；③ 手持辊子使树脂浸渍增强体、压实并驱除气泡；④ 重复铺层操作，达到制品设计厚度；⑤ 固化最原始、最简单的制备方法！手糊成型示意图手糊成型示意图93图5.7 手糊成型工艺使用的模具及成型示意图（（2）原材料的选择）原材料的选择基体：不饱和聚酯、环氧树脂（在室温下凝固，无低分子产物；胶液粘度适当：0.2～0.5Pa.S；无毒或低毒；便宜）增强材料：纤维及织物脱模剂：薄 膜 型：PET膜，PVC膜，玻璃纸等混合溶液型：聚乙烯醇水溶液蜡 型：石蜡，黄油，甲基硅油，凡士林等有内外脱模剂之分手糊用的脱模剂为外脱模剂（（3）模具）模具分为单模和对模两类。

单模又分为阴模和阳模两种根据材料，可分为木模、石膏模、树脂模、玻璃模、金属模等97（（4）生产准备）生产准备① 场 地：要求清洁、干燥、通风良好，空气温度应保持在15～35℃之间② 模具准备：清理、组装及涂脱模剂等③ 胶液配制 ：胶液粘度：0.2~0.8Pa.S为宜粘度可通过加入稀释剂调节凝胶时间：在一定温度下加入引发剂、促进剂和固化剂，树脂从粘流变成软胶状态的凝胶所需的时间要注意两个问题：防止胶液中混入气泡；配胶量不能过多，每次配量要保证在树脂凝胶前用完④ 增强材料准备：增强材料的种类和规格按设计要求选择主要是布和毡，须进行表面处理布的剪裁简单制件：可按模具型面展开图制成样板，按样板剪裁复杂制件：按制品型面分割成几部分，分别制作样板⑤ 胶衣糊准备胶衣糊是用来制作表面胶衣层的胶衣糊树脂种类很多，有耐水性、自燃型、耐热型、柔韧耐磨型等• （mm/kg.m-2）（（5）糊制）糊制① 刷胶衣胶衣层不宜太薄或太厚，一般控制在0.25~0.5mm或300~500g/m2胶衣层可以涂刷或喷涂② 结构层的糊制胶衣层全部凝胶后，开始手糊作业首先铺放一层柔软的增强材料，形成一层富树脂层，既可以增强胶衣层，又有利于结构层的粘合。

接着在模具上交替刷一层树脂、铺一层布，要注意排出气泡③ 铺层控制同一铺层尽可能连续，切记随意切断或拼接铺层拼接的原则：制品强度损失小，不影响外观质量和尺寸精度，施工方便拼接有搭接和对接，以对接为宜各层接缝须错开，并在接缝区多加一层附加布 附加布布接缝各层接缝示意图 ④ 铺层一次固化拼接不能一次完成铺层固化的，如厚度>7mm，需两次拼接铺层固化使各铺层形成“阶梯”，在“阶梯”上铺设一层无胶平纹玻璃布，固化后撕去该玻璃布，保持拼接面粗糙、清洁然后，再在“阶梯”面上对接糊制相应的各层，补平阶梯面，二次固化103（（6）固化）固化　 制品固化分硬化和熟化两个阶段：从凝胶到固化一般要24h，此时固化度达50%～70%（巴柯尔硬性度为15），可以脱模，脱模后在自然环境条件下固化1～2周才能使制品具有力学强度，称熟化，其固化度达85%以上加热可促进熟化过程，对聚酯玻璃钢，80℃加热3h，对环氧玻璃钢，后固化温度可控制在150℃以内加热固化方法很多，中小型制品可在固化炉内加热固化，大型制品可采用模内加热或红外线加热104（（7）脱模和修整）脱模和修整脱模要保证制品不受损伤。

脱模方法如下：① 顶出脱模 在模具上预埋顶出装置，脱模时转动螺杆，将制品顶出② 压力脱模 模具上留有压缩空气或水的入口，脱模时将压缩空气或水(0.2MPa)压入模具和制品之间，同时用木锤和橡胶锤敲打，使制品和模具分离③ 大型制品（如船）脱模 可借助千斤顶、吊车和硬木楔等工具④ 复杂制品可采用手工脱模方法 先在模具上糊制二三层玻璃钢，待其固化后从模具上剥离，然后再放在模具上继续糊制到设计厚度，固化后很容易从模具上脱下来　　修整修整分两种：①尺寸修整 成型后的制品，按设计尺寸切去超出多余部分；②缺陷修补 包括穿孔修补，气泡、裂缝修补，破孔补强等装配装配：大型制品往往分几部分成型，机加工后需要进行组装5.4.5.4.3. 3. 喷射成型工艺喷射成型工艺 喷射成型一般是将分别混有促进剂和引发剂的不饱和聚酯树脂从喷枪两侧(或在喷枪内混合)喷出，同时将玻璃纤维无捻粗纱用切割机切断并由喷枪中心喷出，与树脂一起均匀沉积到模具上待沉积到一定厚度，用手辊滚压，使纤维浸透树脂、压实并除去气泡，最后固化成制品 玻璃纤维无捻粗纱玻璃纤维无捻粗纱聚酯树脂聚酯树脂加热加热引发剂引发剂促进剂促进剂静态混合静态混合切切割割喷喷枪枪模模具具喷喷射射成成型型固化固化脱模脱模喷射成型工艺流程图喷射成型工艺流程图•（１）（１）工艺概要（半机械化成型方法）•① 树脂+引发剂、树脂+促进剂 分别从喷枪喷出；•② 纤维经切断器切断并从喷枪中心喷出；•③ 树脂与纤维一起同时均匀沉积在模具上；•④ 沉积一定厚度后用手辊压实除去气泡；•⑤ 固化•（２）优点：生产效率高、制品孔隙率小•（３）缺点：不易制作小产品、模具复杂且成本高5.4.5.4.4 4 袋压成型工艺袋压成型工艺 袋压成型是将手糊成型的未固化制品，通过橡胶袋或其它弹性材料向其施加气体或液体压力，使制品在压力下密实，固化。

袋压成型法的优点是：①产品两面光滑；②能适应聚酯、环氧和酚醛树脂；③产品重量比手糊高 袋袋压成型分压力袋法和真空袋法2种： 压力袋法： 压力袋法是将手糊成型未固化的制品放入一橡胶袋，固定好盖板，然后通入压缩空气或蒸汽（0.25～0.5MPa），使制品在热压条件下固化 110图图5.00 5.00 真空袋成型原理图真空袋成型原理图 真空袋法：是将手糊成型未固化的制品，加盖一层橡胶膜，制品处于橡胶膜和模具之间，密封周边，抽真空（0.05～0.07MPa），使制品中的气泡和挥发物排除，制品表面更加致密5.4.5 模压成型工艺 模压成型工艺是将一定量的预混料或预浸料加入金属对模内，经加热、加压固化成型的方法是广泛使用的对热固性树脂和热塑性树脂都适用的纤维复合材料成型方法1. 模压成型概述（1）工艺概要① 制备具有制品形状的预浸料或预混料半成品；② 将半成品在模具中热压；③ 固化、脱模工艺关键：模压温度、压力、时间金属对金属对模准备模准备涂脱模剂涂脱模剂模压成型模压成型模塑料、模塑料、颗粒树脂颗粒树脂短纤维短纤维固化固化脱模脱模后处理后处理检验检验制品制品加热、加压加热、加压加热加热冷却冷却模压成型工艺流程图模压成型工艺流程图（2）工艺优点1）制品尺寸精度高，表面光洁；2）易机械化，可大批量生产；3）孔隙率低；4）原材料成本低（3）缺点1）模具设计复杂，投资成本较高；2）工件尺寸受限等。

2. 模压料（1）片状模塑料(Sheet Molding Compound) SMC是20世纪50年代，由于发现在不饱合聚酯中加入第ⅡA族金属的氧化物、氢氧化物或碳酸盐时，其粘度会增加，可利用这一特性，将其制成复合材料的半成品，于是就出现了SMC 用不饱和聚酯树脂、增稠剂、引发剂、交联剂、低收缩添加剂、填料、内脱模剂、着色剂等混合成树脂糊，浸渍玻璃纤维纱、毡，并在其两面用聚乙烯或聚酯薄膜包覆，形成片状模压成型材料使用时，撕去两面的薄膜，放入模具中加温、加压即可116SMC具有许多特点，发展迅猛①重现性好，不受操作者和外界条件的影响；②操作处理方便；③操作环境清洁、卫生，改善了劳动条件；④流动性好，可成型异形制品；⑤模压工艺对温度和压力要求不高，可变范围大，可大幅度降低设备和模具费用；⑥纤维长度40～50mm，质量均匀性好，适宜于压制截面变化不大的大型薄壁制品；⑦所得制品表面光洁度高，采用低收缩添加剂后，表面质量更为理想；⑧生产效率高，成型周期短，易于实现全自动机械化操作，生产成本相对较低117SMC的主要成份有：树脂、纤维填料、交联剂、引发剂、阻聚剂、增稠剂、低收缩剂（Low Profile Additives）等。

纤维在SMC的片材中可三种不同的排列方式：在SMC－R，纤维为短切纤维无规无规分布；SMC－CR中，纤维有两种形式，一种是无规分布的短切纤维，一种形式为平行于SMC片材长度方向的连续纤维，XMC中连续纤维不是平行于SMC片材长度方向，而是与其形成一定的角度，连续连续纤维之间也有一定的夹角 118SMC-R SMC-RC XMC纤维在SMC的片材中的三种不同的排列方式119123344567　SMC的制备工艺过程示意图1，连续增强体纤维、2，切刀、3，PE膜、4，树脂糊、5，切短后的纤维，6、压实辊、7，卷料装置120① ① 树脂糊的制备及上糊操作树脂糊的制备及上糊操作 间歇法：间歇法：①将不饱和聚酯树脂和苯乙烯倒入配料釜中，搅拌均匀；②将引发剂倒入配料釜中，与树脂和苯乙烯混匀；③在搅拌作用下加入增稠剂和脱模剂；④在低速搅拌下加入填料和低收缩添加剂；⑤在配方所列各组分分散为止，停止搅拌，静置待用连续法连续法：将SMC配方中的树脂糊分为两部分，即增稠剂、脱模剂、部分填料和苯乙烯为一部分，其余组分为另一部分，分别计量、混匀后，送入SMC机组上设置的相应贮料容器内，在需要时由管路计量泵计量后进入静态混合器，混合均匀后输送到SMC机组的上糊区，再涂布到聚乙烯薄膜上。

　　121② ② 浸渍和压实浸渍和压实　　 经过涂布树脂糊的下承载薄膜在机组的牵引下进入短切玻璃纤维沉降室，切割好的短切玻璃纤维均匀沉降在树脂糊上，达到要求的沉降量后，随传动装置离开沉降室，并和涂布有树脂糊的上承载薄膜相叠合，然后进入由一系列错落排列的锟阵中，在张力和辊的作用下，下、上承载薄膜将树脂糊和短切玻璃纤维紧紧压在一起，经过多次反复，使短切玻璃纤维浸渍树脂并赶走其中的气泡，形成密实而均匀的连续SMC片料 122（2）团状模塑料(DMC)和散装模塑料(BMC)团状模塑料(Dough Molding Compound, DMC) 和散装模塑料(Bulk Molding Compound, BMC)为预混模塑料，主要以聚酯为基体其组成与SMC极为相似，是一种改进型的预混团状模塑料一般含有树脂系统、填料、增稠剂和增强材料等四种主要成分采用模压、压铸和挤出(注射)成型两者的区别仅在于材料形态和制作工艺上DMC中纤维含量较低，纤维长度较短，约6～18mm，填料含料较大，因而DMC制品的强度比SMC制品的强度低，DMC比较适合于压制小型制品，而SMC适合于大型薄壁制品1231、Introduction 树脂转移成型(Resin Transfer Molding, RTM)，是应用领域非常广泛的一种制备复合材料的加工工艺。

它是把增强材料切成或制成预成型体(Preform)，放入模腔之中预成型体放置于合适的位置，以保证模具的密封合模后，树脂被注射到模腔之内，流经增强体，把气体排出，并润湿纤维（增强体），多余的树脂将从排气孔处排出模腔树脂在一定的条件下固化，经后加工得到制品5.4.6 树脂转移成型（树脂转移成型（RTM) 树脂转移成型具有开发高性能、大体积低成本复合材料树脂转移成型具有开发高性能、大体积低成本复合材料的能力124VentPreformMoldMixing HeadMetering CylinderMetering CylinderAir Pressure1252、、RTM制制品的几何形状及设计能力品的几何形状及设计能力 有人说：没有任何零件不能用有人说：没有任何零件不能用RTM来制备 由于体系的由于体系的压力很低压力很低(0.07MPa)，在，在VARI（（Vacuum-Assisted Resin Injection)体系中，体系中，模腔内压力可低于大气压除适合加工大制品外，模腔内压力可低于大气压除适合加工大制品外，RTM还适用于制备具有深冲压结构（还适用于制备具有深冲压结构（Deep Draw的的制品。

制品 RTM可使用泡沫芯结构，以增加预成型体的刚可使用泡沫芯结构，以增加预成型体的刚性，同时也提高了三维结构的复杂性性，同时也提高了三维结构的复杂性 一体化是一体化是RTM成型的一大特点，这是其它工艺成型的一大特点，这是其它工艺所不能达到的所不能达到的 RTM还可放置模内金属嵌入件，所以说还可放置模内金属嵌入件，所以说RTM具具有设计灵活的特点有设计灵活的特点1261）树脂： 许多种原料都可用于RTM工艺，其要求是树脂必须能够充满模腔，润湿增强体，并能固化，得到所需的机械性能的产品 其中环氧树脂属低速固化类； 乙烯基聚酯、丙烯酰胺、聚胺酯属高速固化类； 聚碳酸酯、尼龙等也可用于RTM法3、RTM所需原料所需原料1272）增强体通常所用的纤维为Glass Fiber、Carbon Fiber、Aramid　Fiber等纤维需要制成合适的预成型体（Preform)制备的方法有三种① Cut-and-Sew② Spray-Up③ Fabrication1285.4.7 缠绕成型工艺缠绕成型工艺1、、Introduction 缠绕成型就是把连续的纤维丝束（布）用树脂润缠绕成型就是把连续的纤维丝束（布）用树脂润湿后均匀而有规律地缠绕在旋转的轴上的一种成型湿后均匀而有规律地缠绕在旋转的轴上的一种成型方法。

方法 原料：原料： 纤维：纤维：GF、、CF、芳纶等、芳纶等 树脂：聚酯、乙烯基聚酯、环氧树脂等树脂：聚酯、乙烯基聚酯、环氧树脂等 制品：制品： 简单的有管子，复杂的可制造飞机壳体，汽车简单的有管子，复杂的可制造飞机壳体，汽车的框架等常见的制品有：管、压力容器、导弹发的框架等常见的制品有：管、压力容器、导弹发射管、发动机箱、汽车弹簧片、油箱轴承等射管、发动机箱、汽车弹簧片、油箱轴承等缠绕工艺流程图缠绕工艺流程图纱团纱团纱团纱团集束集束集束集束胶液配制胶液配制胶液配制胶液配制浸　胶浸　胶浸　胶浸　胶烘干烘干烘干烘干络纱络纱络纱络纱胶纱纱绽胶纱纱绽胶纱纱绽胶纱纱绽张力控制张力控制张力控制张力控制纵、环向缠绕纵、环向缠绕纵、环向缠绕纵、环向缠绕芯模芯模芯模芯模纵、环向缠绕纵、环向缠绕纵、环向缠绕纵、环向缠绕张力控制张力控制张力控制张力控制加热粘流加热粘流加热粘流加热粘流固化固化固化固化脱模脱模脱模脱模打模喷漆打模喷漆打模喷漆打模喷漆成品成品成品成品湿湿法法缠缠绕绕成成型型工工艺艺干干法法缠缠绕绕成成型型工工艺艺130缠绕成型的特点：缠绕成型的特点：1）可以按照承力要求确定纤维的方向、层次、）可以按照承力要求确定纤维的方向、层次、数量，可实现强度的设计；数量，可实现强度的设计；2）纤维伸直和按规律排列，整齐性和精确度高）纤维伸直和按规律排列，整齐性和精确度高于任何其它成型方法，制品能充分发挥纤维的强于任何其它成型方法，制品能充分发挥纤维的强度，因此比强度和比刚度均高；度，因此比强度和比刚度均高；3）玻璃钢压力容器比钢质减重）玻璃钢压力容器比钢质减重40~60%；；4）生产效率高，可成型各种尺寸的制品；）生产效率高，可成型各种尺寸的制品；5）设备投资大；）设备投资大；6）不能生产凹形制品；）不能生产凹形制品；1312、原料、原料1）纤维）纤维玻纤：单头可有玻纤：单头可有47~747m/Kg，一般要进行表，一般要进行表面处理（面处理（Sizing)，可使用硅烷偶联剂。

可使用硅烷偶联剂芳纶：芳纶：124~9540m/Kg；；碳纤维：碳纤维：3K、、6K、、12K、、50K其长度分别为：其长度分别为：996、、484、、249、、62m/Kg1322）树脂）树脂三种树脂加入的方法：三种树脂加入的方法： ①①　纤维通过树脂浴（湿法，粘度要求　纤维通过树脂浴（湿法，粘度要求1000~3000CP）） ②②　预浸渍法（半成品法，或称为干法）　预浸渍法（半成品法，或称为干法） ③③ 热塑性树脂的两种方法：粉未涂料法和热塑性树脂的两种方法：粉未涂料法和混杂纤维法；混杂纤维法；1331341353、纤维缠绕过程、纤维缠绕过程1）螺旋缠绕）螺旋缠绕 该方法适合于细长几何形状的制件，如压力该方法适合于细长几何形状的制件，如压力管、发射管缠绕角度为管、发射管缠绕角度为20~90 ，多数情况为，多数情况为54.7  它受到几个因素的限制，它受到几个因素的限制，①①设备大小；设备大小；②②轴芯的重量；轴芯的重量；③③旋转轴的间隙旋转轴的间隙 在制备大制件时一定要对轴芯的设计多加考在制备大制件时一定要对轴芯的设计多加考虑，考虑其重量，是否变形等因素。

虑，考虑其重量，是否变形等因素1362）环状缠绕）环状缠绕85~90°1373）平面缠绕（极向缠绕））平面缠绕（极向缠绕） 纤维在一平面内运动（旋转），同时轴芯也在纤维在一平面内运动（旋转），同时轴芯也在旋转，形成旋转，形成±β夹角的多层纤维，与螺旋缠绕相比夹角的多层纤维，与螺旋缠绕相比较，纤维与轴芯的夹角必须小于较，纤维与轴芯的夹角必须小于20 ，，一般为一般为5~15   火箭发动机壳体是最大的单向缠绕制品，其直火箭发动机壳体是最大的单向缠绕制品，其直径径0.9m，长，长3m多数平面缠绕制件的多数平面缠绕制件的L/D＝＝2:1优点：能快速制备　优点：能快速制备　L/D＜＜2的制件；的制件；缺点：缺点： ①① 应力颁布不均匀；应力颁布不均匀； ②② 制件直径大，不易加工制件直径大，不易加工1381 1、、IntroductionIntroduction　　 将浸渍过树脂液的连续纤维束或带状织物在牵引装置作用下通过成型模定型，在模中或固化炉中固化，制成具有特定横截面和长度不受限制的复合材料型材（如管材、棒材、槽型材、工字型材、方形材等）的方法。

传统的拉挤成型法适用于恒定截面形状的直线型结构复合材料的加工，新型拉挤成型法可加工可变截面的制品　　5.4.8 5.4.8 拉挤成型拉挤成型(Pultrusion Process)(Pultrusion Process)拉挤成型工艺示意图拉挤成型工艺示意图1402、拉挤成型的原料、拉挤成型的原料 1）树脂：要求粘度要低＜）树脂：要求粘度要低＜2000CP，主要，主要有不饱合聚酯、环氧树脂，及一些热塑性树脂有不饱合聚酯、环氧树脂，及一些热塑性树脂 2）纤维：采用连续的长纤维为原料纤维：采用连续的长纤维为原料 拉挤成型方法始于拉挤成型方法始于20世纪世纪50年代，制品具年代，制品具有很高的拉伸强度和弯曲强度，当时拉挤的速有很高的拉伸强度和弯曲强度，当时拉挤的速度很低，仅为度很低，仅为0.3m/s，过程是间歇的，，过程是间歇的，60年代年代实现连续化，实现连续化，70年代技术上有很大的突破，拉年代技术上有很大的突破，拉挤速度可达到挤速度可达到4.5m/s1413 拉挤成型的工艺过程拉挤成型的工艺过程出料口树脂集束装置浸渍区芯模机头机头拉伸装置送丝孔1424 拉挤成型工艺的新发展拉挤成型工艺的新发展曲面型材料的拉挤曲面型材料的拉挤用于生产汽车的弓形板簧用于生产汽车的弓形板簧原料：聚酯、乙烯基聚酯和环氧原料：聚酯、乙烯基聚酯和环氧纤维布纤维布浸胶浸胶烘干烘干拉挤拉挤143 5.4.9 5.4.9 挤出成型工艺挤出成型工艺(Extrusion Molding (Extrusion Molding Process)Process)工艺概要工艺概要（（热塑性塑料主要加工方法热塑性塑料主要加工方法））① ① 干干燥燥热热塑塑性性塑塑料料粉粉料料从从料料斗斗进进入入挤挤出出机机加加热热料筒；料筒；② ② 物料随料筒螺杆旋转而物料随料筒螺杆旋转而沿螺槽前移沿螺槽前移；；③ ③ 物料受物料受机械剪切机械剪切和和料筒加热料筒加热而逐渐熔融；而逐渐熔融；④ ④ 熔融物料受熔融物料受螺杆轴向推力螺杆轴向推力而通过机头和口模；而通过机头和口模；⑤ ⑤ 与口模形状相似与口模形状相似的的连续体冷却定型。

连续体冷却定型144图图4.15 4.15 挤出成型工艺示意图挤出成型工艺示意图1455.4.10 5.4.10 反应注射成型反应注射成型（（1 1）工艺概要）工艺概要①①两种组分在混合区低压混合（两种组分在混合区低压混合（0.5MPa0.5MPa）；）；②②低压注射到闭模中（低压注射到闭模中（0.5-1.5MPa0.5-1.5MPa）；）；③③模具中模具中反应成型反应成型 工艺关键工艺关键：：在一种组分内加入磨碎玻纤原丝在一种组分内加入磨碎玻纤原丝（增加强度）（增加强度）146图4.16 反应注射成型示意图147（（2 2）优点）优点1 1））工艺成本较低工艺成本较低；；2 2））可快速生产可快速生产（固化快）（固化快）3 3））可制造大尺寸、形状复杂制品可制造大尺寸、形状复杂制品；； （（3 3）缺点）缺点 采用磨碎玻璃纤维增强原料费用高采用磨碎玻璃纤维增强原料费用高（（4 4）主要产品）主要产品 汽车仪表盘、建筑门、窗、桌、沙发、电绝汽车仪表盘、建筑门、窗、桌、沙发、电绝缘件缘件5.5 聚合物复合材料的应用 目前应用的复合材料主要有金属基、陶瓷基和聚合物基三个大类，由于前两类复合材料价格昂贵，主要用于宇航、航空工业部门，一般工业应用尚不多见。

在三类复合材料中，聚合物基复合材料的应用最广，发展也最快例如在汽车、船舶、飞机、通讯、建筑、电子电气、机械设备、体育用品等各个方面部有应用 Application of polymer compositesApplication of polymer composites复合材料应用在卫星和宇航器上的应用•飞行器的减重的作用效果和飞行速度有关，飞行速度越快，每减重一克，或者一公斤，所取得的效益就越大•我国在“风云二号气象卫星”及“神舟”系列飞船上均采用了碳/环氧ACM做主承力构件，大大减轻了整星的质量，降低了发射成本向阳面与背阳面温差向阳面与背阳面温差向阳面与背阳面温差向阳面与背阳面温差260260O OC C耐极低温复合材料世界第一个全超导非圆截面托卡马克核聚变实验装置（英文名称：EAST） 4.5.1 玻璃纤维增强塑料(GFRP)的应用•(1)GFRP在石油化工工业中的应用• 石油化工工业利用GFRP的特点，解决了许多工业生产过程中的关健问题，尤其是耐腐蚀性和降低设备维修费等方向GFRP管道和罐车是原油陆上运输的主要设备聚酯和环氧GFRP均可做输油管和储油设备，以及天然气和汽油GFRP罐车和贮槽。

•海上采油平台上的配电房可用钢制骨架和GFRP板组装而成板的结构是硬质聚氨酯泡沫塑料加GFRP蒙面这样的材料质轻、强度高、刚度好，而且包装运输也很方便•能合理利用平台的空间并减轻载荷，同时还有较好的热和电的绝缘性能•化学工业生产也是离不开GFRP的用GFRP制成的风机叶片，不仅延长了使用的寿命，而且还大大地降低了电耗量(2) GFRP在建筑业中的应用GFRP在建筑业己占有相当的地位，主要是代替钢筋、树木、水泥、砖等其中应用最多的是GFRP透明瓦，这是一种聚酯树脂浸渍玻璃布压制而成的波形瓦主要用于工厂采光，其次是作街道、植物园、温泉、商亭等的顶篷，GFRP板应用于货栈的屋顶、建筑物的墙板、天花板、太阳能集水器等，还可用GFRP制成饰面板、圆屋顶、卫生间、浴室、建筑模板、门、窗框、洗衣机的洗衣缸、储水槽格、管内衬、收集贮罐和管道减阻器等3)GFRP在造船业中的应用用GFRP可制造各种船舶，如赛艇、警艇、游艇、碰碰船、交通艇、救生艇、帆船、鱼轮、扫雷艇等 (4) GFRP在铁路运输上的应用GFRP在铁路上主要是用在造车生产中铁路车辆有冲多部件可以用GFRP创造，如内燃机车的驾驶室、车门、车窗、框、行里架、座椅、车上的整体厕所等。

5) GFRP在汽车制造业中的应用GFRP除制造汽车的外壳外还可制造汽车上的许多零件和部件，如汽车底盘、车门、车商、车座、发动机罩以及驾驶室从1958年开始我国就开始研制GFRP汽车外壳，近年来、我国许多城市已经使用了GFRP制成的汽车外壳及其零部件，这种汽车制造方法简尽、力便、省工时、省劳力，可降低造价，同时汽车自重轻，外观设计美观，保温隔热效果好也可以用GFRP创造卡车的贺驶室的顶盖、风窗、发动机罩、门框、仪表盘等 (6)GFRP在冶金工业中的应用 耐腐蚀性的容器、管道、泵、阀门等设备，GFRP烟囱7)GFRP在宇航工业中的应用 飞机上的雷达罩，机身、机翼、螺旋桨、起落架、尾舵、门、窗等GFEP在导弹和火箭上的应用也很多8)GFRP在其它部门的应用 5.4.2 玻璃纤维增强热塑性塑料(FR—TP)的应用 1.玻璃纤维增强聚丙烯(代号FR—PF)，玻璃纤维增强聚丙烯的电绝缘性良好，用它可以制作高温电气零件由于它的各方面性能均超过了一般的工程塑料，而且价格低廉因而它不但进入了工程塑料的行列，而且在某些领域中还可代替金属用主要应用于汽车、电风扇、洗衣机零部件，油泵阀门、管件、泵件、叶轮，油箱、机齿轮、农用喷雾器筒身、气室等。

2.玻璃纤维聚欧肢(代号P、It—IIA)、玻璃纤维聚酰胺可用宋代替有色金属．制造原为有色金属的轴承舶承架、仍轮、精密机器零件、电器零件、汽车零件等c在船舶制造中，对代秽金属制成螺旋桨还可制造洗衣机的壳体及零部件3．玻璃纤维增强聚苯乙烯类塑料、该类塑料主要用于制造汽车内部的零部件、家用电器的零部件、线圈骨架、矿用蓄电池壳和照相机、放映机、电视机、录音机、空调等机壳和底盘等 4．玻璃纤维增强聚碳酸酯(代号FR—PC)．玻璃纤维增强聚碳酸酯主要应用于机械工业和电器工业方面，近年来在航空工业方面也有所发展5.玻璃纤维增强聚酯，玻璃纤维增强聚酯主要用于制造电器零件、特别是那些在高温、高机械强度条件下使用的部件，例如印刷线路板、各种线圈骨架、电视机的高压变压器、硒整流器、配电盘、集成电路罩壳等 6．玻璃纤维增强聚甲醛(代号RF—POM)，玻璃纤维增强聚甲醛可用来代替有色金属及其合金，制造要求耐磨性好的机械零件，例如传动零件、轴承；轴承支架、齿轮、凸轮等7．玻璃纤维增强聚苯醚(代粤FR—PPO)，它的电绝缘性也是工程塑料中居第一位的，其电绝缘性可不受温度、湿度、频率等条件的影响因此用它可制造耐热性的电绝缘零件，例如电视机零件、家用电器零件、电子仪器仪表零件、精密仪器零件中的线圈骨架、插座、罩壳等。

此外它还可制成供热水系统的装置，如：管道、阀门、泵、贮罐、紧固件、连接件等，还可制造医疗方面的高温消毒用具 4.5.3 高强度、高模量纤维增强塑料的应用1．碳纤维增强塑料碳纤维增强塑料主要是火箭和人造卫星最好的结构材料因为它不但强度高，而且具有良好的减振性，用它制造火箭和人造卫星的机架、壳体、无线构架是非常理想的—种材料用它制造的人造卫星和火箭的飞行器，不仅机械强度高，而且重量比金属轻一半还可制造飞行器外壳 碳纤维增强塑料也是制造飞机的最理想的材料2.凯芙拉—49增强塑料的应用在飞机上已有相当数量的凯芙拉增强塑料被用于内部装修、外部整形等方面 3．凯芙拉—29增强塑料的应用可代替拉伸机构和电缆类此外安全手套、防护衣、耐热衣等劳动保护服也是开关拉—29的重要用途之一4．芳香族聚酰胺纤维增强塑料它主要的应用是制造飞机上的板材、门、流线型外壳、座席、机身外壳、天线罩和火箭发动机、马达的外壳其次由于它的综合性能超过了玻璃钢、尤其是它具有减振耐损伤的持点，适合用于船舶制造方面 5．硼纤维增强塑料硼纤维增强塑料主要用于制造飞机上的方向舵、安定面、翼端、起落架门、襟翼、机缀箱、襟翼前缘等。

由于它的价格比碳纤维增强塑料还要昂贵目前还仅限于在上述的飞机制造业中应用6．碳化硅纤维增强塑料它可用来制造飞机的门、降落传动装置箱、机翼等 4.5.4 其他纤维增强塑料的应用 1．石棉纤维增强聚丙烯，由于石棉纤维和聚丙烯的电绝缘性都好，所以复合以后电绝缘性仍然很好、因此主要用作制造电器绝缘件的材料2．矿物纤维增强塑料该种材料主要用于制造耐磨材料 思考题1.简述聚合物基复合材料的特点2.常见的热塑性和热固性树脂有哪些?3.聚合物复合材料的制备工艺有哪些？4.简述聚合物基复合材料的力学性能5.如何选择聚合物基复合材料成型方法？6.试述手糊成型的过程、特点及应用7.试述喷射成型的过程、特点及应用8.什么是RTM工艺？它对树脂体系和纤维增强体有什么要求？谢谢！谢谢！Thanks for attention！！。