复合材料,国内外差距(共6篇).docx

为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划复合材料,国内外差距(共6篇)　　高性能复合材料国内外发展概况　　XX-08-1000:00:00作者：　　由于高性能复合材料包含于整个复合材料之中，且高性能是相对而言的，因此叙述国内外发展概况宜论述整个复合材料为好复合材料根据基体种类可分为树脂基复合材料、金属基复合材料、陶瓷基复合材料、水泥基复合材料等　　(一)树脂基复合材料国内外发展概况　　树脂基复合材料是最先开发和产业化推广的，因此应用面最广、产业化程度最高根据基体的受热行为可分为热塑性复合材料和热固性复合材料　　1.热固性树脂基复合材料　　热固性树脂基复合材料是指以热固性树脂如不饱和聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂、乙烯基酯树脂等为基体，以玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维等为增强材料制成的复合材料　　树脂基复合材料自1932年在美国诞生之后，至今已有近70年的发展历史1940～1945年期间美国首次用玻璃纤维增强聚酯树脂、以手糊工艺制造军用雷达罩和飞机油箱，为树脂基复合材料在军事工业中的应用开辟了途1944年美国空军第一次用树脂基复合材料夹层结构制造飞机机身、机翼；1946年纤维缠绕成型在美国获得专利；1950年真空袋和压力袋成型工艺研究成功并试制成功直升飞机的螺旋桨；1949年玻璃纤维预混料研制成功，利用传统的对模法压制出表面光洁的树脂基复合材料零件；20世纪60年代美国用纤维缠绕工艺研制成功“北极星A”导弹发动机壳体。

为了提高手糊成型工艺的生产率，在此期间喷射成型工艺得到了发展和应用，使生产效率提高了2－4倍1961年德国研制成功片状模塑料(SMC)，使模压成型工艺达到新水平(中压、中温、大台面制品)；1963年树脂基复合材料板材开始工业化生产，美、法、日等国先后建起了高产量、大宽幅连续生产线，并研制成功透明复合材料及其夹层结构板材；1965年美国和日本用SMC压制汽车部件、浴盆、船上构件等；拉挤成型工艺始于20世纪50年代，60年代中期实现了连续化生产，除棒材外还生产细管、方形、工字形、槽形等型材，到了70年代，拉挤技术有了重大突破，目前美国生产拉挤成型机组最先进，其制品断面达76×20cm2，并设计有环向缠绕机构；进入70年代，树脂反应注射成型(RRIM)研究成功，改善了手糊工艺，使产品两面光洁，已用于生产卫生洁具、汽车零件等70年代初热塑性复合材料得到发展，其生产工艺主要是注射成型和挤出成型，只用于生产短纤维增强塑料1972年美国PPG公司研制成功玻璃纤维毡增强热塑性片状模塑料(GMT)，1975年投入生产，其最大特点是成型周期短，废料可回收利用80年代法国研究成功湿法生产热塑性片状模塑料(GMT)并成功地用于汽车制造工业。

离心浇铸成型工艺于20世纪60年代始于瑞士，80年代得到发展，英国用此法生产10m长复合材料电线杆，而用离心法生产大口径压力管道用于城市给水工程，技术经济效果十分显著到目前为止，树脂基复合材料的生产工艺已有近20种之多，而且新的生产工艺还在不断的出现　　关于树脂基复合材料的开发应用，各国的发展途径有所不同美国首先在军工方面应用，二次大战后逐渐转为民用为主西欧各国则直接从发展民用开始(如波形板、防腐材料、卫生洁具等)兼顾军工就全世界而言，目前已形成了从原材料、成型工艺、机械设备、产品种类及性能检验等较完整的工业体系，与其它工业相比，发展速度很快　　当今复合材料的树脂基体仍以热固性树脂为主根据XX年的统计，全世界树脂基复合材料制品种类超过40000种，总产量达600万吨，其中高性能树脂基复合材料产量超过300万吨，高　　性能热塑性复合材料产量为120多万吨　　树脂基复合材料的应用领域十分广阔，表1为美国、西欧、日本等几个主要国家的树脂基复合材料在汽车、建筑和造船等工业中用量比例　　我国树脂基复合材料始于1958年，当年以手糊工艺研制了树脂基复合材料渔船，以层压和卷制工艺研制成功树脂基复合材料板、管和火箭筒等。

1961年研制成耐烧蚀端头1962年引进不饱和聚酯树脂和蜂窝成型机及喷射成型机，开发了飞机螺旋桨和风机叶片1962年研究成功缠绕工艺并生产一批氧气瓶等压力容器1970年用手糊夹层结构板制造了直径44米的大型树脂基复合材料雷达罩1971年以前我国的树脂基复合材料工业主要是军工产品，70年代后开始转向民用1987年起各地大量引进国外先进技术如池窑拉丝、短切毡、表面毡生产线及各种牌号的聚酯树脂(美、德、荷、英、意、日)和环氧树脂(日、德)等生产技术；在成型工艺方面，引进了缠绕管、罐生产线、拉挤工艺生产线、SMC生产线、连续制板机组、树脂传递模塑(RTM)成型机、喷射成型技术、树脂注射成型技术及渔竿生产线等，形成了从研究、设计、生产及原材料配套的完整的工业体系，截止XX年底，我国树脂基复合材料生产企业达3000多家，已有51家通过ISO9000质量体系认证，产品品种3000多种，总产量达73万吨/年，居世界第二位产品主要用于建筑、防腐、轻工、交通运输、造船等工业领域近年来碳纤维片材补强建筑结构、拉挤复合材料门窗、SMC或BMC模压电表箱、RTM制品等兴起　　在建筑方面，树脂基复合材料已广泛应用于内外墙板、透明瓦、冷却塔、空调罩、风机、玻璃钢水箱、卫生洁具、净化槽等。

　　在石油化工方面，主要用于管道及贮罐其中玻璃钢管道有定长管、离心浇铸管及连续管道按压力等级分为中低压管道和高压管道我国“八五”、“九五”期间引进管罐生产线40条，现场缠绕大型贮罐最大直径12米，贮罐最大容积1万立方米国内研制与生产的玻璃钢管罐生产设备部分技术指标已超过国外同类设备的技术水平　　在交通运输方面，为了使交通工具轻型化、节约耗油量、提高使用寿命和安全系数，目前在交通工具上已经大量使用复合材料汽车上主要有车身、引擎盖、保险杠等配件；火车上有车厢板、门窗、座椅等；在船艇方面主要有气垫船、救生艇、侦察艇、渔船等，目前我国制造的玻璃钢渔船最长达33米在机械及电器领域如屋顶风机、轴流风机、电缆桥架、绝缘棒、集成电路板等产品都具有相当的规模　　在航空航天及军事领域，如轻型飞机、尾翼、卫星天线、火箭喷管、防弹板、防弹衣、鱼雷等都取得了重大突破，为我国的国防事业作出了重大贡献　　高性能热固性树脂基复合材料所采用的基体主要有环氧树脂、酚醛树脂、乙烯基酯树脂等　　(1)环氧树脂　　环氧树脂的特点是具有优良的化学稳定性、电绝缘性、耐腐蚀性良好的粘接性能和较高的机械强度，广泛应用于化工、轻工、机械、电子、水利、交通、汽车、家电和宇航等各个领域。

1993年世界环氧树脂生产能力为130万吨，1996年递增到143万吨，1997年为148万吨，1999年150万吨，预计XX年可达到160万吨左右　　我国是从1975年开始研究环氧树脂据不完全统计，目前我国环氧树脂生产企业约有170多家，总生产能力为15万多吨，设备利用率为50%左右　　(2)酚醛树脂　　酚醛树脂具有耐热性、耐磨擦性、机械强度高、电绝缘性优异、低发烟性和耐酸性优异等特点，因而在复合材料产业的各个领域得到广泛应用近年来在某些高新技术如电子行业、汽车行业、航空航天等领域得到了应用　　1997年全球酚醛树脂的产量为300万吨，其中美国为164万吨我国的产量为18万吨，进口4万吨酚醛树脂的应用包括汽车刹车片、酚醛电容包封料、深层过滤材料、航空航天等行业　　(3)乙烯基酯树脂　　乙烯基酯树脂是20世纪60年代发展起来的一类新型热固性树脂，其特点是耐腐蚀性好、耐溶剂性好、机械强度高、延伸率大、与金属、塑料、混凝土等材料的粘结性能好、耐疲劳性能好、电性能佳、耐热老化、固化收缩率低、可常温固化也可加热固化　　南京金陵帝斯曼树脂有限公司引进荷兰的先进技术生产的Atlac系列强耐腐蚀性乙烯基酯树脂，已广泛用于贮罐、容器、管道等，有的品种还能用于防水和热压成型。

南京费隆复合材料有限公司、上海新华树脂厂、南通明佳聚合物有限公司等厂家也生产乙烯基酯树脂　　2.热塑性树脂基复合材料　　热塑性树脂基复合材料是20世纪80年代发展起来的，由于可以回收利用，所以在复合材料总量中的比例呈逐年增长趋势主要品种有长纤维增强粒料(LFP)、连续纤维增强预浸带(MITT)和纤维热塑性片树(GMT)根据使用要求不同，树脂基体主要有PP、PE、PA、PBT、PEI、PC、PEI、PES、PEEK、PI、PAI等热塑性工程塑料，纤维种类包括玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维和硼纤维等一切可能的纤维品种　　欧美发达国家热塑性树脂基复合材料占树脂基复合材料总量的3O%以上XX年酉欧热固性树脂基复合材料产量为106万吨，热塑性复合材料为54万吨，占树脂基复合材料总量的34%高性能热塑性树脂基复合材料以注射件居多，基体以PP、PA为主产品有管件(弯头、三通、法兰)、阀门、叶轮、轴承、电器及汽车零件、挤出成型的管道、GMT(热塑性片状模塑料)模压制品如吉普车座椅支架、汽车踏板、座椅等玻璃纤维增强聚丙烯在汽车中的应用包括通风和供暖系统、空气过滤器外壳、变速箱盖、座椅架、挡泥板垫片、传动皮带保护罩等。

　　滑石粉填充的PP具有高刚性、高强度、极好的耐热老化性能及耐寒性滑石粉增强PP在车内装饰方面有着重要的应用，如用作通风系统零部件仪表盘和自动刹车控制杠等汽车装磺类零部件多用于普通PP和添加滑石粉等无机填充材料的复合聚丙烯美国HPM公司用20%滑石粉填充PP制成168m2、重5kg的蜂窝状结构的吸音天花板和轿车的摇窗升降器卷绳筒外壳云母复合材料具有高刚性、高热变形温度、低收缩率、低挠曲事、尺寸稳定以及与金属相比的低密度、低价格等特点，利用云母/pp复合材料可制作汽车仪表盘、前灯保护圈、挡板罩、车门护栏、热闹外壳、电机风扇、百叶窗等部件，利用该材料的阻尼性可制作音响零件，利用其屏蔽性可制作蓄电池箱等　　目前丰田汽车工业公司与三菱化学公司共同开发成功的PP/EPR/滑石粉纳米复合材料制造汽车的前、后保险杠，已于1991年实现了商用化，由此丰田汽车上的保险杠厚度可以由4mm减少到3mm，质量约减轻1/3丰田公司在1994年又开发出用于汽车内装饰的TSOP－2、TSOP－3等纳米复合材料　　对于热塑性复合材料如PA、PP等一般基体，由于其耐热性差一直未能得到普及应用近年来，一方面通过对现有热塑性树脂的改性，另一方面开发高性能热塑性树脂如PPO、PEEK、PEI、PPS、PSF等，使得热塑性复合材料的应用越来越多。

　　我国的热塑性树脂基复合材料开始于20世纪80年代末期，近十年来取得了快速发展(见表3)，XX年产量达到12万吨，约占树脂基夏合材料总产量的17%，与发达国家尚有差距所用的基体材料仍以PP、PA为主，增强材料以玻璃纤维为主，少量为碳纤维，在热塑性复合材料方面未能有重大突破我国纳米科技为聚合物改性及应用提供了良好的机遇，如纳米改性PA等，但目前仍存在复合体系单一，工业化程度不高，大多数只处于实验室研究阶段，没有完全推广实用，　　聚合物纳米复合材料所具备的特性和潜能，在今后很长一段时间内都要靠纳米科技开创先河和提高　　树脂基复合材料采用的增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维等　　(1)玻璃纤维　　目前用于高性能复合材料的玻璃纤维主要有高强度玻璃纤维、石英玻璃纤维和高硅氧玻璃纤维等　　20世纪50年代末美国首先研究开发成功了高强度玻璃纤维(S－994)，迄今为止，世界上仅有美、法、日、俄、加及我国六个国家能生产高强度玻璃纤维由于高强度玻璃纤维性能价格比较优，以年增长率10%以上的速度发展1991年西方各国的总产量已达到480吨，目前估计已在5000吨。