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高性能树脂基复合材料的特点和应用

发布日期:2013-10-18 来自:全球塑胶网

HPRMC除了具有可设计性好、耐腐蚀性能好、工艺性能优良等复合材料共有的优点外,以下一些优点非常突出,使其在多个领域得到广泛应用。

(1)轻质高强

树脂基复合材料是一种轻质高强的材料,若按比强度(强度与密度的比值)计算,玻璃纤维增强的树脂基复合材料不仅大大超过碳钢,而且可超过某些特殊合金钢。高性能树脂基复合材料如碳纤维复合材料、有机纤维复合材料具有比普通的树脂基复合材料更低的密度和更高的强度,因此具有更高的比强度。

由于HPRMC的轻质高强特性,使其在航空航天等领域得到广泛应用。在航空方面,主要用作战斗机的机翼蒙皮、机身、垂尾、副翼、水平尾翼、雷达罩、侧壁板、隔框、翼肋和加强筋等主承力构件。

在各种型号的民用飞机上(如波音737~787、空中客车A310~A380等)复合材料也有较多的使用,特别是在空客A350和波音787这两种大型客机上,据报道复合材料的使用比例已经达到50%左右。主要用作雷达罩、发动机罩、副翼、襟翼、垂直尾翼和水平尾翼的舵面、翼根整流罩以及内部的通风管道、行李架、地板、压力容器、卫生问等。

HPRMC在宇航方面的应用主要有火箭发动机壳体、航天飞机、宇宙飞船和空间站的构件、卫星构件等。人造地球卫星的质量减轻1 kg,运载它的火箭可减轻1 000 kg,因此用轻质高强的复合材料来制造人造卫星有很大的优势。用复合材料制造的卫星部件有:仪器舱本体、框、梁、桁、蒙皮、支架、太阳能电池的基板、天线反射面等。

(2)耐热性能好

与普通复合材料相比,HPRMC具有更好的耐热性能。由双马来酰亚胺树脂制成的复合材料可以在200。C左右长期使用;由聚酰亚胺树脂制成的复合材料可以在300。C长期使用;近几年研制成功的甲基二苯乙炔基硅烷(MDPES)树脂基复合材料在500。C下仍保持较好的力学性能。

因此,HPRMC既可用于制造航空和航天飞行器的耐热构件和热防护材料,也可作为高耐热等级的绝缘材料制造电机、电工和电子产品。

(3)介电性能好

通过选择树脂基体和增强材料,可以制备低介电损耗角正切(小于0.005)的复合材料。例如,间苯二甲酸二烯丙基酯树脂基复合材料、热固性丁苯树脂或热固性聚丁二烯树脂基复合材料、氰酸酯树脂基复合材料、聚酰亚胺树脂基复合材料、MDPES树脂基复合材料等都具有较低的介电损耗角正切,并具有较好的综合性能。这类复合材料的使用温度范围从室温到500℃,可以满足不同的应用需要。

这类复合材料的一个主要应用领域是电磁窗材料,如地面雷达罩、机载雷达罩、舰载雷达罩,电磁窗材料是一种典型的结构与功能一体化的材料;还有一个用途是高频绝缘材料和高性能电子、电工材料。