纺织复合材料技术的发展和应用
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纺织复合材料的应用
纺织复合材料是一种新型的有机无机材料,它由纤维形成的纺织物与有机或无机高分
子材料复合而成。
该材料具有比金属、塑料、橡胶等传统材料更高的强度、刚度、耐热性
和耐腐蚀性能。
纺织复合材料的应用范围十分广泛,下面将从交通运输、建筑领域和环保
方面谈谈其应用:
1、交通运输
在交通运输领域,如航空、汽车、船舶等,在许多制造中纺织复合材料被广泛应用。
在航空领域中,使用纺织复合材料可以大幅减轻航空器的重量,可以提高航空器的飞行效率,从而减少燃料消耗,降低二氧化碳的排放。
例如,波音737中使用的翼部分材料就是
复合纤维材料。
在汽车领域中,使用纺织复合材料可以减轻车身重量,提高汽车的油耗等
性能,同时可以降低汽车的排放量。
例如,宝马公司生产的i3电动汽车所用的碳纤维材料就是一种纺织复合材料。
2、建筑领域
在建筑领域,纺织复合材料的应用广泛涉及建筑结构加固、防水防腐、墙体材料等。
它不仅可以用于新建建筑,也可以用于老旧建筑的加固。
使用纺织复合材料进行建筑加固,可以减少传统加固方法的不足之处,例如,不需要进行建筑拆除,加固材料考验构件受力等。
同时,纺织复合材料具有优异的防水防腐性能,可以用于防水卷材、屋面防护等。
3、环保方面
纺织复合材料还可以用于环保方面。
例如,利用纺织复合材料可以制作油污处理材料,以吸附和分解水中的油污。
此外,它还可以制作垃圾桶、废物桶等用于垃圾分类的容器,
从而减少垃圾的污染。
总之,纺织复合材料在交通运输、建筑领域和环保方面的应用非常广泛,其优异的性
能和优势将会为未来的社会带来很多好处。
三维立体织物复合材料研究与进展随着科技的发展,复合材料在工业、民用和军事领域中被广泛应用。
三维立体织物复合材料是一种新型的增强材料,具有高强度、高刚度、高韧性、成型性好等优点,已经成为各种工业材料中不可或缺的一种。
本文将从三维立体织物的结构、制备及其应用方面综述其研究现状及进展。
1. 结构三维立体织物复合材料是由不同面密度的织物构成的。
由于三维立体织物的结构特殊,其性能比二维复合材料更优异。
三维立体织物的结构通常由一个或多个三维交织的体和两个被称为“二面”的两个表层。
其中,三维交织的体是由纵向纤维、横向纤维和Z 向纤维相互交织构成。
在制备过程中,纵向纤维通过贯穿织物的织机械设备撬开,经过钩针或喷织设备将横向纤维和Z 向纤维与其相互交织。
每个层次的纱线和织物的间隔尺寸都是可调节的,这使得三维立体织物的结构通过控制纵向、横向和Z 向的纱线结构来实现。
2. 制备三维立体织物复合材料制备技术是目前研究的热点之一,目前已经研制出许多相应的生产工艺,包括针织法、喷织法、无纺布法、编织法等。
( 1)针织法:是一种纱线由一台细针织机械编成的三维结构。
它采用针织设备排列的行和针织面来构造一个连续的、无缝的三维结构织物。
在织物的表面和内部织有不同的纱线密度或纺织结构。
( 2)喷织法:是一种通过喷织纤维来制造三维立体织物的方法。
将树脂/纤维复合材料从喷嘴或泵喷出,并通过喷嘴将复合材料沉积在三维织物上。
在制备过程中,纵向纤维通过喷嘴或滚轮决定,横向纤维和Z向纤维则通过喷射进行构造。
( 3)无纺布法:是一种制造无纺布的方法,其特点是不需要经过织造过程,可以快速制造出优质的三维立体织物。
目前,无纺布法主要采用热风交织、喷丝和湿法交织等方法来实现。
(4) 编织法:与纺织品的编法类似,纵向纤维被编织成为连续结构,然后横向纤维和Z 向纤维被插入编织的结构中,形成一个具有三维立体结构的织物。
3. 应用三维立体织物复合材料具有优异的力学性能及成型性等特点,因此广泛应用于航空航天、军事、汽车、建筑和医疗等领域。
复合材料技术的研究现状与发展趋势复合材料技术在过去几十年中有了较大的发展,创造了大量的应用场景,也极大地推动了相关行业的进步。
本文将从研究现状以及未来的发展趋势两个方面来探讨复合材料技术的发展。
一、研究现状1.复合材料的定义复合材料是指将两种或两种以上不同材料结合在一起所形成的材料,通过对其进行复合,可以有效提高其力学性能和其他性能指标。
2.制造复合材料的方法目前制造复合材料的方法有很多种,其中最常见的方法是:手工铺层法、机器成型、自动复合机材法、自动纺织机法等。
每种方法都有其特点和适用范围。
3.复合材料的应用复合材料的应用领域非常广泛,如航空航天、汽车、船舶、建筑、电子等领域。
例如,碳纤维复合材料被广泛应用于航空领域中,可以制作轻量化的飞行器部件,如机翼、尾翼、机身等。
4.复合材料的优缺点复合材料具有较高的强度、刚度和韧性,同时还具有重量轻、易成型、良好的耐腐蚀性等优点,因此得到了广泛的应用。
但是,相对于传统材料来说,复合材料的成本较高,并且其开发和制造过程中还存在一些技术难点。
二、发展趋势1.材料的多样化和复合材料的集成在未来的发展趋势中,复合材料材料的多样化和复合材料的集成将是其中的关键点。
由于不同的材料具有不同的特性,因此它们可以用于不同的应用领域。
例如,钛合金和钢可以用于制造大型飞行器,而纤维素和树脂可以用于制造家具和纸质制品。
2.制造过程的自动化和数字化制造过程的自动化和数字化也是未来发展的重要方向。
通过在制造过程中引入自动化和数字化技术,如3D打印技术,可以提高制造效率和质量,同时降低成本。
3.绿色复合材料的开发随着环保意识的不断提高,绿色复合材料的开发也将成为一个重要的方向。
目前已有一些绿色复合材料得到了广泛应用,如生物基复合材料和可降解的聚酯复合材料等。
这些材料既具有较高的性能,又能够快速降解,并对环境产生较小的污染。
4.应用领域的扩大未来,复合材料的应用领域也将不断扩大。
例如,目前一些复合材料已经被用于制造电池、太阳能电池板和医疗器械等领域。
2024年涤锦复合纤维市场发展现状引言涤锦复合纤维作为一种合成纤维材料,具有优异的性能和广泛的应用领域。
本文将重点分析涤锦复合纤维市场的发展现状,探讨其市场规模、应用领域和发展趋势。
市场规模涤锦复合纤维市场在过去几年中呈现出稳步增长的趋势。
根据市场调研数据显示,截至2020年,全球涤锦复合纤维市场规模达到X亿美元,预计到2025年有望达到Y亿美元。
该市场的增长主要受益于涤锦复合纤维的广泛应用以及不断增长的需求。
应用领域涤锦复合纤维在多个领域有着广泛的应用。
其中,最主要的应用领域包括:纺织品行业涤锦复合纤维在纺织品行业中具有重要地位。
其优异的物理性能和处理能力使其成为纺织品制造业中首选的原料之一。
涤锦复合纤维广泛用于生产衣物、家庭纺织品、工业用纺织品等。
其耐磨损、抗皱和耐褪色等特性使得涤锦复合纤维制成的纺织品在市场上备受青睐。
汽车行业涤锦复合纤维在汽车行业中的应用也越来越广泛。
由于其高强度、低密度和较低的成本,涤锦复合纤维被用于汽车零部件制造,如车身件、座椅材料以及内饰件等。
随着环保意识的提高,涤锦复合纤维在汽车轻量化方面的应用有望进一步扩大。
医疗行业涤锦复合纤维在医疗行业中的应用也逐渐增多。
其具有较好的生物相容性和抗菌性能,使得涤锦复合纤维成为制作敷料、缝合线等医疗用品的理想材料。
另外,涤锦复合纤维还可以用于制作假肢、人工血管等医疗器械。
发展趋势涤锦复合纤维市场的发展趋势主要包括以下几方面:新技术的应用随着科技的进步,新的技术在涤锦复合纤维的生产过程中得到应用。
例如,纳米技术、复合材料技术等的发展为涤锦复合纤维的性能提升提供了新的机遇。
相信随着这些新技术的不断发展,涤锦复合纤维的市场前景将更加广阔。
环保意识的增强在当前全球环保意识不断提高的背景下,涤锦复合纤维市场对环保要求也越来越高。
减少能源消耗、优化生产工艺、提高回收利用率等措施将成为涤锦复合纤维企业发展的重要方向。
环保标准的提高将推动涤锦复合纤维市场向着更可持续的方向发展。
纺织复合材料研究报告随着现代工业的发展,纺织品已经不再只是传统的衣物和家纺,而是涵盖了更广泛的领域,包括建筑、交通、医疗和航空等。
纤维材料的机械性能和热性能已成为工程设计中的重要考虑因素。
为了满足市场需求,纺织品制造商正在不断寻求新的材料和技术。
本报告旨在介绍纺织复合材料的研究进展和应用前景。
二、纺织复合材料的定义和分类纺织复合材料是指由两种或两种以上的不同纤维或纤维和其他材料组成的一种新的材料。
根据纤维的类型和结构,纺织复合材料可以分为以下几类:1.纤维增强复合材料:由纤维和基体组成,纤维起到增强作用,基体起到支撑和保护作用。
2.混合纤维复合材料:由两种或两种以上的不同纤维组成,具有更好的机械性能和热性能。
3.纤维/纤维复合材料:由两种或两种以上的纤维相互交错组成,具有更好的强度和韧性。
4.多层纤维复合材料:由多层纤维和基体交替组成,具有更好的强度和刚度。
三、纺织复合材料的研究进展1.纤维增强复合材料的研究纤维增强复合材料由于其轻质、高强、高模量和耐热性能等优点,已经广泛应用于航空、航天和汽车工业等领域。
目前正在开展的研究工作包括:(1)纤维增强复合材料的制备和成型技术(2)纤维增强复合材料的表面处理和改性(3)纤维增强复合材料的力学性能和耐热性能的研究2.混合纤维复合材料的研究混合纤维复合材料由于其具有更好的机械性能和热性能,正在逐步替代传统的单一纤维复合材料。
目前正在开展的研究工作包括:(1)混合纤维复合材料的制备和成型技术(2)混合纤维复合材料的表面处理和改性(3)混合纤维复合材料的力学性能和耐热性能的研究3.纤维/纤维复合材料的研究纤维/纤维复合材料以其更好的强度和韧性,正在逐渐替代传统的单一纤维复合材料。
目前正在开展的研究工作包括:(1)纤维/纤维复合材料的制备和成型技术(2)纤维/纤维复合材料的表面处理和改性(3)纤维/纤维复合材料的力学性能和耐热性能的研究四、纺织复合材料的应用前景纺织复合材料具有轻质、高强、高模量、耐热性等优点,已经广泛应用于航空、航天、汽车、建筑、医疗和体育器材等领域。
纺织复合材料在航空航天⼯业上的应⽤在现代材料科学与技术的发展历程中,航空航天⽤材料⼀直扮演着先导性的⾓⾊,材料的进步不仅推动飞⾏器本⾝的发展,也带动了地⾯交通⼯具的进步,⽽发动机材料的发展则推动着动⼒产业的推陈出新。
可以说,航空航天材料反映了结构材料发展的前沿,代表着⼀个国家结构材料的最⾼⽔平。
复合材料是由两种或两种以上的材料按要求组合成的⼀种具有成份中任何单⼀材料所不具备的特性的新材料。
先进复合材料(AdvancedComposite Materials)是指可⽤于主承⼒结构或次承⼒结构。
刚度和强度性能相当于或超过铝合⾦的复合材料。
航空航天⼯业对复合材料的发展提供了最初的驱动⼒,先进复合材料在航空、航天中的位置已经获得认可。
尤其是对于军⽤飞机,先进复合材料⽤量的多少在很⼤程度上决定了该机的先进性。
先进复合材料按照基体可分为:树脂基复合材料(Resin Matrix Composites,简称RMC):⾦属基复合材料(Metal Matrix Composites,简称MMC):陶瓷基复合材料(Ceramic Matrix Composites,简称CMC)。
⽽按照复合材料中增强体的形态,先进复合材料可分为:颗粒增强复合材料(Particulate Reinforced Materials);纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Materials);纺织结构复合材料(Textile Structural Composites,简称TSC)等。
其中,纺织结构复合材料将纺织技术和现代复合材料成形技术相结合,有效地克服传统单向和层合复合材料的⾯内⼒学性能不均匀、损伤容限低等缺点。
纺织复合材料(Textile Composites)的概念从应⽤上来讲应是由机织、针织、编织、缝纫等纺织技术制造增强材料预成形体,再经树脂传递模塑(RTM)等复合材料液体成形⼯艺制造的⼀类复合材料,⽽纤维增强复合材料是传统的复合材料,通常不在纺织复合材料讨论的范围内。
新型材料在纺织行业中的应用研究纺织行业一直是一个朝阳行业。
它不仅仅是一个艺术领域,更是一个创新领域。
在现代社会,随着科学技术的不断进步和发展,新型材料在纺织行业中也被广泛应用,为纺织品提供了更广阔的前景。
一、新型材料在纺织行业的应用现状及发展新型材料是指在原有材料基础上,通过改变其结构、组成及性质等方面进行优化和改进,从而具有更广泛的应用和更先进的性能。
现代纺织业已经广泛采用各种新型材料对纺织品进行定向设计和创新,拓展纺织品的功能应用范围。
如有机高分子材料、金属材料、陶瓷材料、高分子复合材料等。
1. 有机高分子材料有机高分子材料在纺织品中应用广泛,其中最为常见的是聚酯类物质,如聚乙烯酯。
聚乙烯酯具有一定的耐磨性、防水性、防紫外线等性能,可用于生产运动服、帆布包等。
2. 金属材料金属材料在纺织领域中主要应用在金属丝织物、金属片、金属纤维、金属水平线等。
而合金、金属纤维等在高档服装中则被广泛应用。
3. 陶瓷材料陶瓷材料在纺织品中加工有粉末复合纤维和各种纤维布。
其中粉末复合纤维有特殊的防护性和耐火性能。
它可应用于特殊工作场合和特殊制品,如航空器或军事用品。
4. 高分子复合材料高分子复合材料是由全世界各种高分子材料组成,它具有优异的性能,如抗氧化、高强度、耐热、导电性、光学性能。
在纺织业中应用领域主要有高分子薄膜和高分子纤维材料等。
如聚酯、聚酰胺、涤纶、氨纶、尼龙、氟塑料、亚麻纤维等材料。
二、新型材料在纺织行业中的应用优势新型材料在纺织行业中的应用优势主要体现在以下几个方面:1. 提高纺织品的质量新型材料的应用能够有效提高纺织品的性能和质量,增加纺织品的美观性、舒适性。
通过这种材料的使用,可使纺织品更加具有保温性和透气性,同时也能去除织物表面的一些污渍和污染物。
2. 拓展纺织品的应用领域新型材料的应用可以为纺织品的应用领域带来新的机遇,如灵活传动机构、电子传感器、智能灯具、智能家居硬件等,也增加了纺织器材外延技术的应用领域和品质。
浅议纺织复合材料的技术及应用分析篇一:纺织复合材料技术的发展和应用纺织复合材料论文(题目:纺织复合材料技术的发展和应用姓名:学院:轻工与纺织学院班级:纺织工程08-2班学号:二〇一零年零六月摘要纺织复合材料涉及日常生活方方面面,研究其发展和应用有极其重要的社会价值和现实意义。
本文是纺织复合材料从十九世纪开始发展历经二百余年的发展过程的缩影包括19世纪的纤维素化学和碳纤维20世纪的煤炭化学、玻璃纤维和复合材料、合成纤维和复合材料、太空时代的先进复合材料;纺织复合材料的应用领域包括、航天航空领域飞行器的重量、降落伞、个体防护装备、弹射座椅、等其它航空装备中复合材料的应用,船舶工业,汽车工业,军事工业和其他行业。
关键词:纺织复合材料、发展、应用、玻璃纤维、航空、军事、船舶,,、、、、、目录引言4第一章纺织复合材料的发展51119世纪的纤维素化学和碳纤维51220世纪的煤碳化学和复合材料5121玻璃纤维和复合材料6122合成纤维和复合材料6123太空时代和先进复合材料613纤维和复合材料的现状7第二章纺织复合材料的应用921航天航空领域9211飞行器的重量10212降落伞11???213个体防护装备12214弹射座椅12215其它航空装备1222船舶工业13?23汽车工业1324军事工业1425其他行业14引言纺织复合材料的自十九世纪开始发展,现在它已涉及人类生活的方方面面,研究其发展历程和在发展过程中出现的问题以及取得的应用成果对我们促进社会发展、改善生活、保护环境有重要意义。
篇二:浅议新材料技术在纺织面料中的发展和应用浅议新材料技术在纺织面料中的发展和应用【摘要】加入后,国内纺织工业受到了严重的冲击,一是由于传统产品品种缺乏新面貌和新功能,逐渐淡出国际市场;二是因为国内传统纺织设备效率低下,适应性较弱,产生高成本,这样的设备无法适应现代社会发展。
虽然从纺织业的用工成本来看,我国在国际市场上仍然占有一定优势,但是产品在材料技术的制约下,失去了竞争优势。
(二 〇 一 零 年 零 六 月纺织复合材料论文 题 目:纺织复合材料技术的发展和应用 姓 名: 学 院:轻工与纺织学院 班 级:纺织工程08-2班 学 号:摘要纺织复合材料涉及日常生活方方面面,研究其发展和应用有极其重要的社会价值和现实意义。
本文是纺织复合材料从十九世纪开始发展历经二百余年的发展过程的缩影包括19世纪的纤维素化学和碳纤维20世纪的煤炭化学、玻璃纤维和复合材料、合成纤维和复合材料、太空时代的先进复合材料;纺织复合材料的应用领域包括、航天航空领域飞行器的重量、降落伞、个体防护装备、弹射座椅、等其它航空装备中复合材料的应用,船舶工业,汽车工业,军事工业和其他行业。
关键词:纺织复合材料、发展、应用、玻璃纤维、航空、军事、船舶AbstractTextile composite materials involved in every aspect of daily life, study their development and application of a very important social value and practical significance Textile composite materials involved in every aspect of daily life, study their development and application of a very important social value and practical significanceKeywords: textile composite、developing 、application glass fiber、aviation、car military、shipping目录引言 (4)第一章纺织复合材料的发展 (5)1.1 19世纪的纤维素化学和碳纤维 (5)1.2 20世纪的煤碳化学和复合材料 (5)1.2.1 玻璃纤维和复合材料 (6)1.2.2 合成纤维和复合材料 (6)1.2.3 太空时代和先进复合材料 (6)1.3 纤维和复合材料的现状 (7)第二章纺织复合材料的应用 (9)2.1 航天航空领域 (9)2.1.1 飞行器的重量 (10)2.1.2 降落伞 (11)2.1.3 个体防护装备 (12)2.1.4 弹射座椅 (12)2.1.5 其它航空装备 (12)2.2 船舶工业 (13)2.3汽车工业 (13)2.4 军事工业 (14)2.5 其他行业 (14)引言纺织复合材料的自十九世纪开始发展,现在它已涉及人类生活的方方面面,研究其发展历程和在发展过程中出现的问题以及取得的应用成果对我们促进社会发展、改善生活、保护环境有重要意义。
第一章纺织复合材料的发展1.1 19世纪的纤维素化学和碳纤维19世纪是纤维素化学很发达的时代。
以棉线或纸浆作为原料合成了硝酸纤维素(1846)、硫酸纤维素(1868)、醋酸纤维素(1869)、乙醯纤维素(1901),制成纤维、膜材、塑胶来使用。
另外还开发了将纤维素溶解在氧化酮氨水溶液中,制成再生纤维素纤维的铜氨法(1857),使之与二硫化碳反应后,溶解在稀硫酸中,制作再生纤维素纤维粘胶法(1892)。
粘胶法嫘萦是I.G.Farbenindustrie(德)的研究结果,开发了轮胎用高强度纤维(1936),作为替代耐隆和不锈钢线之素材而被广泛使用。
在同时代所诞生的碳纤维也是由硝酸纤维素和硫酸纤维素纤维所制成的。
19世纪在电气领域上,也是一个发展很迅速的时代,实用的电池是由J.F.Daniell(1836)等人发明,发电机是由 C.F.Varley、Werner以及William Siemens兄弟,照明器具的弧光灯是由F.Nollet(1826),W.E.Staite(1846),P. Jablochkoff(1871)等人进行研究改良的。
电阻线通电而发光的白炽灯灯泡是Staite(1847)所发明的,但因铂表合金线的寿命很短,故而未能成功。
使用碳线的构思是J.W.Starr(1845)最早取得美国专利,J.Swan(1848)也独自尝试碳线灯泡,但因真空泵的能力不足而未能成功,到了1878年,使用硝酸纤维素纤维制造的碳纤维才达成目的。
碳纤维制造技术在美国被保存下来,所以在美苏太空开发竞争的时代里,探求超高温耐热材料时,碳纤维织物的再度复活也是可以理解的。
1.2 20世纪的煤碳化学和复合材料苯酚福马林树脂自从A.Von Bayer(1872)的研究以来,有许多的专利,在进行硬化时,必须加热,一加热就会因缩合反应所生成的水而产生气泡,所以是不好处理的树脂。
L.H.Bakeland将树脂和纸、棉布、木粉混合在一起,然后利用“边施加压力边加热”制做成型品,取名Bakelite,并申请专利(1909)。
他在最初是尝试代替象牙和琥珀而进入装饰品界,Bakilite的强度、滑动性、耐热特性是获得肯定的,被应用在兴起期的电气、机械、汽车组件而普及。
在日本,1914年由今天的住友Bakelite 取得专利实施权而开始制造。
苯酚树脂到今天除了电气、机械组件之外,还被广泛地应用在餐具、家常用具上,如铸造用壳体铸模、树脂粘结砂轮、安全帽、碗、叠层餐盒等等,但由于和热可塑性树脂竞争,产量日渐减少。
利用苯酚树脂将木材薄板(Veneer)粘合而成的复合材料(强化木材,Plywood、Veneer)普及到家具和建材用途,也被作为替代飞机机翼、横梁、机身所使用的织物材料使用。
例如,Fokker DR 1的主翼Rib Leading Edge和机身(1918),小型旅客机Plywood Bullets的机体构造(1927),H.Hughes之巨大飞行艇The Spruce Goose之机体构造就是Plywood制造(1947)。
日本在第二次世界大战中,为补铝材的不足,在横梁、螺旋桨、补助燃料槽、浮筒组件上使用Plywood,在英国,De Havilland公司的Mosquito轰炸机有7781架,此外,为运送重装备而制造许多翼幅33m之大型滑翔机,已为实战配备。
但机体内部有污水滞留,木材就会腐蚀、漏水,老鼠会繁殖并咬电线等困扰。
1.2.1 玻璃纤维和复合材料玻璃纤维的历史可追溯到古代的腓尼基和埃及。
近代,英国的R.Hook在实验室制造(1665),岩仓具视欧美使节团于1872年12月6日到巴黎参观玻璃纤维织物,提到“用玻璃制做细线,然后织成锦缎,工艺奇妙,至此达到极致”,由此可以看出法国至少可以少量制造玻璃纤维了。
玻璃纤维织物广为人知是在1893年的芝加哥万国博览会(World's Columbian Exposition),由E.D.Libbys展出经纱使用玻璃纤维,纬纱使用蚕丝织成的布料所制做的服装,他为了招揽顾客,宣传自家公司的雕花玻璃而请有名的女星穿玻璃纤维制成的服装,但是发展的重点并不是玻璃纤维。
1.2.2 合成纤维和复合材料合成纤维在1930~1960年代和煤炭化学、石油化学的发展同步发展起来。
具代表性的纤维有聚氯乙烯纤维(1931)、聚醯胺纤维(1935)、聚酯纤维(1941)、亚克力纤维(1950)、聚氨基甲酸酯系弹性纤维(1959)、聚丙烯系纤维(1959)、芳香族聚醯胺纤维(1962)。
这些合成纤维在衣料方面置换了麻、棉、蚕丝、羊毛等天然纤维和嫘萦、彭帛、醋酸等纤维素系再生纤维。
在产业资材领域被广泛使用,和合成橡胶复合而成的轮胎、皮带、软管、胶布,和树脂复合而成的帐篷、防水帆布、挡油堤、地工织物、膜构造建筑等,和水泥、沥青复合而成的屋顶材、屋顶、混凝土补强等等,作为复合材料的强化纤维使用。
1.2.3 太空时代和先进复合材料火箭前端的前锥体,火箭发动机,在返回地球时街进大气圈的密封舱会达到高温,所以是使用耐热性卓越的石墨和钨,除此之外,还会采用苯酚树脂和石棉、耐热玻璃纤维、耐隆纤维织物等复合之材料。
石棉在1500℃左右会失去结晶水,引起强度的降低,耐热玻璃纤维是对玻璃纤维进行浸酸处理,将氧化铝以外的成分溶解去除而获得的纤维,因为强度低,所以探求其他的强化材。
在此种背景下,开发燃烧螺萦织物而成碳纤维织物,然后是碳纤维一苯酚树脂复合材料,进而是将此CFRP燃烧而得碳纤维强化炭复合材料(C/C)。
火箭发动机的喷管喉衬(Nozzle Throat)及射出长锥(Exit Cone)会达到2,500℃,所以碳纤维强化碳复合材料(C/C)在冲进大气圈时的前端部分会被加热到5,500℃,所以要使用碳纤维强化苯酚树脂制材料。
碳纤维织物在1957年左右,在美国出现Barnebey-Cheney,Atomic Laboratories,National Carbon的名称,而用于烧蚀材的碳纤维织物是由HITCO,3M,UCC/National Carbon,Carborundum,J.P.Stevens,H.I.Tompson Fiber Glass各大型企业所供应的。
原料是嫘萦织物,又有经过2,000℃热处理之碳化等级和2,800℃热处理石墨化等级的区分,但是拉伸强度、弹性率的要求并不是很严格。
初期的碳纤维织物是和制作碳电极一样,都是利用批次式加热炉对嫘萦织物进行热处理,然后再进行织物的连续燃烧。
太空机器的组件有圆筒和球形的,绕纱比将织物层叠较容易成型,UCC因此利用嫘萦长丝纱的连续燃烧而制造出碳纤维纱。
此种碳纤维所要求的是耐热性和经得起长丝卷绕工程处理的强度,并不是要求高强度、高弹性率。
1.3 纤维和复合材料的现状纤维的使用量世界纤维生产量为5,600万吨/年,若依品种别来说,合成纤维是46%、天然纤维45%、再生纤维4.4%、玻璃织维4.4%。
在5,600万吨中,被应用在FRP、轮胎、皮带、被覆布、屋顶材、石棉板、纤维强化水泥等复合材料上的纤维用量,因为统计值不完备,故而不清楚。
FRP所使用的补强纤维大约是250万吨,玻璃纤维占压倒性多数,有220万吨(89%)、天然纤维25万吨(10%)、碳纤维1.5万吨(0.6%)、芳香族聚醯胺纤维1万吨(0.4%)。
在250万吨中,用在印刷基板和胶合板的玻璃纤维、纸材、棉纤维并不包含在内,印刷基板的统计值是采面积表示,所以很难进行强化纤维的质量换算。
限于FRP,由JEC Compo-sites引用世界的用途别使用量以及销售额的比率,建设、汽车是两大用途,占使用量的55%,销售额则是占44%。
另外,基质树脂方面,以热硬化性树脂(聚酯树脂42%、环氧树脂13%、其他15%)占压倒性多数,有70%,热可塑性树脂(聚醯胺树脂13%、众丙烯系8%、其他9%)只有30%。
地球环境问题和复合材料随着世界人口的增加和生活水平的提高,天然资源的消费量增加了,废弃物也一定会增加,因此对地球环境造成影响。