树脂基复合材料的应用与发展

树脂基复合材料在新能源汽车领域的应用王瑞刚摘要：介绍了树脂基复合材料在新能源汽车领域应用的优越性，阐述了树脂基复合材料在新能源汽车领域的工艺应用现状及应用成果，探讨了LFT-D树脂基复合材料成型工艺在新能源汽车中的发展趋势及应用前景展望。

关键词：树脂基复合材料新能源汽车加工工艺 LFT-D工艺引言2015年5月，国务院正式印发《中国制造2025》规划，明确定义节能与新能源汽车为10大重点领域之一，实现2020年自主品牌新能源汽车达到100万辆，2025年达到300万辆的目标。

并通过对新材料领域技术路线图的解析，明确了突破轻质材料、复合材料汽车零部件性能分析、成形及连接等技术问题的任务；并把提高资源回收利用效率，构建绿色循环经济作为一项重点任务来抓。

轻量化技术领域的相关研究得出，重量的减轻直接意味着续航里程的增加。

如纯电动汽车整车重量若降低 10kg，续驶里程则可增加 2．5km，提升电动汽车的续驶里程，除了加强电池和驱动系统之外，与车身轻量化的程度也密不可分，而车身轻量化最明显的特征就是材料的选择。

目前，应用于新能源汽车的轻量化材料主要有高强度钢、铝合金、镁合金、树脂基复合材料等几种[1]。

一、树脂基复合材料概述1、树脂基复合材料概念树脂基复合材料又称为纤维增强塑料，属于复合材料范畴，是有两种或两种以上的独立物理项，包含树脂基材（热固性树脂或热塑性树脂）和增强材料经成型工艺复合而成的复合材料，采用的增强材料通常有玻璃纤维、碳纤维、植物纤维、芳纶纤维和玄武岩纤维等[2]。

2、纤维增强树脂基复合材料性能特点1）质量轻、比强度高。

材料密度较小，一般密度在1.2-2.0之间，只有普通碳钢的1/5-1/4。

比强度高，承载能力强，可以大幅度减轻汽车自重，降低能耗。

2）设计自由度高。

树脂基复合材料的物理、化学及力学性能，可以通过原材料的选择、配比、工艺、纤维含量和铺放方式的不同进行设计，满足不同制品结构的需求。

先进树脂基复合材料研究进展摘要：本文介绍了颗粒增强、无机盐晶须增强、光固化等类型的树脂基复合材料，亦指出热固性、环氧树脂基复合材料，并简述了制备方法和新技术的应用。

关键词：树脂基复合材料，颗粒增强，无机盐晶须增强，光固化，制备方法，新技术ADVANCE THE RESEARCH OF POLYMER MATRIX COMPOSITESABSTRACT: The particulate reinforced、inorganic salt whisker, light-cured of resin matrix composites were introduced in this paper,the thermosetting and thermoplastic resin matrix composites was also show in the paper.This paper also discussed the application of new preparation method and technology.Keywords: resin matrix composites,particulate reinforced,inorganic salt whisker, light-cured,preparation method,new technology先进树脂基复合材料是以有机高分子材料为基体、高性能连续纤维为增强材料、通过复合工艺制备而成，并具有明显优于原组分性能的一类新型材料。

目前航空航天领域广泛应用的先进树脂基复合材料主要包括高性能连续纤维增强环氧、双马和聚酞亚胺基复合材料[1]。

树脂基复合材料具有比强度高、比模量高、力学性能可设计性强等一系列优点，是轻质高效结构设计最理想的材料[2]。

用复合材料设计的航空结构可实现20％一30％的结构减重；复合材料优异的抗疲劳和耐腐蚀性，能提高飞机结构的使用寿命，降低飞机结构的全寿命成本；复合材料结构有利于整体设计和制造，可在提高飞机结构效率和可靠性的同时，采用低成本整体制造工艺降低制造成本。

树脂基复合材料的发展史树脂基复合材料（Resin Matrix Composite）也称纤维增强塑料（Fiber Reinforced Plastics），是目前技术比较成熟且应用最为广泛的一类复合材料。

这种材料是用短切的或连续纤维及其织物增强热固性或热塑性树脂基体，经复合而成。

以玻璃纤维作为增强相的树脂基复合材料在世界范围内已形成了产业，在我国俗称玻璃钢。

树脂基复合材料于1932年在美国出现，1940年以手糊成型制成了玻璃纤维增强聚酯的军用飞机的雷达罩，其后不久，美国莱特空军发展中心设计制造了一架以玻璃纤维增强树脂为机身和机翼的飞机，并于1944年3月在莱特-帕特空军基地试飞成功。

从此纤维增强复合材料开始受到军界和工程界的注意。

第二次世界大战以后这种材料迅速扩展到民用，风靡一时，发展很快。

1946年纤维缠绕成型技术在美国出现，为纤维缠绕压力容器的制造提供了技术贮备。

1949年研究成功玻璃纤维预混料并制出了表面光洁，尺寸、形状准确的复合材料模压件。

1950年真空袋和压力袋成型工艺研究成功，并制成直升飞机的螺旋桨。

60年代在美国利用纤维缠绕技术，制造出北极星、土星等大型固体火箭发动机的壳体，为航天技术开辟了轻质高强结构的最佳途径。

在此期间，玻璃纤维-聚酯树脂喷射成型技术得到了应用，使手糊工艺的质量和生产效率大为提高。

1961年片状模塑料（Sheet Molding Compound, 简称SMC）在法国问世，利用这种技术可制出大幅面表面光洁，尺寸、形状稳定的制品，如汽车、船的壳体以及卫生洁具等大型制件，从而更扩大了树脂基复合材料的应用领域。

1963年前后在美、法、日等国先后开发了高产量、大幅宽、连续生产的玻璃纤维复合材料板材生产线，使复合材料制品形成了规模化生产。

拉挤成型工艺的研究始于50年代，60年代中期实现了连续化生产，在70年代拉挤技术又有了重大的突破，近年来发展更快。

除圆棒状制品外，还能生产管、箱形、槽形、工字形等复杂截面的型材，并还有环向缠绕纤维以增加型材的侧向强度。

环氧树脂基复合材料的制备及其性能研究随着科学技术的发展，环氧树脂基复合材料在各个领域得到了越来越广泛的应用。

该材料具有优良的机械性能、高温耐力、抗腐蚀性能等特点，在各个工业领域中，如汽车制造、船舶制造、航空航天、建筑等都有着广泛的应用。

一、环氧树脂基复合材料是什么？环氧树脂基复合材料是由环氧树脂作为基体，添加聚丙烯酰胺、玻璃纤维等增强材料、填充材料以及添加剂制成的一种新型高分子复合材料。

其中，环氧树脂是一种聚合物，具有良好的机械性能和化学性能。

二、环氧树脂基复合材料的制备过程首先，将环氧树脂与固化剂混合，根据要求加入适量的催化剂、促进剂等。

然后，将制备好的树脂体系与增强材料混合，形成树脂基体。

接着，将填充材料和其他添加剂加入混合物中，再经过设备加工、成型等工艺步骤后，即可制备出环氧树脂基复合材料。

三、环氧树脂基复合材料的性能研究1. 机械性能环氧树脂基复合材料具有很高的强度和刚度，是比较理想的结构材料。

它的抗张强度、抗压强度、弯曲强度等都比普通的材料高出很多倍。

而且，它的疲劳寿命也很长，可以承受大量的往复载荷。

2. 热性能环氧树脂基复合材料具有很好的高温耐性能力，可以在50℃以下环境下长期使用。

同时，它还具有很好的绝缘性能，不易受到遭遇温度波动和横向冲击的影响。

这些特性，使得它广泛地用于电器和机械工程。

3. 抗腐蚀性能环氧树脂基复合材料具有很高的耐腐蚀性能，可以抵御从自然环境到各种化学溶液中的任何形式的腐蚀。

因此，在航空航天、化工、海洋工程等领域也有着广泛的应用。

四、总结环氧树脂基复合材料具有机械性能好、高温耐力、抗腐蚀性能强等特点，在各个工业领域的使用中具有广泛的应用前景。

其制备过程经过多个工艺步骤，并需要注意合理的配比和处理，可以制备出质量优良的环氧树脂基复合材料。

树脂基复合材料树脂基复合材料是一种将多种共性结合在一起的新型材料，由纤维增强树脂基体和复合材料完成。

复合材料有着良好的力学性能、较少的收缩性和减震性，具有重量轻、抗拉强度高的特点，是现代航空航天设计中非常重要的一种材料。

树脂基复合材料是由聚合物树脂和纤维材料组成的。

聚合物树脂能够在正常使用温度范围内具有很好的机械性能和耐久性，而纤维材料则使电性能、热稳定性和疲劳耐久性等性能得到明显提高。

加工过程中，纤维材料能够把聚合物树脂均匀地分散在一起，这样可以使复合材料具有更高的强度和更强的感应响应。

树脂基复合材料具有很多优势。

首先，它具有较高的强度与轻质，重量轻，耐腐蚀，耐冲击，电气绝缘，耐湿热，机械性能稳定，施工容易，可再利用，价格低，安全性高等特点，激发了工程师的创新精神，从而使得复合材料在现代航空行业中变得越来越受欢迎。

其次，复合材料还具有很好的机械性能，其附加的纤维材料提高了韧性、抗拉强度、耐水蚀等特性，可以有效地提升工程结构的强度，从而实现高效可靠的航空设计。

复合材料也有一些缺点，其中最重要的是它的价格较高。

现代航空航天设计中经常使用复合材料，但由于它的价格昂贵，往往会给航空公司造成负担，削弱它们的竞争力。

另外，由于复合材料表面细小的纤维以及其物理性质的不稳定性，树脂基复合材料的力学性能也存在一定的局限性。

尽管复合材料存在一些缺点，但其积极的作用和优点已经被广泛地认识到。

复合材料表现出良好的机械性能和耐久性，并且具有体积小、质量轻、力学性能高、价格低等特点，运用在航空航天设计中得到广泛应用，其应用将使航空航天工程的范围更加广泛。

综上所述，树脂基复合材料是一种具有很多优势的新型材料，具有良好的力学性能、较少的收缩性和减震性，并且还具有重量轻、抗拉强度高等优点，在现代航空航天设计中得到广泛应用，它的应用将为航空航天研究和设计带来更多可能性。

复合材料的发展和应用全球复合材料发展概况复合材料是指由两种或两种以上不同物质以不同方式组合而成的材料，它可以发挥各种材料的优点，克服单一材料的缺陷，扩大材料的应用范围。

由于复合材料具有重量轻、强度高、加工成型方便、弹性优良、耐化学腐蚀和耐候性好等特点，已逐步取代木材及金属合金，广泛应用于航空航天、汽车、电子电气、建筑、健身器材等领域，在近几年更是得到了飞速发展。

随着科技的发展，树脂与玻璃纤维在技术上不断进步，生产厂家的制造能力普遍提高，使得玻纤增强复合材料的价格成本已被许多行业接受，但玻纤增强复合材料的强度尚不足以和金属匹敌。

因此，碳纤维、硼纤维等增强复合材料相继问世，使高分子复合材料家族更加完备，已经成为众多产业的必备材料。

目前全世界复合材料的年产量已达550多万吨，年产值达1300亿美元以上，若将欧、美的军事航空航天的高价值产品计入，其产值将更为惊人。

从全球范围看，世界复合材料的生产主要集中在欧美和东亚地区。

近几年欧美复合材料产需均持续增长，而亚洲的日本则因经济不景气，发展较为缓慢，但中国尤其是中国内地的市场发展迅速。

据世界主要复合材料生产商PPG公司统计，2000年欧洲的复合材料全球占有率约为32%，年产量约200万吨。

与此同时，美国复合材料在20世纪90年代年均增长率约为美国GDP增长率的2倍，达到4%~6%。

2000年，美国复合材料的年产量达170万吨左右。

特别是汽车用复合材料的迅速增加使得美国汽车在全球市场上重新崛起。

亚洲近几年复合材料的发展情况与政治经济的整体变化密切相关，各国的占有率变化很大。

总体而言，亚洲的复合材料仍将继续增长，2000年的总产量约为145万吨，预计2005年总产量将达180万吨。

从应用上看，复合材料在美国和欧洲主要用于航空航天、汽车等行业。

2000年美国汽车零件的复合材料用量达14.8万吨，欧洲汽车复合材料用量到2003年估计可达10.5万吨。

而在日本，复合材料主要用于住宅建设，如卫浴设备等，此类产品在2000年的用量达7.5万吨，汽车等领域的用量仅为2.4万吨。

先进树脂基复合材料的发展（完整版）实用资料(可以直接使用，可编辑完整版实用资料，欢迎下载）第 20卷第 1期 2000年 3月航空材料学报J OURNAL OF AERONAU TICAL MA TERIAL SVol. 20, No. 1 March 2000先进树脂基复合材料的发展陈祥宝(北京航空材料研究院 , 北京 100095摘要 :展现状及在航空工业的应用 ,的几个问题。

关键词 :先进树脂基复合材料 ; ;中图分类号 :V258:A :100525053(2000 0120046209, 可设计性强 , 抗疲劳断裂性能好 , 耐腐蚀 , , 还有特殊的电磁性能和吸波 , 充分体现了集结构承载和功能于一身的鲜明特点。

自 60年代中期问世以来 , 已广泛用于各种武器装备 , 对促进武器装备的轻量化、小型化和高性能化起到了至关重要的作用。

将其用于飞机结构上可相应减重 25%~30%, 这是其他先进技术无法达到的效果。

此外 , 通过复合材料结构 /材料 /工艺综合研究和材料 /工艺 /设计 /电子 /气动等学科交叉 , 深层次开发复合材料结构与功能可设计性潜力 , 在先进战斗机中使用结构 /隐身、气弹剪裁等一体化技术 , 可明显提高飞机的综合性能。

因此先进树脂基复合材料在航空领域的应用日益广泛 , 继铝、钢、钛之后 , 已迅速发展成为四大航空结构材料之一 , 其用量已成为飞机先进性的一个重要标志[1~4]。

先进树脂基复合材料除在航空航天等高科技领域得到广泛应用外 , 在其他国民经济领域也有相当的应用。

自“ 冷战”结束 , 曾一度以军用作为主要市场的碳纤维增强树脂基复合材料的应用一度走入低谷 , 但随着先进树脂基复合材料在民用市场的发展 , 碳纤维增强先进树脂基复合材料的应用从 1994年开始又快速回升 , 到目前为止碳纤维增强树脂基复合材料的民用比例已上升到 70%以上 (以消耗的碳纤维计算。

复合材料的发展和应用摘要复合材料是指由两种或两种以上不同物质以不同方式组合而成的材料，它可以发挥各种材料的优点，克服单一材料的缺陷，扩大材料的应用范围。

由于复合材料具有重量轻、强度高、加工成型方便、弹性优良、耐化学腐蚀和耐候性好等特点，已逐步取代木材及金属合金，广泛应用于航空航天、汽车、电子电气、建筑、健身器材等领域，在近几年更是得到了飞速发展。

关键词复合材料发展全球复合材料的应用现状随着科技的发展，树脂与玻璃纤维在技术上不断进步，生产厂家的制造能力普遍提高，使得玻纤增强复合材料的价格成本已被许多行业接受，但玻纤增强复合材料的强度尚不足以和金属匹敌。

因此，碳纤维、硼纤维等增强复合材料相继问世，使高分子复合材料家族更加完备，已经成为众多产业的必备材料。

目前全世界复合材料的年产量已达550多万吨，年产值达1300亿美元以上，若将欧、美的军事航空航天的高价值产品计入，其产值将更为惊人。

从全球范围看，世界复合材料的生产主要集中在欧美和东亚地区。

近几年欧美复合材料产需均持续增长，而亚洲的日本则因经济不景气，发展较为缓慢，但中国尤其是中国内地的市场发展迅速。

据世界主要复合材料生产商PPG公司统计，2000年欧洲的复合材料全球占有率约为32%，年产量约200万吨。

与此同时，美国复合材料在20世纪90年代年均增长率约为美国GDP增长率的2倍，达到4%~6%。

2000年，美国复合材料的年产量达170万吨左右。

特别是汽车用复合材料的迅速增加使得美国汽车在全球市场上重新崛起。

亚洲近几年复合材料的发展情况与政治经济的整体变化密切相关，各国的占有率变化很大。

总体而言，亚洲的复合材料仍将继续增长，2000年的总产量约为145万吨，预计2005年总产量将达180万吨。

从应用上看，复合材料在美国和欧洲主要用于航空航天、汽车等行业。

2000年美国汽车零件的复合材料用量达14.8万吨，欧洲汽车复合材料用量到2003年估计可达10.5万吨。

复合材料发展现状分析复合材料指将多种材料通过特殊工艺和制造方法复合而成的新型材料。

本文首先对复合材料进行概述，然后对树脂基复合材料、金属基复合材料、陶瓷基复合材料的发展现状进行分析，并对其发展趋势展开讨论。

标签：复合材料；发展现状；发展趋势；陶瓷基引言：《国家“十二五”科学和技术发展规划》为我国科技发展提出明确目标：到2020年，自主创新能力要得到显著提高，用科技促进经济社会发展和保障国家安全，取得能够对世界产生影响的科学技术成果。

特别是在信息、生物、材料和航天等领域达到世界先进水平。

复合材料作为新型材料中的重要部分，在我国的发展现状及发展趋势有待研究。

1 复合材料概述复合材料是由两种及两种以上性质不同的物质复合而成的多相固体材料。

材料主要分为金属材料、无机非金属材料和高分子材料。

其中密度最大的是金属材料，化学性质稳定，脆性最大的是无机非金属材料，高分子材料易老化不耐高温。

随着我国科技水平的快速提高，对材料提出了“高强度、高模量、耐高温、低密度”的要求，普通材料的性能已满足不了科技时代的要求，因此由多种材料复合而成的高性能复合材料被迅速推广。

复合材料按照基体材料种类被分为树脂基复合材料、金属基复合材料及陶瓷基复合材料；按照增强形态被分为纤维增强复合材料、颗粒增强复合材料及层状增强复合材料；按照增强形态复合而成的复合材料具有高强度、高模量、耐高温及断裂安全系数高等特性。

2 复合材料发展现状分析2.1树脂基复合材料发展2.1.1发展现状树脂基复合材料除了高强度、高模量的特点，还具有非常高的可设计性，问世至今已经成为一项重要的技术产业。

树脂基复合材料主要应用于武器装备制造业，对武器装备的轻量化、微型化和提高武器性能起到重要作用。

由于树脂基复合材料密度较低，也在航空航天工业领域被广泛应用，能够降低飞机近30%自重。

据统计，树脂基复合材料制品共有40000多种，截止2017年，全世界树脂基复合材料产量近千万吨。

山西科技SHANXI SCIENCE TECHNOLOGY 2020年第35卷第4期碳纤维是含碳量高于95%的无机高分子纤维材料，是由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成，经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料，是国际认可的现代高科技领域典型新材料的代表。

碳纤维一般不具有单独使用的属性，通常作为增强体，以树脂基、陶瓷基、金属基等制成碳基复合材料。

碳纤维增强树脂基复合材料的应用较为广泛［1］，占碳纤维复合材料市场份额的90%以上［2］。

因其具有优异的理化性能，加之日趋成熟的加工成型工艺，使其被广泛应用于航空航天、交通运输、武器装备、工程机械、风力能源、车辆制造以及体育用品等领域。

1碳纤维增强树脂基复合材料的特点1.1物理性能碳纤维增强树脂基复合材料密度小，质量轻。

相同体积下，碳纤维增强树脂基复合材料质量约为钢材的20%、铝合金的60%；具有高强度和高模量，其拉伸强度和拉伸模量约为金属铝的数倍；物理稳定性佳，不易发生形变；对振动和噪声抑制作用明显；具备良好的导电导热性能、电磁屏蔽性能以及较低的热膨胀系数，同时能够减少组件间的摩擦消耗。

1.2化学性能碳纤维增强树脂基复合材料化学稳定性较好，一般不具有生物排异性，在生物体内不易产生或分解出有害物质。

在一般的碱性环境下呈惰性，对有机溶剂、酸、碱都具有良好的耐腐蚀性。

2碳纤维增强树脂基复合材料的应用2019年，全球对碳纤维的需求总计约为10万t 。

随着碳纤维在航空航天、风力涡轮机和其他工中使用量的增加，市场以每年10%～12%的速度增长。

2019年碳纤维及强化复合材料使用细分市场占比分别为风能25%、航空航天20%、体育用品10%~12%、汽车业10%~12%、注塑塑料的复合5%～8%、压力容器5%～8%、建筑和基础设施5%～8%等。

2.1在航空航天领域的应用在航空方面，利用碳纤维增韧环氧树脂制成的机身结构件，如机翼、机身等，可以降低自重，提升强度，延长使用时间，节能减排。