非织造复合材料的应用

非织造复合材料的应用
非织造复合材料的应用

论文

非织造复合材料的应用

Application of Nonwoven

Composites

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2013年12月12日

摘要

本文是关于非织造复合材料在生活和工作上的应用。

非织造布的复合技术又称层压,是把两层或者多层相同或不同的材料通过加热、加压,有时再加上粘合剂,结合为整体的方法,成为复合材料,从而形成一种新的材料。

多种材料的复合能够发挥其中各材料的优点,克服单一材料的缺陷,扩大材料的应用范围。复合技术应用广泛,其中最典型的例子就是传统的纺粘、熔喷法,例如多层的手术服材料,表面层是防水层,中间层是有阻隔作用的透气膜,贴身的内层是柔软舒适的棉纤维材料。多层复合技术除了可以加工一般的纤维材料外,还可以加工如泡沫海绵、木材、塑料和金属等其他材料,制成如夹板、挡风玻璃和复合铝合金板等复合材料,并应用在各种工业领域的很多产品中。非织造布也可以通过复合技术用来提高其附加值,扩大应用范围,并渗透到很多新的领域中去。

关键词:复合材料;非织造;非织造复合材料;非织造复合材料应用

ABSTRACT

This article is about the non-woven composite material in the application of life and work.

Also called laminated nonwovens composite technology, is to put the two layer or layers of same or different materials by heat, pressure, sometimes combined with adhesive, combination method for overall, become a composite material, thus forming a kind of new material.

A composite of a variety of materials can play the advantages of various materials, to overcome the defects of the single material, enlarge the range of materials. Composite technology widely used, one of the most typical example is the conventional spun-bonded, melt-blown method, such as multilayer surgery clothing materials, surface layer is a waterproof layer, middle layer is a barrier for breathable membrane, close-fitting lining is soft and comfortable cotton material. Multi-layer composite technology in addition to processing general fiber material, can also processing such as foam sponge, wood, plastic and other materials such as metals, such as splint made, windshield, and composite materials, composite aluminum alloy plates and application in various industrial fields of many products. Nonwovens can also through the composite technology used to improve its added value, expand the application range, and penetration into many new areas.

Key words:Composite materials; Nonwovens; Non-woven composite material; Non-woven composite material application

目录

第一章前言 (1)

1.1 非织造复合的应用领域 (1)

1.1.1 复合材料的应用领域 (1)

第二章非织造复合材料在汽车上的应用 (2)

2.1 汽车工业是纤维材料潜力巨大的 (2)

2.1.1非织造材料在汽车中的应用 (2)

2.1.2 汽车用非织造材料品种 (2)

2.1.3 国内车用非织造材料生产情况 (3)

2.2开发趋势 (4)

第三章土工布 (4)

3.1 土工布 (4)

3.1.1 隧道 (5)

3.1.2 垃圾填埋场 (5)

3.1.3 道路(公路,铁路,机场) (6)

3.1.4 排水 (7)

3.1.5 堤坝 (7)

3.2 土工布的过去和未来发展 (8)

第四章非织复合材料的其他领域 (8)

4.1 非织造复合材料 (8)

4.1.1 导电材料 (8)

4.1.2 保温隔热材料 (8)

4.1.3 过滤材料 (9)

4.1.3.1食品医疗卫生用 (9)

4.1.3.2 产业用 (9)

4.1.4 绝缘材料 (9)

4.1.5 农用材料 (10)

4.1.6 擦拭材料 (10)

4.1.7 音响材料 (10)

4.2.发展设想 (10)

4.2.1生物纤维的应用 (10)

4.2.2 高强高模等新颖纤维的应用 (10)

参考文献 (11)

第一章前言

非织造布的复合技术又称层压,是把两层或者多层相同或不同的材料通过加热、加压,有时再加上粘合剂,结合为整体的方法,成为复合材料,从而形成一种新的材料。

多种材料的复合能够发挥其中各材料的优点,克服单一材料的缺陷,扩大材料的应用范围。复合技术应用广泛,其中最典型的例子就是传统的纺粘、熔喷法,例如多层的手术服材料,表面层是防水层,中间层是有阻隔作用的透气膜,贴身的内层是柔软舒适的棉纤维材料。多层复合技术除了可以加工一般的纤维材料外,还可以加工如泡沫海绵、木材、塑料和金属等其他材料,制成如夹板、挡风玻璃和复合铝合金板等复合材料,并应用在各种工业领域的很多产品中。非织造布也可以通过复合技术用来提高其附加值,扩大应用范围,并渗透到很多新的领域中去。

复合技术是一种开发新材料、新产品的重要加工手段,简单且成本低廉,应该作为重点发展的方向之一,其主要原因可归纳为以下几点。

(1)技术进步和社会的发展需要不断地开发新的材料和提升材料的性能。

(2)产品差别化是企业的一项重要精整策略,开发生产与众不同的产品,才能立于不败之地,材料是产品差别化的重要一环。

(3)开发单一的新材料需要投入很多资源,并存在巨大的风险。而且往往很难满足所需功能的要求。

(4)利用现有材料复合成新的材料,可提高材料性能,使其具有新的特征,可以满足特定的用途。

(5)多层复合技术相对简单,投资小,非织造卷材厂和制品厂可用该项技术开发新产品,发展新业务。

材料的多层复合时通常需要加热加压,还常使用粘合剂。多层复合过程可以分成施加粘合剂和加固两部分。复合工艺可以分为干法、湿法和多层复合。干法和湿法一次只能进行两种材料的复合,效率比较低,但是成本低廉。下面介绍几种复合技术。

1.1应用领域

1.1.1 复合材料的应用领域

(1)复合材料的形式多种多样,如各类纺织物和非织造布、泡沫海绵、塑料膜、皮革、纸张、金属、木材、蜂窝板等,所以产品应用领域很广泛。

(2)在服装工业领域,可以作服装的衬布,高性能的运动服、休闲服、鞋类中运动鞋的的鞋帮鞋底、鞋内衬、软垫和撑、皮革和合成革。

(3)在家具领域可用作窗帘、遮阳布、墙布,地毯背衬、地毡,水床和床垫,床褥套,百洁布,桌垫,行李箱衬和分隔材料,办公室分隔板和办公室家具。

(4)在体育休闲领域可用作体育运动器材,如帆船的风帆,冲浪板,潜水服,防卫服和护身装置。

(5)在医疗领域可用作多孔和无孑L的敷料和绷带,透气织物和弹性材料,脚垫、手术衣和病床床单。

(6)在过滤领域多层复合过滤材料用于高性能的过滤器,满足在使用寿命、强度、容尘量和过滤效率方面的更高要求,这是当今过滤材料的发展趋势。

7)在土木工程材料领域主要使用非织造布加格栅多层复合材料。

(8)在建筑领域中可用作隔音和保温材料,地毡、底板等。铝的多层复合材料具有极小的质量和极高的强度,应用领域非常广泛,在建筑上可以承受特殊地区超高、超大建筑的风压强度要求,也可以满足建筑过程中更大的分隔需要,并具有非常好的平整度和优越的加工性能。

(9)在交通能源领域可用作飞机、火箭、舰船和游艇的壳体、结构件、零部件;飞机、车船的内装饰,如座椅、地毯、车顶棚、车门、行李箱等;汽车车身、受力构件、传动轴、发动机架;隔音、隔热件;预加粘合剂材料和模压件预复合材料;太阳能电池、风能发电机叶片等。

(10)在国防工业领域可用作防弹衣、防弹头盔,装甲车内衬,迷彩服等。

(11)复合材料领域可用作以玻璃环境,碳纤维以及金属丝等材料作为增强体合成材料。由于其优异的特性,广泛应用航空航天,汽车,电子电气,建筑,能源健身器材等领域,大有发展前景。

第二章非织造复合材料在汽车上的应用

汽车工业是纤维材料的一个具有巨大潜力的市场,尽管在汽车所用的原材料中按重量计纤维材料仅占3%。如今在汽车中应用的基于非织造材料的零件已超过40种,从空气和油的过滤介质到内饰材料等,内饰非织造材料包括声、热绝缘材料,结构件以及装饰件。模压成型的非织造内饰件包括门内饰、行李舱盖板、车顶、车厢衬垫、座椅靠背等。

2.1 汽车工业是纤维材料潜力巨大的

北美和欧洲汽车内饰材料市场将从2003年的170亿美元增加到2008年的220亿美元,主要内饰材料包括座椅、门内饰板、车厢地毯、车顶、仪表板、行李舱盖

板以及吸音、隔热、隔振材料。

2.1.1非织造材料在汽车中的应用

如今在汽车中应用的基于非织造材料的零件已超过40种,从空气和油的过滤介质到内饰材料等,内饰非织造材料包括声、热绝缘材料、结构件以及装饰件。模压成型的非织造内饰件包括门内饰、行李舱盖板、车顶、车厢衬垫、座椅靠背等。1997年时生产一辆轿车仅需1m2非织造材料,今天则已需20m2非织造材料(折合重量为15~20kg),而且用量还在继续增加。汽车中不同应用部位占用非织造材料的比例(按面积计)分别为:吸音、隔音、隔振衬垫材料17%,地毯43%,车厢衬垫13%,发动机罩衬垫10%,座椅6%,车顶内饰6%,后舱盖板3%,车门内饰1%,其他1%。

汽车用非织造材料可分为模压内饰件(车顶、后舱盖板、车门内饰及头枕、模压地毯),吸音和绝热材料(声、热绝缘材料,蓬松的纤维基衬垫可模压成型)以及复合和叠层材料(高性能纤维、天然纤维非织造片材,玻璃纤维非织造片材及其他)。汽车用非织造材料所用的纤维包括聚酯纤维、聚丙烯纤维、玻璃纤维、碳纤维和天然纤维(如亚麻、大麻、黄麻和剑麻纤维等)。

2.1.2 汽车用非织造材料品种

针刺非织造材料:针刺地毯,可与基底材料复合、模压成型制成车顶、衣帽架、门内饰等部件、轮罩衬里、行李舱衬垫等。

声、热及振动绝缘材料:用密度为50~100kg/m3、面密度为500~1800g/m2的纤网加工成表面带压敏胶的自粘性片材或模压件,可用于车顶衬垫、车门衬垫、地

毯下汽车地板用吸音、隔音、隔热、隔振材料。

密度为100~250kg/m3且表面复合装饰面料的具有隔音性能和自支承的模压件,可用于发动机罩,汽车舱室前端、仪表板的绝缘材料以及地板、行李箱、车顶衬垫。

上述两种低密度、中密度非织造绝缘材料过去多用废纤维加酚醛树脂粉末经成网热固化制成,因环保要求,趋向于限制使用酚醛树脂,现已开发出采用废纤维中加

入热塑性纤维,经混合、成网、热熔粘合而成,并可进一步模压的工艺。

2.1.3 国内车用非织造材料生产情况

上世纪80年代中期,上海市纺织科学研究院在“七五”和“八五”国家重点科技攻关项目中,先后研究开发了汽车内饰用非织造材料,如低密度吸音、隔热、隔震衬垫材料,中、高密度非织造结构内饰件(如车顶内饰、门内饰、后舱盖板等),上述研究项目现已应用于生产(如温州环球汽车衬垫有限公司、常熟汽车饰件有限公司),产品达到德国大众汽车公司标准。国内的一些汽车内饰件厂也通过引进技术与生产线以及自行开发,生产各类汽车内饰件(如针刺模压地毯、车顶内饰等)。目前我国已形成初具规模的一批重点非织造材料生产企业,可满足汽车整机厂配套所需的各类内饰用非织造材料。去年仪征化纤股份有限公司与世界最大的功能布料用聚合纱线生产商美国UNIFI公司合资成立的仪化宇辉化纤有限公司揭牌成立并正式投入运营。合资后,仪化的长丝产品将历史性地进入汽车装饰面料等新领域,产品附加值和市场竞争能力将得到进一步提升。近年来,世界聚酯发展格局正处于不断调整之中,世界聚酯的产业中心向中国转移,中国成为世界聚酯生产和消费第一大国。涤纶长丝的发展非常迅速,特别是汽车装饰面料的发展势头良好,市场空间广阔,对细旦丝及功能性差别化纤维的需求有明显上升趋势。据预测,随着中国汽车消费高潮的到来,国内以装饰为主的汽车面料市场也随之加快发展,市场需求将达800亿元。做为美国500强上市公司的UNIFI负责人表示,合资公司要在5年内实现年销售收入5亿美元的目标。双方共同努力将合资公司打造成国内领先、世界一流的差别化长丝生产商。

由西安交通大学与广东省东方剑麻集团有限公司联合研制成功“环保型剑麻纤维

增强汽车刹车片”,经过权威部门性能测试,刹车片的摩擦系数、磨损率、硬度、冲击韧性等各项性能均达到国家标准,专家们一致认为:该种以剑麻作为增强纤维的环保型汽车刹车片产品具有摩擦系数平稳、热恢复性能好、刹车噪音小、使用寿命长、低成本等优点。同时在生产和使用过程中消除了对人体的危害及对环境的污染,开创了我国汽车刹车片的新时代。目前刹车片的主流增强纤维以钢纤维、碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维以及其他有机合成纤维等为主。但是,使用单独一种纤维作为增强材料都存在一些弱点。因此,目前往往采用数种纤维混合增强摩擦材料。剑麻纤维是可再生资源,并能够自然降解,分解产物无毒无害,摩擦性能优良。经过几年的研究,科研人员在产品的开发和研究过程中攻克了剑麻纤维应用于汽车制动材料的关键技术难题,成功研制出了单纯以剑麻纤维增强的汽车用制动材料,这在摩擦增强纤维研究领域也是一个创新。

2006年3月29日,在盛况空前的中国国际纱线展览会上,由烟台氨纶股份有限公司研制成功,首次亮相国内的高科技纤维——芳纶1313成为整个展会的主角。从而,中国——昔日美国芳纶禁运的重点对象,如今突出重围,成功地实现了芳纶1313的工业化生产,并跻身于世界三大芳纶制造商行列,与美国杜邦公司、日本帝人公司共同掌控世界芳纶市场。

与国外的先进水平相比,我国汽车内饰材料的研究和开发工作存在很大差距。汽车

内饰非织造材料的研究与开发力度不够,在环保型材料、轻量化、高强度复合材料、高性能汽车过滤材料以及电动汽车电池隔膜材料等带有前瞻性,并会影响汽车用材料工业未来发展的重大研究课题方面还是空白。

2.2 开发趋势

(1)安全性高的优秀的增强纤维。

天然纤维废料在以焚化方式处理过程中,仅发散出CO2,而在天然纤维生长过程的光合作用中又要吸收CO2,因此天然纤维是一种天然的可每年新生的一种资源;天然纤维密度小,可制成轻质结构材料;在发生碰撞事故中,与玻璃纤维增强塑料件比其模压件不会产生锐利碎片,因而更安全,同时也不像玻璃纤维会引起皮肤及呼吸

道过敏反应。

国外汽车内饰材料开发研究方面一个值得注意的趋势是:汽车内饰结构材料重视采用麻类天然纤维。欧洲汽车工业使用的麻类纤维自1996年以来以很高的速率增长,1999到2000年增长了90%,2001年其使用比例达到17%。采用天然纤维的热塑性或热固性模压件已成为欧系轿车的标准配置,每辆轿车所用的天然纤维达5~10kg,作为一种新的加工技术——麻类天然纤维+聚丙烯注射模压技术在未来几年

中将呈继续增长的态势。

(2)长的原因在于其可提供生态与性更佳以及耐冲击韧性更好的结构件。

由美国Ford公司参加的英国Qinetig2Led公司的生态型汽车用非织造材料研究项目的目标是:开发用于注塑成型内饰件的天然纤维热塑性非织造复合材料技术,

以减少汽车工业对不可持续原材料的依赖。

根据欧共体的法规,至2015年汽车必须以95%的可循环使用的材料制造。天然纤维是一种可以新生的原料,其产品更容易循环使用,且能耗较少、较低。Ford公司认为天然纤维相对于合成纤维是更好的吸收能量的材料,可以制造更强韧、受撞击不易碎裂的板材,从而安全性更佳。使用天然纤维复合材料还有利于降低车辆重

量,改进车辆的燃油经济性。

第三章土工布合成材料

3.1 土工布

土工合成材料是岩土工程和土木工程等工程建设用聚合物材料或聚合物工程材

料的总称,起源于土工布,又称土工织物。在应用初期,土工布与土工合成材料没有严格的划分,土工布承担着加筋、过滤、排水等几乎所有的功能,随着各种类型的材料开发,加筋土工格栅和防水土工膜等材料出现,土工布被重新定位。

土工特种复合材料包括土工膜袋、土工网、土工网垫、土工格室、土工织物膨润土垫、聚苯乙烯泡沫塑料(EP S)等。

土工复合材料是由上述各种材料复合而成,能起到多种功能的作用,更好地满足具体工程的需要,如复合土工膜、复合土工布、复合防排水材料(排水带、排水管)等。

土工合成材料具有土过滤、排水、防渗、加筋、防护、隔离、表面冲蚀防护等作用。过滤:在液体压力的作用下'液体通过土工布或土工布有关产品同时保持土壤及其颗粒不流失。典型产品有土工布。

排水:收集降水、地l下水和(或)其他液体,并沿土工布或土工布有关产品平面进行传输。典型产品有土工网。

防渗:通过土工布或土工布有关产品的应用,防止或限制液体的迁移。典型产品有土工膜。

加筋:利用土工布或土工布有关产品的应力应变性能改善土壤或其他建筑材料的力学性能。典型产品有土工格栅。

防护:通过土工布或土工布有关产品的应用,防止或限制特定材料的局部破损。典型产品有土工网垫。

隔离:防止相邻的土壤和(或)其他填料等介质的混合。典型产品有土工布。

表面冲蚀防护:防止或限制土体表面(如斜坡处)土壤及其他材料的滑移和流失。典型产品有土工布、土工格栅等。

在水利工程中,土工合成材料主要用于海堤、江堤、湖堤达标工程,水库加固工程,围垦工程,防汛抢险。在公路铁路航空港工程中用于软基加固处理、边坡防护、路面防反射裂缝结构层、排水系统、绿化隔离带。在电工工程中用于核电站基础工程、火电灰坝工程、水电站工程、垃圾填埋工程等。

3.1.1 隧道

如图1所示,在隧道的喷浆混凝土与预制拱架之间,由于岩石的移动或由于喷浆混凝土的粗糙便面会损坏支架的隔离膜,从而导致水泄露。为了避免这种危险将土工布插入之间,它可承受机械压力,保护隔离层并作为充填层,从而不仅保护隔离层,而且还起到了表面排水的作用,使从岩石渗出的水分,从废纸不中疏导到集水管或下水管。

3.1.2 垃圾填埋场

如图2所示,在垃圾填埋场中,非织布体现了四各方面的作用

(1)保护,例如对土工膜和土工网的保护,每一层土工膜均会有非织造布对其进行保护,

(2)疏导,垃圾填埋场中液体和气体收集后,非织造布作为介质进行疏导。(3)隔离,例如隔离泥土与粒石

(4)过滤,在隔离的同事起过滤作用

(固态填埋场)

3.1.3道路(公路,铁路,机场)

在粒石层与土层之间加入非织造布,将土层与粒石层之间隔离,允许水向上,但阻止泥土流过,则可避免翻浆情况。同时这层非织造布还起到将水疏导到排水系统的作用。从而,使公路寿命延长3~5倍。同时起着隔离,过滤,疏导和增强的作用,如图5

3.1.4排水

图6所示,在公路,铁路或其他地

下水的排水,经常采用带空的管道

很容易被水带来泥沙所堵塞,而采用

在管道外包一层非织布的方法可避免

这种事情的发生

3.1.5堤坝

堤坝中的水和毛细(管)作用会对堤坝造成损害,而铺设土工非织布会收集和转移

会对堤坝造成损害的”祸水”。消散非织造布下面的流体,同时亦可抵挡流浪和暗流

的冲击,从而极大的提高堤坝的寿命。

以上仅是非织造土工布在土工工程中应用的几个典型方面。实际上非织造复合材料在土工布领域上的应用还有不少,例如做土工护墙,泥围栏,对有裂缝路面进行修补等方

面,而且随着认识和技术的提高,其应用范围额在不断扩大。

3.2 土工布的过去和未来发展

国外对土工布的应用早在60年代就已开始,美国是世界上土工布消费量最大的国家,它在90年代初对其年用量就在3亿m2以上,近几年用量达到7亿m2。欧洲和曰本的土工布也得到较快发展,欧洲土工布近几年的年用量也在4亿m2左右,其中纺粘法非织造布占非织造土工布的60%左右;曰本在90年代中期以后对土工布的应用有显著的增长。曰本非织造土工布中以纺粘法用量最大,约占非织造土工布总量的60%,而且主要是PET纺粘布。

在“十五”及至“十一五”计划期间,我国规划在水利、电力、交通、环境保护、江河治理等各项工程上的投资巨大,包括水利建设、南水北调工程、电力投资、公路和铁路建设、环境工程建设,还有港口、机场、垃圾处理、江河湖海治理、治沙等等工程,投资计达上万亿元。中国在今后10年或更长时间,将会有更多的基础设施工程要建设,对土工布的需求也将会越来越多,中国将成为世界土工合成材料的最大营销市场。

第四章其他非织造复合材料的开发现状与发展设想

4.1 非织复合材料

人类社会的进步,科学技术的发展对复合非织造材料产品的品种和功能不断提出新的要求。合成纤维、无机纤维和各种高强、高模功能纤维的问世,有机型、无机型的各类黏合剂、助剂的开发成功,造纸尤其是长纤维造纸工艺技术、设备的改进,适应了这些新原料的抄造,特别是多学科的交叉与结合,研制成综合了不同材料特性的新颖材料,为满足各行各业尤其是尖端科学技术的需求提供了先决条件。

4.1.1导电材料

非织造导电材料通常选用或添加导电纤维和粉末(如金属纤维、碳纤维、经电镀处理的纤维、金属粉末、碳粉等)抄造而成,可以用作燃料电池的电极材料、发热材料和电磁波屏蔽材料等。

能源和环境是人类社会持续发展的两大战略,清洁高效的可再生替代能源的开发利用在各个领域都得到不同程度的重视。国际能源界研究的质子交换膜燃料电池在经历了电动汽车领域应用的风起云涌之后,目前的开发重心集中在通信基站备用电源、叉车和观光游览车用发动机和移动便携式电源三个领域,而通信基站备用电源是重中之重。PEMFC用碳纸是以100%碳纤维抄造成原纸,经浸渍树脂、热压、高温碳化与石墨化制成。用作PEMFC的多孔扩散层电极材料在电极中起支撑催化剂层和稳定电极结构的作用,还具备为电极反应提供气体通道、电子通道和排水通道等多种功能。该电极材料具有均匀而致密的多孔结构、优异的透气性、高的电子传导能力、良好的化学稳定性和热稳定性。

4 .1.2保温隔热材料

对于有耐温要求,常规保温材料均以无机纤维如玻璃纤维、陶瓷纤维、硅酸铝纤维、氧化铝纤维和石棉纤维、海泡石纤维等为原料。纯纤维湿法工艺制造的隔热保温材料刚性强、强度高,但密度高、导热系数高。石棉是无机纤维保温材料最佳原

料,用石棉制作的隔热保温材料的导热系数达0.027 W/(m·K),而空气的导热系数0.023 W/(m’·K)。由以纤维纸、毡及蜂窝材料为基材,与二氧化硅气凝胶复合的筒状或板状体保温材料,其基材可用无机纤维或化学纤维。选用无机纤维基材的制品,可耐温8000C,厚度最小为0.5 mm,密度最低为100 ks/m3,抗压强度达1 MPa以上,导热系数最低仅0.015 W/(m·K)。

低温隔热保温材料主要用于液氮、液氢、液氧、液氦等容器隔热保温层。这类容器保温层的隔热是采用高度真空多层绝热结构,即在高度真空的容器壁夹层中填充多层绝热材料。绝热层的性能取决于壁内的真空状态。早期的低温隔热保温材料采取在纤维中添加活性炭颗粒(粉末)混合抄造,由于活性炭颗粒难以与纤维质载体牢固结合,强度差,在生产过程中会飞扬而造成环境污染。对于要求相对较低的液氮生物容器(一196℃),则采用化学纤维来生产隔热保温材料,其特点是厚度薄,透气性好。深冷低温工程的液氦级生物容器(一269'12)对真空度要求较高,难以依靠机械抽吸方式达到,除要求隔热材料具有高透气性能利于抽真空外,还需具有吸附层间残余气体的能力。利用活性炭纤维优异的吸附性,与其他纤维混抄,能满足液氦级生物容器的性能要求。

4.1.3过滤材料

过滤材料是复合非织造材料中的一个大类,品种多,用途广,大致可分为生活用和产业用两大类。

4.1.3.1 食品与医疗卫生用

中国是茶叶大国,袋泡茶携带与使用方便,深受欢迎。用于袋泡茶的茶叶袋滤纸具有很好的水透过性,分为非热封型和热封型两种。这类材料还可用于制作袋泡咖啡、袋泡中药等,又可利用其高透气性用作干燥剂、除臭剂的包装袋及医用消毒袋,应用场合在不断拓宽。

过滤食用油用的材料需要有较蓬松的结构、较高的强度和均匀的过滤性能,应采用化学纤维以湿法非织造技术生产。该类产品主要用于过滤炸制方便食品后的食用油的过滤,以除去油炸后的沉渣、稠块和病原菌等,使食用油可有限次的重复使

口罩滤纸通常以木浆为原料,面密度低,为12—14 g/m2,透气度在1 300 L/(m2·s)左右,用于制造一次性口罩。纸质El罩价格便宜、加工简单,国内外发展很快,大多用于食品、电子和医药加工业,以过滤较大颗粒的灰尘和杂质,对于病毒的过滤作用不大。国内外已开发出高效防病毒复合口罩,配套的过滤材料是一种透气性等要求远高于常规VI罩滤纸的湿法非织造材料。

4.1.3.2产业用

产业用非织造过滤材料有广阔的应用前景。选用不同品种、规格的纤维原料,可制造出各种性能与适宜于不同场合使用的过滤材料。

4.1.4绝缘材料

复合非织造绝缘材料品种众多,主要是以合成纤维等生产的各类电池隔膜材料、芳纶纸、电机槽绝缘材料等。

电池隔膜材料是一个大系列产品。除木浆制造的浆层纸(纸板电池隔膜)、玻璃棉或玻璃纤维制造的锂亚硫酰氯电池隔膜、玻璃棉或PP纤维生产的铅酸电池隔板等隔膜材料外,还有以合成纤维为主要原料生产的各种碱性电池隔膜,包括以PVA纤维为原料的镍镉电池隔膜,以聚烯烃纤维为原料的镍氢电池隔膜,以PVA纤维、粘胶纤

维、木浆等混合抄造的碱性锌一二氧化锰电池(简称碱锰电池)隔膜。

4.1.5农用材料

农业技术经历了原始农业、传统农业阶段后进入了将现代信息技术、生物技术和工程装备技术应用于农业生产的精准农业阶段。

精准播种机使用的精播种子袋是精准种子工程和精准播种技术得以实施的关键配套材料。精准播种机将湿法非织造材料制作的精播种子袋播入地里,种子袋吸收地里的水分而分解,不仅保证种子发芽不受阻,而且分解物还可作为养分提供给种子用于发芽。精准播种技术能节约大量优质种子,又能使作物在田间获得最佳分布,为作物生长发育创造最佳环境,从而大大提高作物对营养和太阳能的利用率。

4.1.6擦拭材料

除产业用擦拭材料外,个人护理用与家庭清洁用擦拭巾也已越来越受到人们的青睐。擦拭材料从传统的纺织品到干法非织造的化学浸渍、热轧、水刺制品,发展到现在的湿法成型、水刺加固制品。

4.1.7音响材料

传统扬声器纸盆以木浆纤维制造。为提高音质效果,已经研制出以芳纶、碳纤维、海藻酸钙纤维等为原料制作的扬声器纸盆。

4.2 发展设想

复合非织造功能材料在非织造行业中所占比例不高,但是复合非织造工艺具有其自身的特点。例如,选用纤维原料广泛,可以四五种甚至更多种纤维均匀混合抄造;成型工艺与多种干法非织造加固工艺结合;湿法非织造材料与干法非织造材料复合。因此,可衍生出众多不同用途、特性各异的新品种。

新开发的纤维品种目前价格昂贵,有的品种无适合湿法工艺的规格,但这也给研究湿法工艺制成品留下了发展空间。

4.2.1 生物纤维的应用

海藻纤维是利用藻沅酸盐的水溶性及再生后的胶化特性制成的纤维。以钙为凝固浴的阳离子,可以制成不溶于水的海藻酸钙纤维。该纤维对生物体具有止血作用,并可为人体所吸收,与体液接触生成呈糊状的海藻酸钠,覆盖在创口上不会与创口粘连,能促进伤面愈合,因此特别适合制作治疗烫伤、溃疡用的敷料。在纺丝液中加入锌离子还可使纤维具有抗菌作用。上海贝琼齿材有限公司(原三乐卫生材料厂)技术人员20世纪90年代初研制成功海藻酸钙纤维,90年代中期研制成功海藻酸锌钙纤维,并经干法工艺生产敷料,已在医疗领域得到临床应用。甲壳素纤维具有与海藻纤维相似的功能,以酸、碱处理工业废弃的蟹壳、虾壳等制得甲壳素,用溶剂溶解制成纺丝液后纺成纤维。浙江省已在进入21世纪后研制成功甲壳素纤维长丝,用于生产抗菌内衣和抗菌袜。

4.2.2 高强高模等新颖纤维的应用

利用芳纶的耐温、绝缘、不燃、高强、高模等特性,以湿法工艺制成的非织造制品除作绝缘材料外,还用作航空航天器、船舶、汽车等的结构材料,可制成隔热阻燃材料、高温腐蚀环境下使用的过滤材料以及装饰材料等,国内已有单位在进行应用研究。聚苯并醚唑(PBO)纤维的某些特性优于芳纶,华南理工大学已开始其湿法工艺应用研究。聚四氟乙烯(PTFE)的耐化学腐蚀性和耐热性好,可以在260℃下连

续使用,介电常数和介质损耗低,绝缘性好,难燃,防粘,耐候性好,无毒,摩擦系数低,已广泛应用于纺织与干法非织造领域上。以100%PTFE纤维为原料,采用湿法抄纸和热加固技术相结合的工艺,可制造过滤分离材料、印刷线路板原纸、隔离材料、耐热性设备零件等。

西北有色金属研究院现已可生产金属纤维(尤其是不锈钢纤维)的干法非织造烧结制品,而采用湿法工艺能得到孔径小而均匀的制品,在过滤与导电材料领域应用有良好前景。利用碳纤维、活性炭纤维优异性能的湿法非织造制品还有待开发。例如碳纤维制品经化学气相沉积、增密制成碳/碳复合刹车材料具有摩擦系数高、使用寿命长等优点,也可制成电磁波屏蔽材料、密封件、衬垫材料等。活性炭纤维湿法非织造制品可加工成纸质吸附转轮,组装成吸附一热力氧化净化设备用于净化环境,如在涂装工程中吸附严重污染环境的漆雾,消除氯相中的硫化氢等散发的恶臭。活性炭纤维制品对放射性微粒或气体有相当好的吸附效果,如吸附氡可达80%以上,吸附碘一125达90%以上,是优异的放射性防护材料,还可以用作净水机、空气净化器过滤器的脱臭材料等。

复合材料总思考题及参考答案

复合材料概论总思考题 一.复合材料总论 1.什么是复合材料?复合材料的主要特点是什么? ①复合材料是由两种或两种以上物理和化学性质不同的物质组合而成的一种多相固体材料。 ②1)组元之间存在着明显的界面;2)优良特殊性能;3)可设计性;4)材料和结构的统一 2.复合材料的基本性能(优点)是什么?——请简答6个要点 (1)比强度,比模量高(2)良好的高温性能(3)良好的尺寸稳定性(4)良好的化学稳定性(5)良好的抗疲劳、蠕变、冲击和断裂韧性(6)良好的功能性能 3.复合材料是如何命名的?如何表述?举例说明。4种命名途径 ①根据增强材料和基体材料的名称来命名,如碳纤维环氧树脂复合材料 ②(1) 强调基体:酚醛树脂基复合材料(2)强调增强体:碳纤维复合材料 (3)基体与增强体并用:碳纤维增强环氧树脂复合材料(4)俗称:玻璃钢 4.常用不同种类的复合材料(PMC,MMC,CMC)各有何主要性能特点? PMC MMC CMC(陶瓷基) 使用温度60~250℃400~600℃1000~1500℃ 材料硬度低高最高 强度较高较高较高 耐老化性能差中优 导热性能差好一般 耐化学腐蚀性能好差好 生产工艺难易程度成熟居中最复杂 生产成本最低居中最高 5.复合材料在结构设计过程中的结构层次分几类,各表示什么?在结构设计过程中的设计层次如何,各包括哪些内容?3个层次 答:1、一次结构:由集体和增强材料复合而成的单层材料,其力学性能决定于组分材料的力学性能、相几何和界面区的性能; 二次结构:由单层材料层复合而成的层合体,其力学性能决定于单层材料的力学性能和铺层几何三次结构:指通常所说的工程结构或产品结构,其力学性能决定于层合体的力学性能和结构几何。 2、①单层材料设计:包括正确选择增强材料、基体材料及其配比,该层次决定单层板的性能; ②铺层设计:包括对铺层材料的铺层方案作出合理安排,该层次决定层合板的性能; ③结构设计:最后确定产品结构的形状和尺寸。 6.试分析复合材料的应用及发展。 答:①20世纪40年代,玻璃纤维和合成树脂大量商品化生产以后,纤维复合材料发展成为具有工程意义的材料。至60年代,在技术上臻于成熟,在许多领域开始取代金属材料。 ②随着航空航天技术发展,对结构材料要求比强度、比模量、韧性、耐热、抗环境能力和加工性能都好。针对不同需求,出现了高性能树脂基先进复合材料,标志在性能上区别于一般低性能的常用树脂基复合材料。以后又陆续出现金属基和陶瓷基先进复合材料。 ③经过60年代末期使用,树脂基高性能复合材料已用于制造军用飞机的承力结构,今年来又逐步进入其他工业领域。

复合材料的发展和应用

复合材料的发展和应用 复合材料的发展和应用 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 论文格式论文范文毕业论文 全球复合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、电气、、健身器材等领域,在近几年更是得到了飞速发展。另外,纳米技术逐渐引起人们的关注,纳米复合材料的研究开发也成为新的热点。以纳米改性塑料,可使塑料的聚集态及结晶形态发生改变,从而使之具有新的性能,在克服传统材料刚性与韧性难以相容的矛盾的同时,大大提高了材料的综合性能。树脂基复合材料的增强材料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。由于高强度玻璃纤维性价比较高,因此增长率也比较快,年增长率达到10%以上。高强度玻璃纤维复合材料不仅应用在军用方面,近年来民用产品也有广泛应用,如防弹头盔、防弹服、直升飞机机翼、预警机雷达罩、各种高压压力容器、民用飞机直板、体育用品、各类耐高温制品以及近期报道

的性能优异的轮胎帘子线等。石英玻璃纤维及高硅氧玻璃纤维属于耐高温的玻璃纤维,是比较理想的耐热防火材料,用其增强酚醛树脂可制成各种结构的耐高温、耐烧蚀的复合材料部件,大量应用于火箭、导弹的防热材料。迄今为止,我国已经实用化的高性能树脂基复合材料用的碳纤维、芳纶纤维、高强度玻璃纤维三大增强纤维中,只有高强度玻璃纤维已达到国际先进水平,且拥有自主知识产权,形成了小规模的产业,现阶段年产可达500吨。 2、碳纤维 3、芳纶纤维 20世纪80年代以来,荷兰、日本、前苏联也先后开展了芳纶纤维的研制开发工作。日本及俄罗斯的芳纶纤维已投入市场,年增长速度也达到20%左右。芳纶纤维比强度、比模量较高,因此被广泛应用于航空航天领域的高性能复合材料零部件(如火箭发动机壳体、飞机发动机舱、整流罩、方向舵等)、舰船(如航空母舰、核潜艇、游艇、救生艇等)、汽车(如轮胎帘子线、高压软管、摩擦材料、高压气瓶等)以及耐热运输带、体育运动器材等。 4、超高分子量聚乙烯纤维超高分子量聚乙烯纤维的比强度在各种纤维中位居第一,尤其是它的抗化学试剂侵蚀性能和抗老化性能优良。它还具有优良的高频声纳透过性和耐海水腐蚀性,许多国家已用它来制造舰艇的高频声纳导流罩,大大提高了舰艇的探雷、扫雷能力。除在军事领域,在汽车制造、船舶制造、医疗器械、体育运动器材等领域超高分子量聚乙烯纤维也有广阔的应用前景。该纤维一经问世就引起了世界发达国家的极大兴趣和重视。 5、热固性树脂基复合材料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,主要有长纤维增强粒料、连

非织造复合材料的应用

论文 非织造复合材料的应用 Application of Nonwoven Composites 姓名: 专业: 学号: 2013年12月12日

摘要 本文是关于非织造复合材料在生活和工作上的应用。 非织造布的复合技术又称层压,是把两层或者多层相同或不同的材料通过加热、加压,有时再加上粘合剂,结合为整体的方法,成为复合材料,从而形成一种新的材料。 多种材料的复合能够发挥其中各材料的优点,克服单一材料的缺陷,扩大材料的应用范围。复合技术应用广泛,其中最典型的例子就是传统的纺粘、熔喷法,例如多层的手术服材料,表面层是防水层,中间层是有阻隔作用的透气膜,贴身的内层是柔软舒适的棉纤维材料。多层复合技术除了可以加工一般的纤维材料外,还可以加工如泡沫海绵、木材、塑料和金属等其他材料,制成如夹板、挡风玻璃和复合铝合金板等复合材料,并应用在各种工业领域的很多产品中。非织造布也可以通过复合技术用来提高其附加值,扩大应用范围,并渗透到很多新的领域中去。 关键词:复合材料;非织造;非织造复合材料;非织造复合材料应用

ABSTRACT This article is about the non-woven composite material in the application of life and work. Also called laminated nonwovens composite technology, is to put the two layer or layers of same or different materials by heat, pressure, sometimes combined with adhesive, combination method for overall, become a composite material, thus forming a kind of new material. A composite of a variety of materials can play the advantages of various materials, to overcome the defects of the single material, enlarge the range of materials. Composite technology widely used, one of the most typical example is the conventional spun-bonded, melt-blown method, such as multilayer surgery clothing materials, surface layer is a waterproof layer, middle layer is a barrier for breathable membrane, close-fitting lining is soft and comfortable cotton material. Multi-layer composite technology in addition to processing general fiber material, can also processing such as foam sponge, wood, plastic and other materials such as metals, such as splint made, windshield, and composite materials, composite aluminum alloy plates and application in various industrial fields of many products. Nonwovens can also through the composite technology used to improve its added value, expand the application range, and penetration into many new areas. Key words:Composite materials; Nonwovens; Non-woven composite material; Non-woven composite material application

熔喷法非织造布生产流程概述

1熔喷法非织造布生产流程概述 熔喷法非织造布是20世纪50年代首先在美国研制成功的,我国也曾在60年代初进行过研制。它由高熔融指数的聚丙烯切片直接纺丝成布,是一种高新技术产品。目前,美国的年产量约为l5万,t我国的年产量为5000t。熔喷法非织造布的生产过程是:将聚丙烯切片(FR400-1200)通过螺杆挤压机使其熔融,经过喷丝孔将其喷出成为纤维状,并在高速(13000m/min)热气流的喷吹下,使之受到强大拉伸,形成极细的短纤维,这些短纤维被吸附在成网帘上,由于纤维凝聚成网后仍能保持较高的温度,从而使纤维间相互粘连成为熔喷法非织造布,最后进行成卷打包。其生产流程如图1所示。 1.螺杆挤出机; 2.计量泵; 3.熔喷装置; 4.接收网; 5.卷绕装置; 6.喂料装置图1 熔喷法非织造布生产流程图 熔喷法非织造布连续性生产线的设备高约6m,宽约5m,长约20m,其生产设备如下: (1)螺杆挤压机:螺杆直径一般为100~120mm,长/径比为30,其目的是将切片熔化。 (2)计量泵:其作用是精确计量,控制产量和纤维的细度,为齿轮泵,将熔体连续输送到喷丝头。 (3)熔体过滤器:其作用是将熔体中的杂质过滤掉,以免堵塞喷丝孔。

(4)输送网帘:将熔喷纤维均匀接收铺在网上,向前输送,其下面有吸风机,将上面下来的热风排出。 (5)纺丝箱体:是熔喷工艺的关键设备,有1块长条形喷丝板,板上布满一长列喷丝孔,一般每m长约有1500个喷孔。喷丝板两侧面装有热空气喷管,下装有热空气喷孔,与喷丝孔成50b角,使纤维喷出之后,即刻用高速热空气进行气流拉伸,把纤维吹断,成为超细纤维。 (6)喂料系统:由3个计量斗组成,分别用于计量白色切片、色母粒、添加剂,3种组分进入下面的混合搅拌器混合均匀,即投入生产。(7)热风机与加热器:提供纺丝气流拉伸时所用的热空气的温度与压力,用电加热,耗电量较大。 (8)卷取机采用全自动卷取,将熔喷布成卷包装。熔喷法非织造布的纤维特点是超细,其纤维直径最小可达到,一般在1~5Lm之间。纤维越细,熔喷布质量越好,但产量相对减少。由于纤维超细,其比表面积大,吸附能力强,这是熔喷布最突出的优点。

纺织结构复合材料中的纺织品

纺织结构复合材料中的纺织品 刘洪玲 (东华大学纺织学院,上海,200051) 摘 要:本文从结构的角度分别综述纺织结构复合材料中的几种纺织品:机织物、编织物、针织物和非织造布,分析各种织物的结构特点及性能,同时也指出了各种织物应用于复合材料时存在的不足。 关键词:纺织品,复合材料,结构,特性 中图分类号:TS10616 文献标识码:A 文章编号:1004-7093(2001)10-0002-05 1 概述 利用纺织品作为增强材料与基体相结合所形成的复合材料称为纺织结构复合材料。应用于复合材料的纺织品,广义上包括纤维束、纱线、机织物、针织物、编织物及非织造布等。由于纤维束和纱线并不是纺织所特有的,因此,一般只将机织物、针织物、编织物及非织造布等作为应用于复合材料的纺织品[1~3]。 以纺织品作为增强结构的纺织结构复合材料的应用由来已久。早在一百多年前,就出现了用机织物与橡胶复合制造的轮胎,以后又陆续出现了充气筏、传送带、篷面材料、灯箱材料等柔性纺织结构复合材料。20世纪50年代,刚性纺织结构复合材料诞生了,它具有比强度高、比模量大的优点,可作为金属和木材的替代物,能够显著减轻重量[4]。但这类层压织物复合材料的层间剪切强度低,易分层,这主要是由于织物层间仅靠性能较低的基体粘结。为了解决分层问题,人们采取了很多措施,主要包括基体改性、厚度方向缝纫和衬入纤维,但这些方法不仅成本较高,而且还不能从根本上解决分层问题[5]。三维纺织结构复合材料能够从根本上解决分层问题,这类纺织品包括三 收稿日期:2001-03-27 作者简介:刘洪玲,女,1973年生,博士研究生。从事纺织材料及纺织品的开发研究。维机织物、三维编织物、多轴向缝编针织物等。在这类结构中,纤维束在空间相互交错、交织形成一个整体结构,从而在厚度方向引入增强纤维,提高了复合材料的层间剪切强度和损伤容限,因此它不会分层。这类结构的另一优点是可以加工各种不同形状的预型件,在浸渍前最终产品已经预成型,因而避免了由切割加工引起的性能下降[3,6]。因此,近几年来三维纺织结构复合材料的发展极为迅速,各种新型织机及其相应的产品不断出现,其性能研究也逐步深入,从而大大推动了纺织结构复合材料的发展与应用[7,8]。本文拟从结构的角度分析纺织结构复合材料中机织物、编织物、针织物和非织造布,分析各种织物的结构特点及性能(而不是从具体加工工艺的角度分析各种织物),同时也指出了各种织物存在的不足。 2 机织物 机织物是应用于纺织结构复合材料中最常见的纺织品。它既有平面二轴向结构,也有平面多轴向结构,还有空间三维结构。 2.1 平面机织物 2.1.1 平面二轴向机织物 根据织物组织结构,平面二轴向机织物可以分为以下几种:①平纹织物,它是机织物中最简单的组织,经纬纱交织次数最多。当经纬纱号数、密度相同时,可织成经纬向各向同性的增强结构。 ②斜纹织物,它较平纹织物有更好的变形能力。

非织造布主要实用工艺技术及特性

非织造布主要工艺技术及特性 1、纺粘非织造布技术 纺粘非织造布是利用化学纤维纺丝成型原理,将聚合物挤出、拉伸而形成连续长丝后铺置成网,纤网再经过自身粘合、热粘合、化学粘合或机械加固方法制成非织造布。在纺粘非织造布中,丙纶纺粘布比重最大可占到70%左右,其次是涤纶纺粘布约占18%左右,另外还有锦纶纺粘布及少量的功能化纺粘布。 丙纶纺粘布的特性: (1)丙纶纺粘布以聚丙烯树脂为主要生产原料,密度仅0.91,较多元酯、锦纶等材质为轻;(2)同基重制品厚度较厚,具有蓬松性; (3)成品柔软度适中,具有舒适感; (4)拨水透气性好。PP树脂不吸水,含水率零,制品拨水性佳,且由100%纤维组成,具有多孔性,制品透气性佳,易保持布面干爽; (5)无毒、无刺激性。PP纺粘制品不含其他化学成分,无毒、无异味且不刺激人体皮肤;(6)抗化学药剂。PP树脂属化学成分钝性物质,抗化学侵蚀强度佳,产品不受侵蚀而影响强度; (7)抗菌性较好。不发霉并能隔离存在液体细菌及虫类的侵蚀; (8)物理机械性能佳。制品强度较一般短纤产品为佳,强度无方向性,纵横向强度相近;(9)加工容易。PP树脂属热可塑型树脂,除可以用一般针车加工外,亦可以用高周波热熔缝合方式加工; 涤纶纺粘布的特性:

(1)高强度,具有较好的拉力强度; (2)具有良好的耐热性,可在120℃环境中长期使用,在150℃环境中也可使用一段时间;(3)耐老化、抗紫外线、延伸率高、隔音; (4) 具有较好的稳定性和透气性; (5) 耐腐蚀性较好,对酸及一般非极性有机溶剂有极强的抵抗力; (6)无毒、耐微生物、能防蛀、不受霉菌等作用; 纺粘非织造布广泛应用于家庭用品、包装用品、装饰行业、农业用布、防水材料、高档透气(湿)防水材料基布、过滤材料、绝缘材料、电器、加固材料、支撑材料、汽车装饰材料、复合膜基布、婴儿和成人尿布、卫生巾、防护用品、一次性卫生材料等领域。 纺粘无纺布工艺流程 聚合物(聚丙烯+回料)——大螺秆高温熔融挤出——过滤器——计量泵(定量输送)——纺丝(纺丝入口上下拉伸抽吸)——冷却——气流牵引——网帘成网——上下压辊(加固)——轧机热轧(加固)——卷绕——倒布分切——称重包装——成品入库 纺粘无纺布的技术类型 世界上纺粘无纺布技术主要有德国莱芬的莱科菲尔技术、意大利的STP技术、日本的神户制钢技术等。当前状况,尤其以莱芬技术成为世界上的主流技术。目前已经发展到第四代技术。特点是采用负压超高速气流牵伸,纤维能够被拉伸到1但尼尔左右。国已经有很多企业进行了仿制,由于其核心技术有许多前沿性的问题尚未解决或掌握,国设备制造企业要想达到莱芬技术水平尚待时日。

非织造布加工工艺

无纺布加工工艺 无纺布加工工艺的方法有机械加工、热粘合、化学粘合、射流喷网、纺丝成网、熔喷法、湿法和其他方法。 第一节机械加工 机械加固非织造布中大部分是针刺法机械加固而成的,这里主要介绍针刺法非织造工艺。 目前世界上的干法非织造布中,针刺法非织造布占40%以上,是非织造布的重要加工方法。由于针刺技术的不断发展,针刺产品的用途越来越广,不仅在民用方面、工业方面,而且在国防工业方面都得到了广泛应用,例如:土工合成材料、地毯、汽车内饰材料、造纸毛毯、过滤材料、合成革基布及耐高温复合材料等。 基本原理是纤维经开松、梳理成网后,喂入针刺机,针刺机中截面为三角形(或其它形状〕且棱边带有钩刺的针,对蓬松的纤维网进行反复针刺,当成千上万的刺针进入纤网时,刺针上的钩刺就带住纤网表面的一些纤维随刺针穿过纤网,同时,由于摩擦力的作用,使纤网收到压缩。刺针刺入一定深度后回升,因钩刺顺向而使纤维以垂直状态留在纤网内,起加固作用,这就制成了具有一定厚度和强力的针刺法非织造布。 图1 高频针刺机 刺针是针刺机的关键器件,一般有带有弯头的针柄、针腰(有时和针柄合在一起〕、针叶和针尖等四部分组成。针刺工艺对刺针的基本要求主要有以下两点:(1〕刺针的平直度好,几何尺寸精确,表面光滑,钩刺无毛刺,针尖形状一致。(2〕刺针的弹性好,耐磨损。这样刺针在穿刺过程中,才能承受巨大的负荷,不易折断,并有较长的使用寿命。 目前世界上比较著名的刺针制造公司是美国的福斯脱(Foster〕;德国的胜家(Singer〕、格罗兹-贝克尔特(Groz-Beckert〕、杰克(Jecker);日本的风琴和英国的针叶公司(Needle Industris〕等。 针刺法非织造布的应用非常广泛。可用于家用装饰、地毯、毛毯、汽车内饰、过滤材料、土工合成材料、建筑、农用丰收布等。

碳纤维及其复合材料的发展及应用_上官倩芡

第37卷第3期上海师范大学学报(自然科学版)Vol.37,N o.3 2008年6月J ou rnal of ShanghaiNor m alUn i versity(Natural S ci en ces)2008,J un 碳纤维及其复合材料的发展及应用 上官倩芡,蔡泖华 (上海师范大学机械与电子工程学院,上海201418) 摘要:叙述了碳纤维的结构形态、分类以及在力学、物理、化学方面的性能,介绍了碳纤维增强复合材料的特性,着重阐述了碳纤维增强树脂基复合材料中基体的分类、选择和应用,指出了碳纤维及其复合材料进一步发展的趋势. 关键词:碳纤维;复合材料 中图分类号:O636文献标识码:A文章编号:1000-5137(2008)03-0275-05 碳纤维作为一种高性能纤维,具有高比强度、高比模量、耐高温、抗化学腐蚀、耐辐射、耐疲劳、抗蠕变、导电、传热和热膨胀系数小等一系列优异性能.此外,还具有纤维的柔曲性和可编性[1~3].碳纤维既可用作结构材料承载负荷,又可作为功能材料发挥作用.因此碳纤维及其复合材料近几年发展十分迅速.本文作者就碳纤维的特性、分类及其在复合材料领域的应用等内容进行介绍. 1碳纤维特性、结构及分类 碳纤维是纤维状的碳材料,由有机纤维原丝在1000e以上的高温下碳化形成,且含碳量在90%以上的高性能纤维材料.碳纤维主要具备以下特性:1密度小、质量轻,碳纤维的密度为1.5~2g/c m3,相当于钢密度的1/4、铝合金密度的1/2;o强度、弹性模量高,其强度比钢大4~5倍,弹性回复为100%;?热膨胀系数小,导热率随温度升高而下降,耐骤冷、急热,即使从几千摄氏度的高温突然降到常温也不会炸裂;?摩擦系数小,并具有润滑性;?导电性好,25e时高模量碳纤维的比电阻为775L8/c m,高强度碳纤维则为1500L8/c m;?耐高温和低温性好,在3000e非氧化气氛下不熔化、不软化,在液氮温度下依旧很柔软,也不脆化;?耐酸性好,对酸呈惰性,能耐浓盐酸、磷酸、硫酸等侵蚀[4~7].除此之外,碳纤维还具有耐油、抗辐射、抗放射、吸收有毒气体和使中子减速等特性. 碳纤维的结构取决于原丝结构和碳化工艺,但无论用哪种材料,碳纤维中碳原子平面总是沿纤维轴平行取向.用X-射线、电子衍射和电子显微镜研究发现,真实的碳纤维结构并不是理想的石墨点阵结构,而是属于乱层石墨结构[8],如图1所示.构成此结构的基元是六角形碳原子的层晶格,由层晶格组成层平面.在层平面内的碳原子以强的共价键相连,其键长为0.1421n m;在层平面之间则由弱的范德华力相连,层间距在0.3360~0.3440n m之间;层与层之间碳原子没有规则的固定位置,因而层片边缘参差不齐.处于石墨层片边缘的碳原子和层面内部结构完整的基础碳原子不同.层面内部的基础碳原子所受的引力是对称的,键能高,反应活性低;处于表面边缘处的碳原子受力不对称,具有不成对电子,活性 收稿日期:2008-01-04 基金项目:上海市教委科研基金项目(06D Z034). 作者简介:上官倩芡(1974-),女,上海师范大学机械与电子工程学院副教授.

非织造布用纤维及其产品应用

非织造布用纤维及其产品应用 李虹,章伟 (中原工学院,河南郑州450007) 摘要:当今非织造工业发展迅猛,其纤维原料的来源广泛,产品的应用范围在不断扩大。阐述了目前非织造布纤维的发展特点,着重说明了一些特种纤维的性能及其在非织造工业中的应用。介绍了非织造产品的应用领域及其使用的纤维原料和采用的加工方法。 关键词:非织造工业;纤维原料;特种纤维;非织造产品;应用领域 中图分类号:TS171.9 文献标识码:A 文章编 号:1002 3348 (2005) 05 0019 04 非织造布是纺织工业中最具潜力最有发展前途的新兴领域,被誉为纺织工业中的“朝阳工业”,其发展水平和程度已成为一个国家或地区纺织工业技术进步的重要标志之一,并在一定程度上也反映了这个国家或地区的整体工业化发展水平。非织造布生产具有原料来源广、工艺流程短、产品产量高、成本低、生产效率高等特点,使其在过去的20多年中,一直保持着发展的势头,产品的应用范 围在不断扩大。无论是在航天航空、环保治理、农业技术、医疗保健还是人们的日常生活等领域,非织造布已成为深受产业部门重视,并且愈来愈受消费者青睐 的重要产品,其市场竞争亦日趋激烈。 1非织造布用纤维 非织造工业的进步很大程度依赖于纤维原料的发展。50年前,非织造工业使用的纤维原料中天然纤维占了一半左右,当时化纤工业能提供给非织造布生产使用的原料主要是粘胶和涤纶纤维。随着化纤工业的技术进步,今天的非织造布生产中纤维原料的使用发生了巨大变化,出现了不少非织造生产专用纤维和差别化纤维,如双组份、超细、特殊截面合纤等,可供选择的纤维原料范围愈来愈广,能够满足不同产品的使用要求。当今非织造布用纤维的发展特点主要表现在以下两方面: 1.1化学纤维的广泛使用 非织造布生产所用纤维原料中化学纤维占85%,天然纤维占15%。化学纤维中使用最多的是聚酯(占总量的一半左右)、聚丙烯、粘胶、聚乙烯及少量聚酰胺。与天然纤维相比,化学纤维的长度、线密度一致性好,并可按生产工艺控制纤维的长度、线密度、截面、卷曲度等性能指标,且化学纤维几乎不含杂质,这就使非织造纤维的准备工序得以简化。更重要的是化学纤维的机械特性如强度、伸长度、耐磨性等优于天然纤维,生产中可按产品用途与非织造生产加工技术要求来选择纤维。 1.2特种纤维在非织造工业中的应用 高分子纤维材料向高性能化、高功能化方向的发展,促进了非织造生产中特种性能纤维的不断出现。这类纤维虽然价格昂贵,但它可满足特殊用途产品的要求,可使非织造产品进入高功能、高技术领域,产品可被广泛用于航天航空、海洋工程、化工电子、新型土木建筑、生命科学、医疗卫生等领域。这类特殊纤维主要包括: (1)复合纤维:复合纤维也称双组份纤维。用于非织造布领域的复合纤维有皮芯型、并列型、海岛型和剥离型4种类型。并列型与偏芯型纤维可加工成具有自卷取性或热粘合性的纤维,如具有皮芯结构的ES纤维热粘合纤维,皮层熔点为110~130℃,可用作卫生巾、尿布、一次性保健产品、复合产品基布、人造革基布等。海岛型与剥离型纤维可获得超细纤维的功效,具有手感柔软,比表面积大,防水

SMC复合材料的应用和特点

SMC复合材料是Sheet molding compound的缩写,即片状模塑料。主要原料由GF (专用纱)、UP (不饱和树脂)、低收缩添加剂,MD (填料)及各种助剂组成。它在二十世纪六十年代初首先出现在欧洲,在1965年左右,美、日相继发展了这种工艺。 我国于80年代末,引进了国外先进的SMC生产线和生产工艺。SMC复合材料及其SMC模压制品,具有优异的电绝缘性能、机械性能、热稳定性、耐化学防腐性。所以SMC制品的应用范围相当广泛。现在发展趋势是SMC复合材料最终取代BMC材料。 材料中以纤维增强材料应用广、用里大。其特点是比重小、比强度和比模量大。例如碳纤维与环氧树脂复合的材料,其比强度和比模量均比钢和铝合金大数倍,还具有优良的化学稳定性、减摩耐磨、自润滑、耐热、耐疲劳、耐蠕变、消声、电绝缘等性能。石墨纤维与树脂复合可得到膨胀系数几乎等于零的材料。纤维增强材料的另一个特点是各向异性,因此可按制件不同部位的强度要求设计纤维的排列。以碳纤维和碳化硅纤维增强的铝基复合材料,在500C时仍能保持足够的强度。

材料成型工艺灵活,其结构和性能具有很强的可设计性。用模具一次成型法制造各种构件,可提高结构强度,通过纤维种类和不同排布的设计,可提高构件不同部位的性能。通过调节复合材料各组分的成分、构成及排列方式,既可使构件在不同位置承受不同的作用力,还可制成兼有刚性、韧性和塑性等矛盾性能的复合材料多功能产品,这些都是传统材料所不具备明显海洋气候的地下环境时其腐蚀危害更为明显,再加上地铁工程的杂散电流腐蚀,大大降低了金属材料的使用年限。的优点。复合材料疏散平台与电缆支架的应用技术中,复合材料性能的“可设计性”起到很大作用。 杭州金盟道路设施有限公司是一家专注于复合材料检查井盖以及复合材料整体技术解决方案的国家高新技术企业。在SMC复合材料的应用中我们也有丰富的经验,如果想了解更多复合材料产品,可以登录我们官网咨询。

无纺布非织造布常识

无纺布(非织造布)常识 一、无纺布(非织造布)的概念以及用途: 无纺布(非织造布)是一种不需要纺纱织布而形成的织物,只是将纺织短纤维或者长丝进行定向或随机撑列,形成纤网结构,然后采用机械、热粘或化学等方法加固而成。简单的讲就是:它不是由一根一根的纱线交织、编结在一起的,而是将纤维直接通过物理的方法粘合在一起的,所以,当你拿到你衣服里的粘称时,就会发现,是抽不出一根根的线头的。非织造布突破了传统的纺织原理,并具有工艺流程短、生产速度快,产量高、成本低、用途广、原料来源多等特点。 它的主要用途大致可分为: (1)医疗卫生用布:手术衣、防护服、消毒包布、口罩、尿片、妇女卫生巾等; (2)家庭装饰用布:贴墙布、台布、床单、床罩等; (3)跟装用布:衬里、粘合衬、絮片、定型棉、各种合成革底布等; (4)工业用布:过滤材料、绝缘材料、水泥包装袋、土工布、包覆布等; (5)农业用布:作物保护布、育秧布、灌溉布、保温幕帘等; (6)其它:太空棉、保温隔音材料、吸油毡、烟过滤嘴、袋包茶叶袋等。 二、无纺布(非织造布)的技术特点与分类: (一)无纺布(非织造布)的技术特点: 1,多学科交叉 2,工艺流程短程化,劳动生产率高 3,生产速度高,产量高 4,可应用纤维原料范围广 5,工艺变化多,技术纺织品特征明显 6,资金规模大,技术设计要求高 在此,我们将各种设备的生产速度做了一个比较,大家对无纺布(非织造)的生产速度有一个对比了解: 生产方法机型相对生产速度 织机自动有梭织布机 1 无梭织布机10 针织纬编大圆机28 高速经编机71 非织造 缝编机90 针刺机(4m工作宽度)125 针刺机(特宽幅)360 黏合法生产线600 热轧法生产线1800 纺丝成网法生产线200--2000 湿法生产线2300--10000 (二)无纺布(非织造布)分类 1,按照生产工艺性质不同,可分为三大类:干法、聚合物挤压成网法、湿法,目前国内外最多的生产工艺是干法、聚合物挤压成网法。 2,按照加固技术来分 (1)水刺加固:水刺布;

复合材料的发展前景,发展与应用

复合材料的发展及应用 随着科学技术迅速发展,特别是尖端科学技术的突飞猛进,对材料性能提出越来越高,越来越严和越来越多的要求。在许多方面,传统的单一材料已不能满足实际需要。这时候复合材料就出现在了这百家争鸣的舞台上。 基本概论 复合材料是由两种或两种以上物理和化学性质不同的物质组合而成的一种多相固体材料。此定义来自ISO。在复合材料中,通常有一相为连续相,称为基体;另一相为分散相,称为增强材料。从上述定义中可以看出,复合材料是两个或多个连续相与一个或多个分散相在连续相中的复合,复合后的产物为固体时才称为复合材料。所以我们可根据增强材料与基体材料的名称来给复合材料命名,增强基体复合材料。如:玻璃钎维环氧树脂复合材料,可写作玻璃/环氧复合材 料。 分类与性能 按增强材料形态分类可分为(1)连续纤维复合材料;(2)短纤维复合材料;(3)粒状填料复合材料;(4)编织复合材料。按增强纤维种类分类可分为(1)玻璃纤维复合材料;(2)碳纤维复合材料;(3)有机,金属,陶瓷纤维复合材料。在此篇文章中主要讨论以基体材料分类的几种复合材料。1.聚合物基复合材料——比强度,比模量大;耐疲劳性好;减震性好;过载时安全性好;具有多种功能性;

有很好的加工工艺性。2金属基复合材料——高比强度,高比模量;导热,导电性能;热膨胀系数小,尺寸稳定性好;良好的高温性能;耐磨性好;良好的疲劳性能和断裂韧性;不吸潮,不老化,气密性好。此外还有陶瓷,水泥基复合材料,都有与上类似的特点。 基体材料 一:金属材料 选择基体的原则:使用要求,组成特点,基体金属与增强物的相 容性。 结构复合材料的基体:450℃以下的轻金属基体(“铝基和镁基”用于航天飞机,人造卫星,空间站,汽车发动机零件,刹车盘等);450-700℃的复合材料的金属基体(“钛合金”用于航天发动机);1000℃以上的高温复合材料的金属基体(“镍基,铁基耐热合金和金属间化合物”用于燃气轮机)。 二:陶瓷材料 陶瓷是金属和非金属元素的固体化合物,其键合为共价键或离子键,与金属不同,它们不含有大量的电子。一般而言,陶瓷具有比金属更高的熔点和硬度,化学性质非常稳定,耐热性,抗老化性皆佳。常用的陶瓷基体主要包括玻璃(无机材料高温烧结),玻璃陶瓷,氧化物陶瓷(MgO,Al2O3,SiO2,莫来石等),非氧化物陶瓷(氮化物,碳化物,硼化物和硅化物等)。 三:聚合物材料

复合材料结构

复合材料结构设计的特点 (1) 复合材料既是一种材料又是一种结构 (2) 复合材料具有可设计性 (3) 复合材料结构设计包含材料设计 复合材料区别于传统材料的根本特点之一可设计性好(设计人员可根据所需制品对力学及其它性能的要求,对结构设计的同时对材料本身进行设计) 具体体现在两个方面1力学设计——给制品一定的强度和刚度、2功能设计——给制品除力学性能外的其他性能 复合材料力学性能的特点 (1) 各向异性性能材料弹性主方向:模量较大的一个主方向称为纵向,用字母L表示,与其垂直的另一主方向称为横向,用字母T表示。通常的各向同性材料中,表达材料弹 )和ν(泊松比)或剪切弹性模量G。 对于复合材料中的每个单层,纵向弹性模量E L、横向弹性模量E T、纵向泊松比νL (或横向泊松比νT)、面内剪切弹性模量G LT。 耦合现象:拉剪耦合与剪拉耦合、弯扭耦合与扭弯耦合 (2) 非均质性 耦合变形:层合结构复合材料在一种外力作用下,除了引起本身的基本变形外,还可能引起其他基本变形。 (3)层间强度低 在结构设计时,应尽量减小层间应力,或采取某些构造措施,以避免层间分层破坏。 研究复合材料的刚度和强度时,基本假设: (1) 假设层合板是连续的。由于连续性假设,使数学分析中的一些连续性概念、极限概念以及微积分等数学工具都能应用于力学分析中。 (2)假设单向层合板是均匀的,多向层合板是分段均匀的。 (3) 假设限于单向层合板是正交各向异性的:即认为单向层合板具有两个相互垂直的弹性对称面。 (4) 假设限于层合板是线弹性的:即认为层合板在外力作用下产生的变形与外力成正比关系,且当外力移去后,层合板能够完全恢复其原来形状。 (5) 假设层合板的变形是很小的。 上述五个基本假设,只有多向层合板的分段均匀性假设和单向层合板的正交各向异性假设,与材料力学中的均匀性假设和各向同性假设有区别。 平面应力状态与平面应变状态 平面应力状态:单元体有一对平面上的应力等于0。(σz=0,τzx=0,τzy =0) 平面应变状态(平面位移):εz=0(即ω=0),τzx=0(γ31=0),τzy =0(γ32=0 ), σz一般不等于0。 复合材料连接方式 复合材料连接方式主要分为两大类:胶接连接与机械连接。胶接连接:受力不大的薄壁结构,尤其是复合材料结构;机械连接:连接构件较厚、受力大的结构。

天然纤维非织造物增强复合材料概述

2007年第29卷第1期中国麻业科学PLANTFIBERSCIENCESINCHINA45文章编号:1673—7636(2007)01—0045—04 天然纤维非织造物增强复合材料概述 兰红艳,靳向煜 (东华大学非织造材料与工程系,上海.200051) 摘要:本文阐述了天然纤维复合材料的现状及发展趋势,说明了麻纤维在复合材料应用领域有着广阔的发展前景。 关键词:天然纤维;非织造;增强;复合材料 中图分类号:TSl02.2+2文献标志码:B 1天然纤维增强复合材料简介 材料是国民经济和社会发展的基础和先导,与能源、信息并列为现代高科技的三大支柱。随着世界经济的快速发展和人类生活水平的提高,以及健康意识和消费意识的增强与成熟,人们对材料及其产品的需求日益增长,且越来越认识到环境问题的重要性,环境材料已成为国际高科技新材料研究中的一个新领域。各国在研究具有净化环境、防止污染、替代有害物质、减少废弃物、资源再利用等方面做了大量工作,并取得了重大进展¨1。目前,各个行业都致力于传统材料向环境材料的过渡或转型,绿色工程已经以其不可阻挡之势迅猛发展起来。在环境材料中,天然纤维以其资源丰富、可再生且能自然降解的优势占据了重要地位,并且扮演越来越重要的角色。 复合材料是适应现代科学技术发展而涌现出的具有强大生命力的材料,它由两种或两种以上性质不同的材料,通过各种工艺组合而成。复合材料的各个组成材料在性能上起协同作用,得到单一材料无法比拟的综合性能。它具有刚度大、强度高、质量轻等特点,可根据使用条件进行设计与制造,以满足各种特殊用途,从而极大地提高了工程结构的性能陋】。天然纤维复合材料由天然纤维和基体组成。纤维作为增强体分散在基体中,起最主要的承载作用。目前已经把麻、竹纤维大量用作木材、玻璃纤维的替代品来增强聚合物基体,与合成纤维相比,天然纤维具有价廉质轻、比强度和比模量高等优良特性,最为关键的是天然纤维属可再生资源,可自然降解,不会对环境构成负担。以天然纤维为增强体的复合材料同样具有优良的性能,随着技术的提高,应用领域已从航空航天和国防军工扩展到建筑与土木工程、陆上交通运输、船舶和近海工程、化工防腐、电气与电子、体育与娱乐用品、医疗器械与仿生制品以及家庭办公用品等各个部f-jb】。 在众多的天然纤维中麻类纤维的强度最好,而且麻类植物易种植,收获期短,产量高。尤其在石油资源日益短缺、木材资源日益受到保护的21世纪,麻类纤维的优良特性正好满足人们追求自然、绿色、环保的要求。麻纤维与玻璃纤维、碳纤维相比具有以下特点:①单纤维粗细不均匀,支数和纤维根数在长度方向上不确定;②纤维有很多支叉;③纤维是亲水性的,自然状态下吸收大量水分。用天然植物纤维作为复合材料的增强体,首先需要解决的是亲水性强的纤维与亲油性强的基体之间的匹配问题;其次是天然纤维如何在基体中均匀分散的问题。近几年来,把天然纤维作为复合材料增强体使用的研究主要集中在以下几个方面;①纤维的表面处理机理和处理工艺的研究;②与天然纤维匹配的基体树脂的研究;③天然纤维增强体的制备方法和工艺研究;④天然纤维复合材料成型工艺的研究。其中,麻纤维的表面改性和增强体的制备是其中较为基础的两个环节H】。 麻纤维非织造布结构中,纤维束缠结,而且彼此之间存在较大的摩擦力.通过针刺工艺可以 收稿日期:2006—09—20 作者简介:兰红艳(1977一).女。在读硕士研究生。

无纺布生产工艺

无纺布生产工艺 无纺布是一种不需要纺纱织布而形成的织物,只是将纺织短纤维或者长丝进行定向或随机撑列,形成纤网结构,然后采用机械、热粘或化学等方法加固而成。简单的讲就是:它不是由一根一根的纱线交织、编结在一起的,而是将纤维直接通过物理的方法粘合在一起的,所以,当你拿到你衣服里的粘称时,就会发现,是抽不出一根根的线头的。非织造布突破了传统的纺织原理,并具有工艺流程短、生产速度快,产量高、成本低、用途广、原料来源多等特点。 它的主要用途大致可分为: (1)医疗卫生用布:手术衣、防护服、消毒包布、口罩、尿片、妇女卫生巾等;(2)家庭装饰用布:贴墙布、台布、床单、床罩等; (3)跟装用布:衬里、粘合衬、絮片、定型棉、各种合成革底布等; (4)工业用布:过滤材料、绝缘材料、水泥包装袋、土工布、包覆布等; (5)农业用布:作物保护布、育秧布、灌溉布、保温幕帘等; (6)其它:太空棉、保温隔音材料、吸油毡、烟过滤嘴、袋包茶叶袋等。 无纺布的分类: 一、水刺无纺布 水刺工艺是将高压微细水流喷射到一层或多层纤维网上,使纤维相互缠结在一起,从而使纤网得以加固而具备一定强力。 二、热合无纺布 热粘合无纺布是指在纤网中加入纤维状或粉状热熔粘合加固材料,纤网再经过加热熔融冷却加固成布。 三、浆粕气流成网无纺布

气流成网无纺布又可称做无尘纸、干法造纸无纺布。它是采用气流成网技术将木浆纤维板开松成单纤维状态,然后用气流方法使纤维凝集在成网帘上,纤网再加固成布。 四、湿法无纺布 湿法无纺布是将置于水介质中的纤维原料开松成单纤维,同时使不同纤维原料混合,制成纤维悬浮浆,悬浮浆输送到成网机构,纤维在湿态下成网再加固成布。 五、纺粘无纺布 纺粘无纺布是在聚合物已被挤出、拉伸而形成连续长丝后,长丝铺设成网,纤网再经过自身粘合、热粘合、化学粘合或机械加固方法,使纤网变成无纺布。六、熔喷无纺布 熔喷无纺布的工艺过程:聚合物喂入---熔融挤出---纤维形成---纤维冷却---成网---加固成布。 七、针刺无纺布 针刺无纺布是干法无纺布的一种,针刺无纺布是利用刺针的穿刺作用,将蓬松的纤网加固成布。 八、缝编无纺布 缝编无纺布是干法无纺布的一种,缝编法是利用经编线圈结构对纤网、纱线层、非纺织材料(例如塑料薄片、塑料薄金属箔等)或它们的组合体进行加固,以制成无纺布。

复合材料的发展和应用的论文

复合材料的发展和应用的论文 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万吨,欧洲汽车复合材料用量到2003年估计可达万吨。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年的用量达万吨,汽车等领域的用量仅为万吨。不过从全球范围看,汽车工业是复合材料最大的用户,今后发展潜力仍十分巨大,目前还有许多新技术正在开发中。例如,为降低发动机噪声,增加轿车的舒适性,正着力开发两层冷轧板间粘附热塑性树脂的减振钢板;为满足发动机向高速、增压、高负荷方向发展的要求,发动机活塞、连杆、轴瓦已开始应用金属基复合材料。为满足汽车轻量化要求,必将会有越来越多的新型复合材料将被应用到汽车制造业中。与此同时,随着近年来人们对环保问题的日益重视,高分子复合材料取代木材方面的应用也得到了进一步推广。例如,用植物纤维与废塑料加工而成的复合材料,在北美已被大量用作托盘和包装箱,用以替代木制产品;而可降解复合材料也成为国内外开发研究的重点。 另外,纳米技术逐渐引起人们的关注,纳米复合材料的研究开发也成为新的热点。以纳米改性塑料,可使塑料的聚集态及结晶形态发生改变,从而使之具有新的性能,在克服传统材料刚性与韧性难以相容的矛盾的同时,大大提高了材料的综合性能。 树脂基复合材料的增强材料 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。由于高强度玻璃纤维性价比较高,因此增长率也比较快,年增长率达到10%以上。高强度玻璃纤维复合材料不仅应用在军用方面,近年来民用产品也有广泛应用,如防弹头盔、防弹服、直升飞机机翼、预警机雷达罩、各种高压压力容器、民用飞机直板、体育用品、各类耐高温制品以及近期报道的性能优异的轮胎帘子线等。石英玻璃纤维及高硅氧玻璃

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