紡織復合材料課件

Textile-reinforcedCompositeMaterails紡織復合材料Textile-reinforcedCompositeM中國聚氨酯870萬噸(2013年)中國聚氨酯工業(yè)協(xié)會(CPUIA)近日宣布，中國已經(jīng)成為世界最大的聚氨酯產品生產地。CPUIA指出，2013年中國聚氨酯產品產量達到870萬噸，產量占到全球總產量的40%以上，相比2012年攀升了12%。隔熱材料領域、汽車和水基聚氨酯材料領域的使用有大幅增長。該協(xié)會估計，2014年～2015年，隔熱板行業(yè)將為中國硬質聚氨酯泡沫再添31萬～38萬噸的需求。中國玻璃纖維119萬噸(2013年)2013年，我國出口玻璃纖維及其制品共119萬噸，與去年同期相比僅下降了1.6%，出口金額為19.2億美元，與去年同期相比下降了1.31%。進口玻璃纖維及制品23.3萬噸，與去年同期相比增長了14.52%，進口金額9.47億美元，增長了3.84%。全行業(yè)實現(xiàn)貿易順差8.94億美元。2013年中國玻璃纖維行業(yè)境外建廠已取得實質效果，巴西、埃及等地產能釋放投產?！袊鴱秃喜牧?，行業(yè)資訊中國聚氨酯870萬噸(2013年)中國玻璃纖維1192013年，北美地區(qū)在900萬噸的全球復合材料總產量中占據(jù)了三北美總消費量為250萬噸，低于中國的290萬噸。歐洲和亞洲（不包括中國）的消費量總計為150萬噸。JEC（JointEconomicCommittee（美國國會）聯(lián)合經(jīng)濟委員會）預計，從2013年到2018年，全球復合材料銷量年增長將達6%，銷售額年增幅將為7%.中國將占到這一五年期增長中的45%，2013年，北美地區(qū)在900萬噸的全球復合材料總產量中占據(jù)了Contents復合材料·發(fā)展歷程1復合材料·分類情況2紡織復合材料3紡織復合材料應用領域4內容Contents復合材料·發(fā)展歷程1復合材料·分類情況2DevelopmentProcess發(fā)展進程復合材料的定義國際標準化組織（InternationalOrganizationforStandardization，ISO）將復合材料的定義為：復合材料是由兩種和兩種以上物理和化學性質不同的物質組合而成的一種多相固體材料。

——陳宇飛.聚合物基復合材料[M]//化學工業(yè)出版社,2010.DevelopmentProcess發(fā)展進程復合材料的定義DevelopmentProcess發(fā)展進程復合材料的技術進步可分為4個階段：第一代（1940～1960）：玻璃鋼(GFRP)，具有輕質、高強等特性；第二次世界大戰(zhàn)前的美國(1940年左右),用玻璃纖維增強的酚醛樹脂來代替制造飛機金屬零件的金屬模具,飛機的排氣管用玻璃纖維和室溫固化型不飽和聚酯樹脂來手糊成型,這就是GFRP的開始.GFRP可以成型為任意形狀、透過電波、具有耐飛行中空氣阻力的剛性和強度,即使在海上飛行,也不會劣化。1940年左右開始,美國和英國共同開發(fā)先進的飛機用雷達罩,其應用已被廣泛確認.第二代（1960～1980）：碳纖維增強塑料（CFRP）和金屬纖維增強塑料（MFRP），具有強度、剛度、韌性等特性；60年代開始開發(fā)高模量、高強度纖維,開始了碳纖維(1964年UCC、考托兒、羅爾斯路伊、摩爾加奈伊公司)及芳香族聚酰胺纖維(1970年的杜邦)的工業(yè)生產.碳纖維增強環(huán)氧樹脂復合材料(CFRP)由于質量輕、剛度高、強度高而成為候選材料,主要應用于戰(zhàn)斗機DevelopmentProcess發(fā)展進程復合材料的技術DevelopmentProcess發(fā)展進程第三代（1980~2000）：纖維增強金屬（FRM），多功能，基體是金屬，就非一般所稱的高分子復合材料了；

金屬基體復合材料其最大的特點是橫向彈性模數(shù)很大,同時又能制成很薄的材料。使用極限溫度為450℃,它與纖維增強塑料(FRP)相比要高的多.由此也可見,它是制作宇宙飛船的重要材料。同時也可以用于機械零部件的制造和噴氣發(fā)動機的油塞。第四代（2000～）：納米復合材料。納米復合材料，是指分散相尺度至少有一維小于100nm的復合材料。納米粒子具有：體積效應，表面效應，宏觀量子隧道效應

——陳博.復合材料發(fā)展現(xiàn)狀要略[J].高科技纖維與應用,2012,06期:53-56.松井醇一.復合材料產業(yè)的歷史與展望[J].纖維復合材料,2001,第3期:56-57.方成節(jié).纖維增強金屬[J].機械工程材料,1980,06期.DevelopmentProcess發(fā)展進程第三代（198Classification分類情況復合材料水泥基復合材料碳基復合材料聚合物基復合材料金屬基復合材料陶瓷基復合材料常用復合材料按基體類型分類【熱固性樹脂基

熱塑性樹脂基

橡膠基】【高溫陶瓷基

玻璃陶瓷基】【輕金屬基

高熔點金屬基

金屬間化合物基】Classification分類情況復合材料水泥基復合材料碳Classification分類情況復合材料層疊式復合材料纖維增強復合材料片材增強復合材料顆粒增強復合材料復合材料按增強體形式分類【連續(xù)纖維

（單向纖維、二維織物、三維織物）、

不連續(xù)纖維

（短纖維、晶須）】【微米顆粒

納米顆粒】【人工晶片

天然片狀物】Classification分類情況復合材料層疊式復合材料纖Textile-reinforcedCompositeMaterials紡織復合材料紡織復合材料指復合材料組成成分中含有纖維、紗線或織物的材料，其不僅具有比強度高、比剛度大和重量輕等獨特優(yōu)點，而且還具有能和機械、電子等多學科進行交叉，開發(fā)出可設計性材料結構的潛力，其應用領域不斷擴大，已由早期單一的軍事領域拓展到民用、交通、工業(yè)裝置、航空航天、體育和娛樂等多個領域，并在各個領域中擴展更深?！钌倜?樓麗琴.現(xiàn)代紡織復合材料應用與未來發(fā)展[J].輕紡工業(yè)與技術,2012,第5期:45-47.Textile-reinforcedCompositeM二維層合板結構由人工鋪疊,勞動強度大,費用高。由預浸料制造層合板還需冷藏保存,生產周期長。對于復雜幾何形狀構件,要加工成零件,通過膠結或機械連接組。二維層合板結構,它的沖擊損傷抗力和穿過厚度的力學性能低于鋁合金和鋼材，在航空和汽車工業(yè)的某些關鍵構件的使用亦受到限制。低的穿過厚度的剛度、強度和疲勞破壞抗力,使二維層合板不宜用在承受橫向和層間剪切的厚構件。二維層合板層間斷裂韌性低,在沖擊載荷作用下很易脫層,使沖擊后的壓縮強度、疲勞強度明顯降低。三維機織預型件具有良好的抗沖擊能力，層間剪切強力和抗彎曲疲勞性能，其綜合力學性能也是優(yōu)于二維層合復合材料的特性和三維復合材料可以制造比較復雜的幾何結構整體，減少同一整體各部件之間的再次組合加工、連接和材料再加工損耗的特點，而且三維立體織物也能避免二維層合材料的分層現(xiàn)象。Textile-reinforcedCompositeMaterials紡織復合材料二維層合板結構由人工鋪疊,勞動強度大,費Textile-reinforcedCompositeMaterials紡織復合材料成型工藝示意圖Textile-reinforcedCompositeMApplicationFields應用領域航空航天工業(yè)紡織復合材料在飛機上的使用部位大致包括：雷達罩、艙門、翼尖、減速板、尾翼結構、油箱、副油箱、螺旋槳、高壓氣體容器、天線罩、鼻錐、艙內壁板、地板、整流板、直升機旋翼槳葉、起落架門、發(fā)動機葉片、發(fā)動機外殼、外涵道、座位與通道板等。1、在“飛行者”號飛機上，采用了紡織復合材料，飛機自重降低到425kg，可攜帶燃油3175kg，在1986年的一次飛行中，創(chuàng)造了216h不加油的連續(xù)飛行記錄。2、F－22型戰(zhàn)機的雷達罩采用了高性能的透波復合材料，纖維為S—2玻璃纖維；3、美國“侏儒”小型地對地洲際導彈三級發(fā)動機燃燒室殼體由IM－7碳纖維/HBRF－55A環(huán)氧樹脂復合材料纏繞制作；4、美國陸軍負責開發(fā)的小型動能導彈（CKEM），其殼體采用了T1000碳纖維/環(huán)氧復合材料，使發(fā)動機的質量比達到0．82。ApplicationFields應用領域航空航天工業(yè)紡織ApplicationFields應用領域ApplicationFields應用領域ApplicationFields應用領域汽車工業(yè)復合材料分為兩種：柔性和剛性紡織復合材料。柔性的紡織復合材料主要用于內、外裝飾及車用管材、帶材，而剛性紡織復合材料制作車身和部件。目前在汽車工業(yè)中應用復合材料的有：驅動軸，車門，車身，橫梁，油箱，懸臂梁，減速器，鋼板彈簧，變速器支架，座位架，行李箱板3和方向盤等等1、德國汽車的車用量在20世紀70年代為76kg，占整車的4．6％，20世紀80年代為158kg，占9．5％，20世紀90年代初達260kg，占15．6％。2、汽車內飾用紡織復合材料有：針織面料聚烯烴泡沫復合材料、聚丙烯玻璃纖維針刺氈型材料、可循環(huán)再生型等密度汽車隔音墊。ApplicationFields應用領域汽車工業(yè)復合材料ApplicationFields應用領域大眾研發(fā)的這款包含碳纖維材質輪圈采用混合工藝。相比較同樣款式的高性能鍛造鋁制輪圈，其重量只有40%。而未來將有更多車型應用這款輪圈技術。ApplicationFields應用領域大眾研發(fā)的這款包ApplicationFields應用領域建筑工業(yè)建筑用紡織增強復合材料與傳統(tǒng)建筑材料相比，具有重量輕、施工簡便、使用壽命長、強度高、整體性強、抗震和耐腐蝕等特點，經(jīng)濟效益、社會效益十分顯著。目前一維、二維和三維紡織結構的復合材料都應用于建筑業(yè)。一維的如繩索建造橋梁。二維的織物增強復合材料作展覽館、機場、體育館和購物中心等的房頂結構。三維結構用于旋轉餐廳屋蓋、異形尖頂裝飾屋蓋、樓房加高、球形屋蓋、屋頂花園、屋頂游泳池、隔音板、隔墻、廣告牌、和廣告物等等1、德國萊比錫材料研究中心采用微囊相變材料來增強膜材料的蓄熱性及保溫性，使保溫性隨時間和環(huán)境溫度而變化，以達到保溫的效果；音樂大廳采用夾層復合材料音質會更清晰、自然，阻止了雜音和噪音。2、組合碳纖維外壁材料，可達到波屏蔽的效果，防止電磁波進入建筑物ApplicationFields應用領域建筑工業(yè)建筑用紡ApplicationFields應用領域其他行業(yè)能源方面，紡織復合材料用于風力發(fā)電，如復合材料葉片，其質量輕、強度高、剛度好，成型工藝簡單且抗震性好，自振頻率可自行設計等等；石油工業(yè)方面，如修復損壞油氣井套管的內襯和油田設備部件抽油桿等；娛樂設施方面，如碳纖維復合材料的釣魚竿，其強度高、重量強、可收縮、攜帶方便、造型美觀，此外還有樂器、筆記本電腦、游樂船和水上滑梯等；船舶方面，F(xiàn)ERRARI公司推出的Stamoid誖船系列產品，利用復合材料織物經(jīng)過處理，具有耐久性、抗紫外線和防水等性質，可制作頂篷，防雨蓬和防護罩——李少敏,樓麗琴,等.現(xiàn)代紡織復合材料應用與未來發(fā)展[J].輕紡工業(yè)與技術,2012,第5期:45-47.ApplicationFields應用領域其他行業(yè)能源方面ThankYou!ThankYou!Textile-reinforcedCompositeMaterails紡織復合材料Textile-reinforcedCompositeM中國聚氨酯870萬噸(2013年)中國聚氨酯工業(yè)協(xié)會(CPUIA)近日宣布，中國已經(jīng)成為世界最大的聚氨酯產品生產地。CPUIA指出，2013年中國聚氨酯產品產量達到870萬噸，產量占到全球總產量的40%以上，相比2012年攀升了12%。隔熱材料領域、汽車和水基聚氨酯材料領域的使用有大幅增長。該協(xié)會估計，2014年～2015年，隔熱板行業(yè)將為中國硬質聚氨酯泡沫再添31萬～38萬噸的需求。中國玻璃纖維119萬噸(2013年)2013年，我國出口玻璃纖維及其制品共119萬噸，與去年同期相比僅下降了1.6%，出口金額為19.2億美元，與去年同期相比下降了1.31%。進口玻璃纖維及制品23.3萬噸，與去年同期相比增長了14.52%，進口金額9.47億美元，增長了3.84%。全行業(yè)實現(xiàn)貿易順差8.94億美元。2013年中國玻璃纖維行業(yè)境外建廠已取得實質效果，巴西、埃及等地產能釋放投產?！袊鴱秃喜牧?，行業(yè)資訊中國聚氨酯870萬噸(2013年)中國玻璃纖維1192013年，北美地區(qū)在900萬噸的全球復合材料總產量中占據(jù)了三北美總消費量為250萬噸，低于中國的290萬噸。歐洲和亞洲（不包括中國）的消費量總計為150萬噸。JEC（JointEconomicCommittee（美國國會）聯(lián)合經(jīng)濟委員會）預計，從2013年到2018年，全球復合材料銷量年增長將達6%，銷售額年增幅將為7%.中國將占到這一五年期增長中的45%，2013年，北美地區(qū)在900萬噸的全球復合材料總產量中占據(jù)了Contents復合材料·發(fā)展歷程1復合材料·分類情況2紡織復合材料3紡織復合材料應用領域4內容Contents復合材料·發(fā)展歷程1復合材料·分類情況2DevelopmentProcess發(fā)展進程復合材料的定義國際標準化組織（InternationalOrganizationforStandardization，ISO）將復合材料的定義為：復合材料是由兩種和兩種以上物理和化學性質不同的物質組合而成的一種多相固體材料。

——陳宇飛.聚合物基復合材料[M]//化學工業(yè)出版社,2010.DevelopmentProcess發(fā)展進程復合材料的定義DevelopmentProcess發(fā)展進程復合材料的技術進步可分為4個階段：第一代（1940～1960）：玻璃鋼(GFRP)，具有輕質、高強等特性；第二次世界大戰(zhàn)前的美國(1940年左右),用玻璃纖維增強的酚醛樹脂來代替制造飛機金屬零件的金屬模具,飛機的排氣管用玻璃纖維和室溫固化型不飽和聚酯樹脂來手糊成型,這就是GFRP的開始.GFRP可以成型為任意形狀、透過電波、具有耐飛行中空氣阻力的剛性和強度,即使在海上飛行,也不會劣化。1940年左右開始,美國和英國共同開發(fā)先進的飛機用雷達罩,其應用已被廣泛確認.第二代（1960～1980）：碳纖維增強塑料（CFRP）和金屬纖維增強塑料（MFRP），具有強度、剛度、韌性等特性；60年代開始開發(fā)高模量、高強度纖維,開始了碳纖維(1964年UCC、考托兒、羅爾斯路伊、摩爾加奈伊公司)及芳香族聚酰胺纖維(1970年的杜邦)的工業(yè)生產.碳纖維增強環(huán)氧樹脂復合材料(CFRP)由于質量輕、剛度高、強度高而成為候選材料,主要應用于戰(zhàn)斗機DevelopmentProcess發(fā)展進程復合材料的技術DevelopmentProcess發(fā)展進程第三代（1980~2000）：纖維增強金屬（FRM），多功能，基體是金屬，就非一般所稱的高分子復合材料了；

金屬基體復合材料其最大的特點是橫向彈性模數(shù)很大,同時又能制成很薄的材料。使用極限溫度為450℃,它與纖維增強塑料(FRP)相比要高的多.由此也可見,它是制作宇宙飛船的重要材料。同時也可以用于機械零部件的制造和噴氣發(fā)動機的油塞。第四代（2000～）：納米復合材料。納米復合材料，是指分散相尺度至少有一維小于100nm的復合材料。納米粒子具有：體積效應，表面效應，宏觀量子隧道效應

——陳博.復合材料發(fā)展現(xiàn)狀要略[J].高科技纖維與應用,2012,06期:53-56.松井醇一.復合材料產業(yè)的歷史與展望[J].纖維復合材料,2001,第3期:56-57.方成節(jié).纖維增強金屬[J].機械工程材料,1980,06期.DevelopmentProcess發(fā)展進程第三代（198Classification分類情況復合材料水泥基復合材料碳基復合材料聚合物基復合材料金屬基復合材料陶瓷基復合材料常用復合材料按基體類型分類【熱固性樹脂基

熱塑性樹脂基

橡膠基】【高溫陶瓷基

玻璃陶瓷基】【輕金屬基

高熔點金屬基

金屬間化合物基】Classification分類情況復合材料水泥基復合材料碳Classification分類情況復合材料層疊式復合材料纖維增強復合材料片材增強復合材料顆粒增強復合材料復合材料按增強體形式分類【連續(xù)纖維

（單向纖維、二維織物、三維織物）、

不連續(xù)纖維

（短纖維、晶須）】【微米顆粒

納米顆?！俊救斯ぞ?/p>

天然片狀物】Classification分類情況復合材料層疊式復合材料纖Textile-reinforcedCompositeMaterials紡織復合材料紡織復合材料指復合材料組成成分中含有纖維、紗線或織物的材料，其不僅具有比強度高、比剛度大和重量輕等獨特優(yōu)點，而且還具有能和機械、電子等多學科進行交叉，開發(fā)出可設計性材料結構的潛力，其應用領域不斷擴大，已由早期單一的軍事領域拓展到民用、交通、工業(yè)裝置、航空航天、體育和娛樂等多個領域，并在各個領域中擴展更深?！钌倜?樓麗琴.現(xiàn)代紡織復合材料應用與未來發(fā)展[J].輕紡工業(yè)與技術,2012,第5期:45-47.Textile-reinforcedCompositeM二維層合板結構由人工鋪疊,勞動強度大,費用高。由預浸料制造層合板還需冷藏保存,生產周期長。對于復雜幾何形狀構件,要加工成零件,通過膠結或機械連接組。二維層合板結構,它的沖擊損傷抗力和穿過厚度的力學性能低于鋁合金和鋼材，在航空和汽車工業(yè)的某些關鍵構件的使用亦受到限制。低的穿過厚度的剛度、強度和疲勞破壞抗力,使二維層合板不宜用在承受橫向和層間剪切的厚構件。二維層合板層間斷裂韌性低,在沖擊載荷作用下很易脫層,使沖擊后的壓縮強度、疲勞強度明顯降低。三維機織預型件具有良好的抗沖擊能力，層間剪切強力和抗彎曲疲勞性能，其綜合力學性能也是優(yōu)于二維層合復合材料的特性和三維復合材料可以制造比較復雜的幾何結構整體，減少同一整體各部件之間的再次組合加工、連接和材料再加工損耗的特點，而且三維立體織物也能避免二維層合材料的分層現(xiàn)象。Textile-reinforcedCompositeMaterials紡織復合材料二維層合板結構由人工鋪疊,勞動強度大,費Textile-reinforcedCompositeMaterials紡織復合材料成型工藝示意圖Textile-reinforcedCompositeMApplicationFields應用領域航空航天工業(yè)紡織復合材料在飛機上的使用部位大致包括：雷達罩、艙門、翼尖、減速板、尾翼結構、油箱、副油箱、螺旋槳、高壓氣體容器、天線罩、鼻錐、艙內壁板、地板、整流板、直升機旋翼槳葉、起落架門、發(fā)動機葉片、發(fā)動機外殼、外涵道、座位與通道板等。1、在“飛行者”號飛機上，采用了紡織復合材料，飛機自重降低到425kg，可攜帶燃油3175kg，在1986年的一次飛行中，創(chuàng)造了216h不加油的連續(xù)飛行記錄。2、F－22型戰(zhàn)機的雷達罩采用了高性能的透波復合材料，纖維為S—2玻璃纖維；3、美國“侏儒”小型地對地洲際導彈三級發(fā)動機燃燒室殼體由IM－7碳纖維/HBRF－55A環(huán)氧樹脂復合材料纏繞制作；4、美國陸軍負責開發(fā)的小型動能導彈（CKEM），其殼體采用了T1000碳纖維/環(huán)氧復合材料，使發(fā)動機的質量比達到0．82。ApplicationFields應用領域航空航天工業(yè)紡織ApplicationFields應用領域ApplicationFields應用領域ApplicationFields應用領域汽車工業(yè)復合材料分為兩種：柔性和剛性紡織復合材料。柔性的紡織復合材料主要用于內、外裝飾及車用管材、帶材，而剛性紡織復合材料制作車身和部件。目前在汽車工業(yè)中應用復合材料的有：驅動軸，車門，車身，橫梁，油箱，懸臂梁，減速器，鋼板彈簧，變速器支架，座位架，行李箱板3和方向盤等等1、德國汽車的車用量在20