复合材料的主要成分即纤维和树脂。纤维通常选用玻璃纤维或碳纤维,二者可增强产品所需的强度和刚度。但如果单独使用,依旧不能满足产品的最终性能。如果用树脂浸渍纤维,然后进行固化,便能达到各种应用设计的强度、刚度和轻量要求,同时为最终产品增加诸多的好处。
谈到树脂,有很多的选择,也可以选择树脂添加剂来满足应用要求。因此,了解树脂之间的差异,以及它们如何影响复合材料的性能是非常重要的。
1、对现有特性的补充
但凡是复合材料,都有具有共同的优势:更高的强度、刚度,更轻的重量和更好的环境抗性。这些特征中的每一个都可以通过使用补充树脂而变得更加突出。要选择最合适的树脂,首先要确定复合材料所需主要特性应该是什么。
要制作轻质的复合材料,最具成本效益的方法是使用不饱和聚酯树脂。这种树脂拥有相对良好的机械、电气和化学性能,可以适用于一系列常规应用,如运输、结构和建筑型材。
然而,如果需要更高的刚度或强度,那么环氧树脂无疑是最好的。环氧树脂和纤维之间的结合很强,这意味着更高的剪切载荷可以在纤维之间转移,使复合材料具有更高的强度值。结合环氧树脂所允许的较高的纤维量,可以制成具有优良强度和高刚度的复合材料,如果需要,可以进一步修改来适应高温应用。
另外,如果复合材料除了要有硬度外,还需要耐恶劣环境,乙烯基酯树脂可能是更好的选择。乙烯基酯的分子结构有耐化学性,因此,如果复合材料要用于海洋环境或存在酸或碱的工业应用,使用乙烯基酯将提高复合材料的性能。
在生产需要用螺钉组装的复合型材时,复合材料要保证坚固,防止裂缝和断裂。这可以通过结构设计来实现,但选择合适的树脂可以简化结构,降低成本,使复合材料适用于更广泛的应用。例如,与不饱和聚酯相比,聚氨酯具有极高的韧性,使其成为此类应用的理想选择。
2、添加新的特性
选择一种能够补充复合材料最有价值特征的树脂,将提高复合材料的性能和寿命。然而,花费时间去选择树脂给你带来的好处,远不止改善现有属性这一点而已。
树脂还可以为复合材料产品增加全新的特性。树脂添加剂可以加入到树脂中,实现一系列的好处:从简单的改善表面光洁度或增加颜色,到更复杂的增强功能,如抗紫外线、抗菌、或抗病毒性能。
例如,由于树脂放在阳光下会自然分解,添加紫外线吸收剂以抵抗紫外线辐射,可以使复合材料在光照强烈的环境中获得更好的性能,这些环境通常会导致材料的脆化和解体。
同样,抗菌添加剂可以混合到树脂中,以防止细菌或真菌的污染。这对任何涉及人工操作的复合材料产品都很有用,如机械、公共交通和医疗设备。
3、其他外加影响
值得注意的是,在某些情况下,树脂添加剂的加入会改变复合材料的特性。例如,在某些极端情况下,为了有效地发挥作用,需要大量的阻燃添加剂。此时就必须减少复合材料中的纤维数量,相应地降低了强度和刚度。
树脂选择是复合材料整体设计的重要部分,不应该被忽视。确立复合材料最需要的特性,搭配适合的树脂来提高这一特性,同时兼顾纤维和树脂之间的平衡性,才能打造最好的解决方案。(来源:中国复合材料工业协会资讯)
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