先进树脂基复合材料发展现状和面临的挑战.pdf

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1、复合材料学报第３３卷第７期７月２０１６年ＡｃｔａＭａｔｅｒｉａｅＣｏｍｐｏｓｉｔａｅＳｉｎｉｃａＶｏｌ．３３Ｎｏ．７Ｊｕｌｙ２０１６ＤＯＩ：１０．１３８０１／ｊ．ｃｎｋｉ．ｆｈｃｌｘｂ．２０１６０３２３．００３先进树脂基复合材料发展现状和面临的挑战邢丽英＊，包建文，礼嵩明，陈祥宝（中航工业复合材料技术中心，北京航空材料研究院，先进复合材料重点实验室，北京１０００９５）摘要：先进树脂基复合材料已经成为一类最重要的航空航天结构材料。主要介绍了国内外先进树脂基复合材料增强纤维、树脂基体、制造技术和结构功能一体化技

2、术的发展，以及先进树脂基复合材料的考核应用状况，并讨论分析了先进树脂基复合材料的发展趋势与面临的机遇和挑战。先进树脂基复合材料发展目前面临的机遇与挑战有：树脂基复合材料继续向高性能化发展；结构功能一体化树脂基复合材料呈现多功能化和尖端化趋势；基于多尺度建模和表征的复合材料设计技术迎来极其重要的发展机遇；多功能化成为未来碳纳米复合材料发展的重要目标；环境友好催生绿色复合材料、热塑性复合材料以及高效循环再利用技术；智能复合材料技术支撑更大、更集成化复合材料整体结构的可靠应用；“互联网”时代复合材料将面临研究方式

3、的深刻变革。关键词：先进树脂基复合材料；发展趋势；增强纤维；树脂基体；制造技术中图分类号：ＴＢ３３２文献标志码：Ａ文章编号：１０００－３８５１（２０１６）０７－１３２７－１２先进树脂基复合材料是由有机高分子基体材料璃纤维早在２０世纪初就比较成熟，因此本节主要与高性能纤维增强材料经过特殊成型工艺复合而成介绍碳纤维和高性能有机纤维的发展现状。的具有２相或２相以上结构的材料，具有性能可设碳纤维包括聚丙烯腈基、沥青基和粘胶基３种计、高比强度和比刚度、疲劳性能好、耐腐蚀、可整体体系，聚丙烯腈基碳纤维性能高、用量大，是

4、高性成型和多功能一体化等优点，在航空航天等领域的能碳纤维的核心。日本和美国在聚丙烯腈基碳纤维应用日益广泛，已经发展成为最重要的一类结构材领域技术遥遥领先，日本东丽（Ｔｏｒａｙ）公司已先后料和结构功能一体化材料［１－３］。在先进军民用大型形成高强（Ｔ）、高模（Ｍ）和高强高模（ＭＪ）３个产品系列，美国赛特克斯（Ｈｅｘｌｅｃ）公司也发展了高强飞机（如Ｂ７８７、Ａ３５０和Ａ４００Ｍ飞机）中，复合材料（ＡＳ和ＩＭ）系列产品。日本东丽、东邦（Ｔｏｈｏ）、三的用量达到４０％～５０％。在Ｆ２２、Ｆ３５及ＥＦ２０００菱人造丝

5、（ＭｉｔｓｕｂｉｓｈｉＲａｙｏｎ）以及美国赫克塞尔等第４代战斗机中，复合材料用量达到２０％～［４］（Ｈｅｘｃｅｌ）、阿莫科（Ａｍｏｃｏ）、卓尔泰克（Ｚｏｌｔｅｋ）６４０％。在直升机中复合材料用量更是高达９０％。家公司的碳纤维总产量分别占全世界总产量和总市本文主要介绍国内外先进树脂基复合材料增强［５－６］场的８０％和８５％以上。图１为国内外部分高强纤维、树脂基体、制造技术和结构功能一体化技术的型碳纤维力学性能。发展，以及先进树脂基复合材料的考核应用状况，在碳纤维高性能化的同时，为降低碳纤维和碳讨论分析先进树脂

6、基复合材料的发展趋势与面临的纤维预浸料的制造成本，各碳纤维公司纷纷发展大机遇和挑战。丝束碳纤维。美国卓尔泰克公司是世界上首先研制、开发并生产廉价、高性能大丝束碳纤维的公司。１高性能碳纤维实现系列化和产业化，高目前卓尔泰克公司的大丝束碳纤维在民用工业领域性能有机纤维得到快速发展得到了大规模应用。东丽公司在原有Ｔ７００－１２Ｋ和先进树脂基复合材料用增强纤维主要涉及碳纤Ｔ８００－１２Ｋ碳纤维的基础上，进一步发展了２４Ｋ碳维、高性能有机纤维和玻璃纤维等，由于国内外玻纤维，并在Ｂｏｅｉｎｇ７８７大型客机上大量使用。收

7、稿日期：２０１６－０２－２２；录用日期：２０１６－０３－１６；网络出版时间：２０１６－０３－２３１４：１１网络出版地址：ｗｗｗ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ／ｋｃｍｓ／ｄｅｔａｉｌ／１１．１８０１．ＴＢ．２０１６０３２３．１４１１．００６．ｈｔｍｌ通讯作者：邢丽英，博士，研究员，博士生导师，研究方向为树脂基复合材料。Ｅ－ｍａｉｌ：ｖｃｄ４３２１＠ｓｉｎａ．ｃｏｍ引用格式：邢丽英，包建文，礼嵩明，等．先进树脂基复合材料发展现状和面临的挑战［Ｊ］．复合材料学报，２０１６，３３（７）：１３２７１－３３８．ＸＩＮＧＬＹ，ＢＡＯ

8、ＪＷ，ＬＩＳＭ，ｅｔａｌ．Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓｔａｔｕｓａｎｄｆａｃｉｎｇｃｈａｌｌｅｎｇｅｏｆａｄｖａｎｃｅｄｐｏｌｙｍｅｒｍａｔｒｉｘｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ［Ｊ］．ＡｃｔａＭａｔｅｒｉａｅＣｏｍｐｏｓｉｔａｅＳｉｎｉｃａ，２０１６，３３（７）：１３２７１－３３８（ｉｎＣｈｉｎｅｓｅ）．·１３２８·复合材料学报品公司开发了性能稳定的芳酰胺纳米纤维非织造布，在３００℃高温下仍能维持耐热和尺寸稳定性，耐氧化性能优