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樹脂在復(fù)合材料中的關(guān)鍵作用！
復(fù)合材料都是由增強(qiáng)纖維和一種塑料材料相結(jié)合，復(fù)合材料中樹脂的作用至關(guān)重要，樹脂的選擇決定了一系列特征工藝參數(shù)、部分力學(xué)性能和功能性(熱性能、易燃性、耐環(huán)境性等)，樹脂性能也是認(rèn)識(shí)復(fù)合材料力學(xué)性能的關(guān)鍵因素。當(dāng)樹脂選定后，決定復(fù)合材料一系列工藝和性能就自然而然地確定下來了。
目前大部分碳纖維的應(yīng)用和性能發(fā)揮都需要選擇樹脂作為載體，樹脂的性能很大程度上影響了復(fù)合材料的整體性能，不同的應(yīng)用環(huán)境和要求下需要配比出不同成分的樹脂，選擇的樹脂對(duì)成品可能會(huì)產(chǎn)生重大的影響。成型樹脂的選擇可以根據(jù)織物的相容性，使用條件和成品部件的期望特性而變化。在制作碳纖維復(fù)合材料的時(shí)候，通常需要考慮三種類型的熱固性樹脂：環(huán)氧樹脂，聚酯和乙烯基酯。以下是對(duì)這三者的**概述，包括它們的特點(diǎn)，以及它們應(yīng)該用于什么。
一、 環(huán)氧樹脂
對(duì)于需要極限強(qiáng)度的復(fù)合材料部件，制造商將使用環(huán)氧樹脂。除了提**度性能之外，環(huán)氧樹脂通常還優(yōu)于聚酯和乙烯基酯以獲得尺寸穩(wěn)定性并增加與其他材料的結(jié)合。
優(yōu)點(diǎn)：環(huán)氧樹脂、**度性能、可用于真空灌注應(yīng)用、易于處理、中等粘度
缺點(diǎn)：不能用于短切氈，暴露在紫外線下時(shí)，必須與面漆配對(duì)
二、聚酯樹脂
聚酯樹脂是復(fù)合材料行業(yè)中使用***的樹脂。聚酯樹脂較便宜，具有一定的耐腐蝕性，比環(huán)氧樹脂更為寬容。所有玻璃纖維部件中的大部分都使用聚酯樹脂構(gòu)造，因?yàn)樗鼈円子谑褂?，快速固化，并且耐受溫度和催化劑極限。
優(yōu)點(diǎn)：易于處理、快速濕透、高觸變指數(shù)(產(chǎn)品不會(huì)在垂直表面上運(yùn)行)
缺點(diǎn)：與較昂貴的樹脂相比較低的物理性能
三、乙烯基酯樹脂
乙烯基酯樹脂被認(rèn)為是聚酯和環(huán)氧樹脂的混合物意味著其處理特性，性能和價(jià)格通常落在另外兩種之間。值得注意的是，在三者中，乙烯基酯樹脂將提供**的耐腐蝕性，耐溫性和伸長率(韌性)。因此，當(dāng)需要高耐久性，熱穩(wěn)定性和耐腐蝕性時(shí)，通常使用它們。
優(yōu)點(diǎn)：乙烯基酯樹脂非常穩(wěn)定、耐腐蝕、耐熱
缺點(diǎn)：保質(zhì)期短(3個(gè)月)
因此，了解樹脂之間的差異，以及它們?nèi)绾斡绊憦?fù)合材料的性能是非常重要的。復(fù)合材料都有具有共同的優(yōu)勢(shì)：更高的強(qiáng)度、剛度，更輕的重量和更好的環(huán)境抗性。這些特征中的每一個(gè)都可以通過使用補(bǔ)充樹脂而變得更加突出。要選擇*合適的樹脂，首先要確定復(fù)合材料所需主要特性應(yīng)該是什么。
1. 對(duì)現(xiàn)有特性的補(bǔ)充
要制作輕質(zhì)的復(fù)合材料，**成本效益的方法是使用不飽和聚酯樹脂。這種樹脂擁有相對(duì)良好的機(jī)械、電氣和化學(xué)性能，可以適用于一系列常規(guī)應(yīng)用，如運(yùn)輸、結(jié)構(gòu)和建筑型材。
然而，如果需要更高的剛度或強(qiáng)度，那么環(huán)氧樹脂無疑是**的。環(huán)氧樹脂和纖維之間的結(jié)合很強(qiáng)，這意味著更高的剪切載荷可以在纖維之間轉(zhuǎn)移，使復(fù)合材料具有更高的強(qiáng)度值。結(jié)合環(huán)氧樹脂所允許的較高的纖維量，可以制成具有優(yōu)良強(qiáng)度和高剛度的復(fù)合材料，如果需要，可以進(jìn)一步修改來適應(yīng)高溫應(yīng)用。
另外，如果復(fù)合材料除了要有硬度外，還需要耐惡劣環(huán)境，乙烯基酯樹脂可能是更好的選擇。乙烯基酯的分子結(jié)構(gòu)有耐化學(xué)性，因此，如果復(fù)合材料要用于海洋環(huán)境或存在酸或堿的工業(yè)應(yīng)用，使用乙烯基酯將提高復(fù)合材料的性能。
在生產(chǎn)需要用螺釘組裝的復(fù)合型材時(shí)，復(fù)合材料要保證堅(jiān)固，防止裂縫和斷裂。這可以通過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)，但選擇合適的樹脂可以簡化結(jié)構(gòu)，降低成本，使復(fù)合材料適用于更**的應(yīng)用。例如，與不飽和聚酯相比，聚氨酯具有極高的韌性，使其成為此類應(yīng)用的理想選擇。
2、添加新的特性
選擇一種能夠補(bǔ)充復(fù)合材料*有價(jià)值特征的樹脂，將提高復(fù)合材料的性能和壽命。然而，花費(fèi)時(shí)間去選擇樹脂給你帶來的好處，遠(yuǎn)不止改善現(xiàn)有屬性這一點(diǎn)而已。
樹脂還可以為復(fù)合材料產(chǎn)品增加全新的特性。樹脂添加劑可以加入到樹脂中，實(shí)現(xiàn)一系列的好處：從簡單的改善表面光潔度或增加顏色，到更復(fù)雜的增強(qiáng)功能，如抗紫外線、**、或抗病毒性能。
例如，由于樹脂放在陽光下會(huì)自然分解，添加紫外線吸收劑以抵抗紫外線輻射，可以使復(fù)合材料在光照強(qiáng)烈的環(huán)境中獲得更好的性能，這些環(huán)境通常會(huì)導(dǎo)致材料的脆化和解體。
同樣，**添加劑可以混合到樹脂中，以防止細(xì)菌或**的污染。這對(duì)任何涉及人工操作的復(fù)合材料產(chǎn)品都很有用，如機(jī)械、公共交通和醫(yī)療設(shè)備。
3、其他外加影響
值得注意的是，在某些情況下，樹脂添加劑的加入會(huì)改變復(fù)合材料的特性。例如，在某些極端情況下，為了有效地發(fā)揮作用，需要大量的阻燃添加劑。此時(shí)就必須減少復(fù)合材料中的纖維數(shù)量，相應(yīng)地降低了強(qiáng)度和剛度。
樹脂選擇是復(fù)合材料整體設(shè)計(jì)的重要部分，不應(yīng)該被忽視。確立復(fù)合材料*需要的特性，搭配適合的樹脂來提高這一特性，同時(shí)兼顧纖維和樹脂之間的平衡性，才能打造**的解決方案。
來源：中國復(fù)合材料工業(yè)協(xié)會(huì)資訊
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