紡織復(fù)合材料技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用

1、00紡織復(fù)合材料論文題題姓學(xué)班學(xué)目 ： 紡織復(fù)合材料技術(shù)的進(jìn)展和應(yīng)用08-2班二 一 零 年 零 六 月 10摘要和現(xiàn)實意義。本文是紡織復(fù)合材料從十九世紀(jì)開頭進(jìn)展歷經(jīng)二百余年的進(jìn)展過程的縮影包括應(yīng)用，船舶工業(yè)， 汽車工業(yè)，軍事工業(yè)和其他行業(yè)。關(guān)鍵詞：紡織復(fù)合材料、進(jìn)展、應(yīng)用、玻璃纖維、航空、軍事、船舶AbstractTextile compositematerials involved in every aspect of daily life, study theirdevelopment and application of a very important social value an

2、d practical significanceTextile compositematerials involved in every aspect of daily life, study theirdevelopment and application of a very important social value and practical significanceKeywords:textilecomposite、military、shippingdeveloping 、application glass fiber、aviation、car名目 HYPERLINK l “_TOC

3、_250018“ 引言4 HYPERLINK l “_TOC_250017“ 第一章紡織復(fù)合材料的進(jìn)展5 HYPERLINK l “_TOC_250016“ 19世紀(jì)的纖維素化學(xué)和碳纖維5 HYPERLINK l “_TOC_250015“ 20世紀(jì)的煤碳化學(xué)和復(fù)合材料5 HYPERLINK l “_TOC_250014“ 玻璃纖維和復(fù)合材料6 HYPERLINK l “_TOC_250013“ 合成纖維和復(fù)合材料6 HYPERLINK l “_TOC_250012“ 太空時代和先進(jìn)復(fù)合材料6 HYPERLINK l “_TOC_250011“ 纖維和復(fù)合材料的現(xiàn)狀7 HYPERLINK l

4、“_TOC_250010“ 其次章紡織復(fù)合材料的應(yīng)用9 HYPERLINK l “_TOC_250009“ 航天航空領(lǐng)域9 HYPERLINK l “_TOC_250008“ 飛行器的重量10 HYPERLINK l “_TOC_250007“ 降落傘11 HYPERLINK l “_TOC_250006“ 個體防護裝備12 HYPERLINK l “_TOC_250005“ 彈射座椅12 HYPERLINK l “_TOC_250004“ 其它航空裝備12 HYPERLINK l “_TOC_250003“ 船舶工業(yè)13 HYPERLINK l “_TOC_250002“ 汽車工業(yè)13 HY

5、PERLINK l “_TOC_250001“ 軍事工業(yè)14 HYPERLINK l “_TOC_250000“ 其他行業(yè)14引言善生活、保護環(huán)境有重要意義。第一章紡織復(fù)合材料的進(jìn)展1919 世紀(jì)是纖維素化學(xué)很興旺的時代。以棉線或紙漿作為原料合成了硝酸纖維素(1846)、硫酸纖維素(1868)、醋酸纖維素(1869)、乙醯纖維素(1901)，制成纖維、膜材、塑膠來使用。另外還開發(fā)了將纖維素溶解在氧化酮氨水溶液中，制成再生纖維素纖維的銅氨法(1857)，使之與二硫化碳反響后，溶解在稀硫酸中，制作再生纖維素纖維粘膠法(1892)。粘膠法嫘縈是IGFarbenindustrie(德)的爭辯結(jié)果，開發(fā)

6、了輪胎用高強度纖維(1936)，作為替代耐隆和不銹鋼線之素材而被廣泛使用在同時代所也是一個進(jìn)展很快速的時代，有用的電池是由J.F.Daniell(1836)等人制造，發(fā)電機是由 C.F.Varley、Werner 以及 William Siemens 兄弟，照明器具的弧光燈是由F.Nollet(1826)，W.E.Staite(1846)，P. Jablochkoff(1871)等人進(jìn)展?fàn)庌q改進(jìn)的。電阻線通電而發(fā)光的白熾燈燈泡是 Staite(1847)所制造的，但因鉑表合金線的壽命很短，故而未能成功。使用碳線的構(gòu)思是J.W.Starr(1845)最早取得美國專利， J.Swan(1848)也

7、單獨嘗試碳線燈泡，但因真空泵的力量缺乏而未能成功，到了 1878 年，使用硝酸纖維素纖維制造的碳纖維才達(dá)成目的。碳纖維制造技術(shù)在美國被保存下來，所以在美蘇太空開發(fā)競爭的時代里，探求超高溫耐熱材料時，碳纖維織物的再度復(fù)活也是可以理解的。20A.VonBayer(1872)的爭辯以來，有很多的專利，在進(jìn)展硬樹脂。L.H.Bakeland 將樹脂和紙、棉布、木粉混合在一起，然后利用“邊施加壓力邊加熱”制做成型品，取名 Bakelite，并申請專利(1909)。他在最初是嘗試代替象牙和琥珀而進(jìn)入裝飾品界，Bakilite 的強度、滑動性、耐熱特性是獲得確定的，被1914Bakelite盒等等，但由于和

8、熱可塑性樹脂競爭，產(chǎn)量日漸削減。利用苯酚樹脂將木材薄板(VeneerPlywoodVeneer)普及到家具和建材用途，也被作為替代飛機機翼、橫梁、機身所使用的織物材料使用。例如，F(xiàn)okker DR 1主翼 Rib Leading Edge 和機身(1918)，小型旅客機 Plywood Bullets 的機體構(gòu)造(1927)，H.HughesTheSpruceGoosePlywood(1947Plywood，在英國，DeHavillandMosquito778133m內(nèi)部有污水滯留，木材就會腐蝕、漏水，老鼠會生殖并咬電線等困擾。玻璃纖維和復(fù)合材料R.Hook1893博覽會(World”s Co

9、lumbian ExpositionE.D.Libbys而請知名的女星穿玻璃纖維制成的服裝，但是進(jìn)展的重點并不是玻璃纖維。合成纖維和復(fù)合材料合成纖維在 19301960 年月和煤炭化學(xué)、石油化學(xué)的進(jìn)展同步進(jìn)展起來。具代、亞克力纖維(1962)。這些合成纖維在衣料方面置換了麻、棉、蠶絲、羊毛等自然纖維和嫘縈、膜構(gòu)造建筑等，和水泥、瀝青復(fù)合而成的屋頂材、屋頂、混凝土補強等等，作為復(fù)合材料的強化纖維使用。太空時代和先進(jìn)復(fù)合材料所以是使用耐熱性卓越的石墨和鎢，除此之外，還會承受苯酚樹脂和石棉、耐熱玻璃纖維、耐隆纖維織物等復(fù)合之材料。石棉在 1500左右會失去結(jié)晶水，引起強度的降低，耐熱玻璃纖維是對玻璃

10、纖求其他的強化材。CFRP 燃燒而得碳纖維強化炭復(fù)合材料(C/C) 合材料(C/C)在沖進(jìn)大氣圈時的前端局部會被加熱到 5,500，所以要使用碳纖維強化苯酚樹脂制材料。1957Barnebey-CheneyAtomics Carbon，Carborundum，J.P.Stevens，H.I.Tompson Fiber Glass。原料是嫘縈織物，又有經(jīng)過 2,000熱處理之碳化等級和 2,800熱處理石墨化等級的區(qū)分，但是拉伸強度、彈性率的要求并不是很嚴(yán)格。熱處理，然后再進(jìn)展織物的連續(xù)燃燒。嫘縈長絲紗的連續(xù)燃燒而制造出碳纖維紗。強度、高彈性率。纖維和復(fù)合材料的現(xiàn)狀5,600/年，假設(shè)依品種別來

11、說，合成纖維是46、自然纖維 45、再生纖維 4.4、玻璃織維 4.45,600 萬噸中，被應(yīng)用FRP250220(8925(10)1.5噸(0.61(0.4)。250印刷基板的統(tǒng)計值是采面積表示，所以很難進(jìn)展強化纖維的質(zhì)量換算。55，44。另外，基質(zhì)樹脂方面，以熱硬化性樹脂(聚酯樹脂 42、環(huán)氧樹脂 13、其他70，138、其930。費量增加了，廢棄物也肯定會增加，因此對地球環(huán)境造成影響。溫和化，空氣、水質(zhì)、土壤的污染，垃圾累積已經(jīng)對生物造成變化的程度。汽車輕量化所以被爭辯是由于深受 1970 年月在美國加州發(fā)生的廢排氣所引起的光化學(xué)煙但是強調(diào)材料的型性是重點，輕量化則為其次。本因環(huán)境和經(jīng)濟

12、性的急迫性而留意到輕量材料，F(xiàn)ord 在 1987 年廣泛地將 CFRP(WhiteBody)、前端、車架、引擎蓋、車輪、甲板或平臺(Deck(LidCFRP1134kg，1700kg33。但是，碳纖維要 45/1b 美元，從當(dāng)時的兌率￥300$來看，假設(shè)換成日元，就是Ford$10/1b，就會考慮。但是，在分秒必爭的賽車界里，省能源不是重點，McLaren、Williams1980CFRP、AFRP，使賽車用汽車輕到最大限度。開發(fā)的同時，進(jìn)展車體輕量化的研發(fā)。在材料方面，GFRP、GFRTP、CFRP、納米碳纖維復(fù)合材料、自然纖維復(fù)合材料和鋼鐵、鋁、鎂、熱可塑性樹脂在競爭。CFRP，車架采鎂

13、合金，引擎使用鋁合金，徹底輕量化。202241100km，證明輕量化對節(jié)約能源、削減二氧化碳排放量很有效而具有價值。另外，將此優(yōu)點納入運動車的 Porsche Carrera GT 的架臺是使用 CFRP 和不銹鋼制碰撞沖擊吸取材的組合構(gòu)造，底盤是使用 CFRP，在日本，雖然少量，但是運動型CFRPFlyM6CFRP，Zoltek果擴大應(yīng)用到群眾車上，就必需跨越和汽車相當(dāng)?shù)牧慵惧X和量產(chǎn)技術(shù)的壁壘。CFRP，碳纖維的價格為￥1,000/kg。美國為了節(jié)約汽車能源，對 CFRP 很關(guān)心，將碳纖維價格從$78/1b 降低到$3/b(2022HexcelPAN纖維和聚乙烯纖維作為原料使用的爭辯。在日

14、本，從 2022 年起，以三年打算進(jìn)展削減PANPAN塑料系復(fù)合材料的處理問題。90%以上都是進(jìn)展燃燒、掩埋處置，但2022 85%的回收再使用、再生利用率來解決問題，進(jìn)展熱能源回收。1984 年在日本通產(chǎn)省產(chǎn)業(yè)審議會上，由于GFRP 浴槽的廢棄處理困難，所198619911989年到 1997 年，GFRP 生產(chǎn)量的記錄是每年 4048 萬噸，大約 45是浴槽、凈化槽，為了利用水泥原料、燃料的再生利用來解決問題，正朝體制的建構(gòu)來進(jìn)展。FRP、廢塑料之熱再生利用也漸上軌道，F(xiàn)RP化碳在植物循環(huán)之中，具有確定量不會增加的特征。GFRP題的解答，因而受到留意。其次章 紡織復(fù)合材料的應(yīng)用面均有應(yīng)用。

15、航天航空領(lǐng)域如客機的座椅套、地毯、隔離簾等外，不易本身品，主要有用于降落傘、個體防護裝備、彈射座椅、飛機攔阻裝置、空靶和氣球等的紡織材料。近幾年，世界各國對航空用復(fù)合材料的使用范圍越來越廣，使用量越來越多，已經(jīng)與航空用鋁合金、鈦合金、鋼一起成為飛機構(gòu)造件用四大材料。用纖維或織物為基1960DC-91%1980A31010%2022A380在增加有效載荷的同時，機動性能、隱身性能明顯提高。復(fù)合材料的應(yīng)用范圍和應(yīng)用水平已成為評價飛機先進(jìn)性的一個重要標(biāo)志。歐洲空中客車公司有一個統(tǒng)計，如機身減重 30%，整個飛行本錢可降低 40%，明25%左右，直升機的復(fù)合材料50%，10%20%左右。在航天領(lǐng)域,高

16、溫、燒蝕和高速沖刷的頭錐、火箭發(fā)動機喉襯承受三維整體編織構(gòu)造復(fù)合材料,發(fā)動機裙和彈體以及飛機機身則承受二維編織或機織構(gòu)造復(fù)合材料。飛機機翼前緣和頭錐等高溫部位均采， 用抗氧化碳/碳化硅或碳化硅/碳化硅編織復(fù)合材料飛行器的重量受航空航天工業(yè)的重視。輕重量的轉(zhuǎn)子可降低負(fù)載，提高工作效率。用紡織復(fù)合材料制作的直升飛機的槳葉，比同等價格的金屬槳葉壽命高，金屬槳葉的使用期限一般為 1500h,而復(fù)合材料槳葉構(gòu)造簡單的零件直接復(fù)合而成，可以削減零件個數(shù)和連接件，降低重量，節(jié)約本錢。航空航天用復(fù)合材料的主要品種增長的航空用復(fù)合材料主要為芳綸復(fù)合材料和碳纖維復(fù)合材料。芳綸類復(fù)合材料1970jiC4”潛地發(fā)動機

17、殼體首先承受芳綸復(fù)合材碳纖維復(fù)合材料飛機的構(gòu)造質(zhì)量，提高飛行性能。因而隨著飛機設(shè)計的改進(jìn)和碳纖維復(fù)合材料的進(jìn)步，大型民用飛機的飛機尾翼、副翼、天線罩、方向舵、升降舵、起落架艙門等各種構(gòu)造件都大量選用碳纖維復(fù)合材 1980 產(chǎn)品性能到達(dá)法國同類復(fù)合材料水平。降落傘降落傘通常由引導(dǎo)傘、主傘、傘衣套和背帶等主要部件組成。降落傘種類繁多，投物傘、阻力傘、航彈傘、傘兵傘、動力傘、運動傘和回收傘等。降落傘對紡織材料的通用要求布、繩、帶、線等織物。目前，使用范圍量大面廣的主要還是以錦綸為主，在線、帶方面，一些高性能的芳綸、高強聚乙烯的應(yīng)用亦逐步推廣。綢和布類織物主要用于制造傘衣、傘包等組件的主體。用于制造傘

18、衣的織物要求強力高，以保證傘衣能承受肯定的動力載荷；要求重量變性能良好。2.1.3 個體防護裝備航空個體防護裝備與改善飛行員包括各類乘客飛行條件和確保生存安全關(guān)系對紡織材料的通用要求溫、防水透濕、抗靜電、防輻射、耐霉變、防老化、手感松軟等特性。2.1.4 彈射座椅有彈射座椅。第一次世界大戰(zhàn)中，各國開頭為作戰(zhàn)飛機的飛行員配備降落傘，但隨著飛機速度提高，飛行員爬出機艙跳傘已相當(dāng)困難。600km/h被高空高速氣流吹倒或刮撞到飛機尾翼上導(dǎo)致跳傘失敗的危急。因此德國首先開展了以橡筋和壓縮空氣為動力的彈射座椅爭辯，但性能和效果并并于二次世界大戰(zhàn)后期開頭裝備空軍。60制了密閉和半密閉式的彈射救生系統(tǒng)。70

19、年月美國還試驗了可飛彈射救生裝置，使座椅離機后變?yōu)榭煽仫w行器，飛行肯定距離后人椅分別開傘降落。目前各國主要戰(zhàn)斗機大多使用放開式火箭彈射座椅，彈射座椅本身就是一個綜合氣流防護系統(tǒng)、彈射通道去除系統(tǒng)、水上救生裝置和飛行員生存營救設(shè)備等。等高性能纖維，后者要求具有防霉、抗菌、阻燃等良好的耐環(huán)境性能。2.1.5 其它航空裝備空靶是航空兵或地面高炮作實彈射擊訓(xùn)練使用的空中靶標(biāo)。一般承受高強經(jīng)涂層處理后對氣密性有嚴(yán)格要求。對需用的繩索產(chǎn)品除了高強錦綸外，也選用芳綸并經(jīng)過后處理在提高繩索的強度和耐高溫技術(shù)指標(biāo)外，進(jìn)一步改善其防腐、抗老化性能。攔阻網(wǎng)在機場等處實際使用時，屬于全天候環(huán)境，條件相當(dāng)嚴(yán)酷，為此對具

20、有耐紫外光、耐凹凸溫、吸濕性小、化學(xué)性能穩(wěn)定等特點。船舶工業(yè)纖維交織的織物制作復(fù)合材料，擴大了其在船舶工業(yè)中的應(yīng)用。15.9kg10kg。料，產(chǎn)品包括劃艇、帆船、快艇、救生船、巡邏艇、深海漁船等。，便于維護，比鋼材更適應(yīng)海洋環(huán)境。汽車工業(yè)汽車零部件輕量化、 小型化已成為重要的爭辯方向。內(nèi)的隔聲等方面也提出了更高的要求。 紡織復(fù)合材料有很多其它材料無法比較的優(yōu)具有良好的減震性能，吸聲和 隔聲效果好，具有良好的高溫性能。在我國，已有幾百家能夠生產(chǎn)復(fù)合材料車輛配件和整體復(fù)合材料輕型汽車的工得到廣泛應(yīng)用。紡織復(fù)合材料的另外一個突出優(yōu)點是可以制成各向異性材料 ，很多構(gòu)造材料，織復(fù)合材料可以作成各向異性材料