树脂选择为何关键:提升复合材料强度与性能
复合材料关键成分为纤维和树脂。纤维通常为玻纤或碳纤维,提供强度刚度,但单用无法成型利用这些性能。用树脂浸渍纤维并固化,则可为多种应用设计其强度、刚度、轻量化,并赋予复材更多益处。
树脂选择上,有许多可选项,也可加入树脂添加剂满足应用需求。因此,了解树脂差异及其选择如何影响复材性能至关重要。
互补现有性能
所有复材共享共性优势:强度、刚度、轻量、耐恶劣环境。通过选用互补树脂可使各特性更显性。选最适树脂首须确定其主导特性。
制造省本减重复材方案可用不饱和聚酯树脂,具较好力学、电学、化学性能。可适配运输、结构、建筑型材等常规应用。
若应用需更高刚度或强度,则首选环氧树脂。环氧树脂与纤维结合力强,意味着更高剪切载荷可在纤维间传递,赋予复材更好强度值。配合环氧树脂允许的更高纤维含量,可制得优异强度高刚度复材,可进一步改性适配高温应用。
若复材除刚度外还需耐恶劣环境,乙烯基酯树脂或更佳。乙烯基酯分子结构利于耐化学性,若复材用于海洋环境或酸碱存在的工业应用,用乙烯基酯提升复材性能。
生产需用螺丝组装的复材型材时,复材须足够坚固防开裂断裂。可通过结构设计实现,但选合适树脂可简化结构降成本,使复材适用更广应用。聚氨酯极韧,远胜不饱和聚酯,此类应用理想。
赋予新性能
选互补复材最宝贵特性的树脂将增强复材性能寿命。但改善现有性能非选合适树脂唯一优势。
树脂还可赋予复材方案全新性能。树脂添加剂可融入树脂实现多种益处,从简单改善表面光洁度或加色,到复杂增强如抗UV、抗菌抗病毒性能。
例如,树脂自然阳光下分解,添加紫外线吸收剂抗UV辐射,使复材在正常导致材料脆化解体的强光环境表现更好。
类似地,抗菌添加剂可混入树脂防细菌真菌污染。这对人接触复材方案有用,如机械、公共交通、医疗设备。
添加剂影响
须注意,某些情况下树脂添加剂会改变复材性能。如阻燃添加剂为高效工作需加入大量,须减少复材纤维含量,降低强度刚度。
树脂选择是创建复材方案关键环节,不容忽视。确立复材最重要功能,设计树脂改善其执行此功能能力,让纤维与树脂和谐协作,创造复材方案。
作者简介

Sami Pirinen
Sami Pirinen(材料化学博士)自2017年起任Exel Composites化学家及技术支持联系人。作为Exel研发团队一员,开发树脂方案满足客户复合材料产品需求。也研究新树脂材料进一步拓展复材可能性触达新应用。
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