2017-12-18
核心提示： 目前該生物質(zhì)碳纖維預(yù)浸料已應(yīng)用到了大學(xué)生方程式賽車(chē)車(chē)體制造中，展示了生物質(zhì)復(fù)合材料應(yīng)用典范。與此同時(shí)，科技公司將開(kāi)拓生物質(zhì)復(fù)合材料在飛機(jī)、軌道交通、艦艇、汽車(chē)等內(nèi)飾復(fù)合材料領(lǐng)域的應(yīng)用。
先進(jìn)樹(shù)脂基復(fù)合材料具有比強(qiáng)度高、比模量高、力學(xué)性能可設(shè)計(jì)等一系列優(yōu)點(diǎn),是輕質(zhì)高效結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)最理想的材料，其在材料領(lǐng)域占有重要地位，廣泛應(yīng)用在建筑、化工、航空航天、汽車(chē)、風(fēng)電等領(lǐng)域。目前，樹(shù)脂基復(fù)合材料使用的基體材料如環(huán)氧樹(shù)脂、不飽和聚酯、酚醛樹(shù)脂、聚酰亞胺和雙馬來(lái)酰亞胺等幾乎都來(lái)源于石油。然而，隨著環(huán)境惡化和能源危機(jī)問(wèn)題的日趨嚴(yán)重，保護(hù)環(huán)境和有效利用資源刻不容緩。復(fù)合材料以可再生資源為原料，在減少對(duì)石油資源消耗的同時(shí)，也減少了石化原料在生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)環(huán)境的污染，具有節(jié)約石油資源和保護(hù)環(huán)境的雙重功效。
國(guó)外已報(bào)道的熱固性生物質(zhì)樹(shù)脂基體一般都是以植物油為原料，如大豆油、蓖麻油等，以此為基體制備的復(fù)合材料的缺點(diǎn)是力學(xué)性能低，耐熱性差。中航復(fù)材（北京）科技有限公司應(yīng)用基于松香酸酐的固化劑開(kāi)發(fā)了生物質(zhì)環(huán)氧樹(shù)脂體系，并用熱熔法制備了預(yù)浸料，成功實(shí)現(xiàn)了生物質(zhì)材料在熱固性樹(shù)脂基復(fù)合材料中的應(yīng)用。
松香是我國(guó)特色生物質(zhì)資源，產(chǎn)量和貿(mào)易量占世界第一，分子結(jié)構(gòu)中有龐大的氫菲環(huán)結(jié)構(gòu)，具有較高的力學(xué)剛性和耐熱性，在熱固性樹(shù)脂或結(jié)構(gòu)材料中應(yīng)用具有潛在優(yōu)勢(shì)。項(xiàng)目首先對(duì)來(lái)源于松香的酸酐固化劑的純度及批次穩(wěn)定性進(jìn)行了研究，獲得了性能穩(wěn)定可靠的原材料；其次針對(duì)酸酐固化劑與環(huán)氧基反應(yīng)機(jī)理，選用不同結(jié)構(gòu)的促進(jìn)劑配置了環(huán)氧樹(shù)脂固化體系，研究了不同組分及分子結(jié)構(gòu)對(duì)松香酸酐促進(jìn)效果的影響，由此合成了滿(mǎn)足配方體系的促進(jìn)劑，解決了酸酐環(huán)氧體系儲(chǔ)存期與反應(yīng)活性之間的矛盾。在配方體系確定的基礎(chǔ)上，實(shí)驗(yàn)研究了樹(shù)脂體系的反應(yīng)機(jī)理、固化特性、流變特性和反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，并應(yīng)用相關(guān)的特征方程或模型進(jìn)行了數(shù)值模擬，為生物質(zhì)樹(shù)脂在復(fù)合材料中的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。由該樹(shù)脂為基體應(yīng)用熱熔法加工了碳纖維織物預(yù)浸料，對(duì)復(fù)合材料的靜態(tài)力學(xué)性能、耐濕熱性能、耐環(huán)境性能及損傷容限進(jìn)行了檢測(cè)，復(fù)合材料性能達(dá)到了全石油基樹(shù)脂基體復(fù)合材料性能水平。
目前該生物質(zhì)碳纖維預(yù)浸料已應(yīng)用到了大學(xué)生方程式賽車(chē)車(chē)體制造中，展示了生物質(zhì)復(fù)合材料應(yīng)用典范。與此同時(shí)，科技公司將開(kāi)拓生物質(zhì)復(fù)合材料在飛機(jī)、軌道交通、艦艇、汽車(chē)等內(nèi)飾復(fù)合材料領(lǐng)域的應(yīng)用。
世界范圍內(nèi)，航空材料及其制件的重要發(fā)展趨勢(shì)是綠色化和智能化，采用可循環(huán)、天然的資源研制材料并應(yīng)用于飛機(jī)制造，都將有力地推動(dòng)飛機(jī)工業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。中航復(fù)材（北京）科技有限公司將持續(xù)進(jìn)行生物質(zhì)樹(shù)脂的研究開(kāi)發(fā)，提高技術(shù)成熟度，在航空材料轉(zhuǎn)型升級(jí)，航空材料技術(shù)綠色化中提前布局搶先占位，向國(guó)際航空工業(yè)展示中國(guó)在生物質(zhì)復(fù)合材料及其制件制造方面的研發(fā)引領(lǐng)能力。