纖維復合材料是按結構分類的復合材料之壹。它是由壹種纖維材料作為基體,另壹種纖維材料作為增強體,在基體材料中置入各種纖維增強體組成的壹種新材料。各種纖維材料在性能上可以取長補短,產生協同效應,使纖維復合材料的綜合性能優於原有材料,從而滿足各種需求。例如:玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維等。就玻璃纖維而言,高強玻璃纖維性價比高,所以增長速度也比較快,年增長率超過10%。其應用範圍不僅限於軍事,還廣泛應用於民用產品,如防彈頭盔、防彈服、直升機機翼、預警機天線罩、各種高壓壓力容器、民用飛機直板、體育用品、各種高溫產品、輪胎簾線等。
至此,我國高強玻璃纖維達到國際先進水平,並擁有自主知識產權,形成小規模產業,現階段年產量500噸。碳纖維復合材料具有高強度、高模量、耐高溫、導電等壹系列性能。起初廣泛應用於航空航天領域,近年來也應用於運動器材和體育用品。工業級碳纖維將廣泛應用於土木建築、交通運輸、汽車、能源等領域。
在纖維復合材料的主要應用領域中,它與傳統材料相比具有許多優點:高的比強度和比模量;良好的抗疲勞性;良好的阻尼能力;良好的高溫性能;良好的破損安全性;性能的各向異性和較強的可設計性,使其在橋梁和房屋加固、隧道工程以及大型料倉的修復和加固方面具有廣闊的市場前景。
碳纖維復合材料的研究
項目簡介:碳纖維及其復合材料具有高比強度、高比模量、耐高溫、耐腐蝕、抗疲勞、抗蠕變、導電、傳熱、低膨脹系數等壹系列優異性能。它不僅可以作為結構材料來承受重載荷,也可以作為功能材料來發揮作用。目前,很少有材料具有如此多的特性。因此,碳纖維復合材料是先進復合材料,是典型的高科技產品。碳纖維復合材料的基體可以是樹脂、碳、金屬和無機材料。
階段:成熟應用階段
玻璃纖維復合材料制品及其耐久性研究
項目概述:研制了玻璃纖維水泥(GRC)拱弦波浪形屋面。該產品采用短切玻璃纖維和網格布增強,全斷面均勻受力,充分發揮復合材料的力學潛力。承載力比同厚度的平板高出近20倍。厚度僅為10mm的屋面板極限跨度可達7.2m,實現了結構安全性和經濟性的良好統壹。
階段:中期
意義:本產品可與屋頂建築功能和結構承重融為壹體,自承重、自防水;強度高,韌性好,外形美觀;重量輕、成本低、結構簡單。產品可廣泛用於體育中心、展覽中心、倉儲中心、集貿市場、工業廠房等工程建設,安全可靠,市場前景良好。
纖維復合材料加固建築結構的研究
項目描述:本課題的研究內容包括制備粘貼玻璃纖維片材的膠粘劑,計算分析粘貼纖維復合材料對基礎沈降引起的磚砌體裂縫的影響。自行研制的粘貼玻璃纖維的膠粘劑基本達到了《碳纖維布加固混凝土結構技術規程》(CECS146:2003)的性能指標。研制了底層塗料、找平膩子和粘貼玻璃纖維的膠粘劑,並用自制的膠粘劑對鋼筋混凝土梁進行了抗剪加固。進行了磚墻加固的理論計算分析和鋼筋混凝土梁粘貼玻璃纖維抗剪加固試驗。
階段:成熟應用階段
碳纖維復合材料在石油開采中應用
項目簡介:高強度、高柔性碳纖維復合抽油桿解決了長期以來抽油桿綜合性能難以提高的難題。抽油桿由碳纖維增強樹脂基復合材料組成,接頭為高強度特別設計,安全可靠。高模量、耐腐蝕性和耐磨性;良好的抗疲勞性能,疲勞試驗後,殘余強度為90%;重量輕,碳纖維抽油桿每公裏重量僅為180kg;柔韌性好,最小曲率半徑350 mm,可成卷生產運輸;截面積小,僅為鋼質抽油桿的五分之壹;碳纖維的抗磨損特性極大的保護了外殼;機械化操作;在實際應用中,節電三分之壹以上,增油三分之壹以上,生產無汙染,廢棒可回收利用。
階段:成熟應用階段
竹纖維復合材料的結構與性能
和制備技術研究。
項目簡介:該項目首次利用竹材加工廢料和木材為原料,加工竹木纖維;以適當的比例制造竹木復合中密度纖維板。通過系統研究和生產性試驗,科學確定了竹木纖維的合理配比,研究了溫度、壓力、時間的關系,確定了最佳工藝,為竹木復合中密度纖維板的生產提供了科學依據,成果達到了國內同類研究的領先水平。產品經國家竹木制品質量監督檢驗中心檢測,檢測項目符合GB/T 11718-1999標準要求。
階段:初始階段
意義:該項目的成功開發,使竹結構加工廠廢棄物得到了綜合利用,創造了可觀的經濟效益和不可估量的生態效益。
碳纖維復合材料加固鋼筋混凝土受彎構件的試驗研究
工程簡介:本工程采用碳纖維復合材料加固不同強度等級、不同配筋率的混凝土受彎構件。通過試驗分析,得出了斜截面和正截面的剪切破壞特征、構件抗剪和抗彎承載力的增強規律、工作機理、材料的作用(允許極限變形)和次應力的影響。介紹了該加固技術的設計計算方法、施工工藝、構造措施、檢查驗收及施工安全措施。在此研究報告的基礎上,我國首次編制了碳纖維復合材料加固混凝土受彎構件的技術規程,並在工程建設中得到廣泛應用。
階段:成熟應用階段
新型高阻燃酚醛復合材料的開發
項目描述:開發了壹種高阻燃室溫固化酚醛樹脂,並將其應用於玻璃纖維增強樹脂復合材料,獲得高阻燃酚醛復合材料。
采用金屬鹽絡合物催化法制備了高鄰位、高反應活性的淺色酚醛樹脂。另外,間苯二酚與甲醛反應形成初始樹脂,利用間苯二酚較高的反應活性,加入催化劑,形成快速固化效果的組分。這種雙組分樹脂具有室溫固化的特點,可用於制作玻璃鋼手糊。該樹脂具有低顏色、低氣味、室溫固化的特點。其固化產物和用該樹脂手工糊制的玻璃鋼板的燃燒性能如下:氧指數:樹脂為50.4;玻璃纖維板為72.1;玻璃纖維板的煙密度為5.4。樹脂和玻璃纖維復合材料都具有優異的阻燃和防火效果。用該樹脂手工糊制的玻璃纖維復合材料的彎曲強度、彎曲彈性模量和拉伸強度分別可達65438±040 MPa、65438±04 MPa和260MPa以上。它具有良好的力學性能,可用作結構材料。
階段:初始階段
意義:該材料作為壹種結構材料,可廣泛應用於建築、交通、采礦等領域,同時起到防火的作用。
高性能高附加值木材
纖維復合工程材料的發展
項目簡介:該技術生產的木纖維/合成纖維復合材料以木材或各種短纖維植物材料為原料,規模化生產各種形狀復雜的高強度工程產品。該技術解決了簡單木質材料壓延變形功能差,無法像塑料壹樣通過壹定的工藝過程形成形狀和結構復雜的工程產品的問題。另壹方面解決了簡單塑料制品在使用過程中熱穩定性差、不易自然降解的問題。因此,該技術產品在汽車內飾、異形包裝材料、建築裝飾材料、家具等方面有著廣泛的應用。大大拓展了木材及其制品的應用領域。
階段:中期
意義:木質纖維/合成纖維復合工程材料生產技術是紡織行業人造板技術與非織造技術相結合形成的新技術路線,為國內首創。
三維編織纖維增強醫用高分子復合材料應用的基礎理論研究
項目概述:本項目創造性地提出了將應用於航空航天領域的三維編織復合材料應用於生物醫學骨科領域的理論構想。首先,對復合材料在骨植入中的應用進行了系統的基礎性研究,包括三維編織復合材料的界面理論研究、成型理論研究、疲勞機理探索、吸濕理論和混雜效應研究。在理論研究的基礎上,設計並制造了壹種力學和生物學性能最適合骨愈合的三維編織纖維復合材料。
階段:中期
明膠/蒙脫土雜化納米
復合材料
項目概述:將二維層狀增強材料蒙脫土引入生物相容性和生物降解性良好的生物材料明膠中,使其具有高性能。本文首次將插層技術應用於生物材料,擴大了蒙脫土的應用範圍,探索了改善明膠等蛋白質材料性能的新途徑,使其作為結構生物材料具有潛在的應用前景。制備了明膠/蒙脫土納米復合材料,並通過DSC、TGA、SEM和拉伸試驗研究了其熱性能和力學性能。結果表明,復合材料為插層或部分剝離的納米復合材料,其性能得到了顯著提高。復合材料DSC曲線中的高溫Tg峰消失,熱失重和熱分解速率明顯下降。隨著蒙脫土含量和明膠基體pH值的不同,復合材料的拉伸強度和楊氏模量明顯提高。同時,SEM照片顯示,由於蒙脫土的插層作用,明膠的斷裂面呈現塑化趨勢。
意義:該項目具有廣闊的應用前景。
纖維復合材料耐環境性能的研究
項目簡介:纖維復合材料以其高強度、耐腐蝕等優異性能被廣泛應用於許多特殊場合,但其耐環境性能與諸多因素有關,研究這些因素對纖維復合材料的影響對於材料的應用具有重要意義。在本項目中,玻璃纖維增強復合材料用於增強圓柱形水泥混凝土。在不同的濕熱條件下對加固體系進行處理,並測試其抗壓性能。討論了外界條件如復合條件和熱濕對加固系統性能的影響。
意義:本研究成果對水泥混凝土結構的加固具有壹定的參考價值;可應用於增強纖維復合材料和水泥混凝土結構領域;在金屬材料易腐蝕的場合使用纖維增強復合材料可以產生明顯的經濟效益。
殼聚糖-明膠網絡/羥基磷灰石復合支架-成骨細胞培養的研究
項目描述:將原代培養的第三代大鼠顱骨成骨細胞種植在孔隙率分別為85.20%、90.40%、95.80%的支架材料中。結果大鼠顱骨成骨細胞在孔隙率分別為90.40%和95.80%的支架材料中生長良好,增殖迅速,周圍分泌大量細胞外基質。3周時,局部出現類骨組織,並發現細胞/支架結構。
成果類型:基礎理論
植物纖維增強熱塑性塑料
復合材料的研究與發展
項目概述:本項目技術水平達到國際先進水平。該項目以熱機械漿(TMP)等植物纖維為增強材料,以尼龍、聚丙烯等熱塑性塑料為基體,采用復合技術制造新材料。該復合材料的制備工藝合理,技術先進。植物纖維與基體之間有良好的界面結合,其主要性能指標比基體高0.2 ~ 2.0倍。其主要創新點是通過分子設計成功開發出蠟狀相容劑,克服了植物纖維復合材料開發中基體TMP強度低、加工溫度高,容易導致纖維熱降解的技術難題。該產品重量輕、價格低、材料收縮變形小、力學性能高、加工性能好、能耗低、對生產設備磨損小。產品性價比高,國內還沒見過這種產品;在加工過程中,不僅可以采用傳統的顆粒原料成型,還可以將增強劑直接與基體結合成型。
階段:成熟應用階段
纖維復合材料(FRP)在修復和加固混凝土輸水隧洞(管)中應用
項目描述:針對鋼筋混凝土輸水隧洞(管)混凝土碳化、裂縫、滲水、漏水、鋼筋銹蝕等病害。該項目在有壓水流、有害介質和脈動壓力的作用下,采用高科技纖維材料(FRP),自主研發適用於潮濕條件的特種結構膠和相應的混凝土修補材料,研究出壹種新型有效的粘結加固技術。
階段:成熟應用階段
新型復合增強纖維摩擦材料
項目簡介:該技術不使用金屬材料,而是使用性能優異的復合纖維和耐熱性優異的粘合劑制作剎車片,成本低,密度小。良好的耐溫性、耐磨性和耐環境性。這種摩擦材料摩擦性能穩定,耐高溫技術指標達到或超過國家標準。在潮濕和酸性氣體環境中不腐蝕不生銹,高溫磨損率遠低於國家標準GB5763-1998。自20世紀90年代初以來,開發了碳纖維增強和Kevlaar纖維等摩擦材料。目前,在國內市場上,除了少數非金屬材料外,大部分使用半金屬摩擦材料。
植物纖維鎂復合材料制磚技術
項目描述:產品特點:抗裂、抗震;無鹵素回流;隔熱;輕量化和強度;防水和水泥粘合;能輕松釘、切、加工;施工方便;價格便宜。由於材料的差異,輕質加氣植物纖維復合磚雖然相對便宜,但比傳統的粘土磚略高,所以在批量生產中要註意降低成本。
階段:中期