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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划瑞瓦格复合材料(湖州)有限公司郑州华信学院毕业论文课题名称：复合材料研究及其应用系部：机电工程学院班级：09机电班姓名：指导老师：时间：XX年3月28日复合材料研究及其应用摘要复合材料是指除机械性能以外而提供其他物理性能的复合材料。如：导电、超导、半导、磁性、压电、阻尼、吸波、透波、磨擦、屏蔽、阻燃、防热、吸声、隔热等凸显某一功能。统称为功能复合材料。功能复合材料主要由功能体和增强体及基体组成。功能体可由一种或以上功能材料组成。多元功能体的复合材料、可以具有多种功能。同时，还有可能由
2、于复合效应而产生新的功能。多功能复合材料是功能复合材料的发展方向。一、全球复合材料发展概况复合材料是指由两种或两种以上不同物质以不同方式组合而成的材料，它可以发挥各种材料的优点，克服单一材料的缺陷，扩大材料的应用范围。由于复合材料具有重量轻、强度高、加工成型方便、弹性优良、耐化学腐蚀和耐候性好等特点，已逐步取代木材及金属合金，广泛应用于航空航天、汽车、电子电气、建筑、健身器材等领域，在近几年更是得到了飞速发展。随着科技的发展，树脂与玻璃纤维在技术上不断进步，生产厂家的制造能力普遍提高，使得玻纤增强复合材料的价格成本已被许多行业接受，但玻纤增强复合材料的强度尚不足以和金属匹敌。因此，碳纤维、硼纤
3、维等增强复合材料相继问世，使高分子复合材料家族更加完备，已经成为众多产业的必备材料。目前全世界复合材料的年产量已达550多万吨，年产值达1300亿美元以上，若将欧、美的军事航空航天的高价值产品计入，其产值将更为惊人。从全球范围看，世界复合材料的生产主要集中在欧美和东亚地区。近几年欧美复合材料产需均持续增长，而亚洲的日本则因经济不景气，发展较为缓慢，但中国尤其是中国内地的市场发展迅速。据世界主要复合材料生产商PPG公司统计，XX年欧洲的复合材料全球占有率约为32%，年产量约200万吨。与此同时，美国复合材料在20世纪90年代年均增长率约为美国GDP增长率的2倍，达到4%6%。XX年，美国复合材料
4、的年产量达170万吨左右。特别是汽车用复合材料的迅速增加使得美国汽车在全球市场上重新崛起。亚洲近几年复合材料的发展情况与政治经济的整体变化密切相关，各国的占有率变化很大。总体而言，亚洲的复合材料仍将继续增长，XX年的总产量约为145万吨，预计XX年总产量将达180万吨。从应用上看，复合材料在美国和欧洲主要用于航空航天、汽车等行业。XX年美国汽车零件的复合材料用量达万吨，欧洲汽车复合材料用量到XX年估计可达万吨。而在日本，复合材料主要用于住宅建设，如卫浴设备等，此类产品在XX年的用量达万吨，汽车等领域的用量仅为万吨。不过从全球范围看，汽车工业是复合材料最大的用户，今后发展潜力仍十分巨大，目前还有
5、许多新技术正在开发中。例如，为降低发动机噪声，增加轿车的舒适性，正着力开发两层冷轧板间粘附热塑性树脂的减振钢板；为满足发动机向高速、增压、高负荷方向发展的要求，发动机活塞、连杆、轴瓦已开始应用金属基复合材料。为满足汽车轻量化要求，必将会有越来越多的新型复合材料将被应用到汽车制造业中。与此同时，随着近年来人们对环保问题的日益重视，高分子复合材料取代木材方面的应用也得到了进一步推广。例如，用植物纤维与废塑料加工而成的复合材料，在北美已被大量用作托盘和包装箱，用以替代木制产品；而可降解复合材料也成为国内外开发研究的重点。另外，纳米技术逐渐引起人们的关注，纳米复合材料的研究开发也成为新的热点。以纳米改
6、性塑料，可使塑料的聚集态及结晶形态发生改变，从而使之具有新的性能，在克服传统材料刚性与韧性难以相容的矛盾的同时，大大提高了材料的综合性能。二、树脂基复合材料的增强材料树脂基复合材料采用的增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维等。1、玻璃纤维目前用于高性能复合材料的玻璃纤维主要有高强度玻璃纤维、石英玻璃纤维和高硅氧玻璃纤维等。由于高强度玻璃纤维性价比较高，因此增长率也比较快，年增长率达到10%以上。高强度玻璃纤维复合材料不仅应用在军用方面，近年来民用产品也有广泛应用，如防弹头盔、防弹服、直升飞机机翼、预警机雷达罩、各种高压压力容器、民用飞机直板、体育用品、各类耐高温制品以
7、及近期报道的性能优异的轮胎帘子线等。石英玻璃纤维及高硅氧玻璃纤维属于耐高温的玻璃纤维，是比较理想的耐热防火材料，用其增强酚醛树脂可制成各种结构的耐高温、耐烧蚀的复合材料部件，大量应用于火箭、导弹的防热材料。迄今为止，我国已经实用化的高性能树脂基复合材料用的碳纤维、芳纶纤维、高强度玻璃纤维三大增强纤维中，只有高强度玻璃纤维已达到国际先进水平，且拥有自主知识产权，形成了小规模的产业，现阶段年产可达500吨。2、碳纤维碳纤维具有强度高、模量高、耐高温、导电等一系列性能，首先在航空航天领域得到广泛应用，近年来在运动器具和体育用品方面也广泛采用。据预测，土木建筑、交通运输、汽车、能源等领域将会大规模采用
8、工业级碳纤维。1997XX年间，宇航用碳纤维的年增长率估计为31%，而工业用碳纤维的年增长率估计会达到130%。我国的碳纤维总体水平还比较低，相当于国外七十年代中、末期水平，与国外差距达20年左右。国产碳纤维的主要问题是性能不太稳定且离散系数大、无高性能碳纤维、品种单一、规格不全、连续长度不够、未经表面处理、价格偏高等。3、芳纶纤维20世纪80年代以来，荷兰、日本、前苏联也先后开展了芳纶纤维的研制开发工作。日本及俄罗斯的芳纶纤维已投入市场，年增长速度也达到20%左右。中国复合材料/玻璃钢工业50年一、综述XX年注定是一个不平凡的年份，中国改革开放30周年，神七飞天宇航员成功出舱，百年奥运梦想顺
9、利实现，又恰逢我国复合材料/玻璃钢工业50周年。回顾我国复合材料/玻璃钢工业50年的历程，从业人员从最初的7人研究小组发展到现在的超过25万人，产品应用领域从最初的航天耐烧蚀防热部件发展到现在的航天、航空、船舶、交通、能源等国防和国民经济领域，工艺技术及装备由单一手糊、层压工艺发展为拥有门类齐全、与国际同步的工艺及装备。中国的复合材料/玻璃钢工业肇始于1958年。发展历程大致可分为三个阶段。1958-1978年为第一阶段阶段，致力于国防军工，从无到有，为我国复合材料/玻璃钢工业发展打基础。1978-1998年是第二阶段，十一届三中全会以后，我国从计划经济转型为市场需求导向，复合材料/玻璃钢工业
10、厚积薄发，在国民经济各个领域全面开花。先进复合材料开始起步，初步建立了完整的研发生产测试体系。1999-XX年，新产品迅速上升，新产品、新工艺与世界同步发展，我国的复合材料/玻璃钢工业开始腾飞，先进复合材料在航空航天领域获得了新的发展。通观行业50年发展历程，复合材料/玻璃钢产量从1978年的6000多吨，发展到1990年的近10万吨，XX年即超过100万吨，XX年我国树脂基复合材料年产量295万吨，跃居世界第二位。我国复合材料/玻璃钢工业一直处于由小变大、由弱变强的迅猛发展之中。图1为近年来中国复合材料/玻璃钢产品产量及分布。图1国内FRP总产量及分布二、中国复合材料/玻璃钢工业的起源与成立
11、在党中央、国务院领导下，原国家建筑材料工业部对我国复合材料玻璃钢工业的发展起了先导性和基础性的作用。1955年10月，老红军、时任重工业部副部长的赖际发同志赴前苏联考察，发现玻璃钢的优异性能，回国后向中央报告，组织力量开始研究。1958年1月，在时任建材部部长赖际发同志的亲自关怀和指导下，建材部玻璃陶瓷研究院从屋面材料室抽调文和阳、涂序梅、何宇声、饶芳甫、方尚华、万进书、詹惠珍等7名同志组成了我国第一个玻璃钢研究小组，开始玻璃钢研究工作，同年5月，研制成功我国第一块玻璃钢板材。1960年建材部玻璃设计院成立新材料设计室。1960年2月4日筹建建工251厂。1965年9月起，上述二个研究设计室与
12、二五一厂合并，成立北京玻璃钢研究所，同时具有北京二五一厂的名称。1986年10月升格为国家建材局玻璃钢研究设计院，并继续保留北京二五一厂名称。1999年更名为北京玻璃钢研究设计院。上海玻璃钢研究院创建于1960年。1965年12月31日，同济大学新材料结构研究所组建成上海玻璃钢结构研究所。1980年2月4日，更名为上海玻璃钢研究所。XX年12月，更名为上海玻璃钢研究院。哈尔滨玻璃钢研究院创建于1960年,其前身为哈尔滨建筑工程学院玻璃钢研究室，隶属原国家建筑材料工业局。南京玻璃纤维研究设计院创建于1964年，隶属国家建筑材料工业局。1999年7月，根据国家经贸委242家科研院所体制改革方案，北
13、玻院和南玻院进入中国非金属矿工业(集团)总公司，哈玻院进入中国建筑材料集团公司，上玻院进入上海建材集团。北玻院、上玻院、哈玻院、南玻院以及常州253厂等玻璃钢复合材料专业研究院所的建立标志着我国复合材料/玻璃钢工业研究开发组织体系正式成立，中国复合材料玻璃钢工业肇始50周年即原于此。三、复合材料工艺技术与产品发展历程艰苦创业，自力更生、成绩斐然的20年我国复合材料/玻璃钢工业自60年代初从起步就开始在航天、航空、船舶、电子、兵器及核工业等领域，为我国国防工业现代化配套建设做出了重大贡献。在这一时期，我国复合材料/玻璃钢工业处于成长时期，复合材料/玻璃钢工艺中的接触成型、层压、模压、布带缠绕、纤
14、维缠绕工艺及设备设计技术已经基本掌握，从原材料、产品试制到性能测试的研发体系初步建立，国家宏观的研发生产布局框架已经基本完成。同时，玻璃钢渔船等民用复合材料/玻璃钢也开始得到应用。1973年11月国家建筑材料工业局玻璃钢技术交流组在保定成立，参加会议的有北京玻璃钢研究所、上海耀华玻璃厂研究所、哈尔滨玻璃钢研究所、常州二五三厂、秦皇岛工业技术玻璃厂、南京玻璃纤维研究设计院和建材研究院情报所七个单位。1974年5月，专业技术期刊玻璃钢杂志创刊，后发展为玻璃钢/复合材料。1975年5月首届玻璃钢技术交流组年会在广西宜山召开。现在广州召开的为第十七届年会。第一块玻璃钢在北玻院诞生1958年在赖际发部长
15、亲自关怀下，建材部玻璃陶瓷研究院抽调了7位同志组成了玻璃钢小组，开始玻璃钢研制。这7位同志都是学硅酸盐和沥青的，对玻璃钢闻所未闻，当时也没有任何仪器设备，条件十分困难，但他们没有被困难所吓倒，而是发扬了敢想敢干，艰苦创业的精神，仅仅一个多月时间就搞出了我国第一块10毫米厚玻璃钢板，获得朱德总司令的嘉奖和题词。原材料发展情况1957年，在北京管庄的建材研究院与上海耀华玻璃厂先后以坩埚拉制出了无碱玻璃纤维。19621966年，南玻院完成中碱5#玻璃纤维和无碱1#玻璃纤维的研制，上海耀华玻璃厂完成生产试验并全国推广，成为我国玻纤工业二大主要产品。1960年至1962年中科院化学所研制的耐烧蚀树脂取得了工程应用，合成了耐烧蚀性能较好的616酚醛树脂，1965年开始在北京二五一厂生产。经过数十年的发展完善，目前616酚醛树脂和钡酚醛树脂仍是耐烧蚀树脂的主导产品。1966年建材二五三厂从英国引进年产500吨不饱和聚酯树脂的设备和生产工艺，为聚酯复合材料发展奠定了原材料基础。航天用复合材料1961年国防科委、国家科委同时向建材院玻璃钢室和哈尔滨建工学院玻璃钢室下达了东风二号耐烧蚀大面积防热部件的研制任务。经过三年的艰苦奋战，建工二五一厂成功地将玻璃钢大面积烧蚀材料应用到导弹壳体上。1965年哈玻院接受了玻璃钢发
