在玻璃鋼/復合材料的制造中,芯材的選擇對最終產(chǎn)品的性能至關(guān)重要。常用的芯材包括泡沫、巴薩木和蜂窩等多
孔固體材料。每種芯材都有其獨特的特性和適用場景,以下是對這些芯材的詳細分析及其應用領域的總結(jié)。
巴薩木
主要用途:風電、船舶、鐵路車輛等行業(yè)。優(yōu)點:價格相對較低,具有一定的市場競爭力。缺點:密度選擇范圍
小,面層破壞后易吸水腐爛,逐漸被PVC泡沫取代?,F(xiàn)狀:盡管存在缺點,但由于價格優(yōu)勢,巴薩木在某些領域
仍有一定市場。
蜂窩材料
類型:NOMEX紙蜂窩和鋁蜂窩。特性:具有各向異性,開孔結(jié)構(gòu)使其不適用于濕法工藝或樹脂注射工藝(如船
舶和風電領域)。缺點:鋁蜂窩與碳纖維面板之間可能發(fā)生電腐蝕,通常不與碳纖維一同使用。面層破壞后易滲
水。應用:主要用于航空航天、軌道交通等對重量和強度要求較高的領域。
泡沫芯材泡沫芯材是玻璃鋼/復合材料中最常用的芯材之一,主要包括以下幾種類型:
硬質(zhì)聚氨酯(PUR)泡沫特性:力學性能一般,樹脂/芯材界面易老化,導致面板剝離。優(yōu)點:價格便宜,發(fā)泡工
藝簡單,吸聲性能良好。缺點:機械加工時易碎或掉渣,使用溫度約為150℃。應用:常用于運動器材(如網(wǎng)球
拍、冰球棒)和沖浪板中,起到阻尼作用。
聚醚酰亞胺(PEI)泡沫特性:具有高使用溫度(-194℃ ~ +180℃)和良好的防火性能。優(yōu)點:滿足嚴格的阻燃
要求,適合飛機和列車內(nèi)部使用。缺點:價格較高,2005年后因原材料供應問題逐步退出市場,被PMI泡沫取代。
交聯(lián)PVC泡沫特性:由熱塑性PVC和交聯(lián)熱固性聚氨酯組成,強度和剛度較高,但韌性較差。優(yōu)點:耐化學腐蝕,
使用溫度范圍為-240℃ ~ +80℃,阻燃型PVC可用于防火要求嚴格的結(jié)構(gòu)中。缺點:燃燒時會產(chǎn)生氯化氫,高溫
下可能釋放氣體。應用:廣泛用于船舶的船底、舷部、甲板、艙壁及上層建筑。
線形PVC泡沫特性:高韌性、抗沖擊性能好,能量吸收和耐疲勞性能優(yōu)異。優(yōu)點:適用于受沖擊荷載較大的部位
(如船底和舭舷部)。缺點:強度和剛度較低,樹脂中的苯可能滲透到泡沫中,導致泡沫降解。應用:主要用于
船舶制造。
聚苯乙烯(PS)泡沫特性:重量輕(40 kg/m3),成本低,易于加工。缺點:力學性能差,不能與聚酯樹脂同時
使用,苯會導致泡沫降解。應用:少量用于沖浪板制造。
丙烯腈-苯乙烯(SAN)泡沫特性:熱穩(wěn)定性優(yōu)于線性PVC,性能與線性PVC相似。優(yōu)點:適用于船舶結(jié)構(gòu),可替
代線性PVC泡沫。缺點:價格略高于PVC泡沫。應用:主要用于船舶制造。
聚甲基丙烯酰亞胺(PMI)泡沫特性:在相同密度下,PMI是強度和剛度 的泡沫材料,耐高溫蠕變性能優(yōu)異。
優(yōu)點:適用于高溫固化工藝(如190℃),與環(huán)氧或BMI樹脂共固化,適合航空航天、醫(yī)療床板、天線結(jié)構(gòu)等高端
領域。缺點:價格較高。應用:主要用于航空航天和高端工業(yè)領域。
玻璃鋼/復合材料中的芯材選擇需根據(jù)具體應用場景和性能要求進行權(quán)衡。巴薩木和蜂窩材料在特定領域仍有應用,
但泡沫芯材因其多樣化的性能和廣泛的應用場景,已成為主流選擇。其中,PVC泡沫在船舶制造中占據(jù)主導地位,
而PMI泡沫則因其高強度和高剛度,成為航空航天領域的。隨著復合材料科學的進步,未來芯材的性能將進一步提
升,應用范圍也將進一步擴大。
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