複合材料術語大科普

複合材料術語大科普
你是做什麼的？複合材料。
哦，複合材料是什麼？
玻璃鋼又是什麼？
玻璃纖維、碳纖維、樹脂……這些又都是什麼？
你是否會經常遇到這樣的好奇寶寶，又或者你也有一樣的困惑。今天就給大家來一堂科普課，讓大家不但知道還能說出來關於複合材料的眾多專業術語。

能用一句話解決的事，我們絕不二話。

複合材料
說到複合材料，做複材的人都知道，但真的要大家用一句話概括出來卻不一定能說全麵。所謂複合材料，是指由兩種或兩種以上不同性質的材料，通過物理或化學的方法，在宏觀（微觀）上組成具有新性能的材料。
雖然隻是一句話，但信息量還是蠻大的。簡單點理解就是各種材料在性能上互相取長補短，產生協同效應，使複合材料的綜合性能優於原組成材料而滿足各種不同的要求。最簡單的例子，混凝土也是一種複合材料。
玻璃鋼

玻璃和鋼，好像兩者在強度上完全不是一個等級的物體，怎麼會關聯在一起。玻璃鋼正名玻璃纖維增強塑料，俗稱FRP（Fiber Reinforced Plastics），即纖維增強複合塑料。根據采用的纖維不同分為玻璃纖維增強複合塑料（GFRP），碳纖維增強複合塑料（CFRP），硼纖維增強複合塑料等。它是以玻璃纖維及其製品（玻璃布、帶、氈、紗等）作為增強材料，以合成樹脂作基體材料的一種複合材料。這種複合材料的力學性能可和鋼材媲美，因此叫玻璃鋼，其實這是我們國內一種通俗的叫法，屬於中國特色。

玻璃纖維
玻璃纖維（fiberglass或Glass fiber）是一種無機非金屬材料，由礦石（主要成分為二氧化矽）或玻璃球，經高溫熔融，拉製成直徑為幾微米到二十幾個微米的單絲，再絡成原絲。原絲又可加工成各種玻璃纖維製品，包括常見的短切氈、方格布、軸向布、複合氈等。
碳纖維
碳纖維（carbon fiber）是指含碳量高於90%的無機高分子纖維，其中含碳量高於99%的稱石墨纖維。目前的生產工藝主要是把有機纖維經纖維紡絲、預氧化、碳化、石墨化4個過程而製成，按纖維基材分聚丙烯腈（PAN）基碳纖維、瀝青基碳纖維、粘膠基碳纖維、酚醛基碳纖維、氣相生長碳纖維等。
工業化生產碳纖維按原料路線可分為聚丙烯腈（PAN）基碳纖維、瀝青基碳纖維和粘膠基碳纖維三大類，但主要生產前兩種碳纖維。而PAN基碳纖維因其生產工藝較其他方法簡單，產量約占全球碳纖維總產量的90%以上。
碳纖維以其優異的力學性能被廣泛應用於國防軍工、航空航天、汽車、電子、運動器材等領域，後續在複合材料中的應用也會越來越受到關注。
樹脂

樹脂本義上為一種高分子聚合物，其定義是：相對分子量不確定但通常較高，常溫下呈固態、中固態、假固態，有時也可以是液態的有機物質。具有軟化或熔融溫度範圍，在外力作用下有流動傾向，破裂時常呈貝殼狀。廣義上是指用作塑料基材的聚合物或預聚物。一般不溶於水，能溶於有機溶劑。按來源可分為天然樹脂和合成樹脂；按其加工行為不同的特點又有熱塑性樹脂和熱固性樹脂之分。

從定義中可以看出樹脂是一種混合物，用於製造玻璃鋼的為熱固性樹脂，其特點是在加熱、加壓下或在固化劑、紫外光作用下，進行化學反應，交聯固化成為不溶不熔的物質。常見的熱固性樹脂有：不飽和樹脂（UP）、乙烯基樹脂（VE）、環氧樹脂（EP）、聚氨酯樹脂（PU）、酚醛樹脂（PF）、呋喃樹脂等。
熱塑性樹脂的特點是具有受熱軟化、冷卻硬化的性能，而且不起化學反應，無論加熱和冷卻重複進行多少次，均能保持這種性能。凡具有熱塑性樹脂其分子結構都屬線型。常見的熱塑性樹脂有聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）、聚碳酸酯（PC）、聚酯（PET、PBT）、聚酰胺（PA）、聚甲醛（POM）、聚苯乙烯（PS）等等。
膠衣
膠衣英文名稱gel coat，它是在樹脂中加入顏料和觸變劑等分散而成的玻璃鋼（FRP）及台麵麵漆用來開發的著色觸變性產品。
所謂觸變性指物體（如樹脂、塗料）受到剪切時，稠度變小，停止剪切時，稠度又增加。或受到剪切時，稠度變大，停止剪切時，稠度又變小的性質。即一觸即變的性質。
膠衣本質上也屬於一種特殊的樹脂，其主要作用是對玻璃鋼製品的表麵裝飾和對結構層的保護。
按樹脂基體不同分不飽和聚酯類、乙烯基類、環氧類膠衣。
預浸料
預浸料是用樹脂基體在嚴格控製的條件下浸漬連續纖維或織物，製成樹脂基體與增強體的組合物，是製造複合材料的中間材料。
之所以叫預浸料是因為這隻是樹脂與纖維的初步含浸，在產品成型時才是最終含浸的緣故。預浸料使用方便，成型過程清潔，孔隙率低及含膠量可控，使其近年來的應用大幅上升。
按樹脂基體不同，又分為熱固性樹脂預浸料和熱塑性樹脂預浸料。
固化劑與促進劑
固化劑又名硬化劑、熟化劑或變定劑，是一類增進或控製固化反應的物質或混合物。樹脂固化是經過縮合、閉環、加成或催化等化學反應，使熱固性樹脂發生不可逆的變化過程，固化是通過添加固化（交聯）劑來完成的。
促進劑：與催化劑或固定劑並用時，可以提高反應速率的一種用量較少的物質。
說到固化劑與促進劑，必須著重強調一下安全問題。固化劑具有很強的腐蝕性，因此要做好防護措施，不能直接接觸到人體。另外，與樹脂或膠衣專用的促進劑混合會發生起火，甚至爆炸。因此為了避免發生事故，兩者一定要分開儲存。往樹脂或膠衣中添加時一定要先加促進劑，攪拌均勻後，再添加固化劑。（這一點需要切記，關乎到人身安全）
脫模劑
脫模劑是用在兩個彼此易於粘著的物體表麵的一個界麵塗層，它可使物體表麵易於脫離、光滑及潔淨。簡單點理解就是能讓產品從模具上順利分離的一種物質，常見的脫模劑種類有無機物、有機物以及高聚物三類。
在玻璃鋼生產中常用的脫模劑有固態蠟、半永久脫模水等。
夾芯材料
用於複合材料夾層結構的夾芯材料主要有：硬質泡沫、蜂窩和輕木三類。其主要作用是提高產品剛性，減輕重量。一般做成三明治夾芯結構。
硬質泡沫主要有聚氯乙烯（PVC）、聚氨酯（PU）、聚醚酰亞胺（PEI）和丙烯腈一苯乙烯（SAN或AS）、聚甲基丙烯酰亞胺（PMI）、發泡聚酯（PET）等。
蜂窩夾芯材料有玻璃布蜂窩、NOMEX蜂窩、棉布蜂窩、鋁蜂窩等。蜂窩夾層結構的強度高，剛性好，但蜂窩為開孔結構，與上下麵板的粘接麵積小，粘接效果一般沒有泡沫好。

輕木（balsa）夾芯材料是一種天然產品，市場常見的輕木夾芯主要產自南美洲的種植園，由於氣候原因，輕木在當地生長速度特別快，所以比普通木材輕很多，且其纖維具有良好的強度和韌性，特別適合用於複合材料夾層結構。

熱壓罐

熱壓罐(HotAirAutoelave或簡寫Atitoelave)是一種針對聚合物基複合材料成型工藝特點的工藝設備。能同時提供的均勻溫度和均布壓力使聚合物基複合材料固化，比傳統的固化爐做出來的產品更密實，孔隙率更低。

真空輔材

所謂真空輔材是指真空工藝中用到的一些輔材，主要包括有：真空袋膜、隔離膜、脫模布、透氣氈、導流網、密封膠帶、壓敏膠帶、其它（纏繞管、樹脂管、注膠座、快速接頭等）。

看完這些專業術語的解釋，是不是對複合材料有了更清晰的認識？今天先和大家聊到這，有遺漏的，會在後續的文章中作補充。