复合材料术语大科普

复合材料术语大科普
你是做什么的？复合材料。
哦，复合材料是什么？
玻璃钢又是什么？
玻璃纤维、碳纤维、树脂……这些又都是什么？
你是否会经常遇到这样的好奇宝宝，又或者你也有一样的困惑。今天就给大家来一堂科普课，让大家不但知道还能说出来关于复合材料的众多专业术语。

能用一句话解决的事，我们绝不二话。

复合材料
说到复合材料，做复材的人都知道，但真的要大家用一句话概括出来却不一定能说全面。所谓复合材料，是指由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观（微观）上组成具有新性能的材料。
虽然只是一句话，但信息量还是蛮大的。简单点理解就是各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。简单的例子，混凝土也是一种复合材料。
玻璃钢

玻璃和钢，好像两者在强度上完全不是一个等级的物体，怎么会关联在一起。玻璃钢正名玻璃纤维增强塑料，俗称FRP（Fiber Reinforced Plastics），即纤维增强复合塑料。根据采用的纤维不同分为玻璃纤维增强复合塑料（GFRP），碳纤维增强复合塑料（CFRP），硼纤维增强复合塑料等。它是以玻璃纤维及其制品（玻璃布、带、毡、纱等）作为增强材料，以合成树脂作基体材料的一种复合材料。这种复合材料的力学性能可和钢材媲美，因此叫玻璃钢，其实这是我们国内一种通俗的叫法，属于中国特色。

玻璃纤维
玻璃纤维（fiberglass或Glass fiber）是一种无机非金属材料，由矿石（主要成分为二氧化硅）或玻璃球，经高温熔融，拉制成直径为几微米到二十几个微米的单丝，再络成原丝。原丝又可加工成各种玻璃纤维制品，包括常见的短切毡、方格布、轴向布、复合毡等。
碳纤维
碳纤维（carbon fiber）是指含碳量高于90%的无机高分子纤维，其中含碳量高于99%的称石墨纤维。目前的生产工艺主要是把有机纤维经纤维纺丝、预氧化、碳化、石墨化4个过程而制成，按纤维基材分聚丙烯腈（PAN）基碳纤维、沥青基碳纤维、粘胶基碳纤维、酚醛基碳纤维、气相生长碳纤维等。
工业化生产碳纤维按原料路线可分为聚丙烯腈（PAN）基碳纤维、沥青基碳纤维和粘胶基碳纤维三大类，但主要生产前两种碳纤维。而PAN基碳纤维因其生产工艺较其他方法简单，产量约占全球碳纤维总产量的90%以上。
碳纤维以其优异的力学性能被广泛应用于国防军工、航空航天、汽车、电子、运动器材等领域，后续在复合材料中的应用也会越来越受到关注。
树脂

树脂本义上为一种高分子聚合物，其定义是：相对分子量不确定但通常较高，常温下呈固态、中固态、假固态，有时也可以是液态的有机物质。具有软化或熔融温度范围，在外力作用下有流动倾向，破裂时常呈贝壳状。广义上是指用作塑料基材的聚合物或预聚物。一般不溶于水，能溶于有机溶剂。按来源可分为天然树脂和合成树脂；按其加工行为不同的特点又有热塑性树脂和热固性树脂之分。

从定义中可以看出树脂是一种混合物，用于制造玻璃钢的为热固性树脂，其特点是在加热、加压下或在固化剂、紫外光作用下，进行化学反应，交联固化成为不溶不熔的物质。常见的热固性树脂有：不饱和树脂（UP）、乙烯基树脂（VE）、环氧树脂（EP）、聚氨酯树脂（PU）、酚醛树脂（PF）、呋喃树脂等。
热塑性树脂的特点是具有受热软化、冷却硬化的性能，而且不起化学反应，无论加热和冷却重复进行多少次，均能保持这种性能。凡具有热塑性树脂其分子结构都属线型。常见的热塑性树脂有聚乙烯（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。
胶衣
胶衣英文名称gel coat，它是在树脂中加入颜料和触变剂等分散而成的玻璃钢（FRP）及台面面漆用来开发的着色触变性产品。
所谓触变性指物体（如树脂、涂料）受到剪切时，稠度变小，停止剪切时，稠度又增加。或受到剪切时，稠度变大，停止剪切时，稠度又变小的性质。即一触即变的性质。
胶衣本质上也属于一种特殊的树脂，其主要作用是对玻璃钢制品的表面装饰和对结构层的保护。
按树脂基体不同分不饱和聚酯类、乙烯基类、环氧类胶衣。
预浸料
预浸料是用树脂基体在严格控制的条件下浸渍连续纤维或织物，制成树脂基体与增强体的组合物，是制造复合材料的中间材料。
之所以叫预浸料是因为这只是树脂与纤维的初步含浸，在产品成型时才是终含浸的缘故。预浸料使用方便，成型过程清洁，孔隙率低及含胶量可控，使其近年来的应用大幅上升。
按树脂基体不同，又分为热固性树脂预浸料和热塑性树脂预浸料。
固化剂与促进剂
固化剂又名硬化剂、熟化剂或变定剂，是一类增进或控制固化反应的物质或混合物。树脂固化是经过缩合、闭环、加成或催化等化学反应，使热固性树脂发生不可逆的变化过程，固化是通过添加固化（交联）剂来完成的。
促进剂：与催化剂或固定剂并用时，可以提高反应速率的一种用量较少的物质。
说到固化剂与促进剂，必须着重强调一下安全问题。固化剂具有很强的腐蚀性，因此要做好防护措施，不能直接接触到人体。另外，与树脂或胶衣专用的促进剂混合会发生起火，甚至爆炸。因此为了避免发生事故，两者一定要分开储存。往树脂或胶衣中添加时一定要先加促进剂，搅拌均匀后，再添加固化剂。（这一点需要切记，关乎到人身安全）
脱模剂
脱模剂是用在两个彼此易于粘着的物体表面的一个界面涂层，它可使物体表面易于脱离、光滑及洁净。简单点理解就是能让产品从模具上顺利分离的一种物质，常见的脱模剂种类有无机物、有机物以及高聚物三类。
在玻璃钢生产中常用的脱模剂有固态蜡、半永久脱模水等。
夹芯材料
用于复合材料夹层结构的夹芯材料主要有：硬质泡沫、蜂窝和轻木三类。其主要作用是提高产品刚性，减轻重量。一般做成三明治夹芯结构。
硬质泡沫主要有聚氯乙烯（PVC）、聚氨酯（PU）、聚醚酰亚胺（PEI）和丙烯腈一苯乙烯（SAN或AS）、聚甲基丙烯酰亚胺（PMI）、发泡聚酯（PET）等。
蜂窝夹芯材料有玻璃布蜂窝、NOMEX蜂窝、棉布蜂窝、铝蜂窝等。蜂窝夹层结构的强度高，刚性好，但蜂窝为开孔结构，与上下面板的粘接面积小，粘接效果一般没有泡沫好。

轻木（balsa）夹芯材料是一种天然产品，市场常见的轻木夹芯主要产自南美洲的种植园，由于气候原因，轻木在当地生长速度特别快，所以比普通木材轻很多，且其纤维具有良好的强度和韧性，特别适合用于复合材料夹层结构。

热压罐

热压罐(HotAirAutoelave或简写Atitoelave)是一种针对聚合物基复合材料成型工艺特点的工艺设备。能同时提供的均匀温度和均布压力使聚合物基复合材料固化，比传统的固化炉做出来的产品更密实，孔隙率更低。

真空辅材

所谓真空辅材是指真空工艺中用到的一些辅材，主要包括有：真空袋膜、隔离膜、脱模布、透气毡、导流网、密封胶带、压敏胶带、其它（缠绕管、树脂管、注胶座、快速接头等）。

看完这些专业术语的解释，是不是对复合材料有了更清晰的认识？今天先和大家聊到这，有遗漏的，会在后续的文章中作补充。