樹脂基複合材料（Resin Matrix Composite）也稱纖維增強塑膠（Fiber Reinforced Plastics），是目前技術比較成熟且套用最為廣泛的一類複合材料。這種材料是用短切的或連續纖維及其織物增強熱固性或熱塑性樹脂基體，經複合而成。以玻璃纖維作為增強相的樹脂基複合材料在世界範圍內已形成了產業，在我國俗稱玻璃鋼。
基本介紹
- 中文名：樹脂基
- 外文名：Resin Matrix Composite
- 別稱：纖維增強塑膠
- 類別：一類複合材料
歷史進展,發現,片狀模塑膠,樹脂反應注射成和增強樹脂反應,用途,成果,
歷史進展
發現
樹脂基複合材料於1932年在美國出現，1940年以手糊成型製成了玻璃纖維增強聚酯的軍用飛機的雷達罩，其後不久，美國萊特空軍發展中心設計製造了一架以玻璃纖維增強樹脂為機身和機翼的飛機，並於1944年3月在萊特-帕特空軍基地試飛成功。從此纖維增強複合材料開始受到軍界和工程界的注意。
第二次世界大戰以後這種材料迅速擴展到民用，風靡一時，發展很快。1946年纖維纏繞成型技術在美國出現，為纖維纏繞壓力容器的製造提供了技術貯備。1949年研究成功玻璃纖維預混料並制出了表面光潔，尺寸、形狀準確的複合材料模壓件。1950年真空袋和壓力袋成型工藝研究成功，並製成直升飛機的螺旋槳。60年代在美國利用纖維纏繞技術，製造出北極星、土星等大型固體火箭發動機的殼體，為航天技術開闢了輕質高強結構的最佳途徑。在此期間，玻璃纖維-聚酯樹脂噴射成型技術得到了套用，使手糊工藝的質量和生產效率大為提高。
片狀模塑膠
1961年片狀模塑膠（Sheet Molding Compound, 簡稱SMC）在法國問世，利用這種技術可制出大幅面表面光潔，尺寸、形狀穩定的製品，如汽車、船的殼體以及衛生潔具等大型製件，從而更擴大了樹脂基複合材料的套用領域。1963年前後在美、法、日等國先後開發了高產量、大幅寬、連續生產的玻璃纖維複合材料板材生產線，使複合材料製品形成了規模化生產。
拉擠成型工藝的研究始於50年代，60年代中期實現了連續化生產，在70年代拉擠技術又有了重大的突破，近年來發展更快。除圓棒狀製品外，還能生產管、箱形、槽形、工字形等複雜截面的型材，並還有環向纏繞纖維以增加型材的側向強度。上前拉擠工藝生產的製品斷面可達76cm×20cm。
樹脂反應注射成和增強樹脂反應
在70年代樹脂反應注射成型（Reaction Injection Molding, 簡稱RIM）和增強樹脂反應注射成型（Reinforced Reaction Injection Molding, 簡稱RRIM）兩種技術研究成功，進一步改善了手糊工藝，使產品兩面光潔，現已大量用於衛生潔具和汽車的零件生產。1972年美國PPG公司研究成功熱塑性片狀模型料成型技術，1975年投入生產。
這種複合材料最大特點是改變了熱固性基體複合材料生產周期長、廢料不能回收問題，並能充分利用塑膠加工的技術和設備，因而發展得很快。製造管狀構件的工藝除纏繞成型外，80年代又發展了離心澆鑄成型法，英國曾使用這種工藝生產10m長的複合材料電線桿、大口徑受外壓的管道等。從上述可知，新生產工藝的不斷出現推動著聚合物複合材料工業的發展。
用途
進入20世紀70年代，對複合材料的研究發跡了僅僅採用玻璃纖維增強樹脂的局面，人們一方面不斷開闢玻纖-樹脂複合材料的新用途，同時也發現，這類複合材料的比剛度要求很高的尖端技術的要求，因而開發了一批如碳纖維、碳化矽纖維、氧化鋁纖維、硼纖維、芳綸纖維、高密度聚乙烯纖維等高性能增強材料，並使用高性能樹脂、金屬與陶瓷為基體，製成先進複合材料（Advanced Composite Materials, 簡稱ACM）。這種先進複合材料具有比玻璃纖維複合材料更好的性能，是用於飛機、火箭、衛星、飛船等航空航天飛行器的理想材料。
成果
自從先進複合材料投入套用以來，有三件值得一提的成果。第一件是美國全部用碳纖維複合材料製成一架八座商用飛機--里爾芳2100號，並試飛成功，這架飛機僅重567kg，它以結構小巧重量輕而稱奇於世。第二件是採用大量先進複合材料製成的哥倫比亞號太空梭，這架太空梭用碳纖維/環氧樹脂製作長18.2m、寬4.6m的主貨艙門，用凱芙拉縴維/環氧樹脂製造各種壓力容器，用硼/鋁複合材料製造主機身隔框和翼梁，用碳/碳複合材料製造發動機的噴管和喉襯，發動機組的傳力架全用硼纖維增強鈦合金複合材料製成，被覆在整個機身上的防熱瓦片是耐高溫的陶瓷基複合材料。
在這架代表近代最尖端技術成果的太空梭上使用了樹脂、金屬和陶瓷基複合材料。第三件是在波音-767大型客機上使用了先進複合材料作為主承力結構，這架可載80人的客運飛機使用碳纖維、有機纖維、玻璃纖維增強樹脂以及各種混雜纖維的複合材料製造了機翼前緣、壓力容器、引擎罩等構件，不僅使飛機結構重量減輕，還提高了飛機的各種飛行性能。
複合材料在這幾個飛行器上的成功套用，表明了複合材料的良好性能和技術的成熟，這對於複合材料在重要工程結構上的套用是一個極大的推動。
