基本介紹
- 中文名：硼纖維增強塑膠
- 外文名：Boron fiber reinforced plastic
- 混合塑膠：環氧樹脂、PI等樹脂
- 製品：層壓板、預浸漬帶、纏繞製品等
- 特點：拉伸強度、壓縮強度和剪下強度高
- 套用：飛機尾翼、襟翼和著陸裝置門等
特點,製備方法,性能,套用,
特點
硼纖維增強塑膠以硼纖維製品為增強體，樹脂作基體的複合材料。基體常用環氧樹脂。密度為2.0～2.1g/cm3，纖維體積分數為60%時，拉伸強度達380MPa，楊氏彈性模量高達106GPa，與高強度鋁合金相比，比模量約提高一倍，比強度提高20%～30%，同時有較高的剪下強度，已開始套用于飛機構件，如水平安定面、方向舵、襟翼、直升機旋翼等。但由於硼纖維價格昂貴，其套用尚不及碳纖維增強塑膠廣泛。
製備方法
首先將硼纖維進行表面處理，再制半成品。
(1)硼/環氧預浸漬帶將塗有塗層的硼纖維平行排列，背面用很薄(0.003cm厚)的104型稀鬆的平紋玻璃布來控制纖維間的間隔和使預浸帶的側面完整，可製成50%纖維體積含量的預浸帶，寬度有0.64、7.6、15.2或121.9cm。其固化溫度為177℃或121℃，也可在室溫固化。預浸帶在-18℃貯存幾年，性能不變。
(2)“乾編織”帶硼纖維平行排列，橫向用玻璃纖維或鋁絲編織的帶，這種乾帶形式的優點是，能保持硼，環氧預浸帶的形式，可以廢除冰凍儲存，又可簡化硼/鋁複合材料製造的幾個工序，所以乾編織帶已引起極大的注意。特別是製備122cm寬的材料更有效果。
性能
預浸漬帶根據不同用途，選擇不同固化溫度的型號。如用於體育、娛樂用品，選擇固化溫度121℃；若用於飛機，則選擇固化溫度為177℃。預浸漬帶是由TEXTRON公司提供的5521型、5505型。
硼纖維/環氧層壓板在-54℃時的性能與室溫的性能相似，說明其低溫性能很好。硼增強塑膠與其他飛機部件的材料進行比較，除剪下強度外，50%體積含量的硼，環氧增強塑膠的拉伸強度，模量和壓縮強度都高於其他材料，所以是飛機部件的最佳候選材料，但價格較高。
套用
在航空方面主要用作飛機的零部件。例如，美國空軍飛機F-15和海軍飛機F-14的垂直尾翼，穩定器，B-1飛機機翅縱向通材，直升機CH-54B、F-4飛機方向舵，707飛機襟翼，F-5飛機著陸裝置門，T-39A飛機機翼箱等都使用硼纖維與環氧樹脂增強塑膠。據介紹，西科爾斯基飛機設計家所設汁的直升機以及法國製造的幻影2000飛機，也採用一些硼纖維。
作為更進一步的套用，採用硼纖維與環氧樹脂帶材對飛機金屬機體進行修補。已經對Lock-heed公司製造的美國軍用飛機C-130和C-41等機體的龜裂及金屬疲勞部分進行修補，都使用了硼纖維與環氧樹脂增強塑膠作為補釘，已有實際業績。特別是近年來，商用飛機、客運飛機等同樣存在老化問題，也會因長期運行出現龜裂及金屬疲勞，這給硼纖維的套用帶來生機，有關部門正在深人技術研究。採用硼纖維增強塑膠修補飛機有以下特點：①不需要分解機體就可進行修補，這樣可縮短修理、停飛時間，為航空公司帶來效益；②在修補時，不需要鉚釘和螺栓等，可用樹脂粘接修補，這樣可避免因鉚釘，螺栓孔穴產生龜裂與應力；③可使用超音波和渦流非破壞性試驗檢查，不會產生觸電；④可延長疲勞壽命，減少維修成本。
在航天方面，可作太空飛行器的結構零件，採用硼纖維與碳纖維混雜結構，具有很高的剛性，使線脹係數趨近0，適應宇宙中苛刻環境的變化需要。大多數情況都是將硼纖維與碳纖維製成混雜纖維增強環氧塑膠用於體育及娛樂用品。例如，由硼纖維與碳纖維混雜纖維增強環氧塑膠製成的高爾夫球棒，即像單一碳纖維球棒那樣輕，又有鋼質球棒那樣的打球感，使高爾夫球的飛行距離及飛行方向都很優異；在網球拍及羽毛球拍方面，能改變球拍擊中球中心部分；在釣魚竿方面，採用硼纖維振動傳遞性強，反應靈敏，還難折斷；在滑雪板方面，硼纖維因衰減性優異，減少板的“撓度”，能適應雪面的微妙變化。
