高聚物基複合材料

簡介

高聚物基複合材料（high polymermatrix composite,HPMC），基體是塑膠，常使用的有尼龍、聚碳酸醋、聚乙烯、聚丙烯、環氧、酚醛有機矽樹脂等品種。

使用新型樹脂越來越多，用作基體的有：環氧樹脂、共聚酞亞胺、聚醚酮、聚酸亞胺。

用作增強劑的有：碳纖維、硼纖維、玻琉纖維、芳酞胺纖維等。

熱塑性聚合物包括各種通用塑膠（聚丙烯、聚氯乙烯等）、工程塑膠（尼龍、聚碳酸酯等）和特種耐高溫聚合物（聚醯胺、聚醚碸、聚醚醚酮等）。它們是一類線型或有支鏈的固態高分子，可溶可熔，課反覆加工而無化學變化，加熱時軟化並熔融，可塑造成型，冷卻後即成型並保持既得形狀，而且該過程可反覆進行。

連續纖維被切成一定長度的短纖維，散落在連續輸送的塗有含填料的糊狀樹脂的塑膠薄膜上，將含有纖維、填料和樹脂混合物的塑膠薄膜卷繞起來就成為片狀模塑膠（SMC）。

纖維增強塑膠的套用，不僅能節約大量金屬，還可延長使用壽命。

例如，一台石油裂化冷風機使用增強塑膠葉片後，可節省50千克不鏽鋼和35千克鋁合金，採用1噸玻璃纖維增強塑膠代替棉布層壓板，可節省棉布400米。

直升機的旋翼又薄又長，要承受巨大的彎曲振動應力，幾乎無例外選用了纖維增強塑膠。

1982年，美國哈米爾頓公司生產出世界上最大的風力發電機旋翼，它長39米，槳毅直徑為5米，重13.6噸。3隻旋翼裝在80米高的塔架上，風速每小時52千米時，可以發電4000千瓦。其旋翼是採用了纖維增強塑膠。

碳纖維增強塑膠，在先進飛機結構中所占比例越來越高。如在F-18戰鬥機上尾翼、機身和機翼加在一起用量超過半噸。在L-1011運輸機，波音、麥道旅客飛機上，機身大梁、蒙皮、副翼、尾翼、艙門等重要部件，大都採用碳纖維增強塑膠或碳纖維混雜纖維增強塑膠，達到減重30%的效果。

還有，全碳纖維複合材料小汽車殼體也已出現。

富有情趣的是，一次英國賽車運動員在時速200千米的衝擊下翻車，結果死裡逃生。原因就是他駕駛的賽車外殼，是由纖維強化塑膠製成的。塑膠中加人碳素纖維後，重量比鐵輕1/5，強度可增加5一10倍。

日本研製成功的碳素纖維水泥塊，重量比一般水泥輕一半，/而強度卻增加10倍，更有甚者，它還能像木材一樣釘釘子，或鋸或刨。

在大型飛機跑道和高速公路損壞時，用塑膠混凝土修補最為方便，加有強烈催化劑的樹脂，可在數分鐘內凝固，在戰爭期間尤為重要。

使用塑膠混凝土最著名的例子，是日本北部貫穿津輕海峽的青函海底隧道。這條隧道全長54千米，海水滲漏是其致命弱點，在已有的防漏堵塞材料中，塑膠混凝土以效果最佳人選。