三、環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料的應(yīng)用
環(huán)氧樹(shù)脂是先進(jìn)復(fù)合材料中應(yīng)用廣泛的樹(shù)脂體系，它可適用于多種成型工藝，可配制成不同配方，可調(diào)節(jié)粘度范圍大；以便適應(yīng)于不同的生產(chǎn)工藝。它的貯存壽命長(zhǎng)，固化時(shí)不釋出揮發(fā)物，固化收縮率低，固化后的制品具有極佳的尺寸穩(wěn)定性、良好的耐熱、耐濕性能和高的絕緣性，因此，目前環(huán)氧樹(shù)脂統(tǒng)治著高性能復(fù)合材料的市場(chǎng)。
（一）環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料在航空工業(yè)中應(yīng)用
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年代初，電子工業(yè)的需要，尋找一種適宜的材料，做防護(hù)軍用飛行器的雷達(dá)天線，特別是防護(hù)戰(zhàn)斗機(jī)及轟炸機(jī)上的雷達(dá)天線。采用雷達(dá)罩是用來(lái)防護(hù)氣候?qū)茈娮觾x器的影響。玻璃鋼具有優(yōu)良的透雷達(dá)波性能，足夠的機(jī)械強(qiáng)度和簡(jiǎn)便的成型工藝，使它成為理想的雷達(dá)罩材料。這是歷史上次采用玻璃鋼制造雷達(dá)罩，同時(shí)又大大地促進(jìn)了玻璃鋼材料的研究。
60年代玻璃鋼技術(shù)在直升機(jī)領(lǐng)域的應(yīng)用有所突破，如西德M．B．B．公司研制玻璃鋼旋翼槳葉，逐步取代金屬鋁蒙皮／鋁蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的金屬槳葉。但由于玻璃鋼的模量低，不能制造高強(qiáng)度的飛機(jī)結(jié)構(gòu)件。
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年代初，隨著硼纖維、碳纖維、芳綸纖維等相繼出現(xiàn)，這些高級(jí)增強(qiáng)纖維的比剛度、比強(qiáng)度、耐疲勞性能等優(yōu)于金屬材料，由它們來(lái)增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂組成的復(fù)合材料，已在飛機(jī)的主結(jié)構(gòu)件（主受力件）上得到應(yīng)用。
近10多年來(lái)，考慮到這些高級(jí)增強(qiáng)纖維的價(jià)格都比較高，為了更合理的用材，大力開(kāi)發(fā)混雜復(fù)合材料（Hybrid Composites)的研究。
以復(fù)合材料在飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)中的應(yīng)用為代表。美國(guó)兩家噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)制造廠：通用電器―飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)事業(yè)集團(tuán)公司（GE―AEBG）和普惠公司，以及其它一些二次承包公司，都在用高性能復(fù)合材料取代金屬制造飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)零部件。如發(fā)動(dòng)機(jī)艙系統(tǒng)的許多部緊推力反向器、風(fēng)扇罩、風(fēng)扇出風(fēng)道導(dǎo)流片等都用復(fù)合材料制造。如發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)口氣罩的外殼是由美國(guó)聚合物公司的碳纖維環(huán)氧樹(shù)脂預(yù)混料（E707A）疊鋪而成，它具有耐177℃高溫的熱氧化穩(wěn)定性科殼表面光滑如鏡面，有利于形成層流。又如FW 4 0O0型發(fā)動(dòng)機(jī)有8 0個(gè)149℃的高溫空氣噴口導(dǎo)流片也是用碳纖維環(huán)氧預(yù)浸料制造的。
在316℃這一極限溫度以下的環(huán)境中，復(fù)合材料不僅性能優(yōu)于金屬，而且經(jīng)濟(jì)效益高。據(jù)波音公司估算，噴氣客機(jī)重量每減輕一磅，是飛機(jī)在整個(gè)使用期限內(nèi)可節(jié)省 100 0美元。據(jù)法布萊特公司估算，美國(guó)第年約有100萬(wàn)磅復(fù)合材料用于制造噴氣飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)零件，銷售額高達(dá)5000萬(wàn)美元。
目前環(huán)氧樹(shù)脂的連續(xù)使用溫度高約在280℃以下，近來(lái)DOW化學(xué)公司的一種多功能團(tuán)環(huán)氧樹(shù)脂Tactlx742，用二氨基二苯砜固化劑；制成的制品玻璃化溫度Tg＞310℃，可用于制造噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)零件。
（二）環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料在航天工業(yè)中的應(yīng)用
宇航技術(shù)對(duì)結(jié)構(gòu)材料高比模量、高比強(qiáng)度的要求，特別嚴(yán)格，使先進(jìn)復(fù)合材料成為宇航技術(shù)必需的材料。作為結(jié)構(gòu)材料的基作樹(shù)脂基本上都采用環(huán)氧樹(shù)脂。其主要的應(yīng)用范圍如下：
1
、固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)殼體
在50年代末，采用纖維纏繞成型的玻璃鋼殼體取代鋼殼，使結(jié)構(gòu)減輕50％一60％。后來(lái)，“三叉戟1”、 M X的三級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)殼體全部采用芳綸／環(huán)氧樹(shù)脂體系，重量又比玻璃鋼的同尺寸殼體減輕50％。
在阿里安運(yùn)載火箭許多結(jié)構(gòu)件均用碳纖維／環(huán)氧樹(shù)脂制造。
2
．戰(zhàn)略導(dǎo)彈上的應(yīng)用
美國(guó)已采用JFRP作彈頭結(jié)構(gòu)殼體、儀器艙、級(jí)間段等50多個(gè)分系統(tǒng)部件。據(jù) 洛克希德導(dǎo)彈與宇航公司稱用碳纖維／環(huán)氧樹(shù)脂制造的機(jī)構(gòu)取代鋁結(jié)構(gòu)，可使結(jié)構(gòu)減輕40％。
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、衛(wèi)星和宇航器上的結(jié)構(gòu)應(yīng)用
衛(wèi)星結(jié)構(gòu)的輕型化對(duì)衛(wèi)星功能及運(yùn)載火箭的要求至關(guān)重要，所以對(duì)衛(wèi)星結(jié)構(gòu)的重量要求很嚴(yán)。國(guó)際通訊衛(wèi)星VA中心推力筒用碳纖維復(fù)合材料取代鋁后減重23kg(約占3O％),可使有效載荷艙增加 450條電話線路，僅此一項(xiàng)盈利就接近衛(wèi)星的發(fā)射費(fèi)用。美、歐衛(wèi)星結(jié)構(gòu)重量不到總重的10％，其原因就是廣泛使用了先進(jìn)復(fù)合材料。
4
．航天飛機(jī)上的應(yīng)用
美國(guó)航天飛機(jī)上使用的結(jié)構(gòu)復(fù)合材料總重約2噸，采用先進(jìn)復(fù)合材料后減重410kg，而且明顯減少了飛行過(guò)程中因復(fù)雜的溫度環(huán)境引起的變形。航天飛機(jī)進(jìn)入軌道后，用機(jī)械手投放和回收衛(wèi)星，機(jī)械手上臂、前臂是用超高模量石墨纖維 GY― 7 0增強(qiáng)環(huán)氧制成的。
總之，復(fù)合材料已成為宇航工業(yè)中不可缺少的關(guān)鍵材料。
（三）環(huán)氧復(fù)合材料在民用工業(yè)中的應(yīng)用
凡是對(duì)機(jī)械強(qiáng)度要求高的增強(qiáng)塑料制品基本上采用環(huán)氧樹(shù)脂作為基體。
1
、玻璃鋼的壓力容 器和管道
我國(guó)西安、北京、重慶、自貢已生產(chǎn)汽車用壓縮天然氣（CNG）瓶，北京已成為現(xiàn)在使用CNG公交車多的城市。
國(guó)內(nèi)已經(jīng)有4家企業(yè)生產(chǎn)環(huán)氧玻璃鋼高壓管。
60
年代國(guó)內(nèi)鋼瓶十分緊張，采用纖維纏繞成型制造玻璃鋼氣瓶相當(dāng)活躍，曾制定過(guò)部頒標(biāo)準(zhǔn)FC194-74，90R年修改后制定ZBQ23004一90。 玻璃纖維增強(qiáng)塑料壓力容器，以環(huán)氧樹(shù)脂和616酚醛樹(shù)脂體系為基體，40立升氣瓶使用壓力為 12MPa，使用壽命5年以上。上海材料研究所和臨安玻璃鋼廠合作，也采用纖維纏繞成型工藝，而使用環(huán)氧樹(shù)脂一二甲基咪唑體系，其性能不亞于環(huán)氧一酚醛樹(shù)脂體系。用此配方制成水研用的壓力容器。
2
、玻璃鋼電機(jī)護(hù)環(huán)、套環(huán)等
護(hù)環(huán)套裝于發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子兩端，保護(hù)轉(zhuǎn)子線圈的端部，防止在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，受離心力作用它是發(fā)電機(jī)受力大的部件之一，對(duì)強(qiáng)度和模量要求比較高，采用輕質(zhì)高強(qiáng)的復(fù)合材料可以取代無(wú)鎳反磁合金鋼。 60年代末國(guó)內(nèi)先后生產(chǎn)1. 25W千瓦和2. 5萬(wàn)千瓦兩種發(fā)電機(jī)護(hù)環(huán)。后者由北京重型電機(jī)廠、杭州玻璃鋼化工設(shè)備廠和上海材料研究所等單位合作，選用高強(qiáng)度（S）玻璃纖維和高模量（M）玻璃纖維進(jìn)行纏繞，用62O7（脂環(huán)族）環(huán)氧樹(shù)脂一酸酐體系樹(shù)脂配方和 AFG― 9 0環(huán)氧樹(shù)脂（縮水甘油胺型）―― HK―0 21酸酐體系作為基體，使用多年情況良好。
玻璃鋼套環(huán) 3 0 00千瓦以下的在杭州玻璃鋼化工設(shè)備廠生產(chǎn)，已在北京重型電機(jī)廠安裝出廠30年，屬于定型產(chǎn)品。
此外，發(fā)電機(jī)定子線圈端都支撐環(huán)，裝在定子線圈的鼻端，承受大載荷是發(fā)電機(jī)發(fā)生短路的瞬間，亦采用玻璃鋼制造，稱為玻璃鋼綁環(huán)。這種綁環(huán)安裝在10萬(wàn)千瓦的氣輪發(fā)電機(jī)上，已使用20余年。在國(guó)內(nèi)大的60萬(wàn)千瓦發(fā)電機(jī)用的玻璃鋼錐殼（其作用類似于支撐環(huán)）也是用了10多年。
玻璃鋼絕緣子，有待于進(jìn)一步開(kāi)發(fā)研究。絕緣子的作用是把帶電線路或帶電零部件之間隔開(kāi)，既要求絕緣又要求高強(qiáng)度，電絕緣何耐腐（室外用），采用玻璃鋼很適用。國(guó)外在露天的22萬(wàn)伏輸電桿上的絕緣于已采用環(huán)氧樹(shù)脂玻璃鋼成批生產(chǎn)。
3
、防腐蝕制品
通常不飽和聚酯樹(shù)脂玻璃鋼的力學(xué)性能在45℃以上強(qiáng)度就會(huì)明顯下降，同時(shí)不飽和聚酯樹(shù)脂耐堿性較差。如果在防腐蝕制品中要求強(qiáng)度高，耐溫性好等則建議選用環(huán)氧玻璃鋼。如上海市上鋼二廠，在生產(chǎn)硫酸鐵過(guò)程中，反應(yīng)槽需要連續(xù)在120℃使用，選用環(huán)氧玻璃鋼取得了很滿意的效果。這種耐高溫的反應(yīng)槽是由臨安玻璃鋼廠制造的。
4、玻璃鋼模具
（1）玻璃鋼鑄造模具
用玻璃鋼制成的鑄造模具，比木模、鋁模的效果好的多，使用壽命長(zhǎng)，通常在萬(wàn)次以上，價(jià)格也比較便宜。
（2）玻璃鋼制品模具
采用噴射成型、樹(shù)脂傳遞模塑（ RTM）成型所需的制品模具，通常都用不飽和聚酯玻璃鋼模具。筆者建議采用環(huán)氧樹(shù)脂玻璃鋼模具更好，具有模具強(qiáng)度高、使用壽命長(zhǎng)、尺寸穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。
5
、風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片
我國(guó)做到長(zhǎng)23m，國(guó)外已經(jīng)超過(guò)50m。
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、碳纖維補(bǔ)強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)
7
、運(yùn)動(dòng)器材
高爾夫球桿、網(wǎng)球拍、羽毛球拍、壁球拍、滑雪板、漁具、自行車架等。
四、我國(guó)環(huán)氧樹(shù)脂市場(chǎng)分析
據(jù)統(tǒng)計(jì)，2003年大陸環(huán)氧樹(shù)脂產(chǎn)量25萬(wàn)噸，比上年增長(zhǎng)25%；進(jìn)口19.88萬(wàn)噸，比上年增長(zhǎng)23%；出口3.558萬(wàn)噸，比上年增長(zhǎng)81%，表現(xiàn)消費(fèi)量41.322萬(wàn)噸，比上年增長(zhǎng)21%。
市場(chǎng)比例為：
涂料 45%
電子電器 36%
復(fù)合材料 5%
粘結(jié)劑 -7%
其它（交聯(lián)劑等） -7%
2003年我國(guó)大陸生產(chǎn)高壓玻璃鋼環(huán)氧管3000噸，約用環(huán)氧樹(shù)脂1300噸。建筑結(jié)構(gòu)采用CF（碳纖維）補(bǔ)強(qiáng)用環(huán)氧樹(shù)脂5 00噸。
絕緣棒管生產(chǎn)2000噸，用環(huán)氧樹(shù)脂1000噸。
2003年生產(chǎn)環(huán)氧玻璃鋼2萬(wàn)噸，采用環(huán)氧樹(shù)脂9000余噸。
2003年生產(chǎn)玻璃纖維基覆銅板14萬(wàn)噸，采用環(huán)氧樹(shù)脂6.15萬(wàn)噸。2004年可增長(zhǎng)3O％以上。所用環(huán)氧樹(shù)脂將達(dá)8萬(wàn)噸。
2003年用于生產(chǎn)乙烯基酯樹(shù)脂（VER）采用環(huán)氧樹(shù)脂2900噸。
國(guó)產(chǎn)樹(shù)脂的質(zhì)量穩(wěn)定性有待于進(jìn)一步提高，因而國(guó)內(nèi)一些復(fù)合材料廠家在生產(chǎn)要求性能較高的產(chǎn)品（如絕緣棒、絕緣管）時(shí)，常采用陶氏（DOW），殼牌（Shell）、巴克立特（Bakelite)等國(guó)外公司的產(chǎn)品。
繼美國(guó)陶氏化學(xué)在江蘇省張家港
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