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热沉材料研究论文

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热沉材料研究论文

浅谈再生混凝土的性能特点及其应用工学论文

在日常学习和工作中,说到论文,大家肯定都不陌生吧,论文是探讨问题进行学术研究的一种手段。你所见过的论文是什么样的呢?以下是我为大家收集的浅谈再生混凝土的性能特点及其应用工学论文,希望对大家有所帮助。

摘要 :

新建筑工程的建设和旧建筑工程的拆除都会产生大量的建筑垃圾,既造成环境污染又浪费大量资源,如何处理日益增多的建筑废弃垃圾,减轻对环境的污染,已成为各个国家必须面对的重要课题.通过分析再生混凝土的物理、力学性能、耐久性能、剪切性能以及抗震性能,探讨了再生混凝土的应用前景。

关键词 :再生混凝土;性能指标;建筑垃圾;应用前景

引言

目前我国正处于大兴土木的建设时期,土木建筑的快速发展带动了国民经济,也成为了消耗资源和产生垃圾最多的行业.为了有效减少环境污染破环,减少废弃混凝土的数量,做到可持续协调发展,目前解决该问题的方法只有再生利用,于是跟再生混凝土有关的一些技术和研究也快速发展起来。

再生骨料或再生混凝土骨料[1-2]是指将废弃混凝土块破碎、分级,并按一定的级配混合后形成的骨料,而利用再生骨料作为部分或全部骨料配制的混凝土,称为再生骨料混凝土,简称再生混凝土.再生混凝土是建筑材料的循环再利用,是与生态环境发展相协调的重要一部分,也 符合国家的可持续发展战略.本文主要讨论再生混凝土基本性能,探讨再生混凝土应用工程的发展前景。

1、再生混凝土研究现状

国外研究现状国外对于再生混凝土的研究比较早,可以追溯到二次世界大战期间,连年的战争破坏了大量的建筑物,同时也产生了大量的废弃物,因此许多欧洲国家均不同程度地面临着如何处理废弃物的问题[2].20世纪50年代,苏联和德国为了处理大量废弃混凝土同时为城市重建提供新的原材料,相继开展了再生混凝土技术的研究工作.1977年日本政府制定了JIS TR A 0006《再生骨料和再生混凝土使用规范》;1991年日本政府又制定了《资源重新利用促进法》,规定建筑施工过程中产生的渣土、混凝土块、沥青混凝土块、木材、金属等建筑垃圾,必须送往“再生资源化设施”进行处理。

对于废弃物再利用,美国政府也制定了《超基金法》,规定:“任何生产有工业废弃物的企业,必须自行妥善处理,不得擅自随意倾倒.”这个规定给再生混凝土的发展提供了操作依据和法律保障.

国内研究现状

我国对再生混凝土的研究工作起步相对较晚,目前还停留在实验室研究阶段,不过政府对再生混凝土研究工作相当重视,相继投入了不少的资金,也取得了一些成果.同济大学对再生混凝土技术进行了大量的研究工作[2-3],包括再生混凝土的强度和工作性能、废弃混凝土破碎及再生工艺研究、再生混凝土耐久性研究、再生混凝土梁柱试验研究、再生混凝土框架节点试验研究、再生混凝土框架结构抗震性能的研究等.2007年同济大学编写了地方标准《再生混凝土应用技术规程》(DG/TJ 08-2018-2007),为再生混凝土的应用提供了技术指导。

另外,中科院、东南大学、浙江大学和北京工业大学等相关科研单位也对再生混凝土开展了大量的研究工作,并开发了相关的再生混凝土技术。

2、再生混凝土性能特点

物理力学性能东南大学陈亮等对再生骨料混凝土技术开发与研究的最新进展进行了综述与对比分析[3],分析结果表明再生混凝土的破坏过程和破坏模式与普通混凝土基本一致.从破坏形态来看,再生混凝土的破坏基本上始自粗骨料和水泥凝胶体面的黏结破坏,再生混凝土的长期抗压强度发展规律与普通混凝土有所差异.分析还指出,全部采用废混凝土作骨料的再生混凝土与相同配合比的普通碎石混凝土相比,抗压强度降低9%,抗拉强度降低7%,抗压弹性模量降低28%,抗拉弹性模量降低34%,说明再生混凝土脆性降低,韧性增加.而全部采用废弃混凝土作骨料的再生混凝土较相同配合比的普通混凝土极限拉应变增大28%,拉伸弹模降低34%,抗压强度比有所增加,说明再生混凝土的抗裂性能较好。

中国科学院武汉岩土力学研究所骆行文等通过一系列试验,分析研究了不同再生混凝土取代率对静力力学性能的影响,研究了再生混凝土声波传播特征参数随再生混凝土轴向压缩变形的变化规律[4].指出随着再生混凝土取代率的增加,再生混凝土的应力峰值在减小,再生混凝土的弹性模量和变形模量也在降低.分析还表明再生混凝土声波传播速度随着再生混凝土的轴向压缩变形先增大后减小,在再生混凝土轴向压缩过程中,超声波在再生混凝土中波幅先增大后减小。

同济大学肖建庄通过不同再生粗骨料取代率下再生混凝土的单轴受压应力应变全曲线试验,分析了再生粗骨料取代率对再生混凝土的应力应变全曲线形状和再生混凝土抗压强度、弹性模量、峰值及极限应变的影响[5].研究表明,再生混凝土的应力应变全曲线的总体形状与普通混凝土的相似,但曲线上各特征点的应力和应变值有所区别;再生混凝土的棱柱体抗压强度与立方体抗压强度的比值高于普通泥凝土;再生混凝土的峰值应变大于普通混凝土;再生混凝土的弹性模量明显低于普通混凝土.分析还指出再生混凝土应力应变全曲线的上升段和下降段可以分别用3次多项式和有理分式分别进行拟合。

浙江大学徐亦东等采用优质矿物掺合料和高效减水剂成功配制出C40—C60高性能再生混凝土,并采用电液伺服压力试验机对高性能再生混凝土进行单轴受压试验,测得其应力应变曲线并进行理论分析,总结出了再生混凝土单轴受压应力应变全曲线的数学表达式,与试验结果吻合较好[6-7]。

西班牙加泰罗尼亚理工大学等设计4种不同的再生混凝土粗集料取代率,通过4种混凝土的搭配比例来得到相同的抗压强度,分析了再生混凝土的力学性能[8].试验中,回收集料处于吸水状态,但不饱和,以控制新拌混凝土的性能、有效水灰比和更低的强度偏差.结果表明采用中低抗压强度的集料生产再生混凝土,其必要性已被证实归结于水泥的用量,测定了再生混凝土相对较低的弹性模量,此结果验证了几位学者提出的数学模型的有效性。

葡萄牙里斯本理工大学等通过不同的养护条件分析了再生混凝土的物理力学性能,分析了再生混凝土的抗压强度、劈裂强度、弹性模量和磨耗值,分析结果表明影响再生混凝土物理力学的养护条件大体上跟普通混凝土一致[9]。

意大利马尔凯理工大学Valeria Corinaldesi等采用取代率为30%的再生集料配制再生混凝土,分析了梁柱结合处再生混凝土在周期荷载下适用于结构的可行性[10].当取代率为30%时,再生混凝土与普通混凝土有几乎相同的抗压强度,然而,再生混凝土的抗拉强度、劈裂强度和弹性模量比普通混凝土偏低.基于周期荷载试验结果,通过参数裂缝类型、分布能、延展性和设计值来评价梁柱结点处的性能,结果显示,利用再生混凝土浇筑的结点具备充足的结构性能。

耐久性能

武汉大学刘数华、饶美娟对再生混凝土的变形性能主要包括弹性行为、干缩与徐变、温度变形性能,再生混凝土的耐久性包括渗透性、抗冻耐久性和抗化学侵蚀性能[11].对再生混凝土的变形性能和耐久性能进行深入分析,结果表明,再生骨料对再生混凝土变形性能和耐久性能虽有不同影响,但亦可满足于工程应用。

湖南省高速公路管理局龚先兵和长沙理工大学刘朝晖、李九苏对道路再生骨料混凝土的耐久性进行系统试验研究,包括抗硫酸盐侵蚀试验、抗冻性试验和干缩性试验,结果表明,再生骨料混凝土的耐久性能能够满足道路工程的需要[12]。

浙江大学徐亦冬,沈建生根据再生骨料的特性并结合当今的研究热点“高性能混凝土”技术,使再生混凝土向高性能化的方向发展[13].研究表明,尽管再生骨料属于低品质骨料,但通过将粉煤灰、矿渣及硅灰等矿物掺合料应用于再生混凝土中,充分利用粉体的优化组合以及界面强化效应,可使再生混凝上具有良好的工作性及较高的强度等级。

安徽水利水电学院的魏应乐对再生混凝士的抗渗性、抗冻融性、抗碳化、氯离子渗透性、硫酸盐侵蚀、耐磨性进行了分析,并提出了减小水灰比、掺加粉煤灰、采用二次搅拌工艺、减小再生骨料最大粒径、采用半饱和面于状态等改善再生混凝土耐久性的措施[14].研究结果表明,再生混凝土的抗渗性、抗冻融行、抗硫酸盐侵蚀性、抗氯离子渗透性和耐磨性均较普通混凝土弱。

美国威斯康星大学麦迪逊分校等在中干试验环境下,对引气型再生混凝土和非引气型再生混凝土进行自由状态下冻融耐久性试验[15],结果表明,直接冻融坚固性试验为判断再生混凝土集料的坚固性提供了更为实际的试验条件,硫酸盐坚固性试验不能预测再生混凝土集料的冻融难易程度。

英国诺桑比亚大学Alan Richardson等基于质量损失和极限抗压强度2个指标,采用对比试验,对再生混凝土的冻融耐久性试验进行研究[16],结果表明,再生混凝土与普通混凝土几乎有着相似的耐久性,原因归结于在分批前对再生集料仔细的选择和处理.耐久性是材料的一个重要指标,再生集料需要被大量的测试以便用于工业生产,本文表明了未来应用的可能性。

抗剪性能

广西大学黄莹、邓志恒等通过对四点受力等高变宽梁进行剪切试验,探讨水灰比相同的条件下,再生骨料取代率对再生混凝土剪切性能的.影响[17].研究表明,再生混凝土剪切破坏形态和普通混凝土相似,但其抗剪强度和变形能力均低于普通混凝土.在对再生混凝土抗剪强度、剪切变形和剪切模量分析的基础上,绘制了再生混凝土的剪应力应变曲线,建议了剪应力应变曲线方程和剪切模量的计算公式。

广东省建筑科学研究院黄健和同济大学建筑工程系肖建庄、雷斌对影响再生混凝土梁抗剪承载力的各因素作了定性分析,得出再生混凝土梁抗剪机理,包括剪跨比、混凝土强度及配箍率在内的诸多因素对再生混凝土梁抗剪承载力的影响趋势与普通混凝土梁基本一致的结论[18].同时指出增大荷载分项系数可明显提高再生混凝土梁抗剪可靠度指标,但在配箍率较小时,荷载分项系数提高至时再生混凝土梁抗剪可靠度也不能满足可靠度要求.增大再生混凝士抗压强度平均值,使其标准值达到与普通混凝土相同的水平,再生混凝土梁的抗剪可靠度均可满足规范要求,这是提高再生混凝土梁抗剪可靠度指标的最佳途径。

西安建筑科技大学刘丰、白国良等试验采用等高变宽梁,考虑混凝土强度等级和再生骨料取代率,研究了再生混凝土梁的抗剪强度和变形及其发展规律[19],得出了再生混凝土梁抗剪极限承载力与取代率没有直接关系的结论,同时还得出再生混凝土梁的切应力主应变曲线接近直线,试验所得抗剪强度相对普通混凝土较低的结论。

郑州大学的张雷顺通过13根再生混凝土梁与普通混凝土梁的对比试验,对再生粗骨料取代抗震性能同济大学建筑工程系的肖建庄、朱晓晖完成了3种不同再生粗骨料取代率再生混凝土框架边节点在恒定竖向轴压荷载和水平低周反复荷载作用下的抗震性能试验研究[23],指出再生混凝土节点的破坏过程与普通混凝土相类似,虽然再生混凝土节点的抗震性能略低于普通混凝土,但再生混凝土节点的延性等抗震性能仍满足相应抗震设防要求,说明再生混凝土可用于有抗震设防要求的框架节点中。

同济大学结构工程研究所的孙跃东等通过对3榀1∶2比例框架模型在不同的竖向轴压荷载和水平低周反复荷载作用下的抗震性能的对比试验,研究了再生混凝土框架在低周反复荷载作用下以及不同轴向力作用下对再生混凝土框架抗震性能的影响[24].结果表明,再生混凝土框架,在不同轴力和低周反复荷载作用下,其受力特性、破坏形态和破坏机制没有明显的差别,破坏机构均表现为明显的“强柱弱梁”类型;再生混凝土框架具有较好的抗震性能,结构进入弹塑性阶段后,框架的滞回曲线均比较丰满,表明框架都具有良好的耗能能力;框架的位移延性系数为~,表明框架延性良好,再生混凝土框架的位移延性小于普通混凝土框架,随着轴向荷载的增加,框架的延性降低。

北京工业大学建筑工程学院的张建伟、曹万林等进行了7个剪跨比为的中高剪力墙低周反复荷载试验研究[25],在试验的基础上,分析了各剪力墙的承载力、延性、刚度、滞回特性、耗能及破坏特征.研究表明,再生细骨料掺量的增加,使再生混凝土中高剪力 墙的抗震性能有所降低以及随着配筋率的提高,其承载力、延性、耗能能力有所提高.同时指出轴压比的提高,使再生混凝土剪力墙的承载力提高,弹塑性变形能力降低。

北京工业大学的尹海鹏等进行了1根普通混凝土柱和3根不同取代率的再生混凝土柱模型的低周反复荷载试验研究[26],模型按1/2缩尺.试验结果表明,随着再生骨料取代率的增加,其混凝土的弹性模量明显减小,试件初始刚度明显下降、承载力呈下降趋势、耗能值下降,抗震能力呈下降趋势,并指出再生混凝土柱可用于多层结构轴压比较小的柱的抗震设计。

3、存在问题及应用前景

存在问题最近几年再生混凝土研究工作取得了一些成就,不过,鉴于再生骨料自身的局限性和目前我国对再生混凝土利用的实际情况,还存在一些障碍和不足,主要表现在以下几个方面。

(1)目前合适的处理废弃混凝土的设备与相关技术较少,对废弃混凝土再生利用的认识还不到位.

(2)废弃混凝土来源广泛且非常复杂,如何合理分级处理是需要解决的关键问题。

(3)相应的标准规范太少,实际操作时比较困难,目前还难以大面积推广。

应用前景

再生骨料混凝土与普通混凝土相比,虽然在物理力学性能等指标上稍有逊色,但毋庸置疑的是,再生混凝土具有广阔的应用前景.具体应用时,可根据结构所处的部位进行选择性替代[27-28].对于主要的承重结构,再生粗骨料取代率可以适当减少,设定限值或容许范围.对于一般结构工程,例如人行道板、桥梁护栏、防护砌块和其它附属结构,取代率可根据情况适当增大。

摘要:

为了有效减轻不断增加的废弃混凝土带来的环保压力,减少资源浪费,建议对废弃混凝土回收处理成再生骨料,部分或全部代替天然骨料来配置再生混凝土,使废弃混凝土变成土木工程领域的绿色资源。文章从再生骨料生产工艺、性能,再生混凝土物理性能、力学性能及其耐久性等方面介绍了再生混凝土技术在国内外的研究进展,主要从材料、结构、力学性能,耐久性方面分析了再生混凝土的基本特性及其研究存在的问题,指出了需进一步深入研究的方向,为再生混凝土技术在科研与工程应用中提供参考意见。

关键词:

再生混凝土;再生骨料;力学性能;耐久性

1、再生混凝土简介及其研究的必要性

再生混凝土(Recycled Concrete),是指将废弃混凝土块经裂解、破碎、清洗与筛分后,制成混凝土骨料,部分或全部代替天然骨料配制而成新混凝土。它是再生骨料混凝土(Recycled Aggregate Concrete,RAC)的简称。

近年来,我国建筑垃圾逐年上升,建筑垃圾数量已占到城市垃圾总量的30%~40%,其中主要是废弃混凝土,这些垃圾严重影响了城市生活环境,造成了很大的环境污染。目前国内处理这些废弃混凝土的方法有两种:一、运往郊外堆存。这会成为新的垃圾源,显然不可取;二、作为回填材料简单地使用。这会浪费资源,不符合我国建设资源节约型社会要求。据估计,2008年发生的汶川特大地震,产生的建筑垃圾约3亿吨,地震所造成的建筑垃圾量远远超过中国每年建筑施工所产生的建筑垃圾的总和,地震所造成的建筑垃圾量十分庞大,如何对其进行资源化利用,是摆在我们面前的一个新的课题,也是一个挑战。再生混凝土技术是一个很好的解决方法,通过对废弃混凝土的再加工来恢复其原有性能,形成新的建材产品,从而既能对有限的资源进行再利用,又解决了部分环保问题。这既是发展绿色混凝土,实现建筑资源环境可持续发展的重要途径,也是建设资源节约型、环境友好型社会的具体体现。

2、再生骨料的生产工艺及性能

再生骨料的生产工艺

对废弃混凝土进行充分再利用的前提是要保证再生骨料生产工艺是经济可行的。再生骨料的生产需要解决一系列问题,包括对废弃混凝土块或钢筋混凝土块的回收、破碎与筛分等。简单的混凝土破碎及筛分工艺如图1所示。

再生骨料的性能

经过破碎处理的废弃混凝土,生产出的再生骨料含有30%左右的硬化水泥砂浆,这些水泥砂浆大多独立成块,只有少量附着在天然骨料的表面,导致了再生骨料密度小,吸水率高,粘结能力弱的特点。一般地,再生骨料棱角较多,表面比较粗糙。对废弃混凝土块进行再生破坏过程中,由于积累了损伤,会使再生骨料内部产生大量的微裂纹。研究表明,同天然骨料相比,再生骨料孔隙率较高,密度较小,吸水性增强和骨料强度较低。

3、再生混凝土物理性能及力学性能

再生混凝土物理性能

由于再生骨料的表观密度比天然骨料小,因此再生混凝土的密度比普通混凝土低。随着再生骨料掺量的增加,再生混凝土的密度有规律地减小,如果再生混凝土全部采用再生骨料,则其密度比普通混凝土相比,降低了 。再生混凝土有自重低的特点,这能降低结构自重,提高构件的抗震性能。同时,由于再生骨料孔隙较高,使得再生混凝土具有良好的保温性能。

再生混凝土的强度

再生混凝土的强度与基体混凝土(相对于再生混凝土而言,用来生产再生骨料的原始混凝土称为基体混凝土)的强度、再生骨料破碎工艺、再生骨料的替代率以及再生混凝土的配合比等密切相关。由于基体混凝土的强度等级、使用环境各不相同,裂解、破碎的'工艺及质量控制措施的差异,导致再生混凝土强度变化的规律性不明显,不同的研究者所得的结论也有所差异。Hansen的试验结果表明,随着基体混凝土强度的降低,再生混凝土的强度也下降。一般情况下,再生骨料混凝土的抗压强度基体混凝土或相同配比的普通混凝土的抗压强度更低,降低范围为0%-30%,平均降低15%。邢振贤等全部采用废弃混凝土再生骨料制作出再生混凝土,指出再生混凝土的抗弯强度约为基准混凝土强度的75%-90% 。和配合比相同的基准混凝土相比,抗压强度降低了9%,抗拉强度降低了7%。

应该注意的是,再生骨料表面包裹着水泥砂浆,使再生骨料与新的水泥砂浆之间弹性模量基本一样,界面结合可能得到一定的加强。以此同时,再生骨料表面的大量微裂缝会吸入新的水泥颗粒,使得接触区的水化更加完全,最终形成致密的界面结构。由于界面结合得到加强,一定程度的补偿了因再生骨料强度较低而导致的再生混凝土性能的劣化。

再生混凝土的弹性模量

由于再生骨料中有大量的老旧砂浆附着于原骨料颗粒上,导致再生混凝土的弹性模量通常较低,一般约为基体混凝土的70%-80%。再生混凝土弹性模量低,变形大,因此它的抗震性能和抵抗动荷载的能力较强。水灰比对再生混凝土的弹性模量影响较大,当水灰比由降低到时,再生混凝土的抗压弹性模量增加。

再生混凝土的干缩与徐变

再生混凝土的干缩量和徐变量比普通的混凝土增加了40%-80%。再生骨料的品质、基体混凝土的性能以及再生混凝土的配合比决定了干缩率的增大数值。Yamato等人研究表明,当天然骨料与再生骨料共同使用时,再生混凝土的干缩率会增加;水灰比增加时,再生混凝土的干缩率也会增加。

4、再生混凝土的耐久性

再生混凝土的抗渗性

与混凝土渗透性有关因素主要分为两类。

(1)混凝土拌和料的组分、拌和物配合比以及工艺参数,即拌和料的制备、成型和养护等;

(2)混凝土随时间而发生的变化,即在外部环境、结构应力、流体性能和渗透条件等因素作用下,混凝土内部发生的物理和化学变化。

由于再生骨料的孔隙率较大,因此再生混凝土的抗渗性比普通混凝土低。但是往再生混凝土里掺加粉煤灰之后,由于粉煤灰能使再生骨料的毛细孔道细化,因而很大地改善了再生混凝土的抗渗性。

再生混凝土的抗硫酸盐侵蚀性

再生混凝土的孔隙率及渗透性较高,它的抗硫酸盐侵蚀性比普通的混凝土差。同样的,往里面掺加粉煤灰,能够减少硫酸盐的渗透,使其抗硫酸盐侵蚀性有较大改善。

再生混凝土的抗裂性

与普通混凝土相比,再生混凝土极限伸长率增加了。再生混凝土弹性模量较低,拉压比较高,因此再生混凝土抗裂性比基体混凝土更好。

再生混凝土的抗冻融性

再生混凝土的抗冻融性比普通混凝土差。Yamato等人研究表明,再生骨料与天然骨料共同使用时或者减小水灰比可提高再生混凝土的抗冻融性。

5、结语

通过对再生混凝土的研究,我们得出以下结论与建议,希望能够引起行业或者有关部门的重视。

第一,再生混凝土技术可以从根本上解决废弃混凝土的出路问题,既能减轻废弃混凝土对环境的污染,又能节省天然骨料资源,具有显著的社会、经济和环境效益,是发展绿色混凝土的主要途径之一,符合我国可持续发展战略的要求。

第二,在工程应用研究中,不单要对如何提高再生混凝土的强度进行研究,而且还要对其耐久性如抗渗性、抗裂性等加强研究,来逐步提高再生混凝土的性能。

第三,同普通混凝土相比,再生混凝土的配合比设计和施工工艺均有许多不同之处,应区别对待。

第四,对再生混凝土进行合理设计,基本上能够达到普通混凝土的性能要求。为了更好地推广应用再生混凝土技术,我们还需要对其结构性能(抗弯,抗剪,抗冲切及抗震等)和设计方法多加强研究。

第五,再生混凝土与普通混凝土在原材料、配合比以及施工工艺等方面有重大差异,按照现行普通混凝土的标准、规程等显然是有许多不足之处的;另一方面,国内的水泥、骨料与国外使用的水泥、骨料在成分和性能上差别也较大,因而更不能直接使用国外的相关标准。因此,建议结合再生骨料分级情况,尽早制定出适合国内情祝的再生混凝土的有关标准和规程。

第六,通过对再生混凝土的经济性进行综合研究,在我国广泛推广应用再生混凝土,同样需要xx积极的产业政策扶持和国家的法律法规保障。

参考文献

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[4] 孙跃东,肖建庄.再生混凝土骨料[J].混凝土,2014(06):33-36.

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材料学是学生接触材料领域、定位未来方向的入门课程,学习和掌握该课程内容意义至关重要。下文是我为大家整理的材料学方面论文的 范文 ,欢迎大家阅读参考!

浅析高分子材料成型加工技术

摘要:近些年来,国防尖端工业和航空工业等特殊领域的发展对高分子材料成型的加工技术要求更高,更精细。在此背景下,理清高分子材料加工技术的发展现状与发展趋势,探讨高分子材料的加工成型的 方法 ,对促进我国高新技术及产业的发展具有重要的意义。

关键词:高分子材料加工方法成型技术

一、前言

近些年来,国防尖端工业和航空工业等特殊领域的发展要求更高性能的聚合物材料,开发研制满足特定要求的高聚合物迫在眉睫[1]。在此背景下,理清高分子材料加工技术的发展现状与发展趋势,探讨高分子材料的加工成型的方法,对促进我国高新技术及产业的发展具有重要的意义。

二、高分子材料成型成型加工技术的相关定义

1.高分子材料

高分子材料是指由相对分子质量较高的化合物为基础构成的材料,其一般基本成分是聚合物或以含有聚合物的性质为主要性能特征的材料;主要是橡胶、塑料、纤维、涂料、胶黏剂和高分子基复合材料。高分子材料独特的结构和易改性与易加工特点,使它具有其他材料不可取代与不可比拟的优异性能,从而广泛运用到科学技术、国防建设和国民经济等领域,并已成为现代社会生活中衣食住行用等各方面不可缺少的材料。

2.高分子材料成型加工技术

在高分子工业的生产中分为高分子材料的制备与加工成型两个过程。高分子材料的成型加工技术就是运用各种加工方法对高分子材料赋予形状,使其成为具有使用价值的各种制品。高分子材料加工主要目的是高性能、高生产率、快捷交货和低成本;向小尺寸、轻质与薄壁方向发展是高分子材料成型技术制品方面的目标;成型加工方向是全回收、零排放、低能耗,从大规模向较短研发周期的多品种转变。判断高分子材料的成型加工技术的质量因素是加工后制品的外观性、尺寸精度、技能性中的耐化学性、耐热性等等。

三、高分子材料成型加工技术的方法

高分子材料的的成型方法有挤出成型、吹塑成型、注塑成型、压延成型、激光成型等。以下介绍的是现今高分子材料成型加工的主要技术方法。

1.挤出成型技术

挤出成型技术是指物料通过挤出机料筒和螺杆间的作用,边受热塑化,边被螺杆向前推送,连续通过机头而制成各种截面制品或半制品的一种加工方法。它的具体原理是高分子原材料自料斗进入料筒,在螺杆旋转作用下,通过料筒内壁和螺杆表面摩擦剪切作用向前输送到加料段,在此松散固体向前输送同时被压实;在压缩段,螺槽深度变浅,进一步压实,同时在料筒外加热和螺杆与料筒内壁摩擦剪切作用,料温升高开始熔融,压缩段结束;均化段使物料均匀,定温、定量、定压挤出熔体,到机头后成型,经定型得到制品。挤出成型又有共挤出技术、挤出注射组合技术、成型技术、反应挤出工艺与固态挤出工艺等。

2.注塑成型技术

注射成型技术是目前塑料加工中最普遍的采用的方法之一,可用来生产空间几何形状非常复杂的塑料制件[2]。注射成型技术根据组合材料的特征,又有以组合惰性气体为特征的气体辅助注射成型,以组合组成化学反应过程为特征的反应注射成型,以组合混合混配为特征的直接注射成型,以组合不同材料为特征的夹心成型等多种方法。

3.吹塑成型技术

吹塑技术一种发展迅速的塑料加工方法。热塑性树脂经挤出或注射成型得到的管状塑料型坯,趁热或加热到软化状态,置于对开模中,闭模后立即在型坯内通入压缩空气,使塑料型坯吹胀而紧贴在模具内壁上,经冷却脱模,即得到各种中空制品。根据型坯制作方法,吹塑可分为挤出吹塑和注射吹塑,新发展起来的有拉伸吹塑和多层吹塑。

四、高分子材料成型加工技术的发展新趋势

目前,高分子加工成型技术正在快速地进步,它的发展总方向是高度集成化、高度产量、高度精密化,不断实现对加工制品材料的聚集态、组织形态与相形态等的控制,最大程度地达到制品高性能的目的。具体的创新技术之处主要体现在以下几项新技术上。

1.聚合物动态反应加工技术

聚合物动态反应加工技术及设备与传统技术无论是在反应加工原理还是设备的结构上都完全不同,该技术是将电磁场引起的机械振动场引入聚合物反应挤出全过程,达到控制化学反应过程、反应生成物的凝聚态结构和反应制品的物理化学性能的目的[3]。这项技术解决振动力场下聚合反应加工过程中质量、动量和能量传递与平衡的难点,从技术上解决了设备结构集化的问题。

2.热塑性弹性体动态全硫化制备技术

这项技术引入振动立场到混炼挤出的全过程,实现混炼过程中橡胶相动态全硫化,控制硫化反直的进程,防止共混加工过程共混物相态发生发转。此技术非常有意义,研制发明出新的热塑性弹性体动态硫化技术与设备,能有效地提高我国TPV技术的水平。

3.信息存储光盘盘基直接合成反应成型技术

此技术是将盘级PC树脂生产、中间储运与光盘盘基成型三个过程融合为一体,联系动态连续反应成型技术,研制开发精密光盘注射成型装备,达到有效提高产品质量、节约能源,降低消耗的目的。该技术避免了传统方式中间环节多、能耗大、周期时间长、成型前处理复杂、储运过程易受污染等缺陷。

五、结语

综上所述,我国在新时期要把握高分子成型加工技术的前沿,注重培育自主的知识产权,努力打破国外技术的垄断,实现科学技术研究与产业界的良好结合的目的。这能有效地将科学研究成果转化为实际的生产力,有效地加快我国高分子材料成型加工技术及其相关产业的快速发展。

参考文献

[1] 王云飞;孙伟.浅谈高分子材料成型加工技术[J].城市建设理论研究,2012,(11): 32.

[2] 甄延波.高分子材料成型加工技术的进展[J].化工中间体,2012,(09): 25.

[3]黄贵禹.浅析高分子材料成型加工技术[J].东方 企业 文化 ,2011,(16): 97.

浅析高分子材料成型

摘要:我国的高分子材料成型技术在工业上取得了飞速的发展,本文主要阐述了高分子材料成型的原理以及高分子材料成型的加工技术。

关键词:高分子材料;成型;技术

一、前言

高分子材料是指以高分子化合物为基体组分的材料。高分子材料按来源可分为天然高分子材料、合成高分子材料;按化学组成分类可分为有机高分子材料、无机高分子材料;按性能可分为通用高分子材料、新型高分子材料。高分子材料比传统材料发展迅速的主要原因是原料丰富、制造方便、加工容易、品种繁多、形态多样、性能优异以及在生产和应用领域中所需的投资低,经济效益比较显著。高分子反应加工分为反应挤出和反应注射成型两个部分,目前我国普遍采用的设备包括螺杆挤出机和螺杆注射机。现阶段,我国的高分子材料成型也取得了较好的成绩。

二、高分子材料成型的原理

高分子材料的合成和制备一般都是由几个化工单元操作组成的,高分子反应加工把多个单元操作熔为一体,有关能量的传递和平衡,物料的输运和平衡问题,与一般单个化工单元操作完全不同。传统聚合过程解决传热和传质问题主要是利用溶剂和缓慢反应来进行的,但是在聚合反应加工过程中,物料的温度在数分钟内就能达到400℃~800℃,此时对于反应过程中产生的热,如果不能进行脱除的话,那么降解和炭化将会发生在物料中。传统的加工过程是通过设备给聚合物加热,而需要快速将聚合生成的热量通过设备移去是聚合反应加工所进行的,由此可见,必须从化学和热物理两个方面开展相应的基础研究。

高分子材料的物理机械性能、热性能、加工性能等均取决于其化学结构、分子结构和凝聚态的形态结构,而加工工艺与高分子材料的形态结构关系是非常密切的。

流变学,指从应力、应变、温度和时间等方面来研究物质变形和(或)流动的物理力学。它是力学的一个新分支,它主要研究物理材料在应力、应变、温度湿度、辐射等条件下与时间因素有关的变形和流动的规律。高分子材料成型加工成制备的理论基础是高分子材料流变学。高分子材料的自身的规律和特点是伴随化学反应的高分子材料的流变性质而产生的。

三、高分子材料成型的加工技术

(一)聚合物动态反应加工技术及设备

目前国外已经研发出可以解决其他挤出机作为反应器所存在的问题,即连续反应和混炼的十螺杆挤出机。在我国高分子材料成型加工工业的发展中占有极其重要的地位,但是我国的高分子材料成型的加工技术的开发目前还处于初步阶段。缩聚反应器的反应挤出设备就是指交换法聚碳酸酯连续化生产和尼龙生产中的比较关键的技术,除此之外,我国每年还有数以千万吨的改性聚合物生产,反应挤出技术及设备也是其关键技术。

采用传统的加工设备存在一些问题,例如传热、化学反应过程难以控制等,另外投资费用大、噪音大等问题。无论是在反应加工原理还是设备的结构上,聚合物动态反应加工技术及设备与传统技术都完全不同,将聚合物反应挤出全过程引入到电磁场引起的机械振动场,从而达到控制化学反应过程、反应制品的物理化学性能以及反应生产物的凝聚态结构的目的,这就是聚合物动态反应加工技术及设备。高分子材料成型加工是高能耗过程作业,无论是挤出、注射还是中空吹塑成型塑料原理都必须经过熔融塑化及输送这一基本和共性的过程,目前普遍采用的设备包括螺杆挤出机和螺杆注射机等。该技术使得控制聚合物单体及停留时间分布不可控的问题得到了解决,而且也使得振动立场作用下聚合物反应加工过程中的质量、动量以及能量传递和平衡问题得到了解决,同时也使得设备结构集成化问题得到了解决。新设备的优点很多,例如:体积重量小、适应性好、噪音低、可靠性高等等,而这些技术是传统技术和设备是比不了的。

(二)以动态反应加工设备为基础的新材料制备新技术

此技术的研究实现,加强了我国在该领域内的发言权。以动态反应技术为基础方向,进行深入的研究,从而产生了新的材料制备技术。我们以存储光盘盘基为基础原型,以反应成型技术直接作用于其上。通过对这些技术的研究改进,改变了传统技术中多环节、消耗大、复杂度高、周期长、而且环境污染比较严重等诸多不利因素。通过学习研究,可以把制作光盘的PC树脂原料工业、中途存放、盘基成型工业串联于一体,提高了工业生产效率、减少了资源浪费、能够完全有效的进行控制,而且产品的质量有大幅度的提高。

聚合物/无机物复合材料物理场强化制备新技术。研究表明,对无粒子进行适当的处理,可以得到一些好的效果,比如说利用聚合物进行原位表面改性处理、原位包覆、强制分散等处理后,就可以使我们复合材料成型。

热塑性弹性体动态全硫化制备技术。此技术将混炼引入到振动力场挤出全过程,为实现混炼过程中橡胶相动态全硫化,对硫化反直进程进行控制,从而使得共混加工过程共混物相态反转问题得到了解决。实现自主知识产权的热塑性弹性体动态硫化技术与设备研制开发出来,促进我国TPV技术水平的提高。

四、结语

我国必须根据自身的实际情况来发展高分子材料成型加工技术及设备,把握技术前沿,不断地培育自主知识产权,从而使得我国高分子材料成型技术及其产业发展不断加快。

参考文献:

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[3] 王玉东, 付鹏, 李晓光, 赵清香, 刘民英. 尼龙612等温结晶的球晶形态与生成条件[J]. 高分子材料科学与工程, 2009, (09):76-79

[4] 吴刚. 高分子材料成型加工技术的进展[J]. 广东化工, 2008, (09) :8-12

高分子材料作为一种重要的材料, 经过约半个世纪的发展巳在各个工业领域中发挥了巨大的作用。下文是我为大家整理的有关高分子材料毕业论文的范文,欢迎大家阅读参考! 有关高分子材料毕业论文篇1 浅析高分子材料成型加工技术. 【摘要】高分子材料成型加工技术在工业上取得的飞速发展,介绍高分子材料成型加工技术的发展情况,探讨其创新研究,并详细阐述高分子材料成型加工技术的发展趋势。 【关键词】高分子材料;成型加工;技术 近年来,某些特殊领域如航空工业、国防尖端工业等领域的发展对聚合物材料的性能提出了更高的要求,如高强度、高模量、轻质等,各种特定要求的高强度聚合物的开发研制越来越显迫切。 一、高分子材料成型加工技术发展概况 近50年来,高分子合成工业取得了很大的进展。例如,造粒用挤出机的结构有了很大的改进,产量有了极大的提高。20世纪60年代主要采用单螺杆挤出机造粒,产量约为3t/h;70年代至80年代中期,采用连续混炼机+单螺杆挤出机造粒,产量约为10t/h;80年代中期以来。采用双螺杆挤出机+齿轮泵造粒,产量可以达到40-45t/h,今后的发展方向是产量可高达60t/h。 在l950年,全世界塑料的年产量为200万t。20世纪90年代。塑料产量的年均增长率为,2000年增加至亿t至2010年,全世界塑料产量将达3亿t,此外。合成工业的新近避震使得易于璃确控制树脂的分子结构,加速采用大规模进行低成本的生产。随着汽车工业的发展,节能、高速、美观、环保、乘坐舒适及安全可靠等要求对汽车越来越重要.汽车规模的不断扩大和性能的提高带动了零部件及相关材料工业的发展。为降低整车成本及其自身增加汽车的有效载荷,提高塑料类材料在汽车中的使用量便成为关键。 据悉,目前汽车上100kg的塑料件可取代原先需要100-300kg的传统汽车材料(如钢铁等)。因此,汽车中越来越多的金属件由塑料件代替。此外,汽车中约90%的零部件均需依靠模具成型,例如制造一款普通轿车就需要制造1200多套模具,在美国、日本等汽车制造业发达的国家,模具产业超过50%的产品是汽车用模具。 目前,高分子材料加工的主要目标是高生产率、高性能、低成本和快捷交货。制品方面向小尺寸、薄壁、轻质方向发展;成型加工方面,从大规模向较短研发周期的多品种转变,并向低能耗、全回收、零排放等方向发展。 二、现今高分子材料成型加工技术的创新研究 (一)聚合物动态反应加工技术及设备 聚合物反应加工技术是以现双螺杆挤出机为基础发展起来的。国外的Berstart公司已开发出作为连续反应和混炼的十螺杆挤出机,可以解决其它挤出机(包括双螺杆和四螺杆挤出机)作为反应器所存在的问题。国内反应成型加工技术的研究开发还处于起步阶段,但我国的经济发展强烈要求聚合物反应成型加工技术要有大的发展。指交换法聚碳酸酯(PC)连续化生产和尼龙生产中的比较关键的技术是缩聚反应器的反应挤出设备,我国每年还有数以千万吨计的改性聚合物及其合金材料的生产。关键技术也是反应挤出技术及设备。 目前国内外使用的反应加工设备从原理上看都是传统混合、混炼设备的改造产品,都存在传热、传质过程、混炼过程、化学反应过程难以控制、反应产物分子量及其分布不可控等问题.另外设备投资费用大、能耗高、噪音大、密封困难等也都是传统反应加工设备的缺陷。聚合物动态反应加工技术及设备与传统技术无论是在反应加工原理还是设备的结构上都完全不同,该技术是将电磁场引起的机械振动场引入聚合物反应挤出全过程,达到控制化学反应过程、反应生成物的凝聚态结构和反应制品的物理化学性能的目的。 该技术首先从理论上突破了控制聚合物单体或预聚物混合混炼过程及停留时间分布不可控制的难点,解决了振动力场作用下聚合物反应加工过程中的质量、动量及能量传递及平衡问题,同时从技术上解决了设备结构集成化问题。新设备具有体积重量小、能耗低、噪音低、制品性能可控、适应性好、可靠性高等优点,这些优点是传统技术与设备无法比拟或是根本没有的。该项新技术使我国聚合物反应加工技术直接切人世界技术前沿,并在该领域处于技术领先地位。 (二)以动态反应加工设备为基础的新材料制备新技术 1.信息存储光盘盘基直接合成反应成型技术。此技术克服传统方式的中间环节多、周期长、能耗大、储运过程易受污染、成型前处理复杂等问题,将光盘级PC树脂生产、中间储运和光盘盘基成型三个过程整合为一体,结合动态连续反应成型技术,研究酯交换连续化生产技术,研制开发精密光盘注射成型装备,达到节能降耗、有效控制产品质量的目的。 2.聚合物/无机物复合材料物理场强化制备新技术。此技术在强振动剪切力场作用下对无机粒子表面特性及其功能设计(粒子设计),在设计好的连续加工环境和不加或少加其它化学改性剂的情况下,利用聚合物使无机粒子进行原位表面改性、原位包覆、强制分散,实现连续化制备聚合物/无机物复合材料。 3.热塑性弹性体动态全硫化制备技术。此技术将振动力场引入混炼挤出全过程,控制硫化反直进程,实现混炼过程中橡胶相动态全硫化.解决共混加工过程共混物相态反转问题。研制开发出拥有自主知识产权的热塑性弹性体动态硫化技术与设备,提高我国TPV技术水平。 三、高分子材料成型加工技术的发展趋势 近年来,各个新型成型装备国家工程研究中心在出色完成了国家级火炬计划预备项目和国家“八五”、“九五”重点科技计划(攻关)等项目同时,非常注重科技成果转化与产业化,完成产业化工程配套项目20多项,创办了广州华新科机械有限公司和北京华新科塑料机械有限公司,使其有自主知识产权的新技术与装备在国内外推广应用。塑料电磁动态塑化挤出设备已形成了7个规格系列,近两年在国内20多个省、市、自治区推广应用近800台(套)。销售额超过亿元,还有部分新设备销往荷兰、泰国、孟加拉等国家.产生了良好的经济效益和社会效益。 例如PE电磁动态发泡片材生产线2000年和2001年仅在广东即为国家节约外汇近1600万美元,每条生产线一年可为制品厂节约21万k的电费。塑料电磁动态注塑机已开发完善5个规格系列,投入批量生产并推向市场;塑料电磁动态混炼挤出机的中试及产业化工作已完成,目前开发完善的4个规格正在生产试用。并逐步推向市场目前新设备的市场需求情况很好,聚合物新型成型装备国家工程研究中心正在对广州华新科机械有限公司进行重组。将技术与资本结合,引入新的管理、市场等机制,争取在两三年内实现新设备年销售额超亿。我国已加入WTO,各个行业都将面临严峻挑战。 综上所述,我国必须走具有中国特色的发展高分子材料成型加工技技术与装备的道路,打破国外的技术封锁,实现由跟踪向跨越的转变;把握技术前沿,培育自主知识产权。促进科学研究与产业界的结合,加快成果转化为生产力的进程,加快我国高分子材料成型加工高新技术及其产业的发展是必由之路。 参考文献: [1]Chris Rauwendaal,Polymer Extrusion,Carl Hanser Verlag,Munich/FkG,l999. [2]瞿金平,聚合物动态塑化成型加工理论与技术[M].北京:科学出版社,2005 427435. [3]瞿金平,聚合物电磁动态塑化挤出方法及设备[J].中国专利,I990;美国专利5217302,1993. 有关高分子材料毕业论文篇2 浅论高分子材料的发展前景 摘要:随着生产和科技的发展,以及人们对知识的追求,对高分子材料的性能提出了各种各样新的要求。现代,高分子材料已与金属材料、无机非金属材料相同,成为科学技术、经济建设中的重要材料。本文主要分析了高分子材料的发展前景和发展趋势。 关键词:高分子材料;发展;前景 一 高分子材料的发展现状与趋势 高分子材料作为一种重要的材料, 经过约半个世纪的发展巳在各个工业领域中发挥了巨大的作用。从高分子材料与国民经济、高技术和现代生活密切相关的角度说, 人类已进人了高分子时代。高分子材料工业不仅要为工农业生产和人们的衣食住行用等不断提供许多量大面广、日新月异的新产品和新材料又要为发展高技术提供更多更有效的高性能结构材料和功能性材料。 鉴于此, 我国高分子材料应在进一步开发通用高分子材料品种、提高技术水平、扩大生产以满足市场需要的基础上重点发展五个方向:工程塑料,复合材料,液晶高分子材料,高分子分离材料,生物医用高分子材料。近年来,随着电气、电子、信息、汽车、航空、航天、海洋开发等尖端技术领域的发展和为了适应这一发展的需要并健进其进? 步的发展, 高分子材料在不断向高功能化高性能化转变方面日趋活跃,并取得了重大突破。 二 高分子材料各领域的应用 1高分子材料在机械工业中的应用 高分子材料在机械工业中的应用越来越广泛, “ 以塑代钢” ,“ 塑代铁” 成为目前材料科学研究的热门和重点。这类研究拓宽了材料选用范围,使机械产品从传统的安全笨重、高消耗向安全轻便、耐用和经济转变。如聚氨酉旨弹性体,聚氨醋弹性体的耐磨性尤为突出, 在某些有机溶剂 如煤油、砂浆混合液中, 其磨耗低于其它材料。聚氨醋弹性体可制成浮选机叶轮、盖板, 广泛使用在工况条件为磨粒磨损的浮选机械上。又如聚甲醛材料聚甲醛具有突出的耐磨性, 对金属的同比磨耗量比尼龙小, 用聚四氟乙烯、机油、二硫化钥、化学润滑等改性, 其摩擦系数和磨耗量更小, 由于其良好的机械性能和耐磨性, 聚甲醛大量用于制造各种齿轮、轴承、凸轮、螺母、各种泵体以及导轨等机械设备的结构零部件。在汽车行业大量代替锌、铜、铝等有色金属, 还能取代铸铁和钢冲压件。 2 高分子材料在燃料电池中的应用 高分子电解质膜的厚度会对电池性能产生很大的影响, 减薄膜的厚度可大幅度降低电池内阻, 获得大的功率输出。全氟磺酸质子交换 膜的大分子主链骨架结构有很好的机械强度和化学耐久性, 氟素化合物具有僧水特性, 水容易排出, 但是电池运转时保水率降低, 又要影响电解质膜的导电性, 所以要对反应气体进行增湿处理。高分子电解质膜的加湿技术, 保证了膜的优良导电性, 也带来电池尺寸变大增大左右、系统复杂化以及低温环境下水的管理等问题。现在一批新的高分子材料如增强型全氟磺酸型高分子质子交换膜耐高温芳杂环磺酸基高分子电解质膜纳米级碳纤维材料新的一导电高分子材料等等, 已经得到研究工作者的关注。 3 高分子材料在现代农业种子处理中的应用及发展 高分子材料在现代农业种子处理中的应用:新一代种子化学处理一般可分为物理包裹利用干型和湿形高分子成膜剂, 包裹种子。种子表面包膜利用高分子成膜剂将农用药物和其他成分涂膜在种子表面。种子物理造粒将种子和其他高分子材料混和造粒, 以改善种子外观和形状, 便于机械播种。高分子材料在现代农业种子处理中研究开发进展:种子处理用高分子材料已经从石油型高分子材料逐步向天然型以及功能型高分子材料的方向发展。其中较为常见和重要的高分子材料类型包括多糖类天然高分子材料, 具有在低温情况下维持较好膜性能的高分子材料, 高吸水性材料, 温敏材料, 以及综合利用天然生物资源开发的天然高分子材料等, 其中利用可持续生物资源并发的种衣剂尤为引人关注。 4 高分子材料在智能隐身技术中的应用 智能隐身材料是伴随着智能材料的发展和装备隐身需求而发展起来的一种功能材料,它是一种对外界信号具有感知功能、信息处理功能。自动调节自身电磁特性功能、自我指令并对信号作出最佳响应功能的材料/系统。区别于传统的外加式隐身和内在式雷达波隐身思路设计,为隐身材料的发展和设计提供了崭新的思路,是隐身技术发展的必然趋势 ,高分子聚合物材料以其可在微观体系即分子水平上对材料进行设计、通过化学键、氢键等组装而成具有多种智能特性而成为智能隐身领域的一个重要发展方向。 三 高分子材料的发展前景 1高性能化 进一步提高耐高温,耐磨性,耐老化,耐腐蚀性及高的机械强度等方面是高分子材料发展的重要方向,这对于航空、航天、电子信息技术、汽车工业、家用电器领域都有极其重要的作用。高分子材料高性能化的发展趋势主要有创造新的高分子聚合物,通过改变催化剂和催化体系,合成工艺及共聚,共混及交联等对高分子进行改性,通过新的加工方法改变聚合物的聚集态结构,通过微观复合方法,对高分子材料进行改性。 2高功能化 功能高分子材料是材料领域最具活力的新领域,目前已研究出了各种各样新功能的高分子材料,如可以像金属一样导热导电的高聚物,能吸收自重几千倍的高吸水性树脂,可以作为人造器官的医用高分子材料等。鉴于以上发展,高分子吸水性材料、光致抗蚀性材料、高分子分离膜、高分子催化剂等都是功能高分子的研究方向。 3复合化 复合材料可克服单一材料的缺点和不足,发挥不同材料的优点,扩大高分子材料的应用范围,提高经济效益。高性能的结构复合材料是新材料革命的一个重要方向,目前主要用于航空航天、造船、海洋工程等方面,今后复合材料的研究方向主要有高性能、高模量的纤维增强材料的研究与开发,合成具有高强度,优良成型加工性能和优良耐热性的基体树脂,界面性能,粘结性能的提高及评价技术的改进等方面。 4智能化 高分子材料的智能化是一项具有挑战性的重大课题,智能材料是使材料本身带有生物所具有的高级智能,例如预知预告性,自我诊断,自我修复,自我识别能力等特性,对环境的变化可以做出合乎要求的解答;根根据人体的状态,控制和调节药剂释放的微胶囊材料,根据生物体生长或愈合的情况或继续生长或发生分解的人造血管人工骨等医用材料。由功能材料到智能材料是材料科学的又一次飞跃,它是新材料,分子原子级工程技术、生物技术和人 工智能诸多学科相互融合的一个产物。 5绿色化 虽然高分子材料对我们的日常生活起了很大的促进作用,但是高分子材料带来的污染我们仍然不能小视。那些从生产到使用能节约能源与资源,废弃物排放少,对环境污染小,又能循环利用的高分子材料备受关注,即要求高分子材料生产的绿色化。主要有以下几个研究方向,开发原子经济的聚合反应,选用无毒无害的原料,利用可再生资源合成高分子材料,高分子材料的再循环利用。 四 结束语 高分子材料为我国的经济建设做出了重要的贡献,我国已建立了较完善的高分子材料的研究、开发和生产体系,我国虽然在高分在材料的开发和综合利用方面起步较晚,但目前来看也取得了不错的进步,我们应提高其整体技术水平,致力于创新的高分在聚合反应和方法,开发出多种绿色功能材料和智能材料,以提高人类的生活质量,并满足各项工业和新技术的需求。 参考文献: [1]金关泰.《高分子化学的理论和应用》,中国石化出版社,1997 [2]李善君 纪才圭等.《高分子光化学原理及应用》复旦大学出版社2003 6. [3]李克友, 张菊华, 向福如. 《高分子合成原理及工艺学》,科学出版社,1999 猜你喜欢: 1. 全国高分子材料学术论文报告 2. 全国高分子材料学术论文 3. 全国高分子材料学术论文 4. 全国高分子材料学术论文报告 5. 关于材料学方面论文

材料的热学性质研究论文

建筑材料论文3000字篇3 浅谈多孔建筑材料热湿物理性能探究及应用 本文分析了多孔介质的传热质理论,同时,结合建筑围护结构来分析了多孔介质材料的传质系数,从而得知多孔建筑材料热湿物理性能与建筑材料本身以及建筑围护结构有着莫大的关系,因此,为进一步改善多孔建筑材料以及建筑围护结构提供有效的依据,从而为建筑材料研发领域提供一定的指导意义。 一、关于多孔介质传热传质理论分析 根据建筑市场来看,绝大部分的材料均属于多孔介质,它是一种固体与流体组成的复合介质。但是目前为止还没有对其有个明确的定义,根据相关研究学者J?Bear对其进行的简单定义得知:多孔介质是指部分空间至少有一种非固态的物质,固体部分被称为固相基质,固体以外的物质以外的空间被称为空隙空间。同时,多孔介质中至少有一个空隙空间是相连通的。另外,在1990年S?P?W?Wong对建筑材料进行了分类,即非多孔介质材料、等吸湿多孔介质材料以及毛细多孔介质材料等。根据多孔介质传输现象可以得知其具有以下特点:第一,多孔介质传输涉及到较多的科学理论,因此具有多学科交叉的特点;第二,多孔介质材料应用于不同的地方,则侧重点就不一样,例如:当多孔介质材料应用于石油开发中,则需要侧重其液相流动的规律;第三,多孔介质具有非均匀的特点,这也是构成其复杂性的重要原因,在此则需要通过实践来了解其中的规律性。 二、关于建筑围护结构多孔介质材料的传质系数分析 多孔介质材料的各种传递系数在传热传质的研究过程中存在着较大的难题,相关研究学者通过一系列的研究,到目前为止,关于传质系数的研究成果有以下几种:水蒸气扩散系数、液态水扩散系数以及传导系数。 (一)水蒸气扩散系数研究分析 水蒸气扩散系数是指在一定的蒸汽压差下,某一时间内通过一定面积扩散的水蒸气量。同时,根据材料的不同,水蒸气的扩散系数是不尽相同的,通过研究发现,水蒸气在材料中的扩散系数与其在空气中的系数呈以下关系:,其中为水蒸气的扩散阻力系数,其与当地大气压力以及温度有着直接的关系,通过实践计算得出,水蒸气扩散系数具有以下几种成果:第一,水蒸气扩散系数在湿传过程中为一定值;第二,水蒸气扩散系数在不同材料中会产生不同的值;第三,水蒸气扩散系数与材料物理有着一定的关系,且呈现出一定的规律。 (二)液态水扩散系数研究分析 随着水蒸气的含湿量的增加,在多孔材料中,将会出现水蒸气以及液态水两种介质传递形式。针对液态水在整个湿传递过程中的变化,不同的研究者提出不同的方程来描述,例如:Künzel认为湿扩散系数由吸湿水分阶段与毛细水分阶段结合而成的;而Roels针对水蒸气湿传递给出了两种扩散系数的计算办法,一种是综合指数法,另一种为叠加函数法,这种系数可以得出水汽曲线。 综上所述,以上均是由国外研究学者针对扩散系数而提供的研究情况,我国国内针对水分在混凝土中的扩散也进行了大量的研究,以土壤与岩层水流为例,张靖在分析岩石扩散系统影响的基础上提出扩散系数的温度校正公式,从而建立了一套研究岩石扩散系统的 方法 ;另外,刘志勇等人针对多孔介质材料的气体传输基础上而提出一种混凝土气体有效扩散系数的计算公式,从而提出一种可以通过提高压力梯度来测量混凝土的透气性试验方法等等。而相对于建筑材料而言,其扩散系数的研究较少,但是也有相关研究者提出一些研究成果,例如:苏向辉针对多孔结构内热湿迁移的问题,提出了将质扩散系数与热质扩散系数作为温度以及含湿量,来观察液态水扩散系数的线性变化。 (三)传导系数研究分析 当驱动力为毛细压力时,传湿量的系数等于液态水传导系数。我国国内不少研究学者就是利用液态水传导系数来计算土壤方面的传导系数。在普通建筑材料中,国外相关研究学者提出以下几点模型,即简化模型、网络模型、管束模型等。简化模型是不考虑多孔结构以及弯曲因子的,而网络模型是利用网格来模拟实际孔隙结构,并且还通过了电阻网络模型的验证。 三、多孔建筑材料质扩散系数研究分析 (一)关于建筑材料多孔孔隙结构分析 对于建筑材料而言,多孔孔隙影响着其材料的物理性质,例如:强度、定都、弹性等,因此,需要研究以及了解孔隙结构对材料性质的影响,从而有效的解决多孔材料耦合计算的问题。材料内部的热湿物理性能与材料本身的结构特性有着直接的关系,而多孔材料的复杂性以及多样性使得多孔材料的孔隙结构模型的建立有着较大的难度,但是还是取得了突破性的收获,例如:在研究多孔材料结构表征中,探析出了图像分析技术等相关设备。孔隙结构可以分为以下两类,即各向同性与各向异性,其中各向异性材料给热湿传递性能的研究带来一定的难度,所以本文着重结合多孔孔隙结构的各向同性建筑材料来分析热湿传递性能。 (二)关于质扩散系数的推导分析 为了阐述湿分在多孔孔隙结构各向同性建筑材料中的传递过程,则需要将材料的孔隙体积进行进一步细分。当热力学平衡时,多孔材料的湿度会随着附近空气的湿度而升高,一旦到了一定湿度程度时则会凝结液态水。这时候液态水会居于孔隙中,随着湿度进一步增高,则形成以液态水的形式来传递湿度,在此过程中及公共三个含湿量过程,即干燥含湿量、过渡含湿量、有效含湿量。由于水蒸气以及液态水的传输机理不一样,有串联模式与并联模式,因此,多孔介质中湿热传递情况也不尽相同。 结语: 本文分析了多孔介质传热传质理论,同时,结合多孔建筑材料质扩散系数理论来分析了热湿物理性能,多孔孔隙结构的建筑材料产生热湿物理性能与建筑的整体能耗以及室内热湿环境有着直接的联系。改善对孔结构建筑材料的热湿物理性能对实现低碳、低能耗的建筑工程有着十分重要的作用,从而为建筑企业带来经济效益与社会效益。 建筑材料论文3000字篇4 浅谈《建筑材料》课程教学中存在的问题及对策 《建筑材料》是技工院校建筑专业一门重要的专业基础课。长久以来,《建筑材料》以其凌乱的系统、繁杂的内容困扰了很多教师和学生。面对新时期课程体系的挑战,如何又好又快地完成教学任务,应是专业教师不断探索的课题。 1 课程教学中存在的问题 内容多,涉及面广,系统性差 《建筑材料》主要介绍了常用的建筑材料,如石灰、石膏、木材、混凝土、吸声材料、建筑砂浆、水泥、轻体材料、建筑装饰材料、建筑钢材、石灰、防水材料、绝热材料、建筑胶体、管道材料等,内容繁杂,品种繁多。虽然各类材料自成体系、但各体系内缺乏逻辑关系,系统性较差,学生学起来易枯燥乏味,上课时提不起兴趣、提不起精神,更别谈能学到多少东西了。 内容枯燥,逻辑性差,实践性强 本课程 经验 性内容多,概念术语多,纯文字叙述多,逻辑推理内容少。看似好学,实则不然,要想真正学好这门课,掌握起来还是比较较难的。在日常教学过程中若 教学方法 不对路, 学习方法 无要领,教师们教起来就会比较累,学生们学起来就会比较吃力,掌握不了多少实用知识。 课程学时少,不能保证学生能够学完 一般来讲,技工院校建筑专业的学生最后一个学期或两个学期通常会被安排到建筑工地一线实习,这样就导致了学生在校学习实际时间减少,为保证教学内容的顺利完成,很多教师就自然而然的出现了“填鸭式”教学,教师不顾学生的学习效果,单追求“快”忽略了“好”,最终导致学生学生学起来枯燥乏味,教师教起来紧张无奈。 教材内容滞后,缺乏创新 目前,《建筑材料》相关教材中,传统材料如石灰、水泥、普通砼、钢材、木材等讲得过多、过细,占用了较多的课时。但很多新材料教材中多数并未提及,例如建筑工程中已经被广泛使用的高性能砼、各种新型玻璃、双钢筋、新型防水材料、新型管材等。 教学方法与手段相对落后 目前,传统教学方法在不少技工院校中仍然有较大的市场。虽说传统的教学方法在某些学科中对学生的基础知识掌握有些效果,但对于建筑材料这门实践性非常强的课程来说,只采用上课老师讲、学生被动学的方法,根本无法使学生真正掌握这门课程的精髓。这种传统的教学方法使学生所学的知识,仅停留在理论的基础层面上,对各类材料的应用知识以及工程实际材料的应用知之甚少,进入工地后,并不能针对现场出现的问题及时做出反应,更谈不上综合应用所学的材料知识去解决工程中的实际问题了。 2 课程教学方面的改进 根据技工院《建筑材料》课程标准、自身特点和建筑材料教学过程中经常存在的问题,教学方法可以从以下几方面着手。 改进教学方法 采用现代化教学手段 采用现代化的教学手段,增强教学直观,这样可以培养和激发学生的学习兴趣。建筑材料是一个发展一日千里、日新月异的行业,新材料层出不穷,但目前广泛使用的教材内容远远滞后于实际。由于各地师资条件不同,在不能实现实物讲课的情况下,教师可以将各种建筑材料的特点、应用等以多媒体展示的形式将原料结构、内部构造等呈现在学生面前,以增加感性认识。多媒体教学以动静皆宜、声像俱佳、图文并茂的表现形式,把知识点直观、生动地结合起来,把抽象的理论以形象、易于接受的形式展现给学生,为学生提供了边看、边听、边做、边想的学习体验,激发学生的学习主动性,提高教学质量。 大量引入案例法教学 实践证明,案例教学法是一种针对技工院校学生非常行之有效的教学方法,深受广大师生好评。建筑材料课程可以根据教学目标的需要,针对建筑工程常用建筑材料,运用发生在身边的工程案例,从引入问题、分析问题到解决问题,使知识在案例中呈现,增强学生的直观感受,增加他们的直观认识。 加强实践教学 实践教学是巩固理论知识和加深对理论认识的有效的、必须的途径,是培养具有创新意识的高素质工程技术人员的重要环节,是理论联系实际、培养学生掌握科学方法和提高动手能力的重要平台。有利于学生素养的提高和正确价值观的形成。建筑材料学科中有大量的建材需要学生去认识,通过建材实验,不仅能验证已学的理论知识,还能锻炼动手能力,培养分析问题、解决问题的能力。 加强学生自主学习能力的培养 大量的教学实践证明,学生主动发展的潜能是强烈的的,学生自主学习的愿望是巨大的,学生有控制课堂的渴望。教师教学要以促进学生智能提高为核心,把学生作为课堂的主人、学习的主人,让学生有足够的时间讨论、观察、思考、质疑、评价,从而增强学生的学习力。 充分利用互联网资源 目前,多数技工院校都覆盖了高速的互联网络,学生能够轻而易举的在网络上获取相关资料,不断学习,增加的知识面。教师可以引导学生充分利用网络资源,例如各种专业的建材网站、科研院所网站、甚至建材市场动态。这些他山之石对扩大学生的知识面,和技术、市场零距离接触是非常有好处的。 选择内容浅显实用而又不失新颖的教材 选对一个教材的作用非常之大,作为专业教师应该把好学生的教材关。选择教材要把握好“三关”一要把握“浅”字,二要把握“用”字,三要把握“新”字。浅显是指应在通俗易懂上下功夫,解决一个“浅”字,在必需、够用、有用的基础上尽可能地降低难度;“用”字就是实用之意,实用是指对培养学生职业能力和再学习能力有用的基本知识、基本理论、基本分析方法;“新”字即新颖,新颖是指教学内容符合并能反映科学技术进步和时代发展的新形势,具有先进性,突出一个“新”字。近些年来建筑领域新材料、新技术等新的信息都要在教学内容里反映出来。 3 结语 在《建筑材料》学科教学过程中,我们要,结合技工院校学生的实际学习情况,根据技工院校课程的特点选择适宜的教材,结合教学内容,认真研究,采用最佳的教学方法和教学手段,从而有效地提高技工院校《建筑材料》课的教学质量,培养出更多更好的广受社会欢迎的建筑人才。 猜你喜欢: 1. 建筑材料论文优秀范文 2. 建筑材料类论文优秀范文 3. 关于建筑材料的论文 4. 有关建筑材料论文2000字 5. 建筑材料论文5000字 6. 建筑材料论文范例

This paper presents an experimental studyabout the impact of reflective coatings on building surface temperatures, airtempera- ture, globe temperature, energy consumptionandthermal comfort for buildings located in Shanghai, China. Thislocation is characterized by hot summers and cold winters, and the overalleffects of reflective coatings are complex considering the potential benefitsin the summer and the potential penalties during winter. In parallel, anotherexperiment with four smaller test cells was carried out to investigate theimpact of envelope material thermal properties combined with reflectivecoatings.这篇论文介绍了有关反射涂层的实验研究,分别是对位于中国上海的建筑物的表面温度,空气温度,温度计的温度,能量损耗和热舒适度的影响。本位置的特点是炎热夏季和寒冷冬季的气候,考虑到夏季潜在的收益和冬季潜在的罚款,发射涂层的整体效应比较复杂。同时,有关四个更小实验间的实验已经被执行用来调查包含了反射涂层的外层材料的热力学性质。

材料研究前沿热点论文题目

建设创新科技园,是新时期、新形势下我国高新区的重要发展导向,是推进国家高新区“二次创业”的核心工作,下面是我为大家精心推荐的关于创新科技论文题目,希望能够对您有所帮助。 关于创新科技论文题目 1.对中国在明代中期以后科学技术落后于世界先进水平的原因分析 2.机械测试系统原理与应用的展望 3.西南石油大学大学生科技创新基地建立的深远意义 4.自然科学发展的前沿动态分析 5.简述机械工程的内容及意义 6.现代高新技术与可持续发展的辨证关系 7.对"科学技术是第一生产力"的最新认识 8.从自然科学角度谈科学发展观 9.试论近代科学技术与现代科学技术的区别和联系 10.简述自然科学对构建和谐社会的影响 11.说明人类文明与材料发展的关系 12.常规能源和新能源有何不同 13.对如何提高西南石油大学学生创新成果质量的探索与研究 14.基础学科(如力学、数学等)的研究与工程应用(或现代人类生活)的关系 15.理论学习与工程应用的关系 16.创新(科学研究)的立足点与意义 关于创新科技论文 科技创新与创新驱动 摘要:从历史借鉴和中外对比等视角,分析科技创新与上层建筑领域创新的关系,探讨如何消除科技创新的非技术障碍,以便使上层建筑更好地适应经济基础,促使科学技术更好地发挥第一生产力的引领作用。 关键词:科技创新:创新驱动:上层建筑 历史证明,人类社会的发展靠创新驱动。自有人类文明史以来,往往首先由科技创新促进生产力发展,进而由生产方式、思想文化和体制机制的创新驱动,合力推动人类社会的不断进步。 当今中国,经过改革开放30年,从科技创新到生产方式创新,都有不同程度的体现,较好地促进了生产力的发展和生产关系的适应。但在上层建筑领域,从思想文化到体制机制,却还有许多方面禁锢束缚着创新驱动力的发挥。本文将从历史借鉴和中外对比等视角,分析科技创新与上层建筑领域创新的关系,探讨如何消除科技创新的非技术障碍,以便使上层建筑更好地适应经济基础,促使科学技术更好地发挥第一生产力的引领作用。 1创新驱动的历史借鉴 人类的文明历史,主要从东方开始。古埃及、古巴比伦、古印度和中国都是世界文明的重要发祥地,而同为世界文明发祥地的古希腊,则更具文明创新的特征。毕达哥拉斯的数学、欧几里得的几何学、阿基米德的物理学、德谟克利特的原子论、赫拉克利特的辩证唯物论、苏格拉底的哲学体系、亚里士多德的科学体系、柏拉图的理想国、伊璧鸠鲁的无神论、梭伦的政治改革和伯里克利的民主政治等等,无不对世界的科学、哲学、文化、教育、伦理和政治产生着深刻的影响。当然,这些成就并不完全是希腊人的发明,却体现了希腊人的创新。 14世纪到16世纪,是欧洲出现资本主义萌芽并开始发展的时期。新兴资产阶级为了改变束缚资本主义发展的各种封建观念和制度,在科教哲文等方面表现了许多创新理念。他们以“人文主义”为旗帜,开始了长达两个世纪的文艺复兴运动。哥白尼、伽利略、培根、但丁、薄伽丘、达・芬奇、拉斐尔、莫尔、莎士比亚等代表人物,犹如灿烂群星,照亮了欧洲中世纪黑暗的上空,从思想上动摇了封建统治的根基。 18世纪是一个启蒙的世纪,一个继文艺复兴后第二次思想大解放的世纪。在这个世纪里,以牛顿经典力学为代表的科学发现,以瓦特蒸汽机发明应用为代表的技术创新,极大地推动了生产力发展,但同时受到封建生产关系和上层建筑的严重障碍。面对“万马齐喑”的封建禁锢,不仅有伏尔泰、孟德斯鸠、卢梭、狄德罗等思想家,哥德、席勒、笛福等文学家,还有亚当・斯密、大卫・李加图等经济学家,边沁等法学家、伦理学家,与广大人民群众一道,共同造就了人类历史上一个不同寻常的世纪。 启蒙运动作为人类历史上一次重大思想解放和文化创新,促进了欧洲的生产方式和社会制度创新,激发了18世纪到19世纪欧、美、日、俄的技术革命和工业革命。使“资产阶级在它不到一百年的阶级统治中,所创造的生产力,比过去一切世代创造的全部生产力还要多,还要大”(马克思语)。启蒙运动还孕育了马克思主义,马克思主义三大来源的代表人物黑格尔等均诞生于启蒙运动时期。启蒙运动也促进了美国的独立,杰斐逊就是根据启蒙运动的理念起草了《独立宣言》,并激励美国人民赢得了独立战争的胜利。 人类进入20世纪,一场以爱因斯坦相对论、量子力学理论创新推动的原子能、无线电、电子信息、航天航空以及新材料、生物工程等方面的科技革命席卷全球。特别是20世纪中后期计算机网络技术的发明和应用普及,更是对人们的生产方式、生活方式乃至思维方式等都产生着革命性的变革。由此产生的多元文化和多种经济成份的融合,正以浩荡之势,促进着人们思想观念和社会制度及组织结构的不断创新。 2非技术创新驱动的中外对比 中国的科学技术在15世纪前曾处于世界先进水平。四大发明(活印、火药、指南、造纸)、五大技术(瓷器、纺织、造船、建筑、水利)都产生过世界性影响。然而当文艺复兴、启蒙运动、技术革命、工业革命推动欧洲和美、日、俄等国家快速发展时,我们却一次次错过了发展机遇。究其原因,主要是中国创新驱动的非技术因素严重束缚了科技创新能力,阻碍了生产力的发展。 思想文化的历史对比 中国是人类灿烂文化的发源地之一。特别在春秋战国时的百家争鸣,出现了空前的思想活跃,形成了一批影响后世2000多年的独创思想和优秀文化。但自秦汉开始,统治阶级出于封建统治需要,先是“焚书坑儒”,继而“废除百家、独尊儒术”,将“三纲五常”的封建教义加以固化,在“万口一辞,不可破也,千年一律,不可知也”的思想禁锢下,民众中逐步形成唯书唯上、墨守成规的保守风气。“枪打出头鸟,出头椽先烂”、“木秀于林,风必摧之”的观念严重束缚着人们的创新热情。相比之下,欧洲国家虽然也有上千年的“中世纪黑暗”,但经过文艺复兴、启蒙运动等数次思想解放的洗礼,培育了深厚的创新文化。崇尚科学、追求真理、勇于创新、宽容失败的理念得到了较为广泛的认同。当然,欧洲国家科学精神与创新文化的形成,也是他们许多代人奋斗牺牲的结果,正是布鲁诺以生命的代价捍卫哥白尼的“日心说”,赫胥黎以“斗犬”精神宣扬达尔文的“进化论”等,“从此自然科学才开始从神学中解放出来”(恩格斯语)。 科学素质的历史对比 中国是一个尊师重教的国家,却又是一个国民科学素质不高的国家。据中国科协公布的2000年中国科学素养调查:中国每千人只有14人具备基本科学素养。这一比例仅为美国的1/23和欧盟国家的1/15。造成这种差异,首先是教育理念和目标的不同。中国千百年来把读书做官作为目标,把四书八股作为教材,把朱熹的“集注”作为唯一标准,不能越雷池半步,使人们从读书起就被扼杀了创新精神,缺失了科学知识。而欧美国家办学以培养对社会有用人才为目标,教授内容也以自然科学、实用技术为主,人文思想也强调科学精神和创新思维,因而培养了大批创新人才。如牛津、剑桥两所大学就培养了培根、牛顿、达尔文、雪莱、亚当・斯密等著名人物和上百名诺贝尔奖获得者。其次是对科学普及认识重视程度的差异。在我国,虽然对科技创新已高度重视,但对科学普及的相辅相成作用认识不足。创新型国家则把科普看作科技的应有之义,如各种专业博物馆为代表的科普场馆在欧洲国家数不胜数,更是市民的必去、常去之处,成为这些国家重视国民科学素质培养的生动风景线。 体制机制的历史对比 中国长期的封建统治,本身缺乏对科技创新体制机制的制度性设置和安排,相反封建的社会制度和政治体制对科技创新形成严重禁锢。新中国建立以后,国家高度重视科技工作,形成了较完整的独立科研体系。但由于我国尚处在计划经济体制向市场经济体系的转型期,企业为主体、市场为导向的科技创新的体制机制还不完善。而在创新型发达国家,早在18世纪 就形成了有利于科技创新的体制。到19世纪,这些国家科技创新的企业主体地位、社会组织的管理功能和创新活动的市场竞争机制等,均已较为成熟完善。企业、社会组织和市场机制对科技创新起到了主导作用,政府则主要从政策导向、税收杠杆和法律保障方面进行宏观引导、管理和规范。因而创新成果与市场直接接轨,更有利于科技成果的产业化和商品化。 法治环境的历史对比 改革开放以来,我国开始重视科技法规的建设,先后制定了《专利法》、《科技进步法》、《促进科技成果转化法》、《著作权法》、《科学技术普及法》等科技法律,对我国的科技进步和科技创新产生了积极促进作用。但我国的科技法规大多产生于20世纪80年代之后,对科技进步的促进作用还不够深远,加上我国长期的封建人治影响,有法不依、知法违法等现象仍很严重。而在创新型发达国家,鼓励和规范科技活动的法律早在200多年前就形成体系,一些国家还在根本大法中鼓励和保护科技创新,促进科技普及。如美国在1787年宪法中就规定“为促进科学和实用技艺的普及,对作家和发明家的著作和发明,在一定期限内给予专利权的保障”,从而促进了美国的各种发明创造如雨后春笋般地涌现,并极大地促进了美国生产力的发展,使之在20世纪初跃为世界头号强国。 3思想文化和体制机制创新的对策 综上所述,人类社会的进步,总是科技、经济、思想、文化、体制、机制等不断创新而推动的。它们互相依存制约,又相互转化促进。当社会渐进发展时,科技的创新对生产力起主要推动作用,当量变积累到质变,进人飞跃发展阶段时,思想文化、体制机制的变革创新,就成为进一步解放生产力、促进社会进步的更重要方面。在我国,由于改革开放和世界第三次科技革命的推动,生产力快速发展,集聚了足以产生部分质的飞跃的物质能量,因而也对上层建筑的制约因素提出强烈的改革要求。 就科技创新而言,新中国已建成多学科完整的科研体系,并拥有上万亿资产的科学仪器和技术装备,拥有3 300多万专业技术人员队伍。国家统计表明,2007年全社会研发支出达3 664亿元,国家财政用于科学技术的拨款达2 127亿元,应该说,我国的科技创新已具备了雄厚的物质基础。但另一方面,我国规模以上企业75%没有研发机构和研发活动。99,7%的企业没有专利申请和自主知识产权,60%的企业没有自己的商标;全国每年产生数万项科技成果,其转化和产业化率不到10%。这种不成正比的投入产出,说明制约我国科技创新的主要矛盾方面,已从物质条件的制约正逐步转为思想文化、体制机制等非技术因素的束缚。为此,提出如下对策。 弘扬创新精神。培育创新文化 创新精神是科技创新的灵魂,创新精神说到底是科学精神,而科学精神正是马克思主义实事求是世界观的本质体现。创新文化是科技创新的土壤,土壤深厚成果才丰硕。但在思想文化战线,我们面对的是2 000多年封建文化的沉重积淀,封建文化残余的影响不容小视。这就要我们以思想解放大讨论为契机,深刻理解创新文化的内涵,并与我国的传统文化进行比较分析,对其糟粕应坚决批判摈弃,对其精华应与创新文化加以有机融合,努力在思想理论、文艺创作、舆论宣传等方面确定创新精神和创新文化的主体地位,并在各级领导中带头加以宣扬,使之日益深入人心,逐渐蔚然成风。 加强科学普及,提高科学素质 纵观世界科技发展史,科技进步总是靠科技创新和科学普及两轮驱动的。科技创新改变了人类社会的哪个方面,科学普及也会跟踪到那个方面。胡锦涛曾指出“科技创新和科学普及是科技工作的两个重要方面”。但目前,相对科技创新而言,科普工作无论从领导重视程度、科普投入力度,还是人员队伍和设施建设,都明显是一条短腿。如财政投入,中央财政2006年对科普的投入还不到对科技投入的百分之一。科普工作是提高全民科学素质的重要方面,要逐步消除国民科学素质较低对科技创新的基础性制约,实现到2020年建成创新型国家的目标,就要对科普工作高度重视,特别是各级领导的高度重视,能真正如中央领导所要求的“像抓发展那样抓科普,以抓科普来抓发展”,全民科学素质才会在较短时期内有较大提高,中国的科学发展才有最为重要的坚实基础。 明确创新主体。加快制度创新 体制机制的改革与创新,在现阶段,是进一步促进科技创新、解放生产力的关键。体制机制问题,首先要有利于促进企业成为科技创新的主体,通过体制机制的制度性安排,引导创新资源向企业集骤:其次,要通过体制机制的创新,建立起以市场为导向的产学研创新体系和市场激励机制;三是使创新人才包括创新型企业家的形成机制更适应经济社会发展和市场经济的规律。体制机制的创新,既要促进生产关系对生产力的进一步适应,更要改革上层建筑中行政管理体制甚至政治体制中对经济基础的不适应部分,使相关的机构设置、管理职能、运作程序等更有利于科技创新的需要。 完善法制体系,营造法治环境 完善的法制体系是科技创新的根本保障。针对目前科技创新的法制体系不完善、不够刚性及国民的法治意识淡漠等状况,一方面要进一步修订和补充相关法规,并注意在立法中坚持与时俱进、科学合理、公平公正,防止部门利益法律化;在地方立法中要根据实际,使必须条款尽可能具刚性,使各方都有切实可依的法律准绳。另一方面,要大力开展科技创新法规的普及教育,使相关法规深入人心,从而切实增强法治意识。形成良好的法治环境。 创新是人类社会发展的根本动力,创新驱动又是一项庞大的系统工程,不仅应系统推进,更要根据发展的不同阶段,抓住主要矛盾。现阶段,一方面,要下大力气继续抓好科技创新;一方面,要把更大的力量用于实现思想文化创新和体制机制创新,才能取得创新型国家建设的新突破。看了"关于创新科技论文题目"的人还看: 1. 关于科技创新的议论文 2. 有关企业科技创新论文3篇 3. 科技论文题目 4. 关于创新教育的论文 5. 关于创新的议论文5篇

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“衣食住行”,人类基本生活需要中,衣为先。纺织工业在人类生活、工业发展、科技进步中有着举足轻重的作用。这是我为大家整理的纺织科技论文,仅供参考!纺织科技论文篇一 纺织计量发展浅析 摘 要:“衣食住行”,人类基本生活需要中,衣为先。纺织工业在人类生活、工业发展、科技进步中有着举足轻重的作用。而纺织计量工作对纺织工业又有着重要影响,监测质量、指导生产、改进工艺。所以,纺织计量的发展,足以影响和推动纺织行业的发展,显现出纺织计量在整个纺织行业的重要性。但是,随着整个纺织行业的曲折发展,纺织计量工作也几经起伏。2012年5月9日至11日,纺织计量技术委员会在湖南张家界市召开了《电子单纱强力机(仪)校准规范》等12项纺织计量校准规范审稿会,会议审定了《电子单纱强力仪(机)校准规范》等12项纺织计量校准规范。这是继2009年宁波会议后第二次组织的纺织计量校准规范审稿会,标志着纺织计量工作进入循序渐进、有效发展阶段。 关键词:纺织工业;纺织计量;检定/校准;校准规范;标准器 中图分类号:X791 文献标识码:A 1 纺织计量概述 JJF《通用计量术语及定义》中,“计量”(metrology)词条,定义为实现单位统一和量值准确可靠的活动。它属于测量,源于测量,而又严于一般测量,它涉及整个测量领域,并按法律规定,对测量起着指导、监督、保证的作用。计量与 其它 测量一样,是人们理论联系实际,认识自然、改造自然的 方法 和手段,它是科技、经济和社会发展中必不可少的一项重要的应用。然而,计量与测试是含义完全不同的两个概念。测试是具有试验性质的测量,也可理解为测量和试验的综合。它具有探索、分析、研究和试验的特征.计量是技术和管理的结合体,凡是以实现计量单位统一和测量准确可靠为目的的科学、法制、管理等活动都属于计量的范畴。 随着市场经济的发展,计量校准正逐渐被国内更多的用户所接受。校准在国内计量技术机构开展的计量活动中的比重正在逐步加大,已经作为一种新型的计量活动与检定相提并论。纺织计量是工程计量(也称工业计量)的一部分,是计量科学在纺织行业中的应用。主要体现在纺织专用仪器的制造、使用、管理、量值溯源、量值传递、检定/校准等方面。纺织计量的主要内容有:检定规程/校准规范的制修订,纺织计量标准器的确定,周期检定/校准等活动,目前,纺专仪器的溯源方式也主要由检定转变为校准。正确开展检定和校准活动,利用检定和校准结果,最终实现量值统一,为纺织行业提供技术支撑,进而保证纺织工业的健康发展。 2 纺织行业及纺织计量的发展 在我国,纺织工业的发展,是随着纺织服装业的主管部门——中华人民共和国纺织工业部的变迁而发展变化的。1949年10月设立中央人民政府纺织工业部,新中国纺织业开始发展,建国初期,物资匮乏,尤其关乎民生穿衣的纺织品,国家大力支持纺织业,全国范围内兴建纺织厂。1954年9月成为中华人民共和国纺织工业部,纺织业大规模发展,全国上下,力争上游,攻坚克难,一批批大规模纺织企业出现,技术人员全国交流,相互支援,此后的三十余年,纺织业曾一度辉煌。1998年3月,纺织工业部改为国家纺织工业局。2001年2月国家纺织工业局撤销,中国纺织工业协会成立,计划经济年代传统纺织业逐步退出发展潮流,尤其曾经繁荣几十年的国有大型纺织企业,纷纷破产、倒闭、改制。新兴纺织服装行业开始走上历史舞台,曾经的小作坊,雅戈尔、劲霸、利郎等著名品牌开始主导服装潮流。 同样,作为纺织服装产业的重要技术支撑——纺织计量工作,也随着纺织工业趋势而起伏。1984年我国计量法公布实施以后,在原纺织部主持下,立即组织了纺织专用仪器计量检定规程的制订。1985年4月批准并于1985年10月施行了十九种纺织专用仪器计量检定规程之后,到1995年10月1日止的十年期间,先后共七批发布了66个纺织仪器和标准器的部门计量检定规程。基本覆盖当时纺织工业的所有检测仪器和设备,最重要的是,从检定规程的制定,到发布实施,到标准器的统一,全国联动,政府、行业、部门、企业高度重视,从纺织部到各省的计量站,再到纺织企业计量部门,认真学习,广泛交流,严格执行纺织计量检定规程及相关计量条例,纺织计量的发展达到辉煌。 2001年,国家纺织工业局撤销,此后两年时间内,全国各省纺织工业厅也陆续撤销,加之国家经济体制的改革,计划经济逐步转为市场经济,纺织服装亦不是紧缺产品,传统纺织业开始下滑,甚至倒闭。纺织计量工作也曾一度低靡,2001至2010十年间,基本没有什么发展,甚至许多省份,纺织计量技术部门也遭遇尴尬局面。2006年,根据计量管理要求,纺专仪器的计量要求也由检定改为校准,检定规程取消,由校准规范代替,纺专仪器计量校准规范也随之老化,缺失。 直到2009年,中国纺织工业协会科技发展部于11月30日-12月1日在浙江宁波召开了2009年全国纺织计量校准规范工作会议。来自全国各级纺织计量机构、纺织仪器企业等27家单位38名代表参加会议。会议回顾了纺织计量工作的历史,分析了目前纺织计量工作面临的问题,对进一步开展纺织计量工作达成了几点意见:要抓紧纺织计量校准规范的制修订工作,争取3-5年解决规范老化、缺失问题;尽快组建完善纺织计量技术委员会,全面启动纺织计量工作;大力宣贯纺织计量校准规范,培养纺织计量人才;尽快制定《纺织计量校准规范制修订暂行管理办法》,建立有效工作机制;摸清计量校准规范、计量机构及仪器企业现状,充分发挥各级计量机构和仪器企业等各方面的作用,努力开拓计量工作新局面。 3 纺织计量目前存在的问题 校准规范的老化、缺失问题函待提高完善,目前纺织专用仪器已达100余种,而新的校准规范仅定稿24部,发布实施12部。纺织计量主管部门-纺织计量技术委员会仍有大量工作,政府、企业支持力度不够。 纺织计量标准器需要统一、规范,仪器生产厂家技术参数需要保持一致,同时,进口纺专仪器计量性能要有据可依。 纺专仪器新品种,新产品逐步出现,比如棉纤维气流仪,渗水仪,电热鼓风干燥烘箱,织物透湿量仪,织物透气量仪等仪器的计量校准工作,也需有规程可依,或参照现有同类校准规范,或制订对应规范。 纺织计量技术机构、人员、能力建设等方面薄弱,缺乏监管职能,政府计量管理部门及法定计量技术机构对纺织专项计量工作不够重视,支持力度较弱。 4 关于纺织计量的几点建议 部门重视:纺织计量技术委员会是纺织计量的主管部门,依托国家纺织计量站,应更加高度重视纺织计量工作,在校准规范的完善、信息搜集整理、技术指导、组织交流学习及标准器配置上统一指导协调,并组织制定有关纺织专用计量技术法规,承办有关计量监督管理工作。各省市纺织计量技术机构应积极配合,积极参与。 政府督导:国家质检总局及地方计量行政部门在政策上加大纺织计量工作的政策扶持及纺织专用仪器的日常管理,可考虑将纺织计量纳入地方行政计量管理层面,比如力值、温度、长度、质量等指标。明确纺织计量技术机构的职能和责任,提高对纺织计量工作的重视。 企业支持:纺织计量工作,任重道远,不仅需要部门的重视,还需要整个行业,尤其企业的大力支持,包括仪器厂商和纤维纺织服装企业的配合和支持。 根据全国纺织纤维检验机构状况,31个省、市、自治区、直辖市,除西藏、海南外,各地都有纤维、纺织检验机构。纺织计量应与纤维计量部门有效结合,形成合力,监督管理与技术服务相结合,优势互补,开拓进取,快速发展。强化全国纺织纤维计量机构的信息沟通,促进互相交流,为推动纺织计量工作的发展、纺织检测能力的提高、振兴纺织工业服务。 参考文献 [1]郭明.纺织工业计量与企业节能降耗[J].工业计量,2007(3). [2]纺织工业中新的计量单位系统“SL系统”[J].麻纺织技术,1980(1). 纺织科技论文篇二 阻燃纺织品 摘要: 本文通过阐述纺织品的阻燃机理,介绍了几种阻燃纺织品的加工方法,现阶段常用的评判、测试方法以及阻燃纺织品的发展趋势。 关键词:阻燃纺织品;阻燃机理;加工方法;燃烧性能测试 引言 随着现代化科学技术的发展、纺织工业的进步,纺织品种类不断增多,其应用范围不断扩展延伸到人们生产、生活的各个方面。但纺织品材料一般都易燃或可燃,容易引发火灾事故。据统计,世界上约20%以上的火灾事故都是由纺织品燃烧引起或扩大的,尤其是住宅失火。因此,纺织品的阻燃功能对消除火灾隐患,延缓火势蔓延,降低人民生命财产损失都极为重要。近年来,各国纷纷开展纺织品阻燃技术方面的研究,并制定了相应的纺织品燃烧性能测试方法、阻燃制品标准和应用法规等。 1 纺织品的阻燃机理 所谓“阻燃”,并非阻燃整理后的纺织品在接触火源时不会燃烧,而是使织物在火中尽可能降低其可燃性,减缓蔓延速度,不形成大面积燃烧,离开火焰后,能很快自熄,不再续燃或阴燃[1-3]。 纤维材料的燃烧与阻燃原理 合成纤维的燃烧是材料和高温热源接触,吸收热量后发生热解反应,热解反应生成易燃气体,易燃气体在氧存在的条件下,发生燃烧,燃烧产生的热量被纤维吸收后,又促进了纤维继续热解和进一步燃烧,形成一个循环。对此人们提出了阻燃的基本原理:减少(或者基本没有)热分解气体的生成,阻碍气相燃烧的基本反应,吸收燃烧区域的热量,稀释和隔离空气等。 阻燃剂的阻燃机理 纤维用阻燃剂有:铝镁氢氧化物、含硼化合物、卤硼化合物、卤系阻燃剂、磷系阻燃剂等。不同阻燃剂的阻燃机理有很大的区别。概括起来主要有以下几种。 覆盖机理 在可燃材料中加入阻燃剂后,阻燃剂在高温下可在聚合物表面形成一层玻璃状或稳定泡沫覆盖层以隔热、隔绝空气,起到阻止热传递、减少可燃性气体释放和隔绝氧的作用从而达到阻燃目的。阻燃剂形成隔离膜的方式有两种,一是阻燃剂降解产物促进纤维表面脱水炭化,进而形成结构更趋稳定的交联状固体物质或炭化层,炭化层能阻止聚合物进一步热裂解,还能阻止其内部的热分解产物进入气相参与燃烧过程。含磷阻燃剂对含氧聚合物的阻燃作用即是通过此种方式实现的。二是阻燃剂在燃烧温度下分解成不挥发的玻璃状物质包覆在聚合物表面起隔离膜的作用,硼系和卤化磷类阻燃剂具有类似特征。 不燃性气体窒息机理 阻燃剂受热分解出现不燃性气体,将纤维燃烧分解出来的可燃性气体浓度冲淡到能产生火焰浓度以下,同时稀释燃烧区内的氧浓度,阻止燃烧继续进行,又由于气体的生成和热对流带走了一部分热,从而达到阻燃作用[4-5]。 吸热机理 任何燃烧在短时间所放出的热量有限,如果能在短时间内吸收火源所放出的部分热量,火焰温度就会降低,辐射到燃烧表面和作用于自由基的热量就会减少,燃烧反应受到抑制。 高温条件下,阻燃剂发生吸热脱水、相变、分解或其他吸热反应,降低纤维表面及燃烧区域的温度,降低可燃物表面温度,有效地抑制可燃性气体的生成,阻止燃烧的蔓延,最终破坏维持聚合物燃烧的条件,达到阻燃目的。如铝、镁及硼等无机阻燃剂,充分发挥其结合水蒸气时大量吸热的特性,提高自身的阻燃能力。 自由基控制机理 根据燃烧的链反应理论,维持燃烧的是自由基。阻燃剂在气相燃烧区捕捉燃烧反应中的自由基,阻止火焰的传播,使燃烧区的火焰密度下降,最终使燃烧反应速度下降直至终止。如含卤阻燃剂的蒸发温度和聚合物分解温度相同或相近,当聚合物受热分解时,阻燃剂也同时挥发出来,此时含卤阻燃剂与热分解产物同时处于气相燃烧区,卤素便能够捕捉燃烧反应中的自由基,阻止火焰的传播,使燃烧区的火焰密度下降,最终使燃烧反应速度下降直至终止[6-7]。 催化脱水机理 阻燃剂在高温下生成具有脱水能力的羧酸、酸酐等,与纤维基体反应促进脱水炭化,减少可燃性气体的生成。 2 阻燃纺织品的加工方法 研究织物的阻燃技术是指通过物理或化学的方法赋予织物一定的阻燃性能,降低材料的可燃性,减慢火焰蔓延速度,其实质是破坏织物中纤维的燃烧过程。近年来,世界各国主要从以下两个方面来开展对织物阻燃技术的研究:一是生产阻燃纤维;二是对织物进行阻燃整理[8-9]。 阻燃纤维的制造 纤维阻燃的途径是阻止或减少纤维热分解,隔绝或稀释氧气,快速降温使其终止燃烧。为实现上述目的,一般是将有阻燃功能的阻燃剂通过聚合物聚合、共混、共聚、复合纺丝、接枝改性等加入到化纤中或用后整理方法将阻燃剂涂在纤维表面或渗入纤维内部。在实际应用中,往往采用多种阻燃剂,以两种以上方式协同效应达到阻燃效果。 共聚法 现行的阻燃腈纶和涤纶大多数采用共聚方法生产,其技术已较成熟。由于阻燃元素结合在成纤高分子链上,因此阻燃性能持久,对纤维的其他性能影响较小,采用这种方法生产的阻燃腈纶通常称为改性腈纶。 共混法 共混法技术具有生产简便、品种更换灵活等特点,因此是阻燃纤维开发的重要技术路线,几乎所有阻燃化学纤维均可采用这种方法制备。 接枝法 主要用于制备阻燃涤纶或混纺织物,其方法有化学法、辐射法和等离子体法,接枝体都为具有不饱和双键的化合物。接枝法技术使用灵活,既可用于纤维也可用于织物的阻燃,但因成本高、设备较复杂而还没有工业化。 皮芯复合纺丝法 以共混或共聚阻燃高聚物为芯、普通高聚物为皮,通过复合纺丝制成的阻燃复合纤维可避免阻燃纤维变色和耐光性差的问题,提高阻燃性能的稳定性和染色性能,但加工设备要求高。 本质阻燃纤维 按性能分类,阻燃纤维可分为阻燃常规改性纤维和阻燃高性能纤维,阻燃常规改性纤维以阻燃涤纶和腈纶产量最大,由于航空航天等尖端高技术和军事工业发展的需要,阻燃高性能纤维得到越来越广泛的应用。阻燃高性能纤维主要包括芳香族聚酰胺Nomex和Kevlar,聚酰亚胺如法国的Kermal,聚砜酰胺,聚芳酣,聚酚醛树脂,聚四氟乙烯,以及陶瓷、玻璃等纤维。 织物的阻燃整理 织物的阻燃整理是通过吸附沉积、化学键合、粘合作用使阻燃剂覆在织物上。当遇到火种时发生物理和化学反应,从而达到阻燃效果。 喷涂 适宜于不需洗涤织物或洗涤次数极少的装饰织物和建筑用织物,如地毯、墙布等。喷涂加工后一般不经水洗等后处理,对阻燃剂的选择要求不高,工艺简单,操作简便。 浸轧和浸渍 适宜于加工睡衣、床上用品和家具用品等,也可加工外衣。要求阻燃剂的耐洗牢度优良。可结合其他特种功能――浴浸轧型整理,也可分步加工。此种加工方式工艺复杂,适用范围广,成本较喷涂高。 涂层 适宜于加工劳动保护服,以及装饰织物。对阻燃剂的选择要求较高,要求阻燃性和耐热性好。在加工过程中,一般与其他特种功能涂层同时进行。 3 阻燃织物的测试 GB/T17591―2006《阻燃织物》标准规定了阻燃织物的产品分类、技术要求、试验方法、检验规则、包装和标志,适用于装饰用、交通工具内饰用、阻燃防护服用的机织物和针织物。 评判标准 评判织物的阻燃性能通常采用两种标准:一是从织物的燃烧速度来进行评判,即经过阻燃整理的面料按规定的方法与火焰接触一定的时间,然后移去火焰,测定面料继续有焰燃烧的时间和无焰燃烧的时间,以及面料被损毁的程度。有焰燃烧的时间和无焰燃烧的时间越短,被损毁的程度越低,则面料的阻燃性能越好;反之,则表示面料的阻燃性能不佳。 另一种是通过测定样品的极限氧指数来进行评判。面料燃烧都需要氧气,氧指数LOI是样品燃烧所需氧气量的表示,故通过测定氧指数即可判定面料的阻燃性能。氧指数越高则说明维持燃烧所需要的氧气浓度越高,即表示越难燃烧。该指数可用样品在氮、氧混合气体中保持燃烧所需氧气的最小体积百分数来表示。从理论上讲,纺织材料的氧指数只要大于21%,其在空气中就有自熄性。根据氧指数的大小,通常将纺织品分为(LOI<20%)、可燃(LOI=20%~26%)、难燃(LOI=26%~34%)和不燃(LOI>35%)4个等级。事实上,几乎所有常规纺织材料都属易燃或可燃的范围。 测试方法 燃烧试验方法主要用来测试试样的损毁长度、面积,续燃时间和阴燃时间,火焰蔓延速率等指标。 根据试样与火焰的相对位置,可分为垂直法、倾斜法和水平法。国际上对纺织材料的燃烧性能测试方法的标准化已经相当全面和完善,包括ISO、ASTM、BS、JIS在内的国际和国外先进标准都各自有10余项相关的测试方法标准,如:GB/T5454―1997《纺织品燃烧性能试验氧指数法》、GB/T5455―1997《纺织品燃烧性能试验垂直法》、GB/T5456―2009《纺织品燃烧性能试验垂直方向火焰蔓延性能的测定》,GB14645《纺织织物 燃烧性能 45°方向损毁面积和接焰次数测定》,FZ/T01028《纺织织物 燃烧性能测定 水平法》等。 中国目前对于服装阻燃性能的测试主要采用GB/T5455―1997《纺织品燃烧性能试验垂直法》。其原理是将一定尺寸的试样垂直于规定的燃烧试验箱中,用规定的火焰点燃12 s除去火源后,测定试样的续燃时间和阴燃时间,阴燃停止后,按规定的方法测出损毁长度。 4 阻燃纺织品的发展趋势 随着纺织技术的快速发展,我国的阻燃纺织品近年来也获得了长足的进步,并呈现出不同的发展趋势。 功能复合化 阻燃功能纺织品除早期的阻燃防热辐射、阻燃抗静电以外,近年来根据纺织品面料应用场所不同提出了新的要求,如日本专利报道的用于浴室等潮湿环境下的窗帘、帷幕等,除阻燃外,还要求防霉和拒水;用于服用、沙发和床单等面料要求阻燃外还需具有卫生保健功能。在军事领域,作战服和军事装备的伪装材料不仅要求具有阻燃性,还要求具有防伪功能。在我国,阻燃抗静电纺织品研究较成熟,对阻燃拒水和拒油产品也有研究,具有卫生保健功能的纺织品开发值得关注。 绿色环保化 阻燃纤维的绿色化,是指减少生产过程对环境和操作人员的毒害作用,防止纤维对穿用人产生不良影响,火灾发生时,不会产生“二次毒害”。这是因为,阻燃纤维所用阻燃剂一般含有卤、磷、硫等元素,大都具有较大的毒性,在阻燃剂合成和纤维生产过程中会对操作人员产生一定的毒害作用,其“三废”的排放会带来较严重的环境污染。从环境保护、人类安全和阻燃效率的角度出发开发无卤、高效、低烟、低毒的环境友好型阻燃纺织品是未来的发展趋势。有机硅系阻燃剂作为典型的无卤阻燃剂,具有高效、无毒、低烟、无污染的特点,并具有改善分散性和加工性能的特点。 高技术化 高技术纤维是随着高新产业的发展需要而开发出来的一系列具有高性能、高功能的纤维。高技术纤维在生产工艺中应用发展了一系列新技术,如静电纺丝、凝胶纺丝、膜裂纺丝、液晶纺丝、离心纺丝等,给合成纤维工业带来新的生命。高技术耐高温阻燃纤维是其中的一个重要分支,高技术型阻燃纤维由于自身独特的化学结构,无须添加阻燃剂或进行改性,本身就具有耐高温阻燃的特性。如聚丙烯腈预氧化纤维(OPANF)、聚苯并咪唑(PBI)纤维、聚间苯二甲酞二胺(MPIA)纤维、三聚氰胺缩甲醛纤维(MF)等。 舒适型阻燃纤维 在高温、强热辐射及有明火的环境中,作业人员必须穿着阻燃防护服或热防护服。在上述条件下,人的热负荷过高,难以长时间坚持正常的工作效能。因此对于阻燃纺织品而言,必须兼顾纺织品的舒适性。对于阻燃纤维而言则应兼顾阻燃性能、可纺性能和热湿舒适性能。 参考文献: [1]邱发贵.阻燃纺织品加工方法及发展趋势[J].高科技纤维与应用,2007,32(5):34-36、44. 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纺织材料生态化及其发展趋势摘要:从采用绿色原料、利用生物技术和开发可降解纤维3方面,综述了纺织材料生态化的发展现状,指出循环材料开发和使用是纺织生态材料发展的趋势。关键词:纺织材料;绿色;生态化;趋势目前在全球可持续发展战略影响下,许多国家都在致力于研究既不影响生态环境,又能利用生态资源的新型纤维。并提出纺织用材料必须经过毒理学测试,具有相应标志,符合环保、生态、人体健康要求。纺织材料生态化已成为全世界关注的发展方向。采用绿色原料开发生态纤维,利用生物技术发展可降解纤维,选择节约资源、可回收利用纤维原料已成为目前纺织生态材料发展的趋势[1~2]。1采用绿色原料开发生态纤维利用绿色原料开发生态纤维已成为获得生态型纺织材料的主要途径和研究、开发热点。从食用的香蕉、小麦、大豆、玉米、牛奶、虾、蟹等到木材、昆虫、蜘蛛都成为了生态纤维材料的来源。现今的绿色原料包括原生态自然物质,以自然物质为基础的提炼物及原有纤维的再加工产物3种[3]。1·1利用原生态自然物开发生态纤维自然界中原生态的物质即常规的天然纤维,以其自然本色和环保特性赢得人们喜爱。但天然纤维并非完全无毒,如天然纤维在生长过程中所施用的化肥及杀虫剂等化学药品是有害物质进入的主要途径。目前生态天然纤维主要致力于开发对杀虫剂和除草剂较少依赖的天然纤维和新型绿色纤维,如有机棉、有机麻等。同时许多新型原生态的纤维原料如木棉、菠萝叶纤维、香蕉茎纤维、竹纤维等生态纤维也在积极的开发与应用中。发现更多的天然纤维材料,进一步扩大天然纤维的可利用性,使天然纤维材料的发展日益扩大是当前利用原生态的自然物质开发生态纤维的主要研究方向[4~5]。1·2用自然物的提取物开发再生生态性纤维直接取自天然高分子物质,以自然物质为基础的提取物可形成绿色环保纤维,如Tencel、Modal、大豆蛋白纤维、牛奶、海藻酸钠纤维、甲壳素纤维、竹浆纤维等。这些纤维多属于再生纤维素或蛋白质纤维类,纤维本身主要由纤维素或蛋白质组成,易生物降解,符合环保要求。有关再生生态纤维方面的研究较早也较多,许多纤维的开发和应用也较成熟[6]。如甲壳素纤维,所用甲壳质广泛存在于虾、蟹等水产品和昆虫、蜘蛛等节肢动物的外壳中,也存在于菌类、藻类的细胞壁中。甲壳质纤维是一种可降解的环保型动物纤维素纤维,废弃后可被微生物分解。这种纤维具有生物活性,有良好的吸附性、粘结性、抗菌性和治伤性能。它是自然界唯一带正电荷的动物纤维,对危害人体的大肠菌杆、金色葡萄球菌等具有较强的抑制能力,适合制造特殊的医用功能纤维产品。此外,近年开发的新型蛋白复合蚕蛹蛋白粘胶长丝纤维,利用与粘胶纺丝原液共混,纤维素形成芯部,蛋白质集中于表面,构成分子上的稳定结合,形成具有特定皮芯结构的蛹蛋白粘胶皮芯复合长丝。纤维中蛋白质含量为10%~20%左右,纤维与皮肤的亲合性好,保健功能显著[7~8]。1·3利用原有纤维的再加工开发生态性纺织材料采用自然原料通过高分子化学合成的方法可加工、生产生态纤维材料,如聚乳酸纤维(PLA)、聚羟基乙酸纤维(PGA),及它们的聚合纤维(PLGA)。这些纤维原料资源可再生和重复利用,使用过程安全。纤维开发途径包括微生物合成生态纤维和化学合成高分子生态材料。由微生物合成的聚羟基链烷酸酯、短梗霉多糖、功能蛋白高分子等都可以纺制成纤维。另外,微生物还可直接用于生产可生物降解的纤维。如短梗霉多糖(Pullulan)纤维就是以谷物或马铃薯为原料,由出芽短梗霉产生的一种胞外水溶性多糖(由麦芽三糖1,6键接形成的聚合物)合成,其强度和硬度等物理性质与聚苯乙烯相当。Pullulan纤维具有平滑、透明、光泽好、强度高(与尼纶相当)、无毒、无味、无色、能生物降解的特点,适合作手术缝合线和医用敷料。还可利用多糖液中培养出的细菌(膜醋菌)获得直径大于40 nm的生物纤维丝条,用微菌类霉菌体合成支化营养菌丝或长度达几厘米的由孢子囊柄组成的丝条,分离纯化后丝条能够织成无纺布,用于湿法无纺布的过滤材料[9]。化学合成高分子材料是将天然物质通过化学加工方法合成,如美国杜邦公司2000年10月投产的索罗那(Sorona)纤维就是以玉米为原料的全新多聚体化合物。其纤维制品在舒适、耐磨、弹性、抗皱、防护等性能方面,大大优于现有的化纤制品。制成的人造皮革更柔软,更似真皮,且可回收再利用,为重要的环保产品。还有以玉米、小麦等农作物为原料发酵成乳酸再聚合而成的高分子化合物聚乳酸纤维(PLA)等[10]。2运用生物技术和基因工程开发生态纺织材料将现代生物技术巧妙地用于纺织纤维的开发,不仅能有效地改进现有纺织原料的不足,还可根据需要开发出适合纺织生产的新型纺织纤维,为纺织原料研发开辟新的途径。天然彩色棉纤维是美国科学家利用基因改性技术开发出的一种新型棉花品种,通过将彩色基因移植到白棉DNA中而获得。彩棉产品省去染色、印花等工序,减少了加工污水的排放和能源消耗,实现了从纤维生长到纺织成衣全过程的“零污染”。利用基因改性技术可生产抗虫棉,避免农药对环境及棉本身造成危害。中国农科院等单位将苏芸金杆菌的毒蛋白基因转入棉细胞内,培育出了十多个抗虫棉品种,能产生一种对抗鳞翅目昆虫的毒素,抗棉铃虫能力达80%以上。此外,转基因抗蚜虫棉、转基因抗虫抗病棉也相继培育成功,已在我国实验推广[11]。利用现代生物、基因工程技术还可向棉纤维中引入其他成分,形成天然多成分棉,改善棉纤维的性能。如利用在棉纤维中腔内具有可生物降解的聚酯内芯来生产天然的涤棉混合纤维,或引入动物纤维蛋白,从而形成含动物纤维的天然多成分棉,对改善棉纤维自身的不足,提高棉纤维的性能有很大贡献[12]。五彩丝、彩色羊毛的取得主要靠蚕的基因突变。利用染色体技术把需要的基因组合输入家蚕体内,培育出能吐彩丝的新蚕种。选择合适的彩色基因导入绵羊体内,也可培育出具有天然色彩的彩色羊毛[13]。运用现代生物技术还可扩大纤维的生产。例如,蜘蛛丝因具有超高强力是开发高强织物的理想原料,但如何获得大量的蜘蛛丝来满足纺织生产的需要就成了产品开发过程的难题。为此,加拿大Nexia公司将从蜘蛛丝蛋白中分离出的有关基因转入奶牛和山羊的乳腺细胞中,从其分泌的乳液中获得经过重组的蜘蛛丝蛋白,并从中提取到与蜘蛛丝性能相似的丝蛋白纤维。此外,还可利用微生物发酵技术从蜘蛛丝蛋白中分离出有关基因,人工重组到可以用发酵法大量生产蛋白质的诸如大肠杆菌或酵母菌等微生物体内,在其细胞中产生蜘蛛丝蛋白[14~15]。3可生物降解材料开发可生物降解纤维是指在一定时间和适当的自然条件下能够被微生物(如细菌、真菌、藻类等)或其分泌物在醇或化学分解作用下发生降解的纤维。可生物降解纤维制成的纺织品,通常在微生物作用下,可分解为二氧化碳和水等对环境无害的物质,是理想的石油类纤维材料替代品。降解采用的方法有堆肥降解、土地埋入降解、在活性污泥中降解、海水浸渍降解,以及在聚合物中通过添加组分进行共聚来加速降解等。目前美、欧、日对可生物降解纤维的研究处于领先地位,我国的研究起步较晚[16]。常见的天然纤维及目前研究较多的纤维素纤维、蛋白纤维、甲壳素纤维、淀粉纤维等都具有良好的生物降解。而合成纤维可降解中较大的一类是水溶性聚合物,它是一种亲水性的高分子材料,在水中能溶解或溶胀形成溶液或分散液,其分子链上一般含有一定数量的强亲水基团(如羧基、羟基、氨基、醚基和酞胺基等)。常见的生物降解性合成高分子有聚乙烯醇(PVA)、聚丙二醇(PPG)和聚乙二醇(PEG)等。聚乙烯醇(PVA)是人们最熟悉的水溶性高聚物,它在纤维和纤维改性及制作膜材料等方面都有广泛的应用。Planet Packaging Technologies公司用PEG共混制造生物降解高分子材料。美国Air Product & Chemical公司也开发了一种商品名为Vinex的材料,它是由聚乙烯醇和聚烯烃、丙烯酸酯接枝聚合而成,材料具有可降解性[17-18]。另一类是利用自然界中存在的天然物质经化学加工形成的合成纤维,如聚乳酸纤维(PLA),虽为合成纤维,但其原料来源于地球上不断再生而取之不竭的农作物,其废弃物埋入土中后,在土壤和水中微生物作用下大约经过1~2年时间,纤维可被完全分解为CO2和H2O从而发生降解[19]。虽然可降解纤维材料的开发已取得一定进展,但研究进行得还很不够,也没有取得较大的突破。随着人们生活水平的不断提高,对可生物降解功能纤维需求的增长,可以预见在新技术的应用和新材料的涌现下,可生物降解纤维将会被更广泛地应用[20~21]。4生态材料的发展趋势循环材料最基本的特点就是在主产业链上向前、向后延伸,实现闭合循环发展,使所用的原料和能源在不断的循环中得到合理利用,节约生态资源。现代纺织要求材料可循环、再生,产业发展可持续,因此,循环材料的开发和利用应是未来生态材料发展的趋势。最近日本提出了“完全循环型”新概念,要求彻底实现纤维从原料使用到最终制品回收全过程完全循环。吉玛公司、杜邦公司对聚酯等装置也提出了“全循环”概念[22]。天然纤维材料是地球上巨大的再生性生物高分子资源,作为“从自然产生又回到自然”的资源循环型材料,具有不可替代的发展优势。人造纤维材料作为传统的纺织材料,其原料多为天然可再生的非石油资源(木、棉、亚麻、竹、麦杆等),符合可持续发展的需求。合成纤维多为石油化合物,而石油属原生资源,且常规合成纤维具有不可再生、不可降解性。目前合成纤维如何进行回收再生是生态材料研究的重点,也是治理环境污染,节约资源和能源,促进合成材料循环使用的一种最积极的废弃物处理方法。已开发了有回收聚合物、纤维的原料再循环和回收单体的化学再循环系统[23~25]。回归自然、适应环境是纺织材料总的发展趋势。生态化纺织材料的发展为保护生存环境,实现纺织工业可持续发展提供了保障,符合21世纪绿色环保型时代的要求。随着社会的文明和进步,可认为未来的纺织工业将是绿色生态工业。参考文献:[1]吴湘济,沈晶.纺织工业绿色纺织品的设计与开发[J].上海工程技术大学学报,2002,(12):298-317.[2]黄猛.我国绿色纺织品的现状及发展趋势[J].棉纺织技术,2000,(2):31-33.[3]甘应近,白越,等.绿色纺织品的现状与展望[J].纺织学报,2003,(6):93-95.[4]Peter F Greenwood, green are cotton and linen?[J].textiles,1999,(3).[5]付群锋.浅谈新世纪纺织面料的发展趋势[J].印染,2000,(7):49-50.[6]A P Aneja,等.21世纪的纤维[J].国外纺织技术,2000,(1):1-3.[7]李晓燕.生态纺织纤维的性能与应用[J].棉纺织技术,2002,(11):

关于我国纺织业发展的思考 纺织是一门古老而又富有生命力的科学,在人类文明的发展史上占有举足轻重的地位。历史上我国的纺织曾对我国的政治、经济与文化的发展产生过重要作用,同时中国的纺织技术与文化,通过丝绸之路,对世界纺织作出了杰出贡献,促进了中国以及世界各国的纺织业的发展和经济文化的交流。 (一)总述纺织业对我国经济发展的重要意义 我国是世界上最大的纺织品服装生产和出口国,纺织品服装出口的持续稳定增长对保证我国外汇储备、国际收支平衡、人民币汇率稳定、解决社会就业及纺织业可持续发展至关重要。随着中国经济的高速发展,中国纺织业在为中国劳动力创造大量就业的同时,也造就了有支付能力的国内消费群体。 (二)纺织业对我国经济发展的影响 改革开放以来,我国纺织工业快速发展,在国际上具有明显的比较优势。为国民经济增加积累、解决就业、改善人民生活水平、出口创汇、进行产业配套发挥了重大的作用,同时也积极推动了解决三农问题和农村城镇化水平的提高。随着国内需求的不断增长和国际市场的拓展,纺织工业仍将处于快速增长的态势。 二、我国纺织业发展的现状 (一)我国纺织工业的发展成就 目前,我国已具有世界上规模最大、产业链较为完善的纺织工业体系,从纺织原料生产开始(包括天然和化学纤维),纺织、织布、染整到服装及其他纺织品加工,形成了上下游衔接和配套生产,成为全球纺织品服装的第一生产国、出口国。 2005年对于中国纺织行业来说,是不平凡的一年。这一年,是中国纺织业大发展的一年,据初步估计,全行业销售收入将达33000亿元,实现利润660亿元,位列全国各行业第五;这一年,也是全球配额制度取消的第一年,配额的取消使中国纺织产业如虎添翼,竞争力得到极大显现,我国纺织出口首次超千亿美元;也是这一年,纺织品服装行业成为国内外最受关注的一个行业,中国纺织服装在国际贸易中的超常表现,引发了一连串的贸易磨擦,引起了欧美针对中国纺织品的设限狂潮,在双方政府的努力下,这些问题暂时得到了解决;这一年,还是十五规划的最后一年,总结五年来特别是2005年纺织经济运行的经验与不足,也将为下一个五年规划提供更好的发展思路。 从纺织成果来看,我们经过多方的测算,纺织工业销售产值全社会口径2000年为15300亿元,2005年预计是33000亿元,五年间年均增长率,纤维加工量2000年是1360万吨,估计2005年将达2600万吨左右。纤维加工量的增长速度也是过去没有过的。所以过去的五年是中国纺织工业发展最快的五年,形势最好的五年。 (二)我国纺织工业当前存在的问题 1、技术装备落后,新产品开发不足。据统计,我国纺织品三大行业(纺织业、服装业、化学纤维制造业产值占比约分别为61%、28%、11%。除化学纤维生产技术和服装骨干企业的缝纫设备接近国际先进水平以外,纺纱、织造、染整等传统工艺与世界水平有较大差距。 2、标准低。 目前中国的纺织企业还处于低端生产阶段。大约有80%的企业生产中低档产品,6%生产低档产品,4%的企业生产品质低价格低产品,仅有10%的企业生产高品质产品。 3、高素质人力资源缺乏。 行业缺乏品牌运作、资本运筹、国际交往的人才,缺乏国际化经营经验和适应国际竞争的复合型人才。 4、企业信息化程度不高。 行业性软件开发力量薄弱,软件产品少,企业管理软件应用比例低,信息化普及率低,电子商务起步慢,多数企业管理方式落后,难以真正建立起小批量、多品种、高品质、快交货的市场快速反应机制。 5、缺乏品牌经营理念。 传统家纺多,规模小,产品单一,加工贸易比重仍然很大,应对国际竞争手段不足,处在整合阶段。 三、我国纺织业发展的对策 (一)开发核心技术,提升产品附加值 在市场经济活动中,我国纺织业应进一步推进产业结构调整,以提高竞争能力的优化升级。加大机电一体化的先进纺织机械和高性能、高功能性纤维的开发应用,通过对市场的调查研究和分析,努力做好发现和预测潜在需求的工作,即要从纤维等纺织产品的面料新技术的研发和服装设计入手,着力做好开发、生产、销售、管理工作,提高产品档次,建立起从原材料到产品的一系列整体开发体系,又要加强与国内知名企业在资金尤其是技术方面的合作,学习和借鉴其在产品研发审计、质量管理及品牌推广等方面的经验,形成自有知识产权技术品牌,提升产品的附加值,从而适应国际化竞争的需要。 (二)创新品牌,调整产品结构,提高产品开发和设计能力,加快实施品牌战略 21世纪的经济是以人才优势和技术优势支撑起来的具有特色文化内涵的品牌经济,中国纺织业应建立起产品设计、打样、制版、测试、生产、物流和销售一题的出口产业链,积极与国际采购商、国际知名品牌厂商合作,积累技术与资金、吸取经验,并尽快创建自有品牌体系,采用与国际接轨的形式,最大限度地减少因地域差异而产生的信息差异。技术差异,使品牌产品在最初级的研发阶段能够与国际品牌同步,使品牌产品能够形成自我的个性特点及时尚前瞻性。 (三)走新型工业化道路,完善纺织服务产业链,努力降低成本 首先,新一轮竞争的主要内容是国际市场的重新分割,竞争的产品层面上将由中低档纺织品向中高档纺织产品转变,竞争的关键是价格高低。因此,我国纺织业要以信息化主导市场,坚持内外信息结合,分析并建立健全全球采购和供应信息系统,以寻求大规模的生产制定。其次,要想在国际化竞争中快速发展,必须采取强强联合的办法,以形成航母,使很多企业互相依托、取长补短、共同发展,在生产中做到不同品种、不同规格的产品快速转换,实现弹性专精生产模式,企业所参与的群体规模强大,运行效率越高,运行成本就越低,企业的竞争力才会越强,实力才会越大,从而提高企业的生产及经营能力,全面提高纺织产业综合竞争能力。 (四)积极促进纺织工业技术创新能力的提高 鼓励企业和社会资金对技术创新的投入:创造有利于技术创新的政策环境,如税收政策和知识产权保护法律法规;建立完善技术创新激励机制,构筑以技术创新为竞争重点的社会和市场氛围。大力发展以自主开发创新为主、具有高技术含量的、适应产业信息化要求的新型纺织、印染、化纤生产技术设备,提高纺机产品的先进性、可靠性和稳定性,为产业技术进步和竞争力的提高提供保障。 (五)加强公共服务体系建设,促进纺织业升级 尽快建立起科学先进与国际接轨的标准化指标体系,完善行业准入体系,规范行业发展,帮助企业克服发达国家各类技术性贸易壁垒的限制。在纺织产业集群地区,从产业研发、质量检测、人员培训、信息化、电子商务和现代物流发面,简历真正为中小型企业服务的平台。 中国纺织业的现状已被历史所见证,展望未来我们仍要证明:世界纺织工业的竞争优势仍属于中国,建设现代化纺织强国的目标一定会实现。

树脂基复合材料研究热点论文

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纤维增强树脂基复合材料常用的树脂为环氧树脂和不饱和聚酯树脂。目前常用的有:热固性树脂、热塑性树脂,以及各种各样改性或共混基体。热塑性树脂可以溶解在溶剂中,也可以在加热时软化和熔融变成粘性液体,冷却后又变硬。热固性树脂只能一次加热和成型,在加工过程中发生固化,形成不熔和不溶解的网状交联型高分子化合物,因此不能再生。复合材料的树脂基体,以热固性树脂为主。早在40年代,在战斗机、轰炸机上就开始采用玻璃纤维增强塑料作雷达罩。60年代美国在F—4、F—111等军用飞机上采用了硼纤维增强环氧树脂作方向舵、水平安定面、机翼后缘、舵门等。在导弹制造方面,50年代后期美国中程潜地导弹“北极星A—2”第二级固体火箭发动机壳体上就采用了玻璃纤维增强环氧树脂的缠绕制件,较钢质壳体轻27%;后来采用高性能的玻璃纤维代替普通玻璃纤维造“北极星A—3”,使壳体重量较钢制壳体轻50%,从而使“北极星A—3”导弹的射程由2700千米增加到4500千米。70年代后采用芳香聚酰胺纤维代替玻璃纤维增强环氧树脂,强度又大幅度提高,而重量减轻。碳纤维增强环氧树脂复合材料在飞机、导弹、卫星等结构上得到越来越广泛的应用。在化学工业上的应用编辑环氧乙烯基酯树脂在氯碱工业中,有着良好的应用。氯碱工业是玻璃钢作耐腐材料最早应用领域之一,目玻璃钢已成为氯碱工业的主要材料。玻璃钢已用于各种管道系统、气体鼓风机、热交换器外壳、盐水箱以至于泵、池、地坪、墙板、格栅、把手、栏杆等建筑结构上。同时,玻璃钢也开始进入化工行业的各个领域。在造纸工业中的应用也在发展,造纸工业以木材为原料,造纸过程中需要酸、盐、漂白剂等,对金属有极强的腐蚀作用,唯有玻璃钢材料能抵抗这类恶劣环境,玻璃钢材料已、在一些国家的纸浆生产中显现其优异的耐蚀性。在金属表面处理工业中的应用,则成为环氧乙烯基酯树脂重要应用,金属表面处理厂所使用的酸,大多为盐酸、基本上用玻璃钢是没有问题的。环氧树脂作为纤维增强复合材料进入化工防腐领域,是以环氧乙烯基酯树脂形态出现的。它是双酚A环氧树脂与甲基丙烯酸通过开环加成化学反应而制成,每吨需用环氧树脂比例达50%,这类树脂既保留了环氧树脂基本性能,又有不饱和聚酯树脂良好的工艺性能,所以大量运用在化工防腐领域。其在化工领域的防腐主要包括:化工管道、贮罐内衬层;电解槽;地坪;电除雾器及废气脱硫装置;海上平台井架;防腐模塑格栅;阀门、三通连接件等。为了提高环氧乙烯基酯树脂优越的耐热性、防腐蚀性和结构强度,树脂还不断进行改性,如酚醛、溴化、增韧等环氧乙烯基酯树脂等品种,大量运用于大直径风叶、磁悬浮轨道增强网、赛车头盔、光缆纤维牵引杆等。树脂基复合材料作为一种复合材料,是由两个或两个以上的独立物理相,包含基体材料(树脂)和增强材料所组成的一种固体产物。树脂基复合材料具有如下的特点:(1)各向异性(短切纤维复合材料等显各向同性);(2)不均质(或结构组织质地的不连续性);(3)呈粘弹性行为;(4)纤维(或树脂)体积含量不同,材料的物理性能差异;(5)影响质量因素多,材料性能多呈分散性。树脂基复合材料的整体性能并不是其组分材料性能的简单叠加或者平均,这其中涉及到一个复合效应问题。复合效应实质上是原相材料及其所形成的界面相互作用、相互依存、相互补充的结果。它表现为树脂基复合材料的性能在其组分材料基础上的线性和非线性的综合。复合效应有正有负,性能的提高总是人们所期望的,但有进材料在复合之后某些方面的性能出现抵消甚至降低的现象是不可避免的。复合效应的表现形式多样,大致上可分为两种类型:混合效应和协同效应。混合效应也称作平均效应,是组分材料性能取长补短共同作用的结果,它是组分材料性能比较稳定的总体反映,对局部的扰动反应并敏感。协同效应与混合效应相比,则是普遍存在的且形式多样,反映的是组分材料的各种原位特性。所谓原位特性意味着各相组分材料在复合材料中表现出来的性能并不只是其单独存在时的性能,单独存在时的性能不能表征其复合后材料的性能。树脂基复合材料的力学性能力学性能是材料最重要的性能。树脂基复合材料具有比强度高、比模量大、抗疲劳性能好等优点,用于承力结构的树脂基复合材料利用的是它的这种优良的力学性能,而利用各种物理、化学和生物功能的功能复合材料,在制造和使用过程中,也必须考虑其力学性能,以保证产品的质量和使用寿命。1、树脂基复合材料的刚度树脂基复合材料的刚度特性由组分材料的性质、增强材料的取向和所占的体积分数决定。树脂基复合材料的力学研究表明,对于宏观均匀的树脂基复合材料,弹性特性复合是一种混合效应,表现为各种形式的混合律,它是组分材料刚性在某种意义上的平均,界面缺陷对它作用不是明显。由于制造工艺、随机因素的影响,在实际复合材料中不可避免地存在各种不均匀性和不连续性,残余应力、空隙、裂纹、界面结合不完善等都会影响到材料的弹性性能。此外,纤维(粒子)的外形、规整性、分布均匀性也会影响材料的弹性性能。但总体而言,树脂基复合材料的刚度是相材料稳定的宏观反映。对于树脂基复合材料的层合结构,基于单层的不同材质和性能及铺层的方向可出现耦合变形,使得刚度分析变得复杂。另一方面,也可以通过对单层的弹性常数(包括弹性模量和泊松比)进行设计,进而选择铺层方向、层数及顺序对层合结构的刚度进行设计,以适应不同场合的应用要求。2、树脂基复合材料的强度材料的强度首先和破坏联系在一起。树脂基复合材料的破坏是一个动态的过程,且破坏模式复杂。各组分性能对破坏的作用机理、各种缺陷对强度的影响,均有街于具体深入研究。树脂基复合材强度的复合是一种协同效应,从组分材料的性能和树脂基复合材料本身的细观结构导出其强度性质。对于最简单的情形,即单向树脂基复合材料的强度和破坏的细观力学研究,还不够成熟。单向树脂基复合材料的轴向拉、压强度不等,轴向压缩问题比拉伸问题复杂。其破坏机理也与拉伸不同,它伴随有纤维在基体中的局部屈曲。实验得知:单向树脂基复合材料在轴向压缩下,碳纤维是剪切破坏的;凯芙拉(Kevlar)纤维的破坏模式是扭结;玻璃纤维一般是弯曲破坏。单向树脂基复合材料的横向拉伸强度和压缩强度也不同。实验表明,横向压缩强度是横向拉伸强度的4~7倍。横向拉伸的破坏模式是基体和界面破坏,也可能伴随有纤维横向拉裂;横向压缩的破坏是因基体破坏所致,大体沿45°斜面剪坏,有时伴随界面破坏和纤维压碎。单向树脂基复合材料的面内剪切破坏是由基体和界面剪切所致,这些强度数值的估算都需依靠实验。杂乱短纤维增强树脂基复合材料尽管不具备单向树脂基复合材料轴向上的高强度,但在横向拉、压性能方面要比单向树脂基复合材料好得多,在破坏机理方面具有自己的特点:编织纤维增强树脂基复合材料在力学处理上可近似看作两层的层合材料,但在疲劳、损伤、破坏的微观机理上要更加复杂。树脂基复合材料强度性质的协同效应还表现在层合材料的层合效应及混杂复合材料的混杂效应上。在层合结构中,单层表现出来的潜在强度与单独受力的强度不同,如0/90/0层合拉伸所得90°层的横向强度是其单层单独实验所得横向拉伸强度的2~3倍;面内剪切强度也是如此,这一现象称为层合效应。树脂基复合材料强度问题的复杂性来自可能的各向异性和不规则的分布,诸如通常的环境效应,也来自上面提及的不同的破坏模式,而且同一材料在不同的条件和不同的环境下,断裂有可能按不同的方式进行。这些包括基体和纤维(粒子)的结构的变化,例如由于局部的薄弱点、空穴、应力集中引起的效应。除此之外,界面粘结的性质和强弱、堆积的密集性、纤维的搭接、纤维末端的应力集中、裂缝增长的干扰以及塑性与弹性响应的差别等都有一定的影响。树脂基复合材料的物理性能树脂基复合材料的物理性能主要有热学性质、电学性质、磁学性质、光学性质、摩擦性质等(见表)。对于一般的主要利用力学性质的非功能复合材料,要考虑在特定的使用条件下材料对环境的各种物理因素的响应,以及这种响应对复合材料的力学性能和综合使用性能的影响;而对于功能性复合材料,所注重的则是通过多种材料的复合而满足某些物理性能的要求。树脂基复合材料的物理性能由组分材料的性能及其复合效应所决定。要改善树脂基复合材料的物理性能或对某些功能进行设计时,往往更倾向于应用一种或多种填料。相对而言,可作为填料的物质种类很多,可用来调节树脂基复合材料的各种物理性能。值得注意的是,为了某种理由而在复合体系中引入某一物质时,可能会对其它的性质产生劣化作用,需要针对实际情况对引入物质的性质、含量及其与基体的相互作用进行综合考虑。树脂基复合材料的化学性能大多数的树脂基复合材料处在大气环境中、浸在水或海水中或埋在地下使用,有的作为各种溶剂的贮槽,在空气、水及化学介质、光线、射线及微生物的作用下,其化学组成和结构及各种性能会发生各种变化。在许多情况下,温度、应力状态对这些化学反应有着重要的影响。特别是航空航天飞行器及其发动机构件在更为恶劣的环境下工作,要经受高温的作用和高热气流的冲刷,其化学稳定性是至关重要的。作为树脂基复合材料的基体的聚合物,其化学分解可以按不同的方式进行,它既可通过与腐蚀性化学物质的作用而发生,又可间接通过产生应力作用而进行,这包括热降解、辐射降解、力学降解和生物降解。聚合物基体本身是有机物质,可能被有机溶剂侵蚀、溶胀、溶解或者引起体系的应力腐蚀。所谓的应力腐蚀,是掼材料与某些有机溶剂作用在承受应力时产生过早的破坏,这样的应力可能是在使用过程中施加上去的,也可能是鉴于制造技术的某些局限性带来的。根据基体种类的不同,材料对各种化学物质的敏感程度不同,常见的玻璃纤维增强塑料耐强酸、盐、酯,但不耐碱。一般情况下,人们更注重的是水对材料性能的影响。水一般可导致树脂基复合材料的介电强度下降,水的作用使得材料的化学键断裂时产生光散射和不透明性,对力学性能也有重要影响。不上胶的或仅只热处理过的玻璃纤维与环氧树脂或聚酯树脂组成的复合材料,其拉伸强度、剪切强度和弯曲强度都很明显地受沸水影响,使用偶联剂可明显地降低这种损失。水及各种化学物质的影响与温度、接触时间有关,也与应力的大小、基体的性质及增强材料的几何组织、性质和预处理有关,此外还与复合材料的表面的状态有关,纤维末端暴露的材料更易受到损害。聚合物的热降解有多种模式和途径,其中可能几种模式同时进行。如可通过"拉链"式的解聚机理导致完全的聚合物链的断裂,同时产生挥发性的低分子物质。其它的方式包括聚合物链的不规则断裂产生较高分子量的产物或支链脱落,还有可能形成环状的分子链结构。填料的存在对聚合物的降解有影响,某些金属填料可通过催化作用加速降解,特别是在有氧存在的地方。树脂基复合材料的着火与降解产生的挥发性物质有关,通常加入阻燃剂减少着火的危险。某些聚合物在高温条件下可产生一层耐热焦炭,这些聚合物与尼龙、聚酯纤维等复合后,因这些增强物本身的分解导致挥发性物质产生可带走热量而冷却烧焦的聚合物,进一步提高耐热性,同时赋予复合材料以优良的力学性能,如良好的坑震性。许多聚合物因受紫外线辐射或其它高能辐射的作用而受到破坏,其机理是当光和射线的能量大于原子间的共价键能时,分子链发生断裂。铅填充的聚合物可用来防止高能辐射。紫外线辐射则一般受到更多的关注,经常使用的添加剂包括炭黑、氧化锌和二氧化钛,它们的作用是吸收或者反射紫外线辐射,有些无面填料可以和可见光一样传输紫外线,产生荧光。力学降解是另一种降解机理,当应力的增加频率超过一个键通过平移所产生的响应能力时,就发生键的断裂,由此形成的自由基还可能对下一阶段的降解模式产生影响。硬质和脆性聚合物基体应变小,可进行有或者没有链断裂的脆性断裂,而较软但粘性高的聚合物基体大多是力学降解的。树脂基复合材料的工艺特点树脂基复合材料的成型工艺灵活,其结构和性能具有很强的可设计性。树脂基复合材料可用模具一次成型法来制造各种构件,从而减少了零部件的数量及接头等紧固件,并可节省原材料和工时;更为突出的是树脂基复合材料可以通过纤维种类和不同排布的设计,把潜在的性能集中到必要的方向上,使增强材料更为有效地发挥作用。通过调节复合材料各组分的成分、结构及排列方式,既可使构件在不同方向承受不同的作用力,还可以制成兼有刚性、韧性和塑性等矛盾性能的树脂基复合材料和多功能制品,这些是传统材料所不具备的优点。树脂基复合材料在工艺方面也存在缺点,比如,相对而言,大部分树脂基复合材料制造工序较多,生产能力较低,有些工艺(如制造大中型制品的手糊工艺和喷射工艺)还存在劳动强度大、产品性能不稳定等缺点。树脂基复合材料的工艺直接关系到材料的质量,是复合效应、"复合思想"能否体现出来的关键。原材料质量的控制、增强物质的表面处理和铺设的均匀性、成型的温度和压力、后处理及模具设计的合理性都影响最终产品的性能。在成型过程中,存在着一系列物理、化学和力学的问题,需要综合考虑。固化时在基体内部和界面上都可能产生空隙、裂纹、缺胶区和富胶区;热应力可使基体产生或多或少的微裂纹,在许多工艺环节中也都可造成纤维和纤维束的弯曲、扭曲和折断;有些体系若工艺条件选择不当可使基体与增强材料之间发生不良的化学反应;在固化后的加工过程中,还可进一步引起新的纤维断裂、界面脱粘和基体开裂等损伤。如何防止和减少缺陷和损伤,保证纤维、基体和界面发挥正常的功能是一个非常重要的问题。树脂基复合材料的成型有许多不同工艺方法,连续纤维增强树脂基复合材料的材料成型一般与制品的成型同时完成,再辅以少量的切削加工和连接即成成品;随机分布短纤维和颗粒增强塑料可先制成各种形式的预混料,然后进行挤压、模塑成型。组合复合效应复合体系具有两种或两种以上的优越性能,称为组合复合效应贫下中农站这样的情况很多,许多的力学性能优异的树脂基复合材料同时具有其它的功能性,下面列举几个典型的例子。1、光学性能与力学性能的组合复合纤维增强塑料,如玻璃纤维增强聚酯复合材料,同时具有充分的透光性和足够的比强度,对于需要透光的建筑结构制品是很有用的。2、电性能与力学性能的组合复合玻璃纤维增强树脂基复合材料具有良好的力学性能,同时又是一种优良的电绝缘材料,用于制造各种仪表、电机与电器的绝缘零件,在高频作用下仍能保持良好的介电性能,又具有电磁波穿透性,适制作雷达天线罩。聚合物基体中引入炭黑、石墨、酞花菁络合物或金属粉等导电填料制成的复合材料具有导电性能,同时具有高分子材料的力学性能和其它特性。3、热性能与力学性能的组合复合①耐热性能树脂基复合材料在某些场合的使用除力学性能外,往往需要同时具有好的耐热性能。②耐烧蚀性能航空航天飞行器的工作处于严酷的环境中,必须有防护材料进行保护;耐烧蚀材料靠材料本身的烧蚀带走热量而起到防护作用。玻璃纤维、石英纤维及碳纤维增强的酚醛树脂是成功的烧蚀材料。酚醛树脂遇到高温立即碳化形成耐热性高的碳原子骨架;玻璃纤维还可部分气化,在表面残留下几乎是纯的二氧化硅,它具有相当高的粘结性能。两方面的作用,使酚醛玻璃钢具有极高的耐烧蚀性能。

战友!你真是遇见好人了!我是第二炮兵某部中尉连长!我也写过像你这样的论文!像底下那个是复制的,我给你点自己的意见吧! 注:我是用U盘给你复制的凹,是我自己收集的材料! 复合材料(Composite materials),是以一种材料为基体(Matrix),另一种材料为增强体(reinforcement)组合而成的材料。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。复合材料的基体材料分为金属和非金属两大类。金属基体常用的有铝、镁、铜、钛及其合金。非金属基体主要有合成树脂、橡胶、陶瓷、石墨、碳等。增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维、石棉纤维、晶须、金属丝和硬质细粒等。 复合材料使用的历史可以追溯到古代。从古至今沿用的稻草增强粘土和已使用上百年的钢筋混凝土均由两种材料复合而成。20世纪40年代,因航空工业的需要,发展了玻璃纤维增强塑料(俗称玻璃钢),从此出现了复合材料这一名称。50年代以后,陆续发展了碳纤维、石墨纤维和硼纤维等高强度和高模量纤维。70年代出现了芳纶纤维和碳化硅纤维。这些高强度、高模量纤维能与合成树脂、碳、石墨、陶瓷、橡胶等非金属基体或铝、镁、钛等金属基体复合,构成各具特色的复合材料。 分类: 复合材料按其组成分为金属与金属复合材料、非金属与金属复合材料、非金属与非金属复合材料。按其结构特点又分为:①纤维复合材料。将各种纤维增强体置于基体材料内复合而成。如纤维增强塑料、纤维增强金属等。②夹层复合材料。由性质不同的表面材料和芯材组合而成。通常面材强度高、薄;芯材质轻、强度低,但具有一定刚度和厚度。分为实心夹层和蜂窝夹层两种。③细粒复合材料。将硬质细粒均匀分布于基体中,如弥散强化合金、金属陶瓷等。④混杂复合材料。由两种或两种以上增强相材料混杂于一种基体相材料中构成。与普通单增强相复合材料比,其冲击强度、疲劳强度和断裂韧性显著提高,并具有特殊的热膨胀性能。分为层内混杂、层间混杂、夹芯混杂、层内/层间混杂和超混杂复合材料。 60年代,为满足航空航天等尖端技术所用材料的需要,先后研制和生产了以高性能纤维(如碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维等)为增强材料的复合材料,其比强度大于4×106厘米(cm),比模量大于4×108cm。为了与第一代玻璃纤维增强树脂复合材料相区别,将这种复合材料称为先进复合材料。按基体材料不同,先进复合材料分为树脂基、金属基和陶瓷基复合材料。其使用温度分别达250~350℃、350~1200℃和1200℃以上。先进复合材料除作为结构材料外,还可用作功能材料,如梯度复合材料(材料的化学和结晶学组成、结构、空隙等在空间连续梯变的功能复合材料)、机敏复合材料(具有感觉、处理和执行功能,能适应环境变化的功能复合材料)、仿生复合材料、隐身复合材料等。 [编辑本段]性能 复合材料中以纤维增强材料应用最广、用量最大。其特点是比重小、比强度和比模量大。例如碳纤维与环氧树脂复合的材料,其比强度和比模量均比钢和铝合金大数倍,还具有优良的化学稳定性、减摩耐磨、自润滑、耐热、耐疲劳、耐蠕变、消声、电绝缘等性能。石墨纤维与树脂复合可得到膨胀系数几乎等于零的材料。纤维增强材料的另一个特点是各向异性,因此可按制件不同部位的强度要求设计纤维的排列。以碳纤维和碳化硅纤维增强的铝基复合材料,在500℃时仍能保持足够的强度和模量。碳化硅纤维与钛复合,不但钛的耐热性提高,且耐磨损,可用作发动机风扇叶片。碳化硅纤维与陶瓷复合,使用温度可达1500℃,比超合金涡轮叶片的使用温度(1100℃)高得多。碳纤维增强碳、石墨纤维增强碳或石墨纤维增强石墨,构成耐烧蚀材料,已用于航天器、火箭导弹和原子能反应堆中。非金属基复合材料由于密度小,用于汽车和飞机可减轻重量、提高速度、节约能源。用碳纤维和玻璃纤维混合制成的复合材料片弹簧,其刚度和承载能力与重量大5倍多的钢片弹簧相当。 [编辑本段]成型方法 复合材料的成型方法按基体材料不同各异。树脂基复合材料的成型方法较多,有手糊成型、喷射成型、纤维缠绕成型、模压成型、拉挤成型、RTM成型、热压罐成型、隔膜成型、迁移成型、反应注射成型、软膜膨胀成型、冲压成型等。金属基复合材料成型方法分为固相成型法和液相成型法。前者是在低于基体熔点温度下,通过施加压力实现成型,包括扩散焊接、粉末冶金、热轧、热拔、热等静压和爆炸焊接等。后者是将基体熔化后,充填到增强体材料中,包括传统铸造、真空吸铸、真空反压铸造、挤压铸造及喷铸等、陶瓷基复合材料的成型方法主要有固相烧结、化学气相浸渗成型、化学气相沉积成型等。 [编辑本段]应用 复合材料的主要应用领域有:①航空航天领域。由于复合材料热稳定性好,比强度、比刚度高,可用于制造飞机机翼和前机身、卫星天线及其支撑结构、太阳能电池翼和外壳、大型运载火箭的壳体、发动机壳体、航天飞机结构件等。②汽车工业。由于复合材料具有特殊的振动阻尼特性,可减振和降低噪声、抗疲劳性能好,损伤后易修理,便于整体成形,故可用于制造汽车车身、受力构件、传动轴、发动机架及其内部构件。③化工、纺织和机械制造领域。有良好耐蚀性的碳纤维与树脂基体复合而成的材料,可用于制造化工设备、纺织机、造纸机、复印机、高速机床、精密仪器等。④医学领域。碳纤维复合材料具有优异的力学性能和不吸收X射线特性,可用于制造医用X光机和矫形支架等。碳纤维复合材料还具有生物组织相容性和血液相容性,生物环境下稳定性好,也用作生物医学材料。此外,复合材料还用于制造体育运动器件和用作建筑材料等。 复合材料的发展和应用 复合材料是指由两种或两种以上不同物质以不同方式组合而成的材料,它可以发挥各种材料的优点,克服单一材料的缺陷,扩大材料的应用范围。由于复合材料具有重量轻、强度高、加工成型方便、弹性优良、耐化学腐蚀和耐候性好等特点,已逐步取代木材及金属合金,广泛应用于航空航天、汽车、电子电气、建筑、健身器材等领域,在近几年更是得到了飞速发展。 随着科技的发展,树脂与玻璃纤维在技术上不断进步,生产厂家的制造能力普遍提高,使得玻纤增强复合材料的价格成本已被许多行业接受,但玻纤增强复合材料的强度尚不足以和金属匹敌。因此,碳纤维、硼纤维等增强复合材料相继问世,使高分子复合材料家族更加完备,已经成为众多产业的必备材料。目前全世界复合材料的年产量已达550多万吨,年产值达1300亿美元以上,若将欧、美的军事航空航天的高价值产品计入,其产值将更为惊人。从全球范围看,世界复合材料的生产主要集中在欧美和东亚地区。近几年欧美复合材料产需均持续增长,而亚洲的日本则因经济不景气,发展较为缓慢,但中国尤其是中国内地的市场发展迅速。据世界主要复合材料生产商PPG公司统计,2000年欧洲的复合材料全球占有率约为32%,年产量约200万吨。与此同时,美国复合材料在20世纪90年代年均增长率约为美国GDP增长率的2倍,达到4%~6%。2000年,美国复合材料的年产量达170万吨左右。特别是汽车用复合材料的迅速增加使得美国汽车在全球市场上重新崛起。亚洲近几年复合材料的发展情况与政治经济的整体变化密切相关,各国的占有率变化很大。总体而言,亚洲的复合材料仍将继续增长,2000年的总产量约为145万吨,预计2005年总产量将达180万吨。 从应用上看,复合材料在美国和欧洲主要用于航空航天、汽车等行业。2000年美国汽车零件的复合材料用量达万吨,欧洲汽车复合材料用量到2003年估计可达万吨。而在日本,复合材料主要用于住宅建设,如卫浴设备等,此类产品在2000年的用量达万吨,汽车等领域的用量仅为万吨。不过从全球范围看,汽车工业是复合材料最大的用户,今后发展潜力仍十分巨大,目前还有许多新技术正在开发中。例如,为降低发动机噪声,增加轿车的舒适性,正着力开发两层冷轧板间粘附热塑性树脂的减振钢板;为满足发动机向高速、增压、高负荷方向发展的要求,发动机活塞、连杆、轴瓦已开始应用金属基复合材料。为满足汽车轻量化要求,必将会有越来越多的新型复合材料将被应用到汽车制造业中。与此同时,随着近年来人们对环保问题的日益重视,高分子复合材料取代木材方面的应用也得到了进一步推广。例如,用植物纤维与废塑料加工而成的复合材料,在北美已被大量用作托盘和包装箱,用以替代木制产品;而可降解复合材料也成为国内外开发研究的重点。 另外,纳米技术逐渐引起人们的关注,纳米复合材料的研究开发也成为新的热点。以纳米改性塑料,可使塑料的聚集态及结晶形态发生改变,从而使之具有新的性能,在克服传统材料刚性与韧性难以相容的矛盾的同时,大大提高了材料的综合性能。 树脂基复合材料的增强材料 树脂基复合材料采用的增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维等。 1、玻璃纤维 目前用于高性能复合材料的玻璃纤维主要有高强度玻璃纤维、石英玻璃纤维和高硅氧玻璃纤维等。由于高强度玻璃纤维性价比较高,因此增长率也比较快,年增长率达到10%以上。高强度玻璃纤维复合材料不仅应用在军用方面,近年来民用产品也有广泛应用,如防弹头盔、防弹服、直升飞机机翼、预警机雷达罩、各种高压压力容器、民用飞机直板、体育用品、各类耐高温制品以及近期报道的性能优异的轮胎帘子线等。石英玻璃纤维及高硅氧玻璃纤维属于耐高温的玻璃纤维,是比较理想的耐热防火材料,用其增强酚醛树脂可制成各种结构的耐高温、耐烧蚀的复合材料部件,大量应用于火箭、导弹的防热材料。迄今为止,我国已经实用化的高性能树脂基复合材料用的碳纤维、芳纶纤维、高强度玻璃纤维三大增强纤维中,只有高强度玻璃纤维已达到国际先进水平,且拥有自主知识产权,形成了小规模的产业,现阶段年产可达500吨。 2、碳纤维 碳纤维具有强度高、模量高、耐高温、导电等一系列性能,首先在航空航天领域得到广泛应用,近年来在运动器具和体育用品方面也广泛采用。据预测,土木建筑、交通运输、汽车、能源等领域将会大规模采用工业级碳纤维。1997~2000年间,宇航用碳纤维的年增长率估计为31%,而工业用碳纤维的年增长率估计会达到130%。我国的碳纤维总体水平还比较低,相当于国外七十年代中、末期水平,与国外差距达20年左右。国产碳纤维的主要问题是性能不太稳定且离散系数大、无高性能碳纤维、品种单一、规格不全、连续长度不够、未经表面处理、价格偏高等。 3、芳纶纤维 20世纪80年代以来,荷兰、日本、前苏联也先后开展了芳纶纤维的研制开发工作。日本及俄罗斯的芳纶纤维已投入市场,年增长速度也达到20%左右。芳纶纤维比强度、比模量较高,因此被广泛应用于航空航天领域的高性能复合材料零部件(如火箭发动机壳体、飞机发动机舱、整流罩、方向舵等)、舰船(如航空母舰、核潜艇、游艇、救生艇等)、汽车(如轮胎帘子线、高压软管、摩擦材料、高压气瓶等)以及耐热运输带、体育运动器材等。 4、超高分子量聚乙烯纤维 超高分子量聚乙烯纤维的比强度在各种纤维中位居第一,尤其是它的抗化学试剂侵蚀性能和抗老化性能优良。它还具有优良的高频声纳透过性和耐海水腐蚀性,许多国家已用它来制造舰艇的高频声纳导流罩,大大提高了舰艇的探雷、扫雷能力。除在军事领域,在汽车制造、船舶制造、医疗器械、体育运动器材等领域超高分子量聚乙烯纤维也有广阔的应用前景。该纤维一经问世就引起了世界发达国家的极大兴趣和重视。 5、热固性树脂基复合材料 热固性树脂基复合材料是指以热固性树脂如不饱和聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂、乙烯基酯树脂等为基体,以玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维等为增强材料制成的复合材料。环氧树脂的特点是具有优良的化学稳定性、电绝缘性、耐腐蚀性、良好的粘接性能和较高的机械强度,广泛应用于化工、轻工、机械、电子、水利、交通、汽车、家电和宇航等各个领域。1993年世界环氧树脂生产能力为130万吨,1996年递增到143万吨,1997年为148万吨,1999年150万吨,2003年达到180万吨左右。我国从1975年开始研究环氧树脂,据不完全统计,目前我国环氧树脂生产企业约有170多家,总生产能力为50多万吨,设备利用率为80%左右。酚醛树脂具有耐热性、耐磨擦性、机械强度高、电绝缘性优异、低发烟性和耐酸性优异等特点,因而在复合材料产业的各个领域得到广泛的应用。1997年全球酚醛树脂的产量为300万吨,其中美国为164万吨。我国的产量为18万吨,进口4万吨。乙烯基酯树脂是20世纪60年代发展起来的一类新型热固性树脂,其特点是耐腐蚀性好,耐溶剂性好,机械强度高,延伸率大,与金属、塑料、混凝土等材料的粘结性能好,耐疲劳性能好,电性能佳,耐热老化,固化收缩率低,可常温固化也可加热固化。南京金陵帝斯曼树脂有限公司引进荷兰Atlac系列强耐腐蚀性乙烯基酯树脂,已广泛用于贮罐、容器、管道等,有的品种还能用于防水和热压成型。南京聚隆复合材料有限公司、上海新华树脂厂、南通明佳聚合物有限公司等厂家也生产乙烯基酯树脂。 1971年以前我国的热固性树脂基复合材料工业主要是军工产品,70年代后开始转向民用。从1987年起,各地大量引进国外先进技术如池窑拉丝、短切毡、表面毡生产线及各种牌号的聚酯树脂(美、德、荷、英、意、日)和环氧树脂(日、德)生产技术;在成型工艺方面,引进了缠绕管、罐生产线、拉挤工艺生产线、SMC生产线、连续制板机组、树脂传递模塑(RTM)成型机、喷射成型技术、树脂注射成型技术及渔竿生产线等,形成了从研究、设计、生产及原材料配套的完整的工业体系,截止2000年底,我国热固性树脂基复合材料生产企业达3000多家,已有51家通过ISO9000质量体系认证,产品品种3000多种,总产量达73万吨/年,居世界第二位。产品主要用于建筑、防腐、轻工、交通运输、造船等工业领域。在建筑方面,有内外墙板、透明瓦、冷却塔、空调罩、风机、玻璃钢水箱、卫生洁具、净化槽等;在石油化工方面,主要用于管道及贮罐;在交通运输方面,汽车上主要有车身、引擎盖、保险杠等配件,火车上有车厢板、门窗、座椅等,船艇方面主要有气垫船、救生艇、侦察艇、渔船等;在机械及电器领域如屋顶风机、轴流风机、电缆桥架、绝缘棒、集成电路板等产品都具有相当的规模;在航空航天及军事领域,轻型飞机、尾翼、卫星天线、火箭喷管、防弹板、防弹衣、鱼雷等都取得了重大突破。 热塑性树脂基复合材料 热塑性树脂基复合材料是20世纪80年代发展起来的,主要有长纤维增强粒料(LFP)、连续纤维增强预浸带(MITT)和玻璃纤维毡增强型热塑性复合材料(GMT)。根据使用要求不同,树脂基体主要有PP、PE、PA、PBT、PEI、PC、PES、PEEK、PI、PAI等热塑性工程塑料,纤维种类包括玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维和硼纤维等一切可能的纤维品种。随着热塑性树脂基复合材料技术的不断成熟以及可回收利用的优势,该品种的复合材料发展较快,欧美发达国家热塑性树脂基复合材料已经占到树脂基复合材料总量的30%以上。 高性能热塑性树脂基复合材料以注射件居多,基体以PP、PA为主。产品有管件(弯头、三通、法兰)、阀门、叶轮、轴承、电器及汽车零件、挤出成型管道、GMT模压制品(如吉普车座椅支架)、汽车踏板、座椅等。玻璃纤维增强聚丙烯在汽车中的应用包括通风和供暖系统、空气过滤器外壳、变速箱盖、座椅架、挡泥板垫片、传动皮带保护罩等。 滑石粉填充的PP具有高刚性、高强度、极好的耐热老化性能及耐寒性。滑石粉增强PP在车内装饰方面有着重要的应用,如用作通风系统零部件,仪表盘和自动刹车控制杠等,例如美国HPM公司用20%滑石粉填充PP制成的蜂窝状结构的吸音天花板和轿车的摇窗升降器卷绳筒外壳。 云母复合材料具有高刚性、高热变形温度、低收缩率、低挠曲性、尺寸稳定以及低密度、低价格等特点,利用云母/聚丙烯复合材料可制作汽车仪表盘、前灯保护圈、挡板罩、车门护栏、电机风扇、百叶窗等部件,利用该材料的阻尼性可制作音响零件,利用其屏蔽性可制作蓄电池箱等。 我国的热塑性树脂基复合材料的研究开始于20世纪80年代末期,近十年来取得了快速发展,2000年产量达到12万吨,约占树脂基复合材料总产量的17%,,所用的基体材料仍以PP、PA为主,增强材料以玻璃纤维为主,少量为碳纤维,在热塑性复合材料方面未能有重大突破,与发达国家尚有差距。 我国复合材料的发展潜力和热点 我国复合材料发展潜力很大,但须处理好以下热点问题。 1、复合材料创新 复合材料创新包括复合材料的技术发展、复合材料的工艺发展、复合材料的产品发展和复合材料的应用,具体要抓住树脂基体发展创新、增强材料发展创新、生产工艺发展创新和产品应用发展创新。到2007年,亚洲占世界复合材料总销售量的比例将从18%增加到25%,目前亚洲人均消费量仅为,而美国为,亚洲地区具有极大的增长潜力。 2、聚丙烯腈基纤维发展 我国碳纤维工业发展缓慢,从CF发展回顾、特点、国内碳纤维发展过程、中国PAN基CF市场概况、特点、“十五”科技攻关情况看,发展聚丙烯腈基纤维既有需要也有可能。 3、玻璃纤维结构调整 我国玻璃纤维70%以上用于增强基材,在国际市场上具有成本优势,但在品种规格和质量上与先进国家尚有差距,必须改进和发展纱类、机织物、无纺毡、编织物、缝编织物、复合毡,推进玻纤与玻钢两行业密切合作,促进玻璃纤维增强材料的新发展。

从全球金融危机到今天,我们面临了一个新的经济形势。“人类要生存、地球要降温”,“低碳经济”将改变我们的生产和生活方式。从六十年代起,玻璃钢复合材料作为一个轻质高强材料参与了国民经济各个领域的材料变革和创新;五十多年过去了,事实告诉我们,我们这个材料极具强大的生命力,UPR 树脂基复合材料产量已达到年产量400 多万吨,其中玻璃钢材料为190 多万吨,树脂浇铸石材及涂料280 多万吨。可以看到,复合材料战线上的广大员工、科技人员、老总付出了艰苦辛勤的劳动,作出了丰功伟绩,换来了玻璃钢复合材料产业璀灿的全面发展时期。今天,我们又处在能源结构的重大变革时期,要使我们的材料和产品适应全球“低碳经济”的形势,开发新一代的材料和产品将是我们的努力方向。这次,我和大家共同交流的题材是“面临全球低碳经济、加快材料和制品的技术创新、推进玻璃钢复合材料产业的全面提升”。以此抛砖引玉,形成共识。我向大家汇报的内容为三个部分:一、我国UPR 产业十年回顾和2009 年UPR 发展现状二、低碳经济和玻璃钢新兴市场三、我国风电市场和兆瓦级玻璃钢叶片一、我国UPR 产业十年回顾和2009 年UPR 发展现状2009 年我国UPR 行业经历了不平凡的一年,据中国UPR 行业协会初步统计,总产量达到153 万吨,比上年增长了。其中环氧乙烯基酯树脂达到 万吨,增长11%。全国四大民营企业亚邦、天和、福田、华迅等总量达到44 万吨,比上年增长11%,外资企业DSM、亚什兰、长兴、上纬、华日、昭和等总量达到12 万吨,比上年增长9%。江苏达到63 万吨,比上年增长5%。国内UPR 在其形成终端复合材料产业的主要流向为三大市场:UPR 基玻璃钢(FRP)市场,占了树脂总用量的55%,UPR 基人造石、工艺品、钮扣等市场,占了树脂总用量35%;UPR 基功能涂料,占了树脂总用量的10%。表二从应用区域分析,玻璃钢市场集中在江苏、上海、山东、广东、浙江、河北、天津、河南。人造石、工艺品、钮扣市场集中在浙江、广东、福建、山东、上海、江苏、四川。功能涂料市场集中在广东、上海、江苏、浙江、山东、河北。2008 年下半年全球金融危机的影响,曾一度出现的树脂滞销,到十月份后很快恢复增长。国家四万亿投资和十大产业调整振兴规划,对抵御金融危机影响,优化产业结构,持续增长发展的意义重大。钢铁、汽车、船舶、石化、纺织、轻工、有色金属、装备制造、电子信息、物流十大行业与玻璃钢产业关联密切。这十大产业依附着我国城市工业化、城乡一体化大规模经济建设的契机。这个契机又是以传统能源节能减排、新能源开发的低碳经济为目标展开的。玻璃钢复合材料以其自身创新为自己赢得了机遇和增长点。从国际市场看,2008 年全球金融危机使欧美经济陷入了困境,居高不下的原油一下跌到50 美元一桶,化工原材料出现了阶段性的市场过剩,价格走低;从国内看,玻璃纤维阶段性、结构性、区域性的失控发展,产量突破了年产200 多万吨,一半左右出口海外。金融危机袭来,出口受阻,玻璃纤维大量“倒向”国内,互相压价。化工原材料和纤维的大幅度跌价,使玻璃钢复合材料产业得到多少年以来从未有过的利好时机,为其低成本扩张提供了条件,从而也带动了树脂的增长。 2009 年,UPR 行业呈现了五大流向和热点:持续增长的玻璃钢复合材料行业的普及和提高,齐头并进,一方面拉动了低成本、通用型树脂的扩展,另一方面,新兴FRP 市场开发,推动了高性能、个性化的树脂增长。反映在邻苯型缠绕树脂、抽真空树脂、SMC/BMC 树脂、拉挤树脂、涤纶和对苯改性树脂的全面铺开。此外,高性能玻璃钢复合材料产品风机叶片、电器开关、压力管道、电力原器件、脱硫、高速列车内外装饰结构件、豪华游艇、工作艇、运动艇等的市场需求,又使间苯型、环氧乙烯基酯型抽真空树脂、SMC/BMC 树脂等快速增长,呈现了树脂市场的“两头热”。以天马、天津合材、费隆、华昌为代表的国企改制企业,以亚邦、天和为代表的国内大型民营企业,以华科为代表的国内科技人员组合企业,以DSM、华日、长兴、亚什兰、昭和、上纬为代表的外资企业,在国内UPR 大舞台上各领风骚,引领市场。 第二个流向和热点是浇铸型树脂发展迅猛。前几年,浇铸型树脂工艺品在面临海外市场疲软的情况下,急转国内建筑装饰装修市场,大批量进入楼堂馆所和高档商场,取得非常明显效果。浇铸型人造石的技术提升,已从面广量大的橱台面板走向机械化成型的人造大理石和人造石英石面板,大量应用于墙面饰材和地面材料。 福建、广东、山东等地的石材企业已开始从矿山开采转向用合成石制造。全国人造石材用树脂,09 年产量均超过前两年。传统浇铸产品聚酯纽扣、原子灰树脂、矿用铆固树脂等继续保持较好的增长势头。 第三个流向和热点是江苏、上海和天津,已成为国内近几年UPR 发展十分活跃的地区,并以技术创新和新产品开发引领国内UPR 及其复合材料市场的潮流,推进国内UPR 复合材料市场的普及和提高。2009 年该地区UPR 产量占到全国总量的一半以上,其中环氧乙烯基酯树脂95%的产量集中在上海和江苏。这个地区也是中外UPR 企业密集产区,既有早先进入的华日、DSM、亚什兰、长兴、昭和上纬等外资企业向国内传输海外成熟的产业市场,占有国内高中端市场优势。又有一批如天马、华昌、亚邦、费隆、华科、华润、天马瑞盛、富菱、兴合等企业。这里特别要提到的是国内UPR 行业的“亚邦”现象。2009 年亚邦公司生产了17 万吨树脂。亚邦凭着一个产业链的朴素情感,“有我也有你”、“有你也有我”,紧紧贴近市场和客户,大力开发低成本通用型树脂,高性能水晶树脂和石材树脂,为行业做出了贡献;产量连续五年蝉联全国第一。多少年来,亚邦在全国各地的销售公司由单一树脂销售发展为FRP 企业用原材料的“一站式”服务;亚邦各地的销售公司同时也是亚邦派出的分公司,在做好材料和服务同时,积极进行市场调查,他们可以在12 个小时内,快速反映全国各地FRP 产业的动态。亚邦在与市场下企业不断互动中做大做强。 第四个流向和热点是兆瓦级玻璃钢叶片的高性能要求,加速了UPR 和环氧乙烯基酯树脂的技术攀升。国内兆瓦级风电市场从2007 年进入一个高速发展期,年平均新增装机容量为600 多万千瓦,2009 年装机总容量达到2000 万千瓦。按 兆瓦推算,全年叶片总量达15990 片,树脂用量达5万多吨,加上外资风电企业出口叶片用树脂量可达到7 万多吨,其中50%为UPR 和环氧乙烯基酯树脂我国兆瓦级玻璃钢叶片专利技术是从德国和荷兰引进的,对纤维和树脂的性能标准高,并经过德国船级社GL 论证。两道“门槛”,对国内树脂和纤维企业提出了极为严格的要求。外资企业亚什兰、上纬、DSM 公司具备条件,“轻车熟路”,抢先了国内风电兆瓦级叶片市场。兆瓦级叶片从叶形设计、结构设计、铺成设计、模具技术到叶片制造是一极为复杂的系统工程,叶片运行期长二十年,对树脂企业是个“考验”。树脂企业是“尝试”兆瓦级叶片市场主要靠企业自主的技术实力。第五个流向和热点是国内玻璃钢复合材料装备制造的发展和提高。江、浙、冀、鲁等省的SMC、缠绕、拉挤、人造石、模压等设备及其模具设计制造不仅满足国内需求、,还X 量出口。装备技术的提升拉动了UPR 的性能、品质的提高和中、高档树脂需求的上升。2010 年,国内UPR 行业的发展空间依然很大。外资企业认为,中国是全球经济增长最快的国家,是全球最大的复合材料市场,他们对中国的发展充满信心。DSM、华日、亚什兰等正在进行扩能增产的布局,此外,雷可德也将在天津投产。全国的树脂产量巨头亚邦、天和、福田、华迅都在扩张。 国内UPR 发展趋势中还有一个不可忽视的现象是中西部、西南等地区将出现FRP 复合材料产业新的发展布局。据有关方面了解,围绕着西安、洛阳及晋中南地区,围绕东盟和我国贸易“零关税”的实施及大西南的建设,围绕甘肃、新疆化工原料配套基地、大西北建设和西亚出口等区域对玻璃钢复合材料的需求日益上升,不久会在这些地区出现UPR 和玻纤的规模型企业。到2009 年底,我国UPR 企业将超过160 家,有2/3 的企业是由过去乡镇企业转制为民营企业和私营企业。这部分企业中,有的积极引进技术人才和先进装备,使自身得到提高,逐步树立了品牌。但绝大多数企业,缺少技术,举步艰难,有的还掺做“捣浆糊”。这些企业,面临两条出路,一条是发展下游产品,还有一条是通过技术进步,提升企业。这两条路走不通,只有让市场淘汰你。可以预计,UPR 行业在三、五、八年这三个阶段,面临不断地整合和重组,树脂的增长方式将由产量的增长转变为品牌和质量的升级。二、低碳经济和玻璃钢新兴市场 “低碳经济”这个名词最早见诸于2003 年英国能源白皮书《我们能源的未来;创造低碳经济》。作为第一次工业革命的先驱和资源并不富裕的英国,充分意识到能源安全和气候变化的威胁。据有关资料报道,现在全世界每年二氧化碳排放量接近300 亿吨。二氧化碳的大量排放,造成全球气候变暖,海水倒灌。联合国政府间气候变化专门委员会警告称,气候变暖引起海平面每年上升18-59 厘米,按照这样的速度,到2100 年,全球一些低地岛国和全球三十二个气候变化最前沿的三角洲将会全部或局部被海水淹没。先进发达国家已把二氧化碳作为大气污染物质,相应增收碳排放税。 低碳经济,十年来全球经历了三个发展期。1997 年12 月,在日本京都召开的《联合国气候变化框架公约》缔约方第三次会议通过了限制发达国家温室气体排放量以抑制全球变暖的《京都议定书》。议定书规定,到2010 年,所有发达国家二氧化碳等6 种温室气体的排放量,要比1990 年减少。议定书对中国等发展中国家没有强制排放要求,并获得了170多个国家的批准。 第二次会议是2007 年12 月15 日,《联合国气候变化框架公约》第十三次缔约方大会在印度尼西亚巴厘岛举行,通过了“巴厘岛路线图”。主要内容包括:大幅度减少全球温室气体排放量,未来的谈判应考虑为所有发达国家(包括美国)设定具体的温室气体减排目标;发展中国家应努力控制温室气体排放增长,但不设定具体目标;应对全球变暖,发达国家有义务在技术开发和转让、资金支持等方面,向发展中国家提供帮助。 “巴厘岛路线图”首次将美国纳入谈判进程之中,要求所有发达国家都必须履行可测量、可报告、可核实的温室气体排放责任。另外,“巴厘岛路线图”还强调必须重视适应气候变化的技术开发、转让和资金三大问题。目标上,“巴厘岛路线图”提出了发达国家到2020 年,至少应在1990 年基础上减排25%至40%。第三次会议是2009 年12 月7 日-18 日,全球190 多个国家和地区代表达 万人,在丹麦歌本哈根召开了联合国气候变化大会。这次会议在减排问题上存在着很大的分歧,主要是减排的比例和资助金额上。美国、中国、巴西等国已是全球温室气体排放大国,中美两国在会上的表达让与会国看到了希望。会议前中国已在去年11 月27 日正式对外公布控制温室气体排放的行动目标,决定到2020 年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005 年下降40%至45%;在此前,美国白宫宣布,将在哥本哈根气候变化大会上承诺2020 年前实现温室气体排放量在2005 年的基础上减少17%的临时性目标。哥本哈根会议上,20 多个发达国家私下起草了一个减排指标想获得通过,结果,遭到了来自发展中国家的反对;美国又以“船大掉头难”在具体减排上还不能立法。这次会议在具体减排指标上各说各有理,但最终形成共识,要加快环保技术的共享采用,加快全球减碳。 今天,我们来谈低碳经济,就是以低能耗、低污染、低排放为基础的经济模式,其实质是能源利用效率和清洁能源使用问题,核心是能源技术创新、制度创新和人类生存发展观念的根本转变。低碳经济的主流理解是指尽可能降低温室主体排放的经济体。其主要体现在:工业方面,高效率的生产和能源利用;能源结构方面,可再生能源生产将占据相当高比例;交通方面,使用高效燃料,低碳排放的交通工具,公共交通取代私人交通,并且更多地使用自行车和步行;建筑方面,办公建筑与家庭住房采用高效节能材料以及节能建造方式。归根到底,逐步减少单位GDP 的碳排放量。“低碳经济”不仅仅是一种新的理念,而是下一轮新经济的增长点。对于我国经济发展的前景来讲,以往的“中国制造”面临减排压力,减碳的方式将借助于生产工艺、生产工装、生产手段的技术升级和技术创新的 “低碳技术”,通过低碳技术的实施形成“低碳标准”,达到低碳高增长,低碳降成本。推进低碳技术与玻璃钢产业有着密切的联系。上世纪六十年代,玻璃钢产业以“代钢、代木”的朴素观念进入市场,玻璃钢的比强度高,大量代替钢材及金属材料;从节约资源出发,大量代替木材。随着玻璃钢产业数十年的市场运行,衍生了许多优异性能,突出在其可塑性、可设计性和多功能性。它的可塑性赋予了各类特色的成型工艺;它的可设计性,简化了传统的制造工艺,降低成本,实现了材料和性能的优化组合;它的多功能性表现为优良的电性能、化学性能、耐老化性能、耐疲劳性能、耐水性能、耐燃烧性能等。可以看到,未来产业推进的低碳技术达到低碳经济,离不开玻璃钢;同时,也给玻璃钢产业供了新的发展空间。 从我们目前所熟悉的产业,车辆、造船、水处理、化工防腐、建筑节能等都将面临全球低碳经济的制约,玻璃钢复合材料已经成为和未来实现产业低碳经济的重要选择材料。低碳排放的交通工具包括:轿车、客车、工程车、商用车、高速列车、船艇、飞机及航天航空器。青岛罗美威奥新材料制品有限公司是国内专业为高速列车车体配套轻型玻璃钢内外饰结构件的制造企业。公司成立多年来,积极采用国际先进产品标准,优选原材料,满足车体减重的要求和标准,首批配件成功应用于京津城际高速铁路上。目前该公司车体配件已接到青铁、唐铁、长铁的大量订单,供不应求。罗美威奥从低碳经济的观念出发,通过低碳技术的实施,达到了配件规定的低碳标准,成为国内轨道交通中实现高速低排放最优秀的配套企业。还被国际知名公司西门子认证授予“最高级供应商”的称号。再如广西桂林大宇客车公司与其玻璃钢大包围配套企业一起,一改过去“论斤买卖”玻璃钢产品的现象,共同开展以减重、低碳为目标的设计程序。交通领域里,我国船艇极具开发前景。钢质大船实现低碳排放,减轻自重已提到日程上,若干年后,达不到国际公约减排15%的要求,就进不了公海;我国玻璃钢游艇市场,通过碳排放设计规范,轻质夹层结构设计将逐步取代单板设计的偏重结构。游艇将变得更轻、跑得更快、能耗更低。水处理技术、水资源开发将是未来新兴玻璃钢产业的重要市场,河北中意复合材料有限公司与北京理工大学联合开发成功防海水浸蚀超大型玻璃钢管缠绕研究及移动式缠绕设备。一些企业还关注海水淡化技术中玻璃钢高压管的开发应用。 相比于发达国家,我们玻璃钢产业面向“低碳经济”的层面上明显滞后。随着低碳经济的观念不断深入人心,国内产业将需重新解读、重新认识,加快推进的必要性。国内传统出口产品还在“高碳经济”上徘徊,很可能将遭遇新一轮的“碳关税”的“绿色壁垒”。对于玻璃钢材料参与的各个产业,都要融入“低碳经济”、“低碳技术”、“低碳标准”的观念和措施,真正使我们玻璃钢材料成为各行各业配套的、性价比和强重比最优的轻质材料、功能材料和结构,让低碳真正和“玻璃钢经济”同步起来。 三、我国风电市场和兆瓦级玻璃钢叶片 开发清洁能源、发展风力发电是全球实现低碳经济的大事,我国风能装机总容量已跻身世界第四。发展兆瓦级风力发电,我国当时缺少成套技术,国家果断地组织企业引进欧洲成熟的技术,使我国风电行业成长极为迅猛。我国风电市场到底怎么样?前景如何?在这里我们剖析一些数字: 以上数据表明,我国风能资源非常丰富,已利用的并网风电总装机容量只占总资源的6‰,占国家电力总装机容量的,与欧洲风能利用发达国家丹麦、德国相比,差距甚远。此外,从我国目前风电并网看,将近有五分之一的风能设备未并网(2000-1613=387)。另从有关方面获悉,近几年,我国风电产业已令人担忧,兆瓦级整机企业达到80 多家,兆瓦级叶片制造企业70 多家,与先进发达国家对比和国内现状,显然有点“鱼目混珠”和“骑虎难下”。不久,国家发改委文件指出,风力发电也面临产能过剩。紧接着国家又下文取消风电设备国产化率70%的规定。风电产能过剩和70%的国产化规定取消,是国家对我国风电行业及时注射了清醒剂。目前,一方面是低水平的重复建设,另一方面是高效先进装备的中足,国家政策出台,使市场的自由选择更透明、更明朗、对促进我国风电产业健康发展具有现实意义和深远意义。 兆瓦级玻璃钢叶片其占整个风电设备成本的20%左右。叶片的设计、选材和工艺是决定风电装置性能与功率的主要因素,以及风力发电的单位成本。纵观全球叶片技术的发展趋势,并兼顾风机效能和降低成本两因素,叶片的制作正向大型化发展。单机功率愈大,每KW 的发电成本就愈低。因此全球风电设备都在向兆瓦级大功率和长叶片方向开发。典型的丹麦LM 公司是全球风力发电最大的集团,具有28 年的生产实践经验,其叶片年产达1 万片以上,已在中国天津和秦皇皇岛设厂。LM 公司也是全球唯一有In-House 测试能力的公司,可针对其叶片进行Full-Scale 的测试,所有的新设计叶片均可通过20 年运转状况的测试才能获准投产。这些测试项目包括静态、动态、雷击测试等,其测试设备中的激光扫描仪,更为叶片提供精确的几何数据。LM 公司目前生产最长的叶片为,是全球最长的叶片,重量为 吨,材质为环氧基玻纤增强复合材料,叶端等处采用碳纤,已按装在芬兰REpower 公司的5MW 海上风机上。LM 公司叶片制造技术包括多功能机械手铺设玻纤,以提高铺设进度25%;在螺栓的支撑力上进行创新,可增加叶片20%的长度;采用RIM 法缩短树脂渗透时间15-20%;以FRP 模具取代钢模,实现低成本。据有关信息,丹麦国家先进技术基金会拨款 亿丹麦克朗用于LM 公司进行创新型的新型叶片技术研究,该研究项目命名为“叶片之王”。是用FRP、C 纤维和热塑性材料的混合纱去制造叶片。这种纱铺进模具后,加热模具,塑料纱线融化,将会使叶片的生产时间缩短一半。在叶片设计上,LM 公司还在10 年前推出了一种新型具有弹性挠度的叶片概念,简称为预弯型叶片。该叶片在叶尖部分向外弯曲,使叶片在转动状态下,甚至处于强风时还能与塔体保持一定距离,避免叶片撞击塔架。预弯型叶片因其许可弯曲量变大,刚度相当,从而材料用量减少,重量减轻,而获取更多的风能。据有关方面透露,这种预弯型叶片与标准型叶片相比,风场在秒风速条件下即可起动。据了解,LM 公司与GE 公司合作的项目中对开发加长叶片增加电量进行案例分析测定,用 长的叶片替换了原有 风机上的 长的叶片,结果标明发电量增加7%,究其原因是其外圆扫风面积比内圆扫风面积增加了。可以认为,LM 的兆瓦级叶片的设计,制造技术是全球最先进,最富竞争力的。 在国内,中航惠腾靠不断创新,在风电叶片行业领先一步,自主技术、自行研发UPR基FRP 叶片的企业。其600kw-750kw 叶片占国内的90%以上,在开发 叶片上成功采用了高性能UPR。公司历年叶片装机容量占全国近一半的比重。该公司在寻求技术合作过程中,先后参与荷兰、德国、英国等九家风叶企业的技术交流与合作,专案确立了中国MW 级叶片在国内技术的自主化能力。惠腾叶片技术主要特点包括结构阻尼专利(降低振动)、叶尖专有技术(提供气动性能降低噪音)、镜面模具技术、快速常温固化技术、高精度平衡技术、高精度叶根定位技术等。以、6 吨重的叶片为例,每支重量误差在1kg 以下,重心偏差不超过10mm,因此,其启动风速只需秒,发电风速为3m/秒。该公司目前开发了2MW叶片,并根据风场要求,开展新的叶片设计工作。国内企业形成大批量生产的还有中复联众、北京中材FRP 研究院、上海FRP 院等。围绕风电设备配套的玻璃钢产品还有机仓罩和导流罩,国内采用最先进的抽真空和LRTM 工艺的有四家单位,山东德州地区的双一、华翼、株丕特三家公司和江苏的雅西路公司,产品大部为外商配套出口。常州华日新材公司最先为这些企业提供了性能优良的高强、低粘、低放热UPR。 为降低发电成本,除叶片设计外,材料和工艺成型日新月异,通过材料和工艺的选择达到轻量化和功能化,从而提高风能的效能。为了获得叶片最好的性价比,近几年,OCV 公司在全球叶片市场上推出高性能的Advantax 玻纤,该玻纤与E 玻纤相比,具有高的强度和模量,成功应用在兆瓦级叶片制造上。最近,OCV 公司又将S 玻璃纤维应用在更大的叶片上。S 玻璃纤维模量达到 ,比E 玻璃纤维高18%,强度高出33%,从技术角度,对于应用高强度高断裂应变的S 玻璃纤维在风力机叶片上更为先进。最近,PPG 公司向全球风能叶片行业推出了高性能的高强、抗疲劳玻璃纤维。据介绍,开发的HYBON2026 与目前市场上用与制作叶片的玻纤产品相比,拉伸强度高出20%,抗疲劳强度也高出数倍以上。国内有关企业在满足兆瓦级叶片的材料上也开展了大量的研制开发工作,重庆国际先后开发了ECT 和TM 高性能纤维,其销量占有国内兆瓦级叶片用玻纤用量的1/3,2009 年还向西欧出口高性能纤维达 万吨。此外,泰安的GMG、巨石的E6 等高性能纤维也进入了市场。叶片长度的不断增加使得轻质、高强的碳纤维在风力发电上应用不断扩大,大丝束碳纤维价格的下降成为风力机的首选结构材料,同样是34 米长的叶片,采用GF/UP 质量为5800公斤,采用GF/EP 质量为5200 公斤,采用CF/EP 质量为3800 公斤。因此,叶片材料开发的趋势是采用CF/EP,但同时也面临价格的压力。国外正在从原材料、工艺技术、质量控制等各方面深入研究降低成本。据有关方面信息了解,为了增加叶片的刚度并防止叶尖预弯部碰到塔架,在长度大于50m 的叶片将广泛使用碳纤维。轻质闭孔高强度泡沫是叶片材料中又一主要组成部分,应用于结构。据瑞典DIAB 公司资料报导可用于60 米长的风机叶片芯件。采用这种芯材及导流技术,可减少50%的周期时间,降低30%的劳动力成本,与敞开型技术相比,夹芯导流技术减少90%的苯乙烯散发,并使整个叶片达到轻质高强。DIAB 公司在中国昆山厂推出的PVC 轮廓板根据产品“量体裁衣”直接用到了叶片制作上,省时省料,降低成本。目前生产叶片泡沫结构的外资公司有Gurit天津公司、加铝上海公司等,国内常州天晟公司与有关科研院所合作,于去年开发成功结构泡沫。 随着海上风电的开发,对叶片的性能要求更高,轻质、高强、高弹、耐疲劳将推进新材料的不断产生。拜尔公司不久前推出商业化牌号Baytube 碳纳米管用于环氧树脂中,提升叶片的抗疲劳、抗冲击性和改善材料回弹性。该公司透露,采用纳米碳管于树脂中,将使叶片质量减轻20-30%,强度增大30%。在叶片成型工艺上出现了新的动向,中复联众公司已实践完成了预浸料成型工艺后,叶片制造由湿法成型改变为干法加热成型;德国西门子公司在叶片成型工艺上独创了整体成型。这些新技术的应用进一步提高了产品的尺寸稳定性,还缩短了制程时间。

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