熱固性樹脂基復合材料
關注創建者：匿名 創建時間：2026-01-04
熱固性樹脂基復合材料的視頻教程
ABAQUS-復合材料工程應用案例五-芳綸纖維增強樹脂基復合材料鉆削損傷失效模擬
本案例詳細講解了工程上常用的芳綸纖維增強樹脂基復合材料鉆削損傷失效模擬，重點講解了模型部件的建模處理方法，芳綸纖維樹脂基復合材料的材料本構參數設置、網格劃分技巧以及如何去調試模型的收斂性，在結果后處理中講解了模型的載荷、速度和加速度以及能量的轉化如何去分析，附件里提供模型源文件。
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ABAQUS-復合材料工程應用案例四-芳綸纖維增強樹脂基復合材料切削損傷失效模擬
本案例詳細講解了工程上常用的芳綸纖維增強樹脂基復合材料切削損傷失效模擬，重點講解了模型部件的建模處理方法，芳綸纖維樹脂基復合材料的材料本構參數設置、網格劃分技巧以及如何去調試模型的收斂性，在結果后處理中講解了模型的載荷、速度和加速度以及能量的轉化如何去分析，附件里提供模型源文件。
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熱固性樹脂基復合材料的實例教程
背景介紹
熱固性樹脂基復合材料在制件成型過程中會產生殘余應力，引起固化變形，從而增加裝配和制造的難度，因此，合理預測預制件固化過程中的殘余應力的發展具有重要意義。
早期的研究主要集中于彈性理論來研究復材的固化成型，現今，越來越多的文獻考慮了樹脂的固化放熱以及材料的各向異性等因素的影響，發展了基于粘彈性模型的數值仿真計算方法，證明了粘彈性的結果固化變形量小于線彈性的結果，且樹脂含量越高的復材，其粘彈性效果越明顯。
RTM成型工藝示意圖
二。粘彈性模型在Abaqus中的實現
本文作者在參考文獻【1】的基礎上，使用廣義Maxwell粘彈性本構模型，聯合編寫了HETVAL、USDFLD、DISP、UMAT及UEXPAN子程序，在abaqus軟件平臺中實現了復材固化成型的仿真模擬，其基本編程思路如下圖所示：
其中，最關鍵的粘彈性本構公式為：
參考上述公式和子程序的編寫流程，可以完成上述模型。最后得到仿真Mises應力云圖和S33云圖如下：
得到的S33關于時間的曲線趨勢如下所示：
該曲線結果和文獻有出入，但是榮的文獻中關于底數的取值有錯誤，亦即下列公式的底數應以e為底數，而不是10
【1】
基于黏彈性本構模型的熱固性樹脂基復合材料固化變形數值仿真模型.pdf
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展開 熱固性樹脂具有優異的機械性能、熱學性能、尺寸穩定性、加工性能以及化學穩定性等，在電子封裝材料、復合材料、膠粘劑及涂料等領域都具有廣泛應用。然而由于高度化學交聯的三維網絡，熱固性樹脂很難回收，同時也影響了其下游產品包括碳纖維復合材料、電子產品等的回收。針對這個問題，馬松琪研究員等人近年來做了大量工作，他們通過分子設計，在熱固性樹脂的分子結構中引入可控降解結構和可逆共價鍵結構，以實現樹脂的易回收性，取得了系列進展（Prog. Polym. Sci., 76, 65-110, 2018；ACS Sustain. Chem. Eng.,5(6): 4683-4689, 2017；Macromolecules, 49(10), 3780–3788, 2016；Macromolecules, 48(19), 7127–7137, 2015）。
近日，寧波材料所馬松琪研究員等人以原料豐富、可持續的木質素衍生物香草醛為原料，合成了一種生物基三醛基單體，進而通過與二胺單體之間的席夫堿反應制備了系列希夫堿熱固性樹脂TFMP-M、TFMP-P、TFMP-H（如圖1）。由于希夫堿鍵的存在，該類熱固性樹脂展現出了優異的熱延展性，在180℃熱壓下，10分鐘內就可重新加工成型回收（如圖2），并且在重塑后，基主體化學結構能夠保持，力學性能沒有明顯的下降；同時可在溫和酸性條件下水解，實現了熱固性樹脂的降解以及單體的回收（如圖3）。同時該希夫堿熱固性樹脂解決了已報道的可延展性熱固性樹脂熱學、力學性能低的問題，玻璃化轉變溫度達～178℃，拉伸強度達～69MPa，拉伸模量達～1925MPa。并且在結構中引入了有機磷結構，解決了熱固性樹脂易燃的問題，所得希夫堿熱固性樹脂具有優異的阻燃性，垂直燃燒試驗達到了V-0和V-1級別，有限氧指數在30%附近。
展開 因此，生物基熱固性樹脂應在整個合成和使用過程中貫串綠色化學原理，追求更高效、低毒、可持續的合成方法，確保高性能或多功能性的同時提高使用壽命。
論文信息：
Recent development on bio-based thermosetting resins Jingkai Liu, Liyue Zhang, Wuliuyi Shun, Jinyue Dai, Yunyan Peng, Xiaoqing Liu* Journal of Polymer Science，DOI：10.1002/pol.20210328
https://doi.org/10.1002/pol.20210328
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高分子科技原創文章。
展開 5、熱固性樹脂基復合材料
熱固性樹脂基復合材料是指以熱固性樹脂如不飽和聚酯樹脂、環氧樹脂、酚醛樹脂、乙烯基酯樹脂等為基體，以玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維、超高分子量聚乙烯纖維等為增強材料制成的復合材料。環氧樹脂的特點是具有優良的化學穩定性、電絕緣性、耐腐蝕性、良好的粘接性能和較高的機械強度，廣泛應用于化工、輕工、機械、電子、水利、交通、汽車、家電和宇航等各個領域。1993年世界環氧樹脂生產能力為130萬噸，1996年遞增到143萬噸，1997年為148萬噸，1999年150萬噸，2003年達到180萬噸左右。我國從1975年開始研究環氧樹脂，據不完全統計，目前我國環氧樹脂生產企業約有170多家，總生產能力為50多萬噸，設備利用率為80%左右。酚醛樹脂具有耐熱性、耐磨擦性、機械強度高、電絕緣性優異、低發煙性和耐酸性優異等特點，因而在復合材料產業的各個領域得到廣泛的應用。1997年全球酚醛樹脂的產量為300萬噸，其中美國為164萬噸。我國的產量為18萬噸，進口4萬噸。乙烯基酯樹脂是20世紀60年代發展起來的一類新型熱固性樹脂，其特點是耐腐蝕性好，耐溶劑性好，機械強度高，延伸率大，與金屬、塑料、混凝土等材料的粘結性能好，耐疲勞性能好，電性能佳，耐熱老化，固化收縮率低，可常溫固化也可加熱固化。南京金陵帝斯曼樹脂有限公司引進荷蘭Atlac系列強耐腐蝕性乙烯基酯樹脂，已廣泛用于貯罐、容器、管道等，有的品種還能用于防水和熱壓成型。南京聚隆復合材料有限公司、上海新華樹脂廠、南通明佳聚合物有限公司等廠家也生產乙烯基酯樹脂。
1971年以前我國的熱固性樹脂基復合材料工業主要是軍工產品，70年代后開始轉向民用。
展開 用玻璃纖維增強熱塑性樹脂，提高了力學性能和熱變形溫度，降低了線脹系數，提高了耐疲勞和抗蠕變性能，同時改善了電性能。蘇州挪恩復合材料有限公司對比了尼龍66、聚苯乙烯、聚碳酸酯、苯乙烯-丙烯腈共聚物增強前后的性能，從實驗結果看各方面性能都有顯著提高。
（碳纖維復合材料汽車板簧）
目前已有多種熱塑性樹脂用來作復合材料的基體，研制成功的熱塑性復合材料有纖維增強尼龍、聚丙烯、聚乙烯、聚碳酸酯和聚氯乙烯等，一般應用在要求輕質、高強度、耐腐蝕的機械零件中，如航空機械、機車車輛、汽車、紡織機械、造船、建筑和電氣等領域。用碳纖維等高級增強材料代替玻璃纖維，可得到各種性能更好的復合材料，如結構材料、耐沖擊材料、耐磨、阻尼減振材料等。
這種材料的優點還和熱塑性塑料一樣具有重復使用性和二次加工性，其廢舊制品和加工中的邊腳料經過適當處理可以循環利用，該材料的制品可以采用熔融焊接方法連接，采用高溫高壓成型和冷卻成型，工藝周期較短、能耗低、生產效率高，熱塑性復合材料原料來源充足，價格低廉，易加工，熱塑性復合材料半成品（粒、片料）幾乎沒有貯存期限制。
熱塑性樹脂基復合材料工藝特性與熱塑性樹脂基基本相似，添加纖維增強材料后，其工藝性能略有變化，這與樹脂自身結構有密切的聯系。熱塑性樹脂基在成型加工過程中在剪切速率、溫度、壓力下變為粘流態，其流變性是決定樹脂體系加工性能的主要標志。
纖維含量、纖維長度、纖維取向對成型工藝也會造成影響。蘇州挪恩復合材料有限公司實驗人員分析了實驗測試數據，發現隨著纖維含量的增加，樹脂的粘度增加，流動性降低。在熱塑性復合材料中，玻璃纖維含量一般在20%-40%（質量分數），既有顯著增強效果，又能保證制品成型。過多的纖維含量會使纖維磨損嚴重，增強性能降低，物料成型性惡化，且對設備磨損加劇。
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塑料材料被廣泛的應用，各種合成或半合成的產品被轉化及成型為我們日常的一部份。這些產品含概了消費電子、家庭用品、玩具、各種外包裝、個人護理用具以及汽車零件等等。因為塑料低成本、易于生產且原物料充足等因素，其大部份的用途，用以替代各種傳統材料應用，包含金屬、玻璃、木材以及紙類材料。然而，隨著塑料的應用越來越多樣化，加工的復雜度及多樣性也持續上升，也因此供貨商必須持續優化其制程，以迎合市場所需的產品性能
來源 | Nature Communications
01
背景介紹
相變材料(PCMs)是一系列具有優異能量存儲能力的材料，能夠在接近恒定的溫度下存儲/釋放大量潛熱，使其在熱管理技術創新中發揮不可或缺的作用。同時在應對環境污染和能源危機方面具有相當大的潛力。目前，有機固液PCMs(如石蠟、脂肪酸)因其穩定的理化性質、低腐蝕性和天然成本優勢而備受關注
與熱固性樹脂基復合材料相比，熱塑性樹脂基復合材料具有下列優勢：
（1）經合理優化凝聚態結構的熱塑性基體具有較高的基體韌性，熱塑性樹脂基復合材料耐疲勞性能好，沖擊損傷阻抗和損傷容限都比熱固性樹脂基復合材料高。
（2）孔隙率低，吸濕率低，耐環境性能好。
來源 | ACS Applied Materials Interfaces
01
背景介紹
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來源 | Advanced Materials Technology
01
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01
背景介紹
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來源 | 無機材料學報
作者 | 陳強，白書欣，葉益聰
單位 | 國防科技大學 空天科學學院，材料科學與工程系
原位 | DOI：10.15541/jim20220640
摘要：碳化硅陶瓷基復合材料以其高比強度
熱固性樹脂基復合材料固化變形研究進展[J]. 宇航材料工藝，2006，36(S1)：7-11.
10. 張鋮. 大型復合材料結構熱壓罐工藝溫度場權衡設計[D]. 哈爾濱：哈爾濱工業大學，2009.
本文來自：索系統
