造船業中使用的纖維增強復合材料
2010-5-25 來源:復材在線
關鍵詞:纖維增強 復合材料 船用
纖維增強復合材料在船體上的使用主要限于游艇、快艇、高性能賽艇、救生艇、巡邏艇(海關,海岸警衛隊等)、漁船、客船、貨船(主要是高度約為40米的貨船)及海軍船只。另外,在造船業中纖維增強復合材料也被用于上層建筑和二級結構中。
在對結構強度和剛度都有要求的應用中,使用的主要材料是纖維增強熱固性塑料,主要有玻璃纖維增強聚酯、乙烯基酯和環氧樹脂,通常被稱作“玻璃纖維增強聚合物”。隨著碳纖維價格大量下降,使用量不斷增加,更多數量有限的芳綸和碳纖維增強材料被使用。“玻璃纖維增強聚合物”的比強度大約是鋼的二到三倍。而對于更多采用了玻璃纖維的先進復合材料,可以有更高的比強度。
纖維增強復合材料生產的一個重要方面是它在原材料生產中以及建造階段有較少的氣體排放。特別是,就氣體排放到大氣中以及聚集在車間內而言,嚴格的控制措施正被引入,以減少苯乙烯的排放。雖然減少樹脂中苯乙烯的含量有助于達到這些要求,但人們更多的趨向于閉合式生產工藝。
通常采用了纖維增強復合材料,腐蝕就不是問題,然而對于船殼來說一些防海水腐蝕的保護措施(通過膠衣達到防腐蝕效果)通常被認為是有必要的,這取決于所使用的樹脂。特別的涂料有時被采用,來加強防火性能或提供電導率(從而達到電磁屏蔽),否則涂料通常只是用來裝飾外觀的。
當在船上使用纖維復合材料時,防火性能是考慮的主要因素之一。國際海事組織的高速艇安全守則對此做了嚴格的規定。盡管對火反應特性(易燃、火焰蔓延、煙霧、毒性)的要求面臨挑戰,但足夠的結構性能可以通過傳統的絕緣系統或較新的、輕質的保護系統輕易地實現。
一些有限的研究已經被執行,來回收復合材料,熱塑性塑料可以(原則上)很容易被回收和改造。然而,大多數結構采用的是熱固性樹脂:對于以熱固性樹脂作為基體的纖維復合材料,看起來已在一定程度上被調查過的唯一回收辦法是磨碎材料,把它當做樹脂填料,使用在對體積有需求,對強度的要求不那么重要的應用中。否則,主要得處理方法就是燃燒。在處理和回收這些材料方面,需要進一步的研發。
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