[科普中国]-高聚物基复合材料

高聚物基复合材料（high polymermatrix composite,HPMC），基体是塑料，常使用的有尼龙、聚碳酸醋、聚乙烯、聚丙烯、环氧、酚醛有机硅树脂等品种。使用新型树脂越来越多，用作基体的有：环氧树脂、共聚酞亚胺、聚醚酮、聚酸亚胺。用作增强剂的有：碳纤维、硼纤维、玻琉纤维、芳酞胺纤维等。

简介高聚物基复合材料（high polymermatrix composite,HPMC），基体是塑料，常使用的有尼龙、聚碳酸醋、聚乙烯、聚丙烯、环氧、酚醛有机硅树脂等品种1。

基体使用新型树脂越来越多，用作基体的有：环氧树脂、共聚酞亚胺、聚醚酮、聚酸亚胺。

增强剂用作增强剂的有：碳纤维、硼纤维、玻琉纤维、芳酞胺纤维等。

热塑性聚合物热塑性聚合物包括各种通用塑料（聚丙烯、聚氯乙烯等）、工程塑料（尼龙、聚碳酸酯等）和特种耐高温聚合物（聚酰胺、聚醚砜、聚醚醚酮等）。它们是一类线型或有支链的固态高分子，可溶可熔，课反复加工而无化学变化，加热时软化并熔融，可塑造成型，冷却后即成型并保持既得形状，而且该过程可反复进行。

连续纤维被切成一定长度的短纤维，散落在连续输送的涂有含填料的糊状树脂的塑料薄膜上，将含有纤维、填料和树脂混合物的塑料薄膜卷绕起来就成为片状模塑料（SMC）2。

应用纤维增强塑料的应用，不仅能节约大量金属，还可处长使用寿命。

例如，一台石油裂化冷风机使用增强塑料叶片后，可节省50千克不锈钢和35千克铝合金，采用1吨玻璃纤维增强塑料代替棉布层压板，可节省棉布400米。

直升机的旋翼又薄又长，要承受巨大的弯曲振动应力，几乎无例外选用了纤维增强塑料。

1982年，美国哈米尔顿公司生产出世界上最大的风力发电机旋翼，它长39米，桨毅直径为5米，重13.6吨。3只旋翼装在80米高的塔架上，风速每小时52千米时，可以发电4000千瓦。其旋翼是采用了纤维增强塑料。

碳纤维增强塑料，在先进飞机结构中所占比例越来越高。如在F-18战斗机上尾翼、机身和机翼加在一起用量超过半吨。在L-1011运输机，波音、麦道旅客飞机上，机身大梁、蒙皮、副翼、尾翼、舱门等重要部件，大都采用碳纤维增强塑料或碳纤维混杂纤维增强塑料，达到减重30%的效果。

还有，全碳纤维复合材料小汽车壳体也已出现。

富有情趣的是，一次英国赛车运动员在时速200千米的冲击下翻车，结果死里逃生。原因就是他驾驶的赛车外壳，是由纤维强化塑料制成的。塑料中加人碳素纤维后，重量比铁轻1/5，强度可增加5一10倍。

日本研制成功的碳素纤维水泥块，重量比一般水泥轻一半，/而强度却增加10倍，更有甚者，它还能像木材一样钉钉子，或锯或刨。

在大型飞机跑道和高速公路损坏时，用塑料混凝土修补最为方便，加有强烈催化剂的树脂，可在数分钟内凝固，在战争期间尤为重要。

使用塑料混凝土最著名的例子，是日本北部贯穿津轻海峡的青函海底隧道。这条隧道全长54千米，海水渗漏是其致命弱点，在已有的防漏堵塞材料中，塑料混凝土以效果最佳人选。

20世纪80年代后期，树脂基复合材料在军用飞机上大显身手。

1987年，美国2名飞行员驾驶超轻型飞机“旅行者”号，创下了历时9天连续航行，不着陆不加油环球飞行一周的飞行纪录，通过事实证明了树脂基复合材料强而轻的优越性能。

1991年在海湾战争中，大显威力的战斗轰炸机F一117，其主要结构材料是树脂基复合材料制造的。

在航天领域，树脂基复合材料有着广泛的应用。例如，卫星的接口支架，整流罩的前锥、侧锥、柱段、卫星上各种天线，以及弹体的锥壳结构等，也都应用树脂基复合材料，并显示了诱人的前景3。

本词条内容贡献者为:

石季英 - 副教授 - 天津大学