環氧樹脂復合材料在航空工業應用的發展歷程回顧

 

　　40年代初，電子工業需要尋找一種適宜的材料做防護軍用飛行器的雷達天線，特別是防護戰斗機及轟炸機上的雷達天線。采用雷達罩是用來防護氣候對精密電子儀器的影響。玻璃鋼具有優良的透雷達波性能，足夠的機械強度和簡便的成型工藝，使它成為理想的雷達罩材料。這是歷史上第一次采用玻璃鋼制造雷達罩，同時又大大地促進了玻璃鋼材料的研究。

 

　　60年代玻璃鋼技術在直升機領域的應用有所突破，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/鋁蜂窩夾層結構的金屬槳葉。但由于玻璃鋼的模量低，不能制造高強度的飛機結構件。

 

　　70年代初，隨著硼纖維、碳纖維、芳綸纖維等相繼出現，這些高級增強纖維的比剛度、比強度、耐疲勞性能等優于金屬材料，由它們來增強環氧樹脂組成的復合材料，已在飛機的主結構件(主受力件)上得到應用。

 

　　近10多年來，考慮到這些高級增強纖維的價格都比較高，為了更合理的用材，大力開發混雜復合材料(Hybrid Composites)的研究。

 

　　以復合材料在飛機發動機中的應用為代表。美國兩家噴氣發動機制造廠：通用電器—飛機發動機事業集團公司(GE—AEBG)和普惠公司，以及其它一些二次承包公司，都在用高性能復合材料取代金屬制造飛機發動機零部件。如發動機艙系統的許多部緊推力反向器、風扇罩、風扇出風道導流片等都用復合材料制造。如發動機進口氣罩的外殼是由美國聚合物公司的碳纖維環氧樹脂預混料(E707A)疊鋪而成，它具有耐177℃高溫的熱氧化穩定性科殼表面光滑如鏡面，有利于形成層流。又如FW 4 0O0型發動機有8 0個149℃的高溫空氣噴口導流片也是用碳纖維環氧預浸料制造的。

 

　　在316℃這一極限溫度以下的環境中，復合材料不僅性能優于金屬，而且經濟效益高。據波音公司估算，噴氣客機重量每減輕一磅，是飛機在整個使用期限內可節省1000美元。據法布萊特公司估算，美國第年約有100萬磅復合材料用于制造噴氣飛機發動機零件，銷售額高達5000萬美元。

 

　　目前環氧樹脂的連續使用溫度最高約在280℃以下，近來DOW化學公司的一種多功能團環氧樹脂Tactlx742，用二氨基二苯砜固化劑;制成的制品玻璃化溫度Tg>310℃，可用于制造噴氣發動機零件。