时间：2023-05-30 09:35:43
2.信息动态
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4.三维编织复合材料的细观结构与力学性能刘兆麟，程灿灿，LIUZhaolin，CHENGCancan
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6.某雷达轻质碳纤维天线结构设计朱迅，许越宁，ZHUXun，XUYuening
7.氰酸酯复合材料缠绕成型工艺的研究李树茂，林再文，王明寅，侯涤洋，王士巍，LIShumao，LINZaiwen，WANGMingyin，HOUDiyang，WANGShiwei
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9.碳纤维复合材料斜拉索的发展徐茂凯，XUMaokai
10.超高分子量聚乙烯纤维UD防弹材料市场前景赵莉，谢雄军，ZHAOLi，XIEXiongjun
11.2010年"中国复材展－JEC"创新获奖产品
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2.不同温度下T700/环氧复合材料层间剪切强度(ILSS)统计分析张国腾，陈蔚岗，吴东辉，ZHANGGuoteng，CHENWeigang，WUDonghui
3.简讯
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5.真空导入工艺用不饱和聚酯树脂的研制曹鑫，CAOXin
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7.玻璃钢船艇的防蚀与维护研究钟玉湘，吴宇平，王俊，ZHONGYuxiang，WUYuping，WANGJun
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9.BMI和BCE为基础的多元共聚热固性高性能基体树脂研究周宏福，刘润山，张雪平，刘景民，ZHOUHongfu，LIURunshan，ZHANGXueping，LIUJingmin
10.基于图像处理技术的复合材料纤维密实状态表征杨进军，曹正华，YANGJinjun，CAOZhenghua
11.三维正交机织物组织结构的几何表征和数学表征苗馨匀，顾伯洪，郑天勇，MIAOXinyun，GUBohong，ZHENGTianyong
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13.织物及其复合材料的弹道冲击性能研究进展刘元坤，常浩，汤伟，梁立，潘智勇，吴中伟，赵前进，LIUYuankun，CHANGHao，TANGWei，LIANGLi，PANZhiyong，WUZhongwei，ZHAOQianjin
14.不同预型件工艺对亚麻/聚丙烯热塑性复合材料力学性能的影响许惠虹，蒋金华，陈南梁，严涛海，XUHuihong，JIANGJinhua，CHENNanliang，YANTaohai
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16.持续创新的日本玻纤玻璃钢产业——江苏省玻纤玻钢专业学会组团赴日考察报告姜肇中，戴方毕，赵鸿汉，JIANGZhaozhong，DAIFanghua，ZHAOHonghan
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2.简讯
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6.碳纤维结构的常用表征技术侯锋辉，邓红兵，李崇俊，李瑞珍，HOUFenghui，DENGHongbing，LIChongjun，LIRuizhen
7.等离子体技术对高性能有机纤维表面改性的研究陈平，李虹，王静，苏峰，ChenPing，LiHong，WANGJing，SUFeng
8.连续纤维增强热塑性复合材料的浸渍及其缠绕成型方立，周晓东，FANGLi，ZHOUXiaodong
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10.碳纤维/环氧固体火箭发动机壳体补强现状郭峰，张炜，王晓洁，程勇，GuoFeng，ZhangWei，WangXiaojie，ChengYong
11.非回转体复合材料壳结构件模具设计方案的探讨董鹏，石建军，乔鲁滨，孙博，王吉庆，DONGPeng，SHIJianjun，QIAOLubin，SUNBo，WANGJiqing
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13.不同结构纺织复合材料准静态侵彻实验分析及有限元模拟孙汉健，SUNHanjian
14.新型酚醛树脂基耐烧蚀复合材料的性能研究齐风杰，李锦文，魏化震，张俊华，QIFengjie，LIJinwen，WEIHuazhen，ZHANGJunhua
15.玻璃钢生产企业的作业标准化探讨王其远，王莹，陶旭，WANGQiyuan，WANGYing，TIAOXu
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7.多方位观察欧美汽车用SMC制件的最新进展匡伯铭，KUANGBoming
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9.单向碳纤维复合材料微观形貌与性能相关性研究张敏，朱波，王启芬，于美杰，曹伟伟，ZHANGMin，ZHUBo，WANGQi-fen，YUMei-jie，CAOWei-wei
10.复合材料将潜艇和飞机二合一于柏峰
11.先进复合材料帽形加强肋的设计与应用刘芳芳，李晓丹，高赫，丁新静，LIUFang-fang，LIXiao-dan，GAOHe，DINGXin-jing
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13.纤维复合材料 影响天线罩性能的主要工艺因素杨鲜锋，YANGXian-feng
14.纤维缠绕CEm基复合材料力学性能研究贾丽霞，焦智武，穆文东，JIALi-xia，JIAOZhi-wu，MUWen-dong
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17.高性能热塑性复合材料的高温力学性能陈家正，张晓兵，张琳，CHENJia-zheng，ZHANGXiao-bing，ZHANGLin
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19.硅橡胶断口形貌及破坏机理研究徐茂凯，张淑萍，XUMao-kai，ZHANGShu-ping
20.VARTM工艺玄武岩纤维增强材料渗透率的研究丛厚阳，李炜，罗永康，CongHou-yang，LiWei，LuoYong-kang
21.2007年我国海峡两岸电子级玻璃纤维市场展望危良才，WEILiangcai
22.2006年我国UPR市场分析和动向中国UPR行业协会
23.走低成本技术路线势在必行——记荣格贸易出版有限公司在上海举办的第三届塑料技术在汽车零部件应用研讨会赵鸿汉hHTTp://
1.5428/T700复合材料的耐湿热性能李敏，张宝艳，LIMin，ZHANGBao-yan
2.用于RTM工艺的软模材料的热膨胀性能尹昌平，刘钧，刘卓峰，张明龙，曾竟成，YINChang-ping，LIUJun，LIUZhuo-feng，ZHANGMing-long，ZENGJing-cheng
3.纤维增强复合材料中桥联纤维对裂纹的阻裂机理苏继龙，郑书河，SUJi-long，ZHENGShu-he
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5.FRP管增强混凝土结构的轴压极限强度吴东辉，杨松，唐桂云，周婷，WUDong-hui，YANGSong，TANGGui-yun，ZhouTing
6.等离子接枝处理对高分子量聚乙烯纤维浸润性的影响张驰，牟其伍，彭佳，ZHANGChi，MUQi-wu，PENGJia
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8.导电GFRP及其应用技术乔光辉，刘卫生，QIAOGuang-hui，LIUWei-sheng
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10.聚丙烯腈原丝的结构表征王启芬，王成国，WANGQi-fen，WANGCheng-guo
11.先进复合材料的无损检测唐桂云，王云飞，吴东辉，李建国，TANGGui-yun，WANGYUN-fei，WUDong-hui，LIJian-guo
12.碳纤维复合材料天线反射面的模态分析王亚锋，鞠金山，佟文清，WANGYa-feng，JUJin-shan，TONGWen-qing
13.不等极孔压力容器缠绕线型的理论分析与计算费春东，杨丽萍，孙博，王云飞，FEIChun-dong，YANGLi-ping，SUNBo，WANGYun-fei
14.分形及分维在单轴向三维编织复合材料拉伸实验中的应用陈美林，张实，CHENMei-lin，ZHANGShi
15.纤维复合材料在桥梁工程中的应用于锦生，YUJin-sheng
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17.热压罐成型中温固化复合材料模具何颖，蔡闻峰，赵鹏飞，HEYing，CAIWen-feng，ZHAOPeng-fei
18.VARI在建筑物加固修复上的应用魏广恒，黄故，WEIGuang-heng，HUANGGu
19.ANSYS在复合材料仿真分析中的应用廖英强，苏建河，柯善良，LIAOYing-qiang，SUJian-he，KEShan-liang
1.纳米TiO2对环氧树脂力学性能的影响刘扬，王士巍，秦伟，LiuYang，WangShiwei，QinWei
2.铝合金内衬复合材料高压容器界面粘结的研究吴菊，朱迅，李海燕，王荣国，WuJu，ZhuXun，LiHaiyan，WangRongguo
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4.新型复合防弹装甲结构材料的研究邱桂杰，王勇祥，杨洪忠，孟弋洁，QiuGuijie，WangYongxiang，YangHongzhong，MengYijie
5.静电纺丝制备纳米级纤维的研究马晓军，MaXiaojun
6.A型夹芯复合材料在地面雷达天线罩中的应用韦生文，WeiShengwen
7.氯化丁基橡胶的高压气密性能蒋喜志，费春东，杨丽萍，姜广祥，JiangXizhi，FeiChundong，YangLiping，JiangGuangxiang
8.FRP制品渗漏问题分析及解决方法纤维复合材料 张洁，王丽，ZhangJie，WangLi
9.高性能防腐蚀VEGF鳞片涂料的性能和应用王天堂，沈伟，陆士平，武兵，WangTiantang，ShenWei，LuShiping，WuBing
10.ANSYS二次开发在RTM工艺注模过程数值模拟中的应用路明坤，刘扬，张博明，LuMingkun，LiuYang，ZhangBoming
11.ESAComp复合材料结构设计的专用软件CAEDA中和华星，CAEDAZhongHehuaxingTranslate
12.环形容器的纤维缠绕工艺蒋喜志，费春东，马国峰，姜广祥，JiangXizhi，FeiChundong，MaGuofeng，JiangGuangxiang
13.霍普金森杆在复合材料动态测试中的应用刘文建，LiuWenjian
14.超声波无损检测方法识别复合材料性能的方法初探刘彦杰，盛颂恩，LiuYanjie，ShengSongen
15.热强-290/SC-13复合材料试样厚度对力学试验数据的影响关永安，廖尔清，霍君凤，GuanYongan，LiaoErqing，HuoJunfeng
16.高性能热塑性树脂基复合材料的研究进展陈平，于祺，孙明，陆春，ChenPing，YuQi，SunMing，LuChun
17.FRP管增强混凝土结构的性能研究王士巍，侯涤洋，董鹏，WangShiwei，HouDiyang，DongPeng
18.国内外玻璃纤维制品生产现状及发展动向危良才，WeiLiangcai
1.芳纶与高强聚乙烯纤维叠层组合对弹片的防护性能李琦，龚烈航，张庚申，顾冰芳
2.湿法缠绕用次中温固化的环氧树脂配方苏祖君，梁国忠，曾金芳，王华强
3.混杂纤维复合材料的平面剪切性能蔡长庚，周希真
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5.注塑成型FRP的力学性能预测的数值模拟黄霞，洪新兰，齐新华，刘春太
6.三种树脂基复合材料在不同温度的性能研究贾丽霞，康平
7.复合材料储能飞轮分层结构研究阎耀辰，张恒，刘怀喜
8.复合材料一体化制造工艺研究贺光军，举
9.生产电缆护套料存在的问题探讨范士华，毛文华
10.我国碳纤维复合材料连续抽油杆的研制及应用吴则中，田丰，顾雪林，朱立峰
11.无机复合材料压力管的开发应用刘雄亚
12.拉挤成型FRP路面板构件的研究李林，程营，陈浩
13.纤维复合材料 新型KERMEL(R)TECH纤维王敏
14.新型绝缘树脂及应用王立刚，沈伟，王天堂，陆士平
15.双马树脂/E玻纤复合材料在雷达罩上的应用韦生文，鞠金山
英文名称：Fiber Reinforced Plastics/Composites
主管单位：中国建材工业协会
主办单位：北京玻璃钢研究设计院
出版周期：双月刊
出版地址：北京市
语
种：中文
开
本：大16开
国际刊号：1003-0999
国内刊号：11-2168/TU
邮发代号：82-771
发行范围：国内外统一发行
创刊时间：1974
期刊收录：
CA 化学文摘(美)(2009)
CBST 科学技术文献速报(日)(2009)
中国科学引文数据库(CSCD―2008)
核心期刊：
中文核心期刊(2004)
期刊荣誉：
联系方式
【关键词】 秸秆 塑料 橡胶 复合材料
1 引言
我国是一个农业大国，秸秆资源非常丰富，每年产量达数亿吨。据农业部项目专家预测，到2015年我国的秸秆总产量达到7.5亿吨。目前，我国利用农作物秸秆的主要途径有：秸秆还田，作为饲料使用，作为能源，作为工业原料，作为复合材料使用等。但是总的看来，秸秆的利用率还是较低，利用不科学，焚烧现象仍然存在。因此，科学合理利用秸秆资源具有重要的环保和经济价值。
农作物秸秆的化学成分主要含有纤维素、半纤维素和木质素。其中纤维素是秸秆纤维的主要成分，其分子量具有多分散性，性能不均一。X-射线研究认为，纤维素是由结晶区和无定形区交错连接而成的二相体系，其中还有许多的空隙，一般认为，天然纤维素的结晶度为70%左右，它具有较高的模量。因此，秸秆可作为一种天然高分子增强材料使用。它与许多无机及合成纤维相比有许多优点，如价廉、易得、密度低，具有较高的拉伸强度和模量，加工能耗小，而且具有可再生性和生态环境相容性，对环境污染及人体危害小。将天然农作物秸秆作为填料或增强材料的研究是当前复合材料领域中的研究热点。用天然植物纤维增强聚合物是一种新型的绿色环保型复合材料，符合生态环境要求，具有巨大的经济潜力。在国外，天然植物纤维增强复合材料已经被用于汽车工业、建筑业、运输业、航空业等。
2 秸秆复合材料
秸秆复合材料是以秸秆为原料，与塑料、橡胶、热固性树脂等其它材料进行复合，利用特定的生产工艺，生产出可用于环保、木塑产品生产的高品质、高附加值功能性的复合材料。目前，主要有秸秆/塑料复合材料、秸秆/橡胶复合材料、秸秆/水泥混凝土材料、秸秆功能复合材料、人造板材等。
2.1 秸秆/塑料复合材料
李忠明等运用秸秆与聚丙烯复合制备了能替代木材使用的复合材料。考察了秸秆含量、界面处理剂用量对复合材料力学性能、流动性及形态的影响。发现复合材料的拉伸强度和冲击强度随秸秆含量增加而下降，但下降幅度较小；耐热性随秸秆含量增加而升高。于F等为提高麦秸秆纤维与聚丙烯基体的界面结合力，采用了复合处理的方法，对麦秸秆表明进行处理，然后通过熔融共混、模压成型的方法成功制备了麦秸秆/聚丙烯复合材料，并研究了材料的力学性能，表明其有良好的应用前景，但是过程中会产生废水、废气造成新的污染，因此有待进一步研究和改进。杨鸣波等运用化学方法，对秸秆进行表面处理，然后与聚氯乙烯塑料进行混合，并制备了具有良好性能的秸秆/聚氯乙烯复合材料，并对其结构进行了微观表征，力学性能进行了研究。滕翠青等制备了秸秆纤维增强复合材料，并研究了其可降解性能，对其老化现象和使用寿命作了较为科学的评价。为秸秆纤维增强复合材料的应用提供科学的参考依据。许民等以麦秸、废旧聚丙烯为主要原料，研究麦秸/聚丙烯复合材料热力学性能及界面结合特性。刘飞虹等利用玉米秸秆粉体作为增强材料与聚乙烯通过挤出机进行复合，成功制备了结构粉体/聚乙烯复合材料，研究了复合材料的工艺可行性及力学性能。王宝利等以秸秆为主要原料，粉碎后与塑料混合后高温下模压，制备了各种不同粒度含量的秸秆模塑制品，并发现加入一定量的防水剂后，材料的耐水性能明显提高，能满足多种防水性能的要求。
2.2 秸秆/橡胶复合材料
橡胶作为一种应用广泛的高分子材料，具有很好的弹性和可填充性能。秸秆与橡胶有一定的相容性，可用于填充和改性橡胶材料，以降低橡胶的成本，改善橡胶的加工工艺性能。丛后罗等]将小麦秸秆粉碎后，分别与天然橡胶和丁腈橡胶共混，制备了秸秆/橡胶复合材料，并全面的研究了复合材料的工艺性能、力学性能、老化性能等。研究发现，秸秆的粒径、填量、表面性质等对复合材料的硫化时间、焦烧时间、拉伸强度、撕裂强度、硬度等工艺和力学性能有明显的影响。秸秆具有良好的填充效果，可以明显降低复合材料的成本。为秸秆在橡胶弹性材料中的应用作了初步地探索。
2.3 秸秆/水泥混凝土材料
肖力光等以东北地区当地的麦秸秆和玉米秸秆为主要原料，粉碎后，掺入到水泥中，制备了秸秆水泥复合材料混凝土，深入研究了材料的水泥和秸秆界面，基体相界面，秸秆与水泥的复合效果以及复合材料的力学性能等，研究结果表明，在界面剂的作用下，秸秆植物纤维和水泥之间取得了良好的界面效果，取得了具有良好性能的秸秆/水泥混凝土材料，为秸秆在建筑材料领用的应用做了较为全面的探讨。
2.4 秸秆功能复合材料
复合材料是一种多相材料，所谓多相是指两种或者两种以上的组织或者化学性能的材料，而复合材料就是将多相材料经过各种加工方法加工而成。复合材料所含有的两相为增强相与基体相。复合材料有两种机械加工方法，即常规加工和特种加工两种方法。常规加工工艺与金属加工的方法相同，加工方法相对简单，工艺相对较为成熟。然而，当加工复杂工件的时候会对切削刀具产生很大的磨损，而且其加工质量较差而且切削过程中所产生的粉末会对人体产生很大的影响。特种加工工艺过程相对较易监控，加工时切削刀具与被加工工件接触量很小甚至为零，这对自动化加工非常有帮助。但因为复合材料自身的复杂性，特种加工的应用受到限制，所以相对而言，常规加工应用较多。
1.1复合材料常规加工技术的研究
在复合材料加工初期，所采用的加工方法一般是金属材料的加工方法。随着复合材料的种类增多，加工过程当中出现了很多的问题，例如刀具磨损较快等，这就要求复合材料的加工技术面向多样化。后来，国内外很多的学者相继提出了一些关于复合材料加工的方法，并在原有方法的基础上提出了进一步改进复合材料切削工艺以及更新切削刀具等一系列的观点。直至后来，Koplev进行了很多的实验，认为复合材料切屑的形成其实就是其断裂过程的发生，而这个观点后来也得到很多人的认可。自此，很多学者开始把重点转向切削刀具结构设计等。
1.2复合材料特种加工技术研究
复合材料常规加工过程中会对切削刀具产生很大的磨损，而且其加工质量较差而且切削过程中所产生的粉末会对人体产生很大的影响。此外，常规加工方法加工复杂工件也较为困难。而特种加工工艺过程相对较易监控，加工时切削刀具与被加工工件接触量很小甚至为零，有利于自动化加工，而且随加工工件的切割面所产生的损伤很小，所以，被加工工件形变量会非常小。目前常用的复合材料特种加工方法主要有：超声波加工以及电火花加工等等。
2复合材料加工难点分析
2.1材料切削性能差
复合材料在其密集处的脆性较大，所以切削较易崩裂，而在小分子区域，分子结合力很小，切削更易崩裂；而纤维密集处不容易被切断，此时若切削刀具不够锋利而切削过程当中的切削进给量又过大，这样，材料纤维极易被成片扯离而发生一系列的缺陷。复合材料强度较大，切削性能也很差，在切削过程中更易发生“起毛”和“扯离”。同时，在复合材料加工过程当中，刀具较易磨损而变钝，这既会对被加工件的表面质量及尺寸精度产生很大的影响，还会降低材料加工效率。总之，正是由于复合材料本身的组成及其特性，而使其切削性能较差。
2.2零件结构工艺性差
有很多零件都呈回转体形状，其主要是由柱、锥、曲面等所组成的，零件的主要的工作面大多是尖边结构，由单个圆孔或者锥孔等所形成，而这会严重影响复合材料的加工，而导致其在切削过程当中极易出现翻边以及崩边。
3解决复合材料加工问题的措施
3.1改进毛坯结构和模压成型工艺
为了有利于材料加工，就要对结构进行改进，主要方法就是减少直角边,在台阶处要选择光滑连接并且应尽量减少尖角结构。研究表明影响复合材料切削性能的一个很大的方面就是其组织的均匀性，此外，模压过程当中的预浸料预烘环节的均匀性也是影响复合材料切削性能的一个主要因素。
3.2选择合适的刀具与切削参数
由于复合材料本身的特性，在进行复合材料切削加工时所用的切削刀具硬度要高，同时还要满足耐冲击以及耐磨等条件。而硬质合金作为一种能承受较大冲击负荷的材料可以同时满足上述条件。此外，人造金刚石以及立方氮化硼都是超硬的材料，所以可以用这三种材质刀具进行切削，同时选择合适的速度及进给切削参数。
3.3优化加工方法
研究各种加工方法可以减少复合材料加工问题的发生，通过对复合材料进行各方面的分析研究，笔者总结出如下几个方法。(1)合理编排切削路径。在复合材料的加工过程当中，如果被加工件的切削部位受到很大的拉应力会使其发生“翻边”、“崩边”等现象。所以，在进行切削的时候要按“入体”的切削路径进行切削。(2)设置工艺槽,防止零件崩边。由于乱纤维复合材料在钻头的锋利程度上受到限制，不适合采取普通的钻孔方法进行加工通孔。但是可以用增加工艺槽的方法，这样就可以有效地防止孔口崩边现象的发生。(3)采用粗、精加工。对于乱纤维复合材料的模压件不适合用大切深的方法进行加工。为有效防止以上问题的发生，应该尽量增强刀具的耐用度，并尽量提升加工的效率，采用分粗、精加工的加工方法。
4结语
[关键词]钛基；复合材料；专利
钛及钛合金是一种物理性能优良、化学性能稳定的材料，但当温度较高时，钛金属的强度和蠕变抗力急剧下降。相对于钛合金，钛基复合材料具有较高的比强度、比刚度以及优异的耐高温、抗腐蚀性能，其在航空航天、军工等领域具备广泛的应用前景[1-2]。随着对钛基复合材料的研究的逐渐深入，中国市场涉及钛基复合材料的相关专利申请量也逐步提升。本文从申请量随年代变化的态势、申请来源国等角度分析了钛基复合材料在中国市场的专利申请状况。并对该领域的专利技术进行了技术功效分析，进一步的对研究热点之一：单一颗粒增强的专利技术进行了详细的分析。
1专利申请量态势
钛基复合材料的专利申请主要经过1990~2000年，2001~2009年，2010年-至今三个阶段。上述三个阶段与目前我国的钛基复合材料研发趋势基本一致。2010年至今，随着航空航天以及特种工程材料领域的需要，钛基复合材料处于较为快速的发展阶段，反应在专利申请量方面就是出现较为明显的增长趋势。
2主要申请来源国专利申请技术构成
中国作为最主要的申请来源国，而美国、日本、英国和新西兰作为国外申请人来源国，其具体申请技术构成参见图2。从图2也可以清楚地看出，其他国家或地区在中国钛基复材方面的专利申请中，技术要求更高的纤维增强钛基复材比例是高于中国申请的，这一方面是因为本申请复合技术方面的差距所致；另一方面也是由于我国在纤维材料制备领域，在成本和性能上与国外先进国家相比本就具备较大差距。
3技术功效分析
当前，钛基复合材料主要包括颗粒晶须增强和纤维增强两类。图3是钛基复合材料领域技术功效矩阵图，横轴表示各技术手段能够实现的功能效果，纵轴表示各技术手段，交叉点圆球面积表示该相应技术实现该功能效果的专利数量多少，即技术点专利越多球面积越大。从纵坐标可以清晰地知道目前专利技术中，有关钛基复材的主要技术分支、以及主流技术手段。而从横坐标可以清楚知道目前该领域的研究方向。进一步通过图中圆圈大小以及密度分布，可以了解本行业的研究热点和成熟技术。从空白区域研究技术盲点存在的可能性。
3.1对于颗粒类增强钛基复材
在颗粒增强钛基复材领域，集中解决的技术问题或者说是研究较为全面成熟的领域集中在提高钛材力学性能、提高塑性以及降低成本三个主要方面，且各种技术手段的选择覆盖全面，研究已经较为成熟全面，不存在明显的技术盲点。对于改善耐磨性和增韧性方面，可以明显看出颗粒增强钛基复材领域所采用的技术手段集中在颗粒种类的选择上，并不涉及具体的复合工艺，存在明显的技术空白。对于该技术空白，可以做为以后颗粒增强钛基复合材料领域的一个主要突破方向。而且不仅仅是针对改善耐磨性和增韧性，对于整个颗粒增强钛基复合材料领域，相对于颗粒种类的选择，如何突破现有的传统复合工艺限制，将成为该领域突破发展瓶颈，引来新的爆发式技术革新的关键。而对于针对性较强的特殊技术效果领域，颗粒增强钛基复材主要集中在选用特殊的颗粒类型而赋予相应的特殊性能，整体专利研究数量不多，存在较大技术空白。随着以后钛基复材在民用领域的扩展，对其的特殊功能性需求必然会更加多样化，而通过加入合理种类添加颗粒，往往就能满足需求，因而这方面的研究存在较大的发展空间，也容易实现。当然随着不同颗粒的引入，最终不可避免面对的技术问题仍然是最终复合工艺的革新。
3.2对于纤维类增强钛基复材
相较于颗粒增强钛基复材，应该说纤维增强复材无论是从申请量还是技术手段的覆盖领域来说都存在较大差距，也说明后者的研发还不如前者成熟，但是也说明纤维增强钛基复材存在较大的研究空白，发展潜力巨大。对于纤维增强钛基复合材料领域，存在较多的申请空白点或盲点。尤其是在如何提高界面性能、提高耐磨性这两个领域，还未出现相关专利。究其原因，这也和我国高分子复合材料工艺起步较晚，技术水平较低有直接关系，相信随着相应的复合材料制备工艺的提升，纤维增强钛基复材的研究方向会相应地向通过复合工艺提高复材性能的方向发展，此方面的专利申请数量应该在未来数十年内有较大的提高。综上，在纤维增强钛基复材领域，今后的研究热点主要有两方面，一方面，在现有可选纤维种类和复合工艺基础上，进一步开拓纤维在钛基复材中的应用领域，增加其在钛基复材中多种性能需要方面的改进作用。另外一方面，除了合理选用纤维种类外，可以考虑从复合工艺方面改善纤维增强钛基复材性能。
参考文献
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1．1主要原料
PA6，1013B，日本宇部；ALPi，OP1240，德国科莱恩；APP，CF－APP201，浙江龙游戈德化工公司；CB，250G，特密高公司；EVA，EVA28，日本住友公司。
1．2主要设备及仪器
密炼机，S（X）M－1L－KA，常州溯源橡塑科技有限公司；平板硫化机，XLB－D350×350×2，常州市第一橡塑设备有限公司；氧指数测定仪，JF－3，南京市江宁区分析仪器厂；水平垂直燃烧测定仪，CZF，南京市江宁区分析仪器厂；热重示差扫描量热仪，TG209F3，德国耐驰公司；场发射扫描电子显微镜，SUPRA55，德国蔡司公司。
1．3阻燃EVA母粒的制备
将膨胀石墨，APP，EVA按配方进行称量，然后在密炼机上于200℃进行共混8min，混合均匀后取出、剪碎待用。
1．4无卤阻燃和永久抗静电PA6的制备
将PA6和ALPi在120℃鼓风干燥烘箱中干燥6h，将干燥好的原料分别按配方加入到230℃密炼机中混合8min，密炼机转速为60r／min，待混合均匀后将自制的EVA母粒按设定的份数加入密炼机中，混合4min，密炼机转速为40r／min，将取出的料于230℃平板硫化机中模压成用于燃烧试验和电阻测试的标准样条，压力10MPa，热压时间4min，冷压时间1min。
1．5性能测试
1．5．1极限氧指数按GB／T2406—2008测试，试样尺寸为130mm×6．5mm×3mm。
1．5．2垂直燃烧按GB／T2408—2008测试，试样尺寸为130mm×13mm×3．2mm。
1．5．3热失重分析（TGA）：气氛为氮气，流量为50mL／min，从室温升到850℃，升温速率分别为5，10，15，20℃／min。
1．5．4场发射扫描电镜分析：将压制成型的样条在液氮下脆断，经表面喷金后用SEM观察断面形貌
1．5．5表面电阻测试：将压制成型的片材放置在电阻盒的电极之间，调节电极到适当位置，测试复合材料的表面电阻值。
2结果与讨论
2．1阻燃抗静电性能
表1列出了PA6中添加ALPi和CB以及其他助剂的表面电阻和垂直燃烧试验结果。纯PA6的极限氧指数为25％，没有通过UL－94垂直燃烧测试，且燃烧过程中容易产生滴落。随PA6中ALPi添加量的增加，复合材料的极限氧指数呈现整体上升的趋势，当ALPi添加量增加到15份时，复合材料的极限氧指数增加到31％，此时可以通过UL－94V－0级。在基体和阻燃剂份数不变的情况下，随着CB添加量的不断增加，复合材料的极限氧指数从31％下降到25％，但对垂直燃烧测试基本没有影响，复合材料仍能通过UL－94V－0级。从表面电阻值可以看出，抗静电剂CB的加入并没有很好地改善复合材料的抗静电效果，这是由于PA6具有较强的极性，容易浸润CB表面，CB在其基体的分布过于均匀，故其渗滤阀值较高。当加入15份的EVA后，复合材料的表面电阻明显减小，说明EVA的加入显著降低了体系的渗滤阀值，完全可以达到抗静电的要求，但是此时却难以通过UL－94垂直燃烧测试。当加入22份自制母粒后，复合材料的抗静电和阻燃能够同时达到要求。
2．2TGA分析
在升温至400℃过程中，纯PA6质量基本没有减轻，说明纯PA6在此之前并未发生降解反应，相对于曲线1，曲线2和曲线3在400℃前均出现了缓慢的分解现象，在430℃附近达到最大质量分解速率，残留炭有所增加，分别为3．6％和11．8％。在添加了15份EVA之后，与曲线3相比，曲线4在400℃之前就已经出现较大的分解，在370℃附近出现了一个较明显的降解峰，这是由于体系中的EVA在高温下提前分解造成的。当体系中添加22份的自制母粒后，相对于曲线4的2个降解峰，曲线5的2个降解峰明显向高温方向移动，这说明自制母粒提高了EVA的稳定性，使得整个复合材料的阻燃效果得到了很大的改善。
2．3场发射扫描电镜分析
白色发亮的颗粒状物为CB，黑色的基体为PA6。从图2（a）可以看出，只添加ALPi和CB的情况下，由于PA6的表面张力较大，使得CB与PA6的相互作用强，减少了CB粒子间的接触，CB很均匀地分散在PA6基体中，相邻的CB粒子之间距离较大，粒子与粒子之间基本无接触，电子在复合体系中移动时仍会遇到绝缘体基体而受到阻碍，导电通路形成困难，因而复合材料的电阻率较大。图2（b）中，由于EVA的加入，改变了CB在基体中的分散情况，CB粒子之间彼此接触，并且有类似于聚合物取向的趋势，基本横向排列，形成了一个良好的导电通道，大大降低了复合材料的电阻。2．4热降解动力学分析利用Flynn－Wall－Ozawa积分法对复合材料在不同升温速率（β）下的热失重曲线进行处理，以lgβ对1／T作图，得到图3，T为绝对温度，其中a为分解度。，当0．2≤α≤0．6时，图3（a）中a＝0．4和a＝0．6的2条直线近似平行，求出活化能均为206kJ／mol，由a＝0．2的直线斜率求出活化能为179kJ／mol。图3（b）中a＝0．4和a＝0．6的2条直线近似平行，求出活化能为220kJ／mol，由a＝0．2的直线斜率求出活化能为173kJ／mol。图3（c）中3条直线都不平行，分别求出的活化能为178kJ／mol（a＝0．2），228kJ／mol（a＝0．4），335kJ／mol（a＝0．6）。图3（d）中的3条直线近似平行，由此求出的活化能为166kJ／mol。由热降解活化能数据可以看出，纯PA6的热降解过程是单一的，且活化能最低，所以较易燃烧。当PA6基体中加入15份AL－Pi后，复合材料的活化能从初始降解时的179kJ／mol（α＝0．2）升高到206kJ／mol（α＝0．4，α＝0．6），可以看出阻燃剂ALPi的加入减缓了复合材料的热降解过程。
3结论
【关键词】纳米羟基磷灰石二氧化锆生物相容性
由于创伤、感染、肿瘤以及先天性缺损等原因所致骨缺损在临床十分常见，传统修复骨缺损的方法：如自体骨移植，同种异体骨移植。自体骨取骨量有限，同时取自体骨痛苦大、后遗症多、异体骨又有排异反应。论文百事通而人工合成的骨移植材料在一定程度上可以达到自体骨和异体骨修复的效果，又可以避免疾病感染和骨源有限等弊端[1]。纳米羟基磷灰石与人体骨骼主要无机成分相似的化学组成和晶体结构，它具有良好的生物相容性，对人体无毒，又能够在植入人体后同骨表面形成很强的化学键结合，有利于骨的长入[2]。然而它的脆性大、韧性较差、容易发生断裂破坏，二氧化锆陶瓷是一种生物惰性陶瓷，具有良好的生物相容性、较高的弯曲强度、断裂韧性和较低的弹性模量。正是由于二氧化锆具有增韧补强的作用，有效的改善纳米羟基磷灰石的力学性能[3]。因此,纳米羟基磷灰石复合40%二氧化锆陶瓷材料,兼具材料生物活性、骨诱导性以及材料力学特性,成为用于承载部位骨缺损修复具有广泛前景的新兴材料。
一、实验方法
(一)致敏试验
取豚鼠30只，雌雄各半，体重300—500g，随机分为三组，实验组、阴性对照组和阳性对照组各10只。实验样品的生理盐水浸提液，5%甲醛溶液作为阳性对照，生理盐水作为阴性对照[4]。
（二）刺激试验
选用新西兰白兔，每组3只,雌雄各半随机分3组，体重2.5kg-3.0kg。HA/40%ZrO2浸提液，阴性对照：生理盐水,阳性对照为3%甲醛溶液。在脊柱左侧取一去毛区，标记5个点，常规麻醉消毒用1ml注射器试验组于5个点每点注射0.1ml的浸提液，阴性对照组每点注射0.1ml的生理盐水，阳性对照组每点注射01.ml的甲醛溶液。
（三）溶血实验
穿刺抽取人静脉血10ml加入到含有抗凝肝素钠的试管中，混合抗凝。取抗凝人血8ml，加入10ml生理盐水，稀释备用。取24支干净玻璃试管每组8支。实验组每只试管加入材料浸提液10ml，阴性对照组每只试管加入10ml生理盐水，阳性对照组每只试管加入10ml蒸馏水，将全部试管在37℃恒温箱中恒温30分钟后，每只试管分别加入0.2ml稀释抗凝人血，轻轻混匀，继续保温60分钟后，离心5分钟，吸取上清液至比色皿中，用分光光度计在545nm波长处测定吸光度。
溶血率=实验材料的吸光度—阴性对照的吸光度/阳性对照的吸光度—阴性对照的吸光度
结果评定：若材料的溶血率<5%，说明该材料符合国家标准；若>5%，则不符合生物医用材料溶血试验要求。
（四）肌肉内植入试验
选用Wister大鼠48只,雌雄各半,体重220±25g,随机分为术后第7、15、30、90天4组,每组10只。对照组8只。常规麻醉消毒,分离竖脊肌,于肌肉内植入消毒的HA/40%ZrO2材料块,缝合肌膜和皮肤。术后每日予以青霉素20万U肌注,连续3d,于术后第7、15、30、90天取材，对照组手术操作如上,但不放材料板。大体观察并制作标本切片，HE染色，光镜下观察。
二、结果
(一)致敏试验
各实验组和生理盐水对照组皮肤均无红斑、水肿或疹块发生，致敏率为0。
但甲醛对照组动物出现显著的红斑和水肿，致敏率为100%，致敏作用强
(二)刺激试验
生理盐水对照组均未见任何刺激反应，试验组3号兔的第2点24h时可见淡红色边界清晰的红斑和边缘明显高于周围皮面的轻度水肿，48h时可见淡红色边界清晰的红斑刚可查出的极轻微的水肿，72h时可见此点极轻微的红斑无水肿。所以24h的平均原发性刺激指数为0.267，48h的平均原发性刺激指数为0.2，而72h的平均原发性刺激指数为0.067，均小于0.4，则说明材料对皮肤无刺激作用，而甲醛对照组各时间点可见严重的红斑和水肿，为强刺激。
(三)溶血试验：
实验组和阴性对照组各管离心后，上层均为清亮无色液体，下层为红细胞沉淀物，该材料的溶血率为3.17%，小于国家标准5%，说明该材料符合组织工程支架溶血试验要求。
经SPSS10.0统计软件单因素方差分析和SNK-q检验：实验组与阴性对照组之间光吸收度值无统计学差异（P＞0.05），实验组与阳性对照组光吸收度值有显著性差异（P＜0.05）。
(四)肌肉植入试验
将各组实验动物包绕纳米羟基磷灰石-二氧化锆材料的组织切开,植入后7天，试样周围可见以嗜中性粒细胞浸润为主的炎性反应，可见吞噬细胞，无囊壁形成。
植入15天后试样周围有少量嗜中性粒细胞，淋巴细胞浸润和巨细胞反应；试样周围可见小血管与纤维母细胞增生，开始形成疏松囊壁。
植入30天后，试样周围可见少量淋巴细胞，试样周围可见纤维母细胞与胶原纤维，并已形成纤维囊腔结构。
植入90天后试样周围未见或仅见极少量淋巴细胞，纤维化囊壁致密，壁的厚度比形成初期要薄。
三、讨论
目前，生物医学材料安全性评价主要是采用医疗器械生物学评价体系，即世界标准化组织（ISO）制定的10993系列标准，国内转化为国家标准（GB/T）16886系列标准。参照以上标准，选择了（致敏试验、刺激试验、溶血试验、、肌肉植入试验），由于该生物医学材料在体内是不降解的，作为异物一定会对生物体产生作用，同时生物体也会对植入材料产生排斥反应，如果该材料最终被生物体接受，就认为该生物材料与组织之间相容，被称为具有好的生物相容性；反之，被称为生物不相容。
致敏反应属Ⅳ型变态反应，试验用完全弗氏佐剂和十二烷基硫酸钠石蜡液起到加强致敏作用的效果，又采取了最大剂量法，保证了试验结果的可靠性。况且豚鼠为T淋巴细胞敏感型动物，而结果显示试验组各注射点均无红斑和水肿，证明此材料无致敏反应。
刺激是不涉及免疫学机制的一次、多次或持续与试验组织工程支架材料接触引起的局部炎症反应。本文使用的是皮肤刺激试验。采用5点注射法，各时间点平均原发性刺激指数均小于0.4，则说明材料对皮肤无刺激作用，而甲醛对照组各时间点可见严重的红斑和水肿，为强刺激。新晨
溶血试验是检测生物医用材料对血液红细胞的溶血作用，测定红细胞溶解和血红蛋白游离的程度。本实验采用直接接触法，该材料的溶血率为3.17%，小于国家标准表明该材料不引起溶血反应。此试验对吸光度数值先用单因素方差分析，结果为p〈0.05，说明三组之间存在统计学差异，多组间均数的两两比较采用q检验，结果为试验组与阴性对照组之间p〉0.05，说明与阴性对照组之间无差别，而与阳性对照组之间p〈0.05，说明试验组与阳性对照组之间有显著差别。
体内植入实验是为了评价活体组织与试验样品材料的相互反应。所有医疗器械和材料植入体内均会不同程度地产生组织反应。目前，常采用肌肉局部组织生物学反应评价是根据炎性细胞反应和纤维囊形成进行组织反应分级，然后在根据组织反应分级情况进行结果评定。本试验植入各个时期炎症细胞浸润和纤维囊形成分级符合国家标准。
本实验体内和体外试验结果表明纳米羟基磷灰石复合40%二氧化锆陶瓷材料是一种无致敏、无刺激、无溶血，具有良好的血液和组织相容性的材料，又因其材料本身具有良好的生物活性及力学特性，有望成为修复骨缺损十分重要的生物材料。
参考文献
[1]MuruganR,pos.Sci.Technol.,2005,65(15-16):2385-2406.
[2]胡江.组织工程研究进展.2000.生物医学工程学杂志，17(1):75-79
【关键词】硅橡胶；老化；修复技术；憎水性
1.前言
在电力行业中，硅橡胶绝缘材料由于具有良好的电气绝缘性能、耐侯性及憎水性迁移特性，正获得越来越广泛的使用。相比传统的陶瓷材料，硅橡胶绝缘材料的重量更轻，仅为陶瓷绝缘材料的三分之一；憎水性更好，绝缘子串污闪电压较陶瓷提高2倍以上；运行更安全，不爆炸，无须零值检测；生产工艺更简单，容易制造大型产品[1]。目前电力行业中，复合套管、复合绝缘子、复合霹雷器、断路器、变压器、高压开关、穿墙套管、增爬伞裙等均使用了HTV硅橡胶。在电压互感器外壳、空气断路器用绝缘筒、电容器用套管、变压器用出线套管、瓷/玻绝缘子串、高压开关用耐SF6套管等设备上也有采用室温硫化硅橡胶；在电线、电缆的绝缘材料方面有使用液体硅橡胶。
复合套管是电力行业中单个设备使用硅橡胶材料较多的设备，表面浇注的硅橡胶伞套绝缘性好，憎水性强，质地柔软。在电场环境下，除光照、雨水、空气中盐分颗粒、风速等自然环境对其有一定老化影响外，局部放电、局部高温及由此产生的臭氧、氮氧化物、高能射线，都加速硅橡胶伞套老化[2-4]，导致表面龟裂，其绝缘性、憎水性、耐漏电起痕性能下降。实际检测发现硅橡胶伞套老化只影响复合套管表面电气及理化性能，并不会影响内部设备运行，因此，对出现老化的护套，相比更换整只新套管造成巨大经济负担、大量更换时间及由此导致的停电损失，修复老化受损的硅橡胶伞套，使整个护套各项性能指标恢复到正常运行要求更经济可行。本文通过分析硅橡胶伞套老化的原因，提出了一种新的修复老化硅橡胶伞套方法。
2.硅橡胶伞套老化原因分析
硅橡胶分子Si-O主链，硅氧键键能459.8kJ/mo1，高出可见光光子能量范围（158～309kJ/mol）许多，侧链多为有机基团，整个分子结构稳定，是一种既含无机结构又含有机基团的特殊材料，使用寿命长。伞套由硅橡胶材料混入多种助剂加热加压硫化浇注而成。高键能主链与助剂分子缠绕包覆，使得整个硅橡胶材料综合使用寿命较普通有机材料高出许多，但在各种因素影响下，依然存在老化问题。
硅橡胶伞套老化宏观因素可分为三类。内部因素、自然因素和特定环境因素。内部因素包括原料硅橡胶分子量大小、加工工艺，助剂本身也影响到伞套电气理化性能[5]，白炭黑会吸附水份导致分子链降解，交联剂会降低硅橡胶断裂伸长率[6]，偶联剂会改变碳酸钙与硅橡胶的相容性，从而影响伞套的性能[7]等；自然因素包括阳光、雨水、空气中的盐份颗粒、酸碱性气体、气候冷热交替、风速等，紫外辐照使硅橡胶有硬化、填充物外露的趋势[8]，碱性物质会加剧硅橡胶降解[9、10]；特定环境因素即电场环境，如电晕放电、局部高温、臭氧等，局放使硅橡胶伞套的重要性能憎水性降低，局部高温使硅橡胶热分解，且随着电晕时间持续，硅橡胶表面结构遭到严重破坏，引起表面氧化反应，分子链交联[11-16]，放电击穿空气产生的O3、NO、NO2等强氧化性气体，特别是O3能破坏硅氧主键、导致硅橡胶拉伸强度等机械性能显著下降[17、18]，放电是加剧硅橡胶伞群老化的重要原因。
硅橡胶伞套老化微观结构分析，可以将其分为硅橡胶分子主链断裂和侧链自由基破坏两个方面。硅橡胶侧链为有机基团，氧化机理是典型的自由基氧化机理，有机基团活性高，容易发生老化，这是硅橡胶老化的主要原因。主链为-Si-O-无机结构，氧化机理相对复杂，目前研究表明，SiO主链以解扣降解的方式进行，同时伴随无规断裂降解，氧化产物为硅醇基[19]，降解机理如式一。硅橡胶分子链断裂，伞形屏蔽结构被破坏，使外部能量可以直接作用分子主链，同时断裂的分子链失去了对填料的保护等，伞套老化诱发众多微观结构变化，最终导致材料电气、理化性能低于运行标准。
式1
3.硅橡胶伞套修复
一旦硅橡胶伞套出现降解老化，电气理化性能会发生无法逆转的减弱。结合实际运行中检测到的电流互感器硅橡胶伞套老化状况分析可知，硅橡胶伞套老化是由外而内的，伞群上表面老化程度比下表面严重，高压侧老化程度比低压侧严重，伞沿老化程度比伞套主体研制。运行七年的护套，硅橡胶伞套表面严重粉化龟裂，助剂析出，粉化层中的硅橡胶含量极低，但表面1mm以下的硅橡胶材料几乎保持着新制备时的电气、理化性能。根据这一老化特点，项目组制定了分两步实施的已老化硅橡胶伞套修复方案：（1）去除伞套表面已老化龟裂层；（2）使用修复材料直接从性能完好的硅橡胶层进行补强。
图1 老化龟裂的硅橡胶伞套表面
表面已老化龟裂层如图1所示，为有一定硬度的脆性混合物，丧失憎水性，绝缘电阻下降，受外力轻微作用即开裂、粉化、脱落，可以通过打磨等物理手段去除，除去老化层的硅橡胶伞套露出内部未老化的硅橡胶，其表面憎水性、绝缘电阻几乎与新出厂时的性能指标相同，但机械强度等性能显著下降。此时通过具有补强功能的室温硫化硅橡胶修复材料RSTV喷涂表面，在去掉老化层的硅橡胶伞套表面重新包覆一层RSTV材料，RSTV在空气中自然固化6个小时后，电气、理化性能即达到设计指标，提高硅橡胶伞套机械强度的同时，其表面的电气性能也较老化层表面显著提高。
4.修复前后硅橡胶伞套性能对比
以RSTV修复一台电流互感器为例，通过实验手段进行了检测，来评价修复效果，并制定了四个评价指标：表面憎水性、绝缘电阻、直流泄露电流和交流泄漏电流。
4.1 表面憎水性
憎水性是硅橡胶伞套的重要性能指标，憎水性的强弱与材料表面的自由能级、粉化程度、泄漏电流和污闪电压紧密相关，此次实验使用喷水分级法评价修复前后硅橡胶伞套表面憎水性，测试结果见表1。
通过实验测试发现，修复前的硅橡胶伞套表面几乎完全丧失憎水性，喷水分级法评级为HC6～HC7级，修复后的硅橡胶伞套表面憎水性优异，喷水分级法评级为HC1级，静态接触角测试为114.3度，与新护套的表面憎水性能相当。
4.2 绝缘电阻
试验方法：测量干燥表面和充分湿润前后的绝缘电阻，每段伞群施加2500V试验电压。
试验结果如表2所示。
通过测试护套高压段、中间段和接地段硅橡胶伞群修复前后的绝缘电阻，实验数据显示，未修复的护套干燥状态下高压段和中间段无法达到>100GΩ的标准要求，只有接地段达到要求，在充分湿润状态下高压段、中间段和接地段的绝缘电阻均不能达到>100GΩ的标准要求，且从GΩ级下降至MΩ级，绝缘性能无法满足正常运行要求，修复后，无论在干燥或湿润情况下，高压段、中间段和接地段绝缘电阻均达到>100GΩ的标准要求，修复效果显著。
4.3 直流泄漏电流测量
试验方法：在伞套表面完全湿润的情况下，每段伞群施加等效值为37.8kV的直流电压。
试验结果如表3所示。
修复前，由于伞套表面憎水性丧失严重，特别是上伞群憎水性分级为HC6～HC7级，在完全湿润的状态下，伞套表面大都形成连续的水膜，表面电导率很大，且形成连续通路，泄漏电流较大，达到mA级别，在施加电压的过程中，放电产生的热量会蒸发一定的水，表面逐渐干燥，电导率逐渐减小，泄漏电流逐渐减小，因此泄漏电流峰值出现在开始阶段，测试时间1min。
而对于修复后的伞套表面，憎水性分级为HC1级，直流泄漏电流基本稳定，仅为uA级，偶尔有一个放电脉冲，峰值随机出现，从接地段修复前后数据比较，泄漏电流从未修复时的4.8mA下降到修复后的27uA，修复效果显著，测试时间约1min。
4.4 交流泄漏电流测量
试验方法：在伞套表面完全湿润的情况下，每段伞群施加64kV交流电压。
修复后施加电压时间为60s。
试验结果如表4所示。
通过数据对比可以看出，伞套表面的交流泄漏电流从修复前的25mA下降至修复后的38uA（高压段），交流泄漏电流显著减小。
通过以上实验可以看出，在伞套出现老化后，其憎水性、绝缘电阻均降低到一个极低水平，流露电流也较大，对护套的安全运行造成隐患。通过RSTV材料修复后，各项性能指标出现了显著改善，达到设备正常运行指标。
5.总结
硅橡胶伞套老化宏观因素可分为三类：内部因素、自然因素和特定环境因素，微观结构分析硅橡胶伞套老化由硅橡胶分子主链断裂和侧链自由基被破坏两个方面组成，其中侧链自由基反应是硅橡胶伞套老化的主要因素。
修复已经老化的硅橡胶伞套需分步骤进行，第一步去除伞套表面已老化龟裂层，第二步使用修复材料直接从性能完好的硅橡胶层进行补强，恢复护套的电气理化性能。
室温硫化硅橡胶修复材料RSTV直接作用于已去除老化层的硅橡胶伞套表面，能显著改善硅橡胶伞套的理化性能，表面憎水性由HC6～7增至HC1，绝缘电阻由30MΩ增至>100GΩ的标准值，交流泄漏电流和直流泄漏电流也从数十mA降至数十uA，说明RSTV对护套伞群有良好的修复性。
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作者简介：
关键词：丙交酯 聚乳酸 微硅粉 纳米二氧化硅
一、引言
聚乳酸（PLA）来自于可再生资源，它具有优良的生物相容性、力学性能、加工成型性能、降解性能等，可用于生物医学、包装、服装、农林业、餐饮业等领域[1-3]。
聚乳酸是一种新型的环境友好材料，易于加工。其合成方法按照机理主要分为两种，其一是丙交酯开环聚合法；其二是直接缩聚法。本文采用丙交酯开环聚合法合成聚乳酸。
微硅粉是硅铁或金属硅冶炼过程中产生的副产品。二氧化硅含量（ 纯度） 较低的微硅粉是一种固体废弃物，污染环境，但是纯度超过88%的微硅粉是一种重要的无机非金属纳米材料。本文通过对微硅粉进行除碳及除铁实验，微硅粉含量达到88.44%，并且通过原位聚合法制备聚乳酸/微硅粉复合材料[4-7]。本文还对合成的复合材料进行结构表征测试。
二、实验部分
1.实验药品
主要实验药品：乳酸（AR），微硅粉（工业级），氯化亚锡（AR），对甲苯磺酸（AR），无水乙醇（AR），乙酸乙酯（AR），三氯甲烷（AR），甲醇（AR），浓盐酸（AR），浓硫酸（AR），氯化钾（AR），氟化钾（AR），氢氧化钠（AR）
2.实验原理
（1）丙交酯的合成：乳酸首先通过直接缩聚得到低分子量的聚乳酸（齐聚物） ， 然后齐聚物在较高温度下裂解生成丙交酯。其反应过程如图2-1所示：
图2-1 丙交酯合成原理
（2）聚乳酸的合成：丙交酯在引发剂作用下开环聚合成聚乳酸（PLA） ，其反应式如图2-2：
图2-2 聚乳酸的合成原理
（3）微硅粉的提纯：微硅粉是硅铁或金属硅冶炼过程中产生的副产品。其主要杂质为K2O、Na2O、Fe2O3、MgO、CaO、Al2O3以及游离C等物质。在高温条件下煅烧可除去游离的碳。SiO2的含量可用氟硅酸钾法进行测定[8]。
氟硅酸钾法为将可溶性硅酸盐在硝酸溶液中与过量的KF作用，能定量地生成氟硅酸钾沉淀（K2SiF6）
SiO32-+2K++6F-+6H+=K2SiF6+3H2O
沉淀在热水中水解，生成相应的氢氟酸（HF）。
K2SiF6+3H2O=2KF+H2SiO3+4HF
用NaOH标准溶液滴定水解生成的HF，从消耗的NaOH标准溶液的体积和浓度，就可以求出试样中的SiO2的含量。
二氧化硅的百分含量按下式计算：
式中：M1/4SiO2―1/4SiO2的摩尔质量（g/mol）
CNaOH―NaOH标准溶液的量浓度（mol/L）
VNaOH―滴定时消耗氢氧化钠标准溶液的体积（ml）
W―试样重量（g）
（4）聚乳酸/微硅粉复合材料的合成：采用原位聚合法制备聚乳酸/微硅粉复合材料，以改善聚乳酸在热稳定性、力学性能方面的不足。
三、实验结论
（1）丙交酯的合成
a： 100 g乳酸反应制的粗丙交酯19.720g，精制丙交酯7.225g，熔程128～130℃
因此收率P=（M粗/ M）×100%=（19.72/68.06）×100%=28.97%
b：D，L-丙交酯红外测定
图2-3 D，L-丙交酯的红外光谱
由图2-3可见，1756.75cm-1附近为酯羰基C=O的强吸收峰；在2923.79cm-1与1446.06cm-1处为―CH3的吸收峰；在929.83cm-1处为环上C―H的面外变形振动的伸缩振动峰。由此得知此物质是丙交酯。
（2）聚乳酸的合成
a： M丙交酯=5.0083g，mSncl2=0.0160 g合成出的聚乳酸0.2408g。
b：聚乳酸红外测定
图2-4 聚乳酸的红外光谱
①在3444cm-1附近出现吸收带，是-OH的伸缩振动带，是-OH的吸收峰说明含有-OH；
②3000cm-1， 1457cm-1的峰分别为C-H的伸缩振动吸收峰和C-H的弯曲振动峰说明含有C-H；
③在1756cm-1处有强C=O伸缩振动吸收峰，说明含有C=O；
④在2949cm-1处是CH3的吸收峰，1386cm-1处是CH3的弯曲振动峰，说明含有CH3；
⑤1188cm-1是C-O-C的伸缩振动峰，1088cm-1是C-O对称伸展振动峰，以及1273cm-1和1133cm-1的吸收峰确认有C-O-C；综上所述该物质是PLA。
（3）微硅粉的提纯
（4）聚乳酸/微硅粉复合材料的合成
a：聚乳酸/微硅粉复合材料的制备
b：聚乳酸/微硅粉复合材料的红外测定
图2-5 a-聚乳酸 b-聚乳酸/微硅粉复合材料
（下转第页）
（上接第页）
1.1纳米碳化钨(WC)的制备(1)称取1g的钨粉，加入到30v/v%过氧化氢、异丙醇、蒸馏水的混合液中，混合液中三者的比为1∶2∶1，过夜充分反应。(2)在过夜反应后的混合液中加入2gVulanXC-72碳粉，用玻璃棒搅拌后放入超声机中超声30min，分为3次，每次10分钟。(3)将超声后的混合液放入烘箱中，温度为80℃，加热至粘稠状。(4)取出粘稠浆，置于坩埚中。抽真空通氮气5-10min以排除空气。(5)将处理后的坩埚放入耐火砖上，再置于微波炉中间歇加热，直至浆料变成粉末状。(6)取出坩埚内的粉末密封，装袋，即为纳米碳化钨粉末。
1.2Pt-WC/C催化剂的制备
(1)称取2mg制备好的WC/C粉末。(2)用取液管量取0.27ml氯铂酸溶液，该溶液中Pt的含量为3.7mg/ml。(3)现场配置1M硼氢化钠(NaBH4)溶液。(4)将WC/C粉末、氯铂酸、硼氢化钠溶液充分混合。(5)将混合后的溶液置于离心机中离心，离心后超声。重复三次以洗净钠离子。(6)在清洗后的溶液中加入1mL异丙醇溶液，超声2两次，每次10min。干燥后即得到分散均匀的Pt-WC/C催化剂。
1.3AuPdPt-WC/C催化剂的制备
方法同Pt-WC/C催化剂的制备，制得两组不同比例的AuPdPt-WC/C催化剂。材料的用量为：①0.21ml氯金酸溶液(4.78mgAu/ml)、0.17ml氯化钯溶液(5.9mgPd/ml)、0.27ml氯铂酸溶液(3.7mgPt/ml)，制得催化剂中Au、Pd、Pt比为1∶1∶1。②0.21ml氯金酸溶液(4.78mgAu/ml)、0.17ml氯化钯溶液(5.9mgPd/ml)、0.54ml氯铂酸溶液(3.7mgPt/ml)，制得催化剂中Au、Pd、Pt比为1∶1∶2。
1.4工作电极的制备
本实验采取的电化学表征电极体系为三电极体系。分别为搭载催化剂的工作电极，与工作电极构成测量回路的Pt对电极，以及饱和甘汞参比电极。制备工作电极的关键是将催化剂搭载到碳棒上。制备过程如下：(1)取若干1号电池，取出其内部的碳棒，将碳棒洗净，在砂纸上磨平。(2)将Pt-WC/C催化剂用异丙醇溶液分散均匀，超声10min，滴在1根碳棒上。(3)将两组AuPdPt-WC/C重复步骤(2)。(4)将2、3得到的工作电极贴上标签，分别滴上Nafion溶液以保护电催化层。(5)自然晾干，工作电极制备完成。1.5催化剂的表征对制备的催化剂进行电化学测试，通过循环伏安扫描法和线性伏安扫描法表征其氧还原催化性能好坏。
2结果和讨论
2.1三组催化剂的电化学性能测试
25℃氮气饱和的0.5MKOH溶液中，Pt-WC/C以及两种不同比例AuPdPt-WC/C催化剂的循环伏安曲线，从图中能够明显看出，AuPdPt-WC/C相对于Pt-WC/C催化剂，具有更大的氢吸附峰面积，交换电流密度也增加了，催化剂有很大的提高；在不同比例的AuPdPt-WC/C中，由于AuPdPt-WC/C（1∶1∶1）比AuPdPt-WC/C（1∶1∶2）表现出更好的协同作用，提高了催化剂的活性位，从而增加了催化剂的活性面积。因而说明了AuPdPt-WC/C（1∶1∶1）催化剂在碱性溶液中具有更高的氧还原催化活性。25℃氧气饱和的2MH2SO4溶液中，相对于饱和甘汞电极，Pt-WC/C以及两种不同比例AuPdPt-WC/C催化剂的线性扫描曲线，即氧还原反应的极化曲线。图中可以清楚的对比到三种催化剂的氧还原催化性能。当Au、Pd、Pt之间比例为1∶1∶1时，催化剂的氧还原活性明显优于Au、Pd、Pt之间比例为1∶1∶2的催化剂以及Pt-WC/C。与Pt-WC/C和AuPdPt-WC/C(1∶1∶2)催化剂相比，AuPdPt-WC/C(1∶1∶1)拥有明显更正的氧还原起始电位0.6mV，并且AuPdPt-WC/C(1∶1∶1)的起始电位正移了约0.08mV。AuPdPt-WC/C(1∶1∶1)的电流密度比Pt-WC/C和AuPdPt-WC/C(1∶1∶2)的电流密度有较大提高，并且有效的减小了过电位，从而提高了燃料电池的效率。相对于Pt/C催化剂不仅提高了氧还原的起始电位，而且提高了氧化原反应在高电流密度时的动力学特性。AuPdPt-WC/C复合催化剂，当它们之间的比例为1∶1∶1时，具有更大的氧还原活性面积以及更正的氧还原起始电位，说明了在氧还原催化方面具有优异的表现。而由于Au、Pd、Pt之间比例为1∶1∶1相比1∶1∶2的催化剂的性能更好，成分比例也可能是一个重要的因素，说明了Au、Pd、Pt之间比例为1∶1∶1时表现出更好的协同作用。
2.2温度对催化剂活性的影响
选取了不同的几个温度作为实验变量，采用先前性能最好的AuPdPt-WC/C(1∶1∶1)催化剂作为实验对象。采用循环伏安扫描法对催化剂进行测试。可以看出，在选取的温度节点(60℃、50℃、40℃、30℃、20℃)中，60℃的氧化还原峰左移，表现出更好的氧化还原性能。同时，随着温度的下降，循环伏安曲线峰的面积逐渐减小，表现为活性的降低。考虑到DFMC实际应用面对的主要是小型电子设备，实际环境温度不能太高，因此，20-60℃将是一个合适的工作温度。
3结论
[关键词]复合材料 构件 结构设计
中图分类号：F840.61 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）40-0276-01
一、引言
复合材料技术研究水平的高低甚至可以看出一个国家科技水平发展的如何，可见对其研究具有重要的现实意义。当前，复合材料技术在航空航天等领域中获得了广泛的应用。尤其在飞机制造业，其使用的复合材料非常多，而且应用了很多先进的复合材料制造技术。然而，由于复合材料的独特性能，其对加工工艺非常敏感，并受加强纤维方向影响形成各向异性的材料性能特性，因此，在成型加工过程中，不能对传统的金属材料加工成型方法进行照搬。基于此，本文在对复合材料铺层成型方法进行分析的基础上，分别从零件的结构方案设计、成型工艺、强度设计以及试验验证等方面对结构设计的具体内容进行了探讨。
二、复合材料构件的相关概述
复合材料是指由两种或者两种以上的不同物质以不同的组合方式组合而成的材料。其是一种高强度、高刚度增强材料铺设在基体中所构成的新型材料，具有高比强度、高比模量、良好的抗疲劳性、抗腐蚀性等一系列优点。自从上世纪六十年代以来，复合材料技术获得了飞快的发展。复合材料和传统的金属材料相比，复合材料可以在保证几何尺寸和形状不变的情况下，减轻质量，提高性能。
正是由于复合材料这种明显的性能优势使得其在飞机制造中的机翼、机身、雷达罩、整流罩、平尾上中获得了非常广泛的使用。对于目前来说，复合材料的应用已经由传统的小型、简单的次承力构件逐渐向着大型、复杂的主要承力构件发展的过程。
三、复合材料构件的具体成型过程
复合材料具有一个明显的特征，其不仅本身是材料，而且又具备结构的特征，材料和结构同时完成。在当前运用的复合材料构件成型过程中，有着多种方式，常见的有铺层成型、模压成型、编织法成型等等。本文以铺层成型法为例进行详细分析，以为下文复合材料构件的结构设计提供基础。
铺层成型是复合材料整体构件制造常用的主要方法之一，它是根据构件的结构特点、几何尺寸和性能要求同时进行材料选择、工艺设计和结构设计的一种特殊的先进复合材料结构件的成型方法。它将单向或有纬织物预浸料按照预先设计好的方向和层数进行铺设，然后在热压罐中抽真空加压固化，最后形成满足要求的零件。
铺层成型法制作复合材料构件已经成为当前应用较为成熟的一种成型方法，尤其适合在制造结构复杂、对尺寸精度要求较高的复合材料构件中，在航空等重点领域获得了非常广泛的应用。在该种技术中，预浸料下料是其中最为关键的工序之一，需要耗费较长的时间，投入较多的人员以及场地，如果处理不好，就会造成材料的浪费。传统中常采用手工切割方法进行下料，不仅效率低下，而且尺寸精度差，要对大量的下料样板进行管理。本文认为，可以采用当前先进的全自动化预浸料下料技术，以提高生产效率，降低生产成本，其相应的自动化技术下料流程如下图所示：
四、对复合材料构件的结构设计分析
（1）零件的结构方案设计
在对复合材料构件的结构方案时，要和传统的金属材料构件的结构设计方案有所区分，在设计复合材料构件结构时，在过渡上要尽量圆滑，避免出现翻边等型面曲率剧烈变化的结构。在当前的复合材料连接方式中，采用胶结的方式是最为常见的，因此在对零组件设计方面，要采取措施尽量减少复合材料的零件数。可以应用当前比较普遍的一次成型加工方案，同时在关重部位的连接方式上尽量采用预埋金属连接件的方案。
（2）构件成型工艺
在复合材料构件的成型过程中，由于其形成的不仅是结构的形式还有结构的性能，因此对构件成型工艺具有较高的要求。不仅要满足结构方案中复杂结构一次成型的需求，又要满足强度设计中对材料性能指标的规定。除此之外，复合材料构件的稳定性也将是一个重要的参考依据。在实际过程中，如果按照较严格的要求对复合材料构件进行成型，而又没有达到相应的成型效果，可以采取降低要求重新进行构件和强度设计的方式。如果担心在成型过程中存在过多的设计风险，可以在一开始的设计阶段就对成熟的成型工艺进行参考，不过采取这一方法就是带来了增加构件重量和降低指标的缺陷。因此，在选择最优化、最科学合理的可行性方案中，要对相关的各种因素进行综合考虑。
（3）构件的结构强度设计
当前，对于金属材料构件的强度设计已经是一个比较成熟的门类，无论在材料性能、校核标准以及计算流程方面都有着完善的理论。相比于金属材料构件，对复合材料的结构强度设计也是非常重要的一个方面，随着当前有限元设计等先进结构强度设计方式的发展，传统对构件的验证设计方式开始得到转变，逐渐转向预测设计的理念。不过在复合材料构件结构强度设计的实践中，仍然存在着一系列明显的问题，比如，现阶段可以说基本解决了计算流程的问题，材料性能方面也随着性能实验和计算软件平台的开发逐渐解决，但在校核标准方面尚未形成统一的国家或行业标准和共识。因此，在对复合材料构件的设计中，不过要考虑结构静强度、刚度和动态特性等，还要对稳定性等做全方位、全方面的考虑，同时还要注重在设计中选取较大的安全系数来显著提升复合材料构件的可靠性。
（4）构件的试验和验证
和金属材料构件相比，复合材料构件具有较差的组织均匀性以及分层铺敷的明显结构特点。因此，在实践中对复合材料构件进行试验验证时，要重点对其破损容限以及疲劳性能等做重点关注。除此之外，仍然不能忽视一些传统的指标，比如，复合材料的耐高温、耐腐蚀性因素等，都需要做充分的验证。
五、结语
综上所述，由于复合材料的制造技术，紧密关系着我国科技水平的发展，应该引起足够的重视。复合材料和金属材料有着较大的区别，较差的组织均匀性使得其具有相对较大的设计难度。笔者认为，可以结合复合材料的结构特性，改进传统成型方法、加强对先进自动化技术的应用，为进一步提升我国复合材料制造水平、促进航空航天、汽车等先进领域的快速发展贡献力量。
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关键词：复合材料；机械制造；应用；行业
对于复合材料而言，它主要是由两种或者两种以上性质不尽相同的材料经过各种施工工艺组合而成的新型材料，复合材料的每一组成材料在性能方面都发挥了很强的协同作用。复合材料具有强度好、刚度大、质量小等优势，能够根据不用的使用条件进行设计和制造，以满足各种不同的用途，从而大幅度提升工程结构材料及其功能材料的整体性能。通常情况下，复合材料拥有良好的比模量和比强度，并且化学稳定性好，耐磨、减磨、自滑性好，耐热性好，高抗热冲击性和高韧度，导热性和导电性能良好。所以，当前复合材料已经广泛应用于航空航天、机械制造、电子、纺织、医学、汽车工业等诸多领域当中，产业化形势初具形成。笔者通过本文，针对复合材料在机械制造上的应用进行阐述。
1.关于复合材料的基本概述
由于复合材料各组成材料在性能方面实现了协调，能够实现单组材料所不具有的优势，例如，复合材料具有强度高、刚度大、质量小等优点。
可将复合材料分为功能型材料与结构型材料，前者具有良好的耐磨、耐高温性，适用于机械零部件制造，在保证工件质量的同时，也可适当的增加其使用寿命；而后者则可以很好应用于机械设备制造中，它具有质量小、强度大等优势，有效降低了机械设备的重量。
2.在机械制造上应用复合材料
在制造机械的过程中，应该按照零部件工作环境的不同来确定原材料的选择、工作环境、受力分析和一些特殊的条件等等。一方面要保证零部件在工作过程中不能出现失效的情况，另一方面还要尽量的增加其实际使用寿命。下面将对部分复合材料的主要性能、特点及用途进行集中阐述。
2.1不锈钢复合钢板
不锈钢板是由合金元素组成，这些元素也决定了不锈钢板性能的差异；由于这些元素的存在，因此造就了不锈钢板具有极佳的耐化学腐蚀和电化学腐蚀性能，是在钢材里面是最好的。不锈钢复合板采用先进的真空轧制工艺，可以确保让不同材质材料之间形成原子结合，结合率可达100%。不锈钢复合板具有良好的导热能力，又具有防腐蚀功能，可大量用于焦化设备。如使用于蒸氨塔，可以提高蒸氨塔的使用寿命，降低运行成本；另外一方面因其防腐性能，又能应用于蒸氨设备。
2.2玻璃纤维复合材料
这种复合材料是热固性树脂和纤维的复合，其密度小、强度大、抗冲击性强。收缩性小、耐腐蚀。同时。热塑性树脂和纤维的复合，还具有良好的注射成形和低温韧性。
玻璃纤维复合材料通常运用到耐腐蚀、耐磨、绝缘、无磁、减磨和普通机械零部件、泵阀、管道和容器当中。
2.3碳纤维石墨纤维复合材料
这种复合材料主要是由碳-陶瓷复合、碳-树脂复合等，它具有良好的比模量、比强度、比刚度，而且线膨胀系数小、耐摩擦、自性和耐磨损性良好。此外，它还具有很好的耐热性和耐腐蚀性。
碳纤维石墨纤维复合材料在航空、宇航、原子能等工业中主要使用在压气机叶片、发动机壳体、轴瓦、齿轮、机翼上。
2.4硼纤维复合材料
这种复合材料主要是硼和环氧树脂或者铝复合而成，具有良好的比刚度和比强度。
硼纤维复合材料主要应用于火箭、飞机等构件当中，能够有效降低的机械设备的质量。
2.5晶须复合材料
晶须复合材料中的晶须为单晶，没有普通材料的空穴和错位等毛病，而且具有很强的机械强度。
通产情况下，晶须复合材料应用于涡轮叶片当中。
2.6石棉纤维复合材料
石棉纤维复合材料主要是纤维和树脂的复合，具有良好的绝缘性、耐磨性、耐热性和耐酸性。
石棉纤维复合材料主要应用在绝缘材料、制动机械部件和密封件当中。
2.7金属粒塑料复合材料
金属粒塑料复合材料主要是将金属掺入到塑料当中，能够有效改善自身原本具有的导电性和导热性，并降低线膨胀系数。
石棉纤维复合材料主要应用于铅粉加入氟塑料所做的轴承材料当中。
2.8陶瓷粒金属复合材料
陶瓷粒金属复合材料能够有效提升机械设备的高温耐磨性、抗腐蚀性以及等性能。
陶瓷粒金属复合材料中氧化物金属陶瓷主要用于高速切削材料和高温材料当中；而碳化铬则主要应用于耐磨喷、耐腐蚀、高温无、重载轴承的零部件当中。
2.9弥散强化复合材料
弥散强化复合材料主要是将尺寸比较小的硬质粒子均匀的分布于金属基体当中，从而极大地提升了机械设备的耐热性和强度值。
弥散强化复合材料一般应用于比强度较高、耐热性良好的工件当中。
2.10多层复合材料
多层复合材料主要是指钢-多孔性青铜-塑料三层的复合，具有良好的耐磨性和抗冲击性。
多层复合材料通常应用于热片、轴承以及球头座等耐磨件当中。
2.11多孔浸渍复合材料
多孔浸渍复合材料主要是指多孔材料浸渍到低摩擦系数的油脂或者氟塑料当中，能够有效降低摩擦力。
多孔浸渍复合材料一般应用于轴承、油枕当中，而浸树脂石墨则往往用于抗磨材料当中。
3.在冲压模具的制造上应用复合材料
因为各种各样的冲压模具所处的工作环境有所差异，因而，针对模具材料的要求也不尽相同。我们可以将这些模具材料大体上划分成三种：首先是冲裁模材料的要求；其次是拉伸模材料的要求；第三是冷挤压模材料的要求。对于这些模具制造来说，它们要求原材料能够承受振动、冲击、拉伸、高压、摩擦、扭曲等负荷，甚至还要在超高温条件下完成工作。从当前形势来看，制造冲压模具的材料大部分是以钢材为主，由于碳素工具钢在价格方面相对便宜，并且容易加工塑性，因而它被广泛应用于模具制造当中，然而其红硬性和淬透性较差，在进行热处理时将会发生较大的形变，并且承载能力低，不适用于塑性低、硬度大的零部件制造。例如，硬质合金钢的抗弯强度、韧性差，对于一些需要较强硬度和韧性的机械设备制造就无法满足要求，而复合材料在性能方面则具有较强的比强度和比模量，它能够有效抵抗刃口在工作过程中所受到的各种强烈冲击和摩擦。
4.结语
总而言之，复合材料科学是一种包含了诸多行业、领域的新兴学科，由于其具有质量小、强度大、加工便捷、弹性良好、抗化学腐蚀、耐候性好等优势，现已经广泛应用于航空航天、电子、汽车、医学、化工等诸多领域当中。近年来，针对新型复合材料的设计及其性能的研究与评价获得巨大进步，复合材料在材料工业当中所占比例也逐渐增加，因而产业化趋势得到显著加强。伴随科学技术的深入发展，复合材料也势必会在更多的领域和行业中发挥越来越大的作用。
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