专家阐述：环氧复合材料缠绕制品用途的特点

       环氧复合材料缠绕制品是将连续纤维粗纱或布带浸渍环氧胶液后，在设定的纤维张力下按照预定的缠绕规律连续地缠绕在芯模或内衬上，然后在室温或加热条件下固化而制成的中空回转体制品，如管、筒、罐、压力容器等。那么环氧复材缠绕制品有何特点？专家从多方面进行了阐述。

       这位专家表示，缠绕成型工艺的类型有3种：首先是干法缠绕纤维浸胶后烘干制成预浸带，缠绕时加热软化后绕制在芯模或内衬上经固化而成，其特点是含胶量易控制，制品质量均匀、稳定，工艺过程易控制可提高缠绕速度，成型过程中设备和场地较清洁，易实现机械化、自动化，但要求所用的固化剂(尤其是酸酐和芳香胺类)在预浸料烘干时不升华或挥发，缠绕设备较复杂、投资大，多用于航天、航空制品；其次是湿法缠绕纤维浸胶后直接缠绕到芯模或内衬上经固化而成，特点是设备简单、对原材料的要求没有干法那么严，但因纤维浸胶后马上缠绕，所以对预浸带的质量不易控制和检验，溶剂含量较多、固化时易生成气泡，张力、也不剔空制、制品质量相对较差、工作条件较脏，由于投资少、成本低(约为干法的60％)，我国应用较多，主要用于民品的生产；第三是半干法缠绕它比湿法增加了烘干工序，比干法减少了烘干时间，降低了预浸带的烘干程度，减去了预浸带的络纱、收卷和加热软化工序，使缠绕可在室温下进行，这样既除去了大部分溶剂又提高了生产效率、减少了设备、提高制品质量。

       缠绕制品的特点除具有一般玻璃钢的特点外，还有以下特点：纤维含量可高达80％，故其比强度高于其他玻璃钢；质量稳定，易于机械化、自动化，生产效率高，便于大规模生产；大量采用无捻粗纱，故成本较低；各向异性显著，纵向强度高，横向及层间强度低；缠绕制品开孔处应力集中程度高，应作局部加强处理，连接配件复杂；到目前为止仍局限于生产正曲率回转体，对非回转体或负曲率回转体制品的缠绕较复杂，尚处在研究阶段。

       缠绕制品的结构大体上分为3层，专家介绍说，其中内衬层直接与工作介质相接触，起防腐、防渗、耐温的作用，要求内衬材料具有优良的气密性，耐腐蚀性和一定的耐热性，根据工作介质的种类、浓度、温度等要求来选择内衬材料，常用的有玻璃钢、橡胶、塑料和金属等；结构层又称为增强层，主要是保证制品在受力时有足够的强度、刚度和稳定性，由环氧基体和缠绕的纤维组成，载荷主要由纤维承担(应根据工作载荷选择纤维的品种和规格)，结构层的承载能力还与纤维缠绕方向有关(应通过结构计算来确定)，对内压容器要使环向强度与轴向强度之比近似等于由载荷产生的环向应力与轴向应力之比，通常多采用螺旋缠绕和环向缠绕相结合的纤维铺设方式，由螺旋缠绕纤维承受轴向应力，环向缠绕纤维则主要承受环向压力。对外压容器(如地下贮罐等)则用加筋来提高结构层的承压能力防止制品变形，对民用产品还可用夹层结构(如夹砂层)来降低成本改进性能如玻璃钢夹砂管，但其基体多采用不饱和聚酯树脂；还有外保护层，对露天使用的制品尤为重要，在配方设计中应提高其耐老化性能，如环氧树脂及固化剂品种的选择采用防老化剂等。

      目前环氧缠绕制品主要应用于4个方面。专家介绍说，分别是化工管道用来输送石油、水、天然气和其它化工液体，具有防腐、轻质、高强、耐用、安装维修方便等特点，可部分取代不锈钢；大型贮罐和槽车用来贮存和运送酸、碱、盐及油类等液体介质，具有轻质、耐腐、维修方便等特点；压力容器有内压容器(如各种气瓶)和外压容器(如鱼雷)2种，在军工和民用方面得到广泛应用；航空航天制品如火箭发动机壳体、MX导弹石墨/环氧复合材料发射筒(内径2489mm，长14046mm，重7257kg)、雷达罩等，特点是质量轻、强度和模量高，常用的纤维是S玻纤、芳纶纤维和碳纤维。