2025上海涂料展行业观察：浅谈复合材料着色方案

  顾名思义，复合材料是就是用两种或两种以上的不同性能，不同形态的组分材料通过复合手段组合而成的一种多相材料，其中一相是连续的称基体相，另一相是分散的，被基体包容的称为增强相。复合材料使用的历史可以追溯到古代，从古至今沿用的稻草或麦秸增强粘土和已使用上百年的钢筋混凝土均由两种材料复合而成。20世纪40年代，因航空工业的需要，发展了玻璃纤维增强塑料（俗称玻璃钢），从此出现了复合材料这一名称。复合材料通常是指最终制品，是一次成型的不需要后加工，而不是通常意义上的“材料”。

  现代高科技的发展离不开复合材料，复合材料对现代科学技术的发展，有着十分重要的作用。复合材料最突出的优势是其超高的比强度以及比模量，与高强度钢以及合金，铝合金等材料相比均比较高 （质轻高强），另外复合材料具有突出的形状可设计性 ，可以在一定程度上完成三维空间中的任意扭曲 。同时复合材料的强度及模量，都是经过物理及数学模型的力学计算，有着非常丰富的力学结构可设计性。复合材料的研究深度和应用广度及其生产发展的速度和规模，已成为衡量一个国家科学技术领先水平的重要标志之一。复合材料的早期研发应用主要是在航空航天领域。20世纪50年代，国外开展了人造卫星领域 的新结构材料与耐烧蚀材料的研发，逐渐推动了碳纤维复合材料在新材料领域的应用。此外，随着对碳纤维复合材料的研究和应用发展，碳纤维复合材料逐渐在汽车制造以及船舶、风电等领域实现了广泛应用，并逐渐向医疗器械、家具装饰，体育用品等轻工业领域拓展。热固性树脂基复合材料，也称纤维增强塑料 （Fiber Reinforced Plastics）, 是目前技术很成熟且应用最为广泛的一类复合材料，也是本文着色方案的具体研究对象。热固性树脂基复合材料是指以热固性树脂如不饱和聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂、乙烯基酯树脂等为基体，以玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维，聚丙烯腈基纤维等为增强材料制造成的复合材料。02 复合材料的成型工艺复合材料成型工艺是复合材料工业发展的基础和条件，也是不一样着色方案的选择基础之一。树脂基复合材料的成型方法较多，有手糊成型、喷射成型、纤维缠绕成型、模压成型、拉挤成型、树脂传递模塑RTM成型、预浸料法（热压罐成型）、SMC冲压成型等。01手糊成型手糊成型为最原始和低端的成型工艺。在模具上手动将树脂浸润纤维，纤维可以为机织、编织、缝合或粘结等增强方式，手糊成型通常用滚轮或刷子完成，然后用胶滚挤压树脂使之渗入纤维。置于常压下固化。典型应用：标准风电叶片，批量制作的船艇，建筑模型，彩色玻璃钢瓦，烘房，冷却塔，大型雷达罩。02纤维缠绕成型20世纪60年代由哈尔滨玻璃钢研究院开发。缠绕工艺基本用来制造中空、圆形或椭圆形结构件，如管道和槽。纤维束经过树脂浸润后沿各种方向缠绕在芯轴上，工艺过程由缠绕机和芯轴转速控制。典型应用：火箭发动机壳体，导弹外壳，化学品储藏罐和输送管，气瓶，气缸，海水淡化管道。03拉挤成型从线轴架抽出的纤维束浸胶后穿过加热固化装置，在加热装置完成树脂对纤维的浸润，并且控制树脂含量，最终将材料固化成要求的形状；这种形状固定的固化产品被机械切割为不同长度。典型应用：适合制作截面固定的型材，如房屋建筑结构的梁和桁架，桥梁，梯子和围栏，帐篷杆，油田采油抽油杆。04树脂传递模塑RTM成型将干纤维铺覆在下模内，可以预先施加压力使纤维尽量与模具形状贴合，并予以粘合绑定；然后，把上模固定在下模上形成型腔，再将树脂注入型腔。一般会用真空辅助树脂的注入和对纤维的浸润，即真空辅助树脂注入工艺（VARI）。一旦纤维浸润完成，即关闭树脂导入阀，并将复合材料进行固化。树脂注入和固化既可以在室温下进行，也可以在加热条件下完成。典型应用：试制小型船艇，火车和卡车的车身板，风电叶片。

  为高端成型工艺。树脂含量可控。纤维或纤维布由材料制造商使用含有潜伏型固化剂的树脂预先浸润，制造方法为高温高压法或溶剂溶解法。固化剂为室温潜伏型，使材料在室温下有几周或几个月的有效期；冷藏条件能延续其储存期限。预浸料微粘手，之间有隔离膜，其中树脂为预固化B阶段。预浸料可以手工或机器铺入模具表面，然后覆盖线C。加热后树脂能再一次流动，并最终固化。可以用高压釜对材料施加额外的压力，通常能够达到5个大气压。典型应用：航天飞机结构件（如机翼和尾部），F1赛车，高端汽车外结构件。PART03复合材料的着色方案

  根据复合材料制品类型，所用树脂，纤维等原材料类型，不同的成型工艺等前提，及客户市场对色

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