目前芯材廣泛應(yīng)用于復(fù)合材料市場(chǎng)，分布在航天航空、船舶制造、運(yùn)動(dòng)器材、風(fēng)力發(fā)電、交通工具和醫(yī)療器材等領(lǐng)域。什么是當(dāng)今復(fù)合材料主流應(yīng)用的芯材產(chǎn)品？未來(lái)的應(yīng)用趨勢(shì)又是怎樣的？在眾多產(chǎn)品中如何選擇好合適的芯材？首先我們梳理一下在使用的系列芯材產(chǎn)品。

       常用芯材及其應(yīng)用 
         
       玻璃鋼/復(fù)合材料中常用的芯材有泡沫、巴薩木和蜂窩等多孔固體材料。 
巴薩木目前主要的用途集中在風(fēng)電、船舶、鐵路車(chē)輛等行業(yè)。相對(duì)而言，因?yàn)槠涿芏冗x擇范圍小，面層破壞以后，吸水腐爛的缺點(diǎn)，已經(jīng)逐步被PVC泡沫取代。但是因?yàn)槠鋬r(jià)格優(yōu)勢(shì)，目前還有一定的市場(chǎng)。 
         
       蜂窩主要有紙蜂窩和鋁蜂窩，蜂窩材料具有各向異性的特點(diǎn)。另外，因?yàn)榉涓C存在開(kāi)孔結(jié)構(gòu)，不適用一些濕法工藝或樹(shù)脂注射工藝，例如船舶和風(fēng)電等領(lǐng)域。鋁蜂窩因?yàn)楹?a href="http://shijieche.cn/sell/" target="_blank">碳纖維面板之間存在電腐蝕的問(wèn)題，一般不能和碳纖維一同使用。另外，蜂窩結(jié)構(gòu)在使用過(guò)程中，會(huì)因?yàn)槊鎸悠茐模l(fā)生滲水問(wèn)題。 
         
       玻璃鋼/復(fù)合材料中常用的泡沫芯材有聚氯乙烯（PVC）、聚苯乙烯（PS）、聚氨酯（PUR）、丙烯腈-苯乙烯（SAN）、聚醚酰亞胺（PEI）及聚甲基丙烯酰亞胺 （PMI）等。 
         
       硬質(zhì)聚氨酯PUR泡沫與其他泡沫相比，其力學(xué)性能一般，樹(shù)脂/芯材界面易產(chǎn)生老化，從而導(dǎo)致面板剝離。作為結(jié)構(gòu)材料使用時(shí)，常用作層合板的縱、橫桁條或加強(qiáng)筋之芯材。有時(shí)PUR泡沫也能用于受載較小的夾層板中，起到隔熱或隔音的作用。該類(lèi)泡沫的使用溫度為150℃左右，吸聲性能良好，成型非常簡(jiǎn)單，但是機(jī)械加工過(guò)程中易碎或掉渣。PUR泡沫價(jià)格相對(duì)便宜，發(fā)泡工藝也比較簡(jiǎn)單，采用液體發(fā)泡。目前主要在運(yùn)動(dòng)器材，例如網(wǎng)球拍、冰球棒中用做工藝芯材，并起到一定的阻尼作用。另外在沖浪板中也普遍使用PUR泡沫或EPS泡沫作為芯材。 
         
       PEI泡沫由聚醚酰亞胺/聚醚砜發(fā)泡而成，具有很高的使用溫度和良好的防火性能。不過(guò)其價(jià)位相對(duì)較高，但是這種泡沫可以在兼有結(jié)構(gòu)要求和防火要求的部位使用，其使用溫度為零下194攝氏度到零上180攝氏度。由于滿足嚴(yán)格的阻燃要求，適合在飛機(jī)和列車(chē)內(nèi)使用。近年，原材料供應(yīng)上出現(xiàn)了問(wèn)題，目前已退出市場(chǎng)，而逐步被PMI S類(lèi)型泡沫取代。 
         
       目前占市場(chǎng)份額最大的是PVC泡沫芯材，又分為線形PVC和交聯(lián)PVC泡沫兩種。交聯(lián)PVC泡沫是由熱塑性的PVC和交聯(lián)熱固性聚氨酯組成。交聯(lián)PVC的強(qiáng)度和剛度比線性PVC的高，但是韌性較差，其使用溫度范圍為零下240攝氏度到零上80攝氏度，并且能夠耐多種化學(xué)物質(zhì)腐蝕。盡管PVC泡沫是可燃材料，但阻燃型的PVC泡沫可用于有嚴(yán)格防火要求的結(jié)構(gòu)中，例如列車(chē)車(chē)廂等。但是需要注意的是PVC在燃燒以后，會(huì)產(chǎn)生氯化氫。選擇固化工藝方法時(shí)，應(yīng)慮及PVC泡沫在溫度升高時(shí)會(huì)釋放氣體。交聯(lián)PVC泡沫通常用于船底、舷部、甲板、艙壁及上層建筑中。 
         
       線形PVC泡沫是一類(lèi)具有高韌性、良好抗沖擊性能、能量吸收性能和耐疲勞性能的泡沫材料。線性PVC泡沫的強(qiáng)度和剛度相對(duì)交聯(lián)PVC來(lái)講要低。在施工過(guò)程中需要注意的是，樹(shù)脂中的苯會(huì)滲透到泡沫里面，使樹(shù)脂固化不完全，同時(shí)引起泡沫降解。這種泡沫通常用于船體受沖擊荷載比較大的部位，例如船底和舭舷部。目前市場(chǎng)上價(jià)格相對(duì)交聯(lián)PVC泡沫要高。 
         
       PS泡沫曾廣泛用在船舶、沖浪板制造行業(yè)。雖然其具有重量輕（40 公斤每立方米）、成本低、易于加工等優(yōu)點(diǎn)，但因力學(xué)性能差，很少在高性能結(jié)構(gòu)件中使用。另外，這種泡沫不能和聚酯樹(shù)脂同時(shí)使用，樹(shù)脂中含有的苯會(huì)降解泡沫。目前，在沖浪板行業(yè)內(nèi)有少量使用。 
     
       SAN泡沫屬于熱塑性材料，主要是針對(duì)船舶市場(chǎng)而開(kāi)發(fā)。發(fā)泡制作工藝和線性PVC的工藝基本相同，性能也和線性PVC基本相同，熱穩(wěn)定性能比線性PVC好，相當(dāng)于普通交聯(lián)PVC。大多數(shù)情況下，在船舶結(jié)構(gòu)中可以用SAN泡沫代替線性PVC泡沫。價(jià)格略高于PVC泡沫。 
         
       在密度相同的條件下，PMI是強(qiáng)度和剛度最高的泡沫材料。高溫耐蠕變性能PMI泡沫經(jīng)適當(dāng)?shù)母邷靥幚硪院螅軡M足190攝氏度的固化工藝對(duì)泡沫尺寸穩(wěn)定性的要求，適用與環(huán)氧或BMI樹(shù)脂共固化的夾層結(jié)構(gòu)構(gòu)件中，例如航天航空結(jié)構(gòu)、醫(yī)療床板、天線結(jié)構(gòu)等，作為碳纖維復(fù)合材料面板的芯材。PMI泡沫采用固體發(fā)泡工藝制作，為孔隙基本一致、均勻的100%閉孔泡沫。
 
       芯材的市場(chǎng)分布及前景 
         
       目前芯材主要市場(chǎng)分布在航天航空、船舶制造、運(yùn)動(dòng)器材、風(fēng)力發(fā)電、交通工具和醫(yī)療器材等行業(yè)。在航天航空等先進(jìn)復(fù)合材料領(lǐng)域，客戶可以選擇NOMEX蜂窩、鋁蜂窩和泡沫芯材。市場(chǎng)主要集中在船舶制造、運(yùn)動(dòng)器材、風(fēng)力發(fā)電等領(lǐng)域。對(duì)于交通運(yùn)輸行業(yè)，主要根據(jù)防火助燃要求，選擇相應(yīng)的夾層結(jié)構(gòu)芯材。 
         
       為了應(yīng)付日益增加的石油危機(jī)，每個(gè)國(guó)家都將推進(jìn)可再生能源項(xiàng)目，例如風(fēng)力發(fā)電等。我國(guó)風(fēng)能資源豐富，風(fēng)電是未來(lái)最有希望增加我國(guó)發(fā)電裝機(jī)容量的可再生能源。包括風(fēng)能在內(nèi)的可再生能源總裝機(jī)容量計(jì)劃到2020年計(jì)劃升至40GW。這樣會(huì)大大推進(jìn)中國(guó)的泡沫芯材市場(chǎng)需求。 
                
        鐵路運(yùn)輸也是一個(gè)因?yàn)閼?yīng)用輕質(zhì)高強(qiáng)芯材而受益的行業(yè)。泡沫芯材由于良好的阻燃性、高力學(xué)性能、良好的抗疲勞性能和高環(huán)保性而廣泛應(yīng)用在車(chē)廂地板、頂板、兩壁及整個(gè)車(chē)廂的夾層板材中。 
         
       船舶也是夾層結(jié)構(gòu)的一個(gè)主要市場(chǎng)。對(duì)于受力部件，如船殼、艙壁等，抗波性是最重要的性能之一，而泡沫芯材由于高強(qiáng)度而被賽艇制造商和設(shè)計(jì)師廣泛應(yīng)用。