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材料论述

 航空、航天工业对功能性树脂基纤维增强复合材料的需求

    航空、航天工业的发展水平不仅是一个国家政治、经济实力的体现，而且航空，航天产品荟萃了当今世界上最先进的科学技术和材料科学的成果，是对一个国家新材料的科技开发和应用水平的最好展示。高性能的环氧树脂基纤维复合材料在航空、航天工业中占有不可缺少和极其重要的地位，与铝合金、钢和钛合金三大金属材料共同成为支撑航空、航天事业发展的基石。

    航空、航天飞行器性能的优劣及飞行能力与所采用材料密切相关，航天飞行器的质量每减少l千克，就可使运载火箭减轻500千克。而一次卫星发射费用达几千万美元的高成本等因素也使得结构材料质轻、高性能显得尤为重要。因而具有轻质、高强、高模量、高韧性、耐高低温、耐腐蚀等优异性能的环氧树脂纤维增强复合材料，得以在航空、航天这一高技术领域大展身手。尖端设计的环氧树脂纤维增强复合材料，具有高比强度和比刚度、可设计性强、抗疲劳断裂性能好、耐腐蚀、结构尺寸稳定性好以及便于大面积整体加工成形的独特优点，用于航空、航天飞行器结构上，在保证性能指标不降低的情况下，可以大大减轻质量、提高飞行器的综合性能。因此，功能性的环氧树脂纤维增强复合材料的用量，已成为衡量航空、航天产品先进性的一个重要标志。

    我国尖端设计和制造的环氧树脂纤维增强复合材料，应用于航空事业已经有20多年的历史。目前军用歼击机某用纤维增强复合材料用量已达到25％，军用直升机最高用量可达50％，民用客机也己达到10％～20％。我国尖端功能性环氧树脂纤维增强复合材料主要用于军用飞机的机身、机翼壁板、机身尾段、平尾、垂尾、尾桨叶、方向舵等部位，大大降低了飞机自重。民用客机更是离不开高性能环氧树脂纤维增强复合材料的支持，FRP(纤维增强塑料)在前主起落架舱门、内外侧副翼、方向舵、升降舵、扰流板的应用，可有效减轻飞机质量、提高商用载荷、节省能源；此外，工程塑料制成的客舱内的顶板、侧壁板、行李箱、蜂窝结构的地板支架、各类仪表盘和机身空调舱盖板等，质轻美观耐用；同时，采用可耐350℃高温的聚酰亚胺替代金属材料用于发动机整流罩、进气机闸等部位，实现减重效果。波音777飞机上采用的纤维增强的复合材料用量达到9900千克，占结构总质量的11％。

    现代航天工业所涉及的材料中，几乎没有任何一种单一材料可以满足航天飞行器等产品的性能要求，于是集各家之长的树脂基纤维增强复合材料便成为这一舞台上的主角。在航天领域中，高性能树脂基纤维增强复合材料作为主承力结构材料，在导弹、运载火箭和航天器上的应用越来越普遍。利用纤维缠绕工艺制造芳纶／环氧、碳纤维／环氧复合材料固体发动机壳是近代复合材料发展史上的一个重要里程碑，不仅耐腐蚀、耐高温、耐辐射、阻燃、抗老化，而且经过与纤维复合增强作用使火箭固体发动机壳密度小、刚性好、强度高、尺寸稳定；导弹弹头和卫星整流罩、宇宙飞船的防热材料大量采用了碳纤维、高硅氧增强酚醛树脂复合材料；太阳能电池阵基板是由聚酰亚胺薄膜，纤维／环氧树脂网格面板、加强件、边缘件及聚酰亚胺衬套包裹的铝蜂窝夹芯结构。凡此种种，不胜枚举，涉及航天系统器材的各个方面。

    经过50多年的发展，我国在航空、运载火箭及卫星技术等方面取得了举世瞩目的成绩，不仅确立了我国的国际地位，而且为人类和平利用空间资源以及对我国通讯、交通、农业、军事和人民生活等方面做出了重大贡献。现在我国已经建立了航空、航天材料的基本体系，形成了可以满足航空、航天需求的生产能力和协作配套网络，所需材料基本上实现了国产化。但在一些高性能复合材料方面的研究与世界先进国家相比仍存在明显的差距，高模量的碳纤维、芳纶纤维和芳纶纸长期依赖进口，价格居高不下，已成为制约我国航空航天技术发展的重要因素。   

    我们应该清醒地意识到，在一些关系国家经济命脉和安全的高技术领域，我们在提高自主创新能力、努力实现技术突破和材料的产业化方面仍旧任重而道远。有关专家建议，今后我国应加强树脂基纤维增强复合材料的多功能一体化、环境相容性、关键加工成型技术、复合材料配套技术及降低成本技术等方面的开发和研究工作，为我国航空、航天工业更快地发展提供可靠地保障。

            咪唑系列产品应尽快增加品种

  咪唑是一类用途广泛的杂环化合物，目前主要用于环氧树脂应用领域作固化剂、促进剂和潜伏性固化剂，用作环氧树脂固化剂的量约占总消费量的90％以上。近年来随着我国电子、电气工业的快速发展，环氧树脂固化剂需求量以每年均15％～20％以上的速度增长，对咪唑需求量也快速增加，但咪唑系列的品种还太少，使环氧树脂配方设计者的选择范围较窄。在其它应用领域，咪唑系列也有广泛的用途，如在医药工业中，咪唑主要用于合成抗真菌药物；在农药工业中，咪唑可用于合成一些杀菌剂。其他方面目前也有应用。实际上咪唑的系列产品非常多，其衍生物的开发与应用潜力巨大，是有广阔的市场和商机。

    咪唑系列产品比较重要的有如下几个产品：

2-甲基昧唑 这是一种传统杂环中间体，国内有近10家企业生产，年产能力约4000吨。该产品可用于环氧树脂固化剂、医药、轻化、农药、染料和颜料中间体等领域，目前国内生产能力基本可以满足需求，但由于合成技术落后，质量还满足不了下游精细化工产品的要求。

2-乙基-4-甲基咪唑 是主要的高性能环氧树脂固化剂。

    4-甲基咪唑 该产品主要用于合成大宗胃药西咪替丁。因其疗效确切，价格低廉，在全球广泛使用。目前我国已成为世界西咪替丁主要生产国和供应国，国内制药厂以4-甲基咪唑为原料的原药厂年产能力约4000吨，仅此一项每年约消耗4一甲基眯唑1800吨。另外，4-甲基咪唑也是环氧树脂优良的固化剂、金属防蚀剂和农用化学品等领域也在不断拓展。目前国内有10余家企业生产4一甲基咪唑，总年产能力约2000吨。

    苯并咪唑类化合物  该类产品主要用于制备杀菌剂，其显示杀菌活性的基本结构是苯并咪唑环。这些杀菌剂不仅用于农业，还用于涂料、合成树脂、纸制品、金属制品、家用电器等领域，非常具有发展前景。但苯并咪唑用作环氧树脂固化剂，在我国还较少。

硝基咪唑 该产品为重要的医药中间体，国内市场前景良好。

2-咪唑啉酮 该产品应用范围广，用量越来越大，目前国内仅个别企业小规模生产，需求几乎全部依赖进口。    、

2-咪唑烷酮 该产品主要用一织物抗皱整理剂和脱醛剂；在医药工业中，它可作为抗血吸虫病药的中间体，并可作为第三代青霉素的基础原料；在生物领域，它可生产抑制剂、除草剂等。国内有数家企业生产2-咪唑烷酮及其衍生物，如：N-氯甲酰基-2-咪唑烷酮、1一氯甲酰基-3-乙酰基-2-眯唑烷酮、1一氯甲酰基-3-甲磺酰基-2-咪唑烷酮、N-羟乙基-2-咪唑烷酮、1一甲磺酰基-2一咪唑烷酮、1，3一二甲基-2-咪唑烷酮、1-乙酰基-2-咪唑烷酮等，主要用于出口。

其它的作为环氧树脂固化剂的咪唑系列衍生物有：2-乙基咪唑；2-苯基咪唑；2.4-二甲基咪唑；2-十一烷基咪唑；2-十七烷基咪唑等，都应尽快开发，投入市场。

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